СПОСОБ ДОГРУЗКИ ВАЛЬЦОВ ГРУНТОВЫХ КАТКОВ И СПОСОБ КОНСТРУКТИВНОГО ПОСТРОЕНИЯ МОДЕЛЬНОГО РЯДА ГРУНТОВЫХ КАТКОВ
METHOD OF ADDITIONAL LOADING OF ROLL MILLS OF SOIL COMPACTORS AND METHOD OF STRUCTURAL ARRANGEMENT OF MODEL RANGE OF SOIL COMPACTORS

Изобретение относится к дорожному машиностроению, в частности к технике типа катков грунтовых дорожных, используемых для уплотнения грунтовых покрытий.
Существующая практика конструктивного построения модельного ряда грунтовых катков базируется на том, что под каждую весовую характеристику создается отдельная машина, рассчитанная по нагрузкам на данный вес. При такой практике, чтобы иметь модельный ряд в пять катков весом в 13 т, 15 т, 17 т, 19 т и 21 т, необходимо создать пять отдельно сконструированных машин, что естественно приводит к удорожанию такой техники и затратам времени на конструирование и выпуск нового модельного ряда. Возможна модернизация одной из машин путем некоторого увеличения ее веса за счет установки балластных грузов на раме. В этом случае можно, имея базовую машину, например, весом в 13 т, нагрузить ее до 15 т и условно перевести такую перегруженную машину в следующую весовую категорию. Но, как правило, такая догрузка производится не для модернизации базовой машины, а для корректировки или выравнивания давления передней и задней секций шарнирно-сочлененной машины на грунт.
Например, известен способ догрузки вальцов грунтовых катков, заключающийся в том, что на базовый шарнирно-сочлененный каток с вальцом в раме по крайней мере одной секции с фиксированной весовой нагрузкой на грунт осуществляют установку балластного груза до получения под вальцом увеличенной фиксированной весовой нагрузки на грунт, соответствующей базовому катку следующей весовой категории (RU №2084579, Е01С 19/26, опубл. 20.07.1997).
Данное решение принято в качестве прототипа для заявленных объектов.
Недостаток данного способа заключаются в том, что он может использоваться только для создания семейства уплотнительных машин одного весового размера, а догрузка веса машины необходима в том случае, если комплектация созданной по модульному принципу машины не отвечает весовому параметру. Данный способ может быть использован для перехода базовой машины из одной весовой категории в другую, но только на один типоразмер, например с 13 т на 15 т. Дальнейшее увеличение веса машины только за счет увеличения массы балластного груза приводит к деформационным процессам в корпусе самого вальца или в раме секции, в которой валец размещен. Это обусловлено тем, что рамы катка и корпус вальца представляют собой тонкостенные оболочковые конструкции, изгибная пространственная жесткость которых имеет ограничения по нагрузкам. В частности, превышение на два ряда нагрузки на валец, то есть догрузка балластного груза с 13 т до 17 т, приводит к тому, что корпус вальца (тонкостенный лист, изогнутый в трубу) теряет круглую форму (круглость), приобретая овальность. При такой деформации кинематика привода вальца и его подвеса быстро выходит из строя. Но при этом изменяются уплотнительные характеристики давления на грунт.
Настоящее изобретение направлено на решение технической задачи по созданию нового принципа формирования модельного ряда разных по весу катков на базе одной машины.
Достигаемый при этом технический результат заключается в повышении технологичности, сокращении сроков выпуска нового модельного ряда при сохранении на соответствующем уровне эксплуатационных показателей модернизированных машин на уровне, соответствующем классу машин данной весовой категории.
Указанный технический результат достигается тем, что в способе догрузки вальцов грунтовых катков, заключающемся в том, что на базовый шарнирно-сочлененный каток с вальцом в раме по крайней мере одной секции с фиксированной весовой нагрузкой на грунт осуществляют установку балластного груза до получения под вальцом увеличенной фиксированной весовой нагрузки на грунт, соответствующей базовому катку следующей весовой категории, для увеличения веса базового катка первой весовой категории до веса, соответствующего следующей весовой категории, осуществляют укладку балластного груза на поперечную балку рамы или в полость поперечной балки рамы каждой секции базового катка, для последующего увеличения веса базового катка с балластными грузами на каждой секции осуществляют прикрепление вокруг цилиндрического корпуса вальца металлической обечайки толщиной, равной толщине листа цилиндрического корпуса вальца, для следующего увеличения веса базового катка с балластными грузами на каждой секции и металлической обечайкой на корпусе вальца осуществляют укладку дополнительного балластного груза на поперечную балку рамы или в полость поперечной балки рамы каждой секции базового катка, а для последующего увеличения веса базового катка с дополненными балластными грузами на каждой секции и металлической обечайкой на корпусе вальца осуществляют замену обечайки на металлическую обечайку толщиной, превышающей толщину листа цилиндрического корпуса вальца, увеличивают толщину листа боковин рамы секции, несущей валец, и производят догрузку дополнительного балластного груза на поперечную балку рамы или в полость поперечной балки рамы каждой секции базового катка до веса, соответствующего весу катка данной категории.
