ВАЛЕЦ ВИБРАЦИОННОГО КАТКА

Полезная модель относится к дорожно-строительной технике и предназначена для уплотнения материалов, из которых возводят грунтовые и бетонные сооружения, такие как плотины, дороги, аэродромы, обратные засыпки котлованов, насыпи и т.п.
Известен осцилляторный тип вибрационного катка, содержащий пневмоколесный тягач с которым шарнирно соединена рама с прикрепленным к ней посредством резиновых амортизаторов вибровальцом, выполненным в форме цилиндрической стальной обечайки, внутри которой расположены два дебалансных вала симметричных относительно оси вибровальца вращающихся в одну сторону со смещением дебалансов одного вала на 180° относительно дебалансов второго вала, в катке вибровалец совершает крутильные колебания вокруг геометрической оси, в результате чего на контакте поверхности вибровальца с уплотняемым материалом возникают горизонтально направленные касательные напряжения, более эффективно способствующие его уплотнению (М.П. Костельов. Новый способ уплотнения дорожно-строительных материалов. - Автомобильные дороги. 1991 г., №6, С. 13-15).
Недостатком осцилляторного вибрационного катка является меньшая уплотняющая способность по сравнению с наиболее распространенными вибрационными катками, у которых валец совершает круговые колебания, так как интенсивность воздействия на уплотняемый материал ограничивается недопущением проскальзывания поверхности вальца по уплотняемому материалу и быстрым затуханием динамических касательных напряжений по глубине, вследствие чего осцилляторные вибрационные катки применяют в основном для укладки дорожных покрытий толщиной до 20 см.
Известен валец вибрационного катка комбинированного действия, содержащий обод (цилиндрическую обечайку), покрытый слоем резины толщиной 10-15 мм с центральным эксцентриковым валом и двумя сателлитными эксцентриковыми валами, соединенными с центральным валом посредством зубчатых колес, диаметр которых в два раза больше диаметра зубчатого колеса сидящего на центральном валу, при разнонаправленной ориентации дебалансов сателлитных валов и смещении дебаланса центрального вала смещен от вертикального нижнего направления на 120° (патент ПМ РФ №160645, МПК: Е01С 19/28, опубл. 27.03.2016 г.).
По наибольшему количеству сходных признаков и достигаемому при использовании результату данное техническое решение выбрано в качестве прототипа заявляемой полезной модели.
Недостатки прототипа обусловлены тем, что напряжения на контакте вальца уплотняемого материала не соответствуют тем, которые необходимы исходя из анализа поведения реологической модели материала, свойства которого определяются в основном коэффициентом внутреннего трения (В.Е. Кондаков. О вибрационном разжижении бетонной смеси при плоском напряженном состоянии. - Известия вузов, Строительство и архитектура, 1984 г., С. 55-60). Частный вывод из упомянутой работы говорит о том, что максимальные касательные напряжения на контакте вальца с уплотняемым материалом должны соответствовать минимуму нормальных напряжений, т.е. вертикальная составляющая круговой вынуждающей силы должна быть направлена вверх, а не под углом 30° к горизонту как у прототипа. Значительная величина горизонтальной составляющей круговой вынуждающей силы - 0,866 (sin 60°) от максимума может приводить к проскальзыванию обечайки при колебательном вращении в одну сторону, и снижению эффекта от воздействия крутильных колебаний при вращении в другую сторону. К тому же покрытие поверхности вальца резиной приводит к демпфированию вертикальнй составляющей вынуждающей силы.
Технический результат, на достижение которого направлена предлагаемая полезная модель состоит в снижении затрат энергии на уплотнение материала, в повышении производительности и снижении веса виброкатков.
Для достижения указанного технического результата в вальце вибрационного катка, содержащем центральный дебалансный вал с закрепленным на нем зубчатым колесом, входящим в зацепление с зубчатыми колесами, вдвое большего диаметра, и закрепленными на двух сателлитных дебалансных валах, оси которых симметричны оси вальца, при разнонаправленной ориентации дебалансов сателлитных дебалансных валов дебаланс центрального вала направлен вертикально вверх.
Отличительным признаком предлагаемой конструкции вальца от указанной выше известной, наиболее близкой к ней, является то, что при разнонаправленной ориентации дебалансов сателлитных дебалансных валов дебаланс центрального вала направлен вертикально вверх.
Благодаря наличию этого признака, валец вибрационного катка подвергается совместному воздействию крутильных и круговых колебаний, как наиболее эффективному с точки зрения воздействия на уплотняемый материал с целью получения более плотной структуры.
Предлагаемый валец вибрационного катка иллюстрируется чертежами, представленными на фиг. 1 и 2.
На фиг. 1 показано вертикальное сечение вальца вибрационного катка плоскостью проходящей через оси трех дебалансных валов.
На фиг. 2 показано:
а, б - положение дебалансов соответствующее максимальным значениям вынуждающих сил от совместного действия круговых и крутильных колебаний,
в и г - положение дебалансов центрального дебалансного вала при отсутствии крутильных колебаний.
Валец вибрационного катка содержит центральный дебалансный вал 1, два сателлитных дебалансных вала 2, дебалансы 3, центральное зубчатое колесо 4, два сателлитных зубчатых колеса 5, ребра вальца 6, обечайку вальца 7.
Предлагаемая конструкция работает следующим образом.
Вращение центрального дебалансного вала 1 (на фиг. 1 привод не показан) через центральное зубчатое колесо 4 входящее в зацепление с сателлитными зубчатыми колесами 5, передается сателлитных дебалансным валам 2, закрепленым на ребрах 6 обечайки 7 вальца.
Благодаря тому, что скорость вращения сателлитных дебалансных валов 2 в два раза меньше скорости вращения центрального дебалансного вала 1 и за счет принятого расположения дебалансов 3 верхнему вертикальному направлению круговой вынуждающей силы центрального дебалансного вала 1 соответствует поочередно направление крутильных колебаний по часовой стрелке (фиг. 2а) и против часовой стрелки (фиг. 2б).
При вертикальном нижнем положении дебалансов 3 центрального дебалансного вала 1 крутящий момент отсутствует и уплотнение материала осуществляется только за счет круговых колебаний (фиг. 2в, г).