САМОХОДНЫЙ ВИБРАЦИОННЫЙ КАТОК
SELF-PROPELLED VIBRATION PACKER

Изобретение относится к дорожным и строительным машинам и предназначено для уплотнения дорожно-строительных материалов.
Известны и в настоящее время широко применяются для уплотнения грунтов в дорожном строительстве вибрационные дорожные катки (Каток вибрационный двухосный двухвальцовый ДУ-96, каток вибрационный комбинированный двухосный ДУ-97. Руководство по эксплуатации ДУ-96.000.000 РЭ2). В качестве рабочих органов в таких катках используются металлические вальцы с вибровозбудителями различных типов. Использование вибрации позволяет обрабатывать уплотняемый материал в широком спектре динамических режимов, вследствие чего процесс уплотнения протекает с высокой степенью интенсивности. Эффективность вибрационных катков по массовым характеристикам, в некоторых случаях, в три раза превышает эффективность статических.
Недостатком таких катков является то, что в процессе вибрирования энергия вибровозбудителя затрачивается на полезную работу уплотнения материала только в том полупериоде колебаний, когда валец под действием вибровозбудителя перемещается против сил сопротивления, деформируя уплотняемый материал. Во второй половине периода колеблющийся вибрационный валец перемещается вместе с поверхностью грунта вверх и не производит полезной работы уплотнения. Таким образом, более половины энергии, затрачиваемой на движение вибровозбудителя, тратится вхолостую, что повышает энергозатраты на процесс виброуплотнения.
6
Из известных технических решений наиболее близким по технической сущности является самоходный вибрационный каток, состоящий из привода, сочлененной рамы, вальцов и вибровозбудителя комбинированного действия (патент RU 2079610, МПК E02F 5/12, E01C 19/28, опубл. 20.05.1997).
Недостатками прототипа являются сложность механической конструкции вибровозбудителя, обусловленная наличием дополнительных движущихся агрегатов, требующих высокой точности изготовления. Также следует отметить необходимость дополнительных затрат энергии для реализации режима работы вибровозбудителя и потери мощности на движение вибровальца вверх.
Техническим результатом изобретения является повышение энергоэффективности вибрационного уплотнения дорожно-строительных материалов и упрощение конструкции.
Изобретение поясняется чертежом, на котором приведен вид катка сбоку.
Самоходный вибрационный каток содержит раму 1, привод 2, два вальца 3 и 4, по меньшей мере один из которых (4) является вибрационным, дополнительный валец 5, шарнирно связанный с вибрационным вальцом 4 при помощи двуплечего рычага 6 и шарнира 7.
Рабочий режим катка осуществляется следующим образом. Вибрационный валец 4 совершает колебания под воздействием вибровозбудителя (на чертеже не показан) и уплотняет грунт. При этом рама катка 1 остается практически неподвижной, так что относительно нее вибрационный валец также осуществляет колебательное движение. В процессе уплотнения на том полупериоде колебаний, в течение которого движение вибрационного вальца происходит вверх, посредством двуплечего рычага 6, установленного на шарнире 7, усилие передается вспомогательному вальцу 5, который движется вниз и осуществляет воздействие на уплотняемый грунт.
Учитывая типичные скорости движения реальных катков (1-5 км/ч) и частоты вибраций (30-50 Гц), можно сделать вывод об эффективности воздействия вспомогательного вальца 5 на уплотняемый грунт. За время одного прохода катка уплотняемый грунт не успевает накопить достаточную неупругую деформацию для того, чтобы значительно изменить свои механические свойства. Для силы и частоты вибрации вспомогательного вальца при воздействии на грунт выполняются следующие условия
вспом
вибр
ω=ω; , где
вибр
вспом
l, l - плечи рычага 6;
вспом
вибр
ω,ω - частоты вибрации вспомогательного 5 и основного вибрационного вальца 4.
При этом длина плеч рычага 6 и масса вспомогательного вальца 5 подбираются из условия на контактные напряжения, требуемые для уплотнения грунта:
тек
вспом
проч
σ≤σ≤σ, где
тек
σ - предел текучести грунта;
вспом
σ - текущее значение контактного напряжения для вспомогательного вальца 5;
проч
σ - предел прочности грунта.
вспом
σ может быть оценено из соотношения
где
вспом
S - площадь пятна контакта вспомогательного вальца 5 с уплотняемым грунтом.
Использование новых элементов, в частности, вспомогательного вальца 5, двухплечевого рычага 6 и шарнира 7 позволяет повысить энергоэффективность вибрационного уплотнения.