Указанный технический результат достигается тем, что в способе конструктивного построения модельного ряда грунтовых катков, заключающемся в том, что на базовый шарнирно-сочлененный каток с вибрационным вальцом в раме по крайней мере одной секции с фиксированной весовой нагрузкой на грунт осуществляют установку балластного груза до получения под вибрационным вальцом увеличенной фиксированной весовой нагрузки на грунт, соответствующей базовому катку следующей весовой категории, для увеличения веса базового катка с фиксированным весом в 13 т осуществляют укладку балластного груза на поперечную балку рамы или в полость поперечной балки рамы каждой секции базового катка до получения веса катка 15 т, для последующего увеличения веса катка с балластными грузами на каждой секции с веса в 15 т до веса 17 т осуществляют прикрепление вокруг цилиндрического корпуса вибрационного вальца металлической обечайки толщиной, равной толщине листа цилиндрического корпуса вальца, для следующего увеличения веса катка с балластными грузами на каждой секции и металлической обечайкой на корпусе вибрационного вальца и весом в 17 т до веса в 19 т осуществляют укладку дополнительного балластного груза на поперечную балку рамы или в полость поперечной балки рамы каждой секции базового катка, а для последующего увеличения веса катка с дополненными балластными грузами на каждой секции и металлической обечайкой на корпусе вибрационного вальца и весом в 17 т до веса в 21 т осуществляют замену обечайки на металлическую обечайку толщиной, превышающей толщину листа цилиндрического корпуса вибрационного вальца, увеличивают толщину листа боковин рамы секции, несущей этот валец, а затем производят догрузку дополнительного балластного груза на поперечную балку рамы или в полость поперечной балки рамы каждой секции базового катка до веса в 21 т.
При этом в каждом из способов на каждом этапе вес увеличивают на 2 тонны, что отвечает установившейся практике весового деления уплотнительных катков на категории.
Указанные признаки являются существенными и взаимосвязаны между собой с образованием устойчивой совокупности существенных признаков, достаточной для получения требуемого технического результата.
Настоящее изобретение иллюстрируется конкретным примером, который, однако, не является единственно возможным, но наглядно демонстрирует возможность достижения приведенной совокупностью признаков указанного технического результата.
На фиг.1 - каток шарнирно-сочлененный грунтовой вибрационный базовый каток весом в 13 т;
фиг.2 - то же, что на фиг.1, первая модернизация базового катка для получения веса в 15 т;
фиг.3 - то же, что на фиг.2, вторая модернизация базового катка для получения веса в 17 т;
фиг.4 - то же, что на фиг.3, третья модернизация базового катка для получения веса в 19 т;
фиг.5 - то же, что на фиг.4, четвертая модернизация базового катка для получения веса в 21 т.
Согласно нестоящему изобретению рассматривается новый способ построения на базе одного катка модельного ряда катков разных весовых категорий путем догрузки сначала базового катка до веса следующей категории, а затем догрузки уже модернизированного катка до веса следующей для этого модернизированного катка весовой категории.
Ранжирование катков по весу определяется теми задачами, которые каток данной весовой категории должен реализовать на данном виде грунта, и степенью уплотнения этого грунта. Так как виды грунтов и физические показатели грунтов различны и не могут быть сведены к универсальному обобщению, то на практике необходимы следующие весовые категории катков, работающих по принципу вибрационного уплотнения грунта: 13 т, 15 т, 17 т, 19 т и 21 т. Внутри каждой весовой категории катки могут варьироваться по весу за счет балластировки, но данные корректировки веса определяются необходимостью скорректировать давление под вальцами секций.
Данный способ догрузки вальцов грунтовых катков вибрационного действия заключается в том, что на базовый шарнирно-сочлененный каток с фиксированной весовой нагрузкой на грунт и с вибрационным вальцом, который размещен в раме по крайней мере одной секции, осуществляют установку балластного груза до получения под вальцом увеличенной фиксированной весовой нагрузки на грунт, соответствующей базовому катку следующей весовой категории. На каждом этапе догрузки вес увеличивают на 2 тонны.
При этом:
- для увеличения веса базового катка первой весовой категории до веса, соответствующего следующей весовой категории, осуществляют укладку балластного груза на поперечную балку рамы или в полость поперечной балки рамы каждой секции базового катка,
- для последующего увеличения веса базового катка с балластными грузами на каждой секции осуществляют прикрепление вокруг цилиндрического корпуса вибрационного вальца металлической обечайки толщиной, равной толщине листа цилиндрического корпуса вальца;
- для следующего увеличения веса базового катка с балластными грузами на каждой секции и металлической обечайкой на корпусе вибрационного вальца осуществляют укладку дополнительного балластного груза на поперечную балку рамы или в полость поперечной балки рамы каждой секции базового катка;
- а для последующего увеличения веса базового катка с дополненными балластными грузами на каждой секции и металлической обечайкой на корпусе вибрационного вальца осуществляют замену обечайки на металлическую обечайку толщиной, превышающей толщину листа цилиндрического корпуса вальца, увеличивают толщину листа боковин рамы секции, несущей валец, и производят догрузку дополнительного балластного груза на поперечную балку рамы или в полость поперечной балки рамы каждой секции базового катка до веса, соответствующего весу катка данной категории.
Ниже рассматривается конкретный пример реализации данного способа, показанный в виде способа конструктивного построения модельного ряда грунтовых катков вибрационного действия.
В качестве основной единицы в данном способе используют базовый шарнирно-сочлененный каток 1 с фиксированной весовой нагрузкой в 13 т, состоящий из двух шарнирно связанных между собой рамных секций 2 и 3, в каждой из которых или в раме только в одной из них размещен вибрационный валец 4 (фиг.1). Вибрационный валец представляет собой цилиндрический металлический корпус, выполненный из листа толщиной 24 мм, согнутого в трубу. К внутренней стенке такой трубы приварены перегородки, придающие корпусу окружную жесткость и являющиеся одновременно местами прикрепления гидромотор-редуктора для привода вращения корпуса, дебалластного устройства или вибратора, создающего возмущающие воздействия на корпус, и амортизационные элементы для гашения нагрузок от вальца, передаваемых на раму секции. Конкретное исполнение вибрационного вальца в рамках данной заявки не рассматривается. Но такие вальцы давно известны и выпускаются всеми компаниями, производящими грунтовые катки. С конструкцией таких вальцов, например, выпускаемых компанией CATERPILLAR INC, US, можно ознакомиться в DE №10321666, опубл 11.12.2003, DE №10235980, опубл 15.05.2003, FR №2784999, опубл. 28.04.2000, US №4398843, опубл. 16.08.1983.
Рамы секции катка выполняются коробчатыми из металлических сварных листов с формированием полостей в виде емкостей, предназначенных для размещения балластного груза, топлива, воды, песка, агрегатов и узлов функционального назначения. Например, с конструкцией такой рамы можно ознакомиться в RU №2393, опубл. 16.07.1996, RU №2243312, опубл. 27.12.2004, RU №2097474, опубл. 27.11.1997, RU №2084580, опубл. 20.07.1997.
Для увеличения веса базового катка 1 с фиксированным весом в 13 т осуществляют укладку балластного груза 5 на поперечную балку рамы или в полость 6 поперечной балки рамы каждой секции базового катка до получения веса катка 15 т (фиг.2). Данная операция позволяет равномерно нагрузить каток дополнительным весом. При этом корпус вальца не деформируется, так как изначально он проектируется с высоким коэффициентом запаса, учитывающим то, что в режиме вибрационного возмущения нагрузки на корпус существенно возрастают по сравнению со статическим нагружением.
Для последующего увеличения веса катка с балластными грузами на каждой секции до веса 17 т (фиг.3) осуществляют прикрепление вокруг цилиндрического корпуса 7 вибрационного вальца металлической обечайки 8 толщиной в 24 мм, равной толщине листа (24 мм) цилиндрического корпуса вальца. За счет веса обечаек вес катка в целом увеличивается на 2 т, что достаточно для перехода из предыдущей весовой категории в следующую.
На данном этапе модернизации катка увеличение веса за счет введения дополнительных балластных грузов не дает требуемого результата. Дополнительное нагружение рам секций балластными грузами приводит к деформационным процессам в корпусе вальца, уменьшающим передачу возмущающего воздействия от вибратора или дебаллансного устройства через корпус вальца на грунт. Поэтому для исключения деформации трубчатого корпуса вальца и сохранения параметров возмущающего воздействия на грунт корпус вальца усиливается обечайкой, придающей вальцу пространственную жесткость.
Для следующего увеличения веса катка с балластными грузами на каждой секции и металлической обечайкой на корпусе вибрационного вальца и весом в 17 т до веса в 19 т (фиг.4) осуществляют укладку дополнительного балластного груза 9 на поперечную балку рамы или в полость поперечной балки рамы каждой секции базового катка. При этом корпус вальца не деформируется, так как в этой модификации катка он образован двумя скрепленными между собой оболочками (корпус вальца 7 и обечайка 8 с толщинами в 24 мм каждый), что обеспечивает достаточный коэффициент запаса для того, чтобы в режиме вибрационного возмущения передавать через корпус с обечайкой нагрузки на грунт без деформации самого вальца.
Для последующего увеличения веса катка с дополненными балластными грузами 5 и 9 на каждой секции и металлической обечайкой на корпусе вибрационного вальца и весом в 17 т до веса в 21 т необходимо осуществить замену обечайки 8 на металлическую обечайку 10 толщиной 40 мм, превышающей толщину листа цилиндрического корпуса (24 мм) вибрационного вальца, затем увеличивают толщину листа боковин 11 рамы секции (необходимо увеличить несущую способность боковины из-за возросшей нагрузки на нее со стороны вальца), несущей этот валец, а затем производят догрузку дополнительного балластного груза 12 на поперечную балку рамы или в полость поперечной балки рамы каждой секции базового катка до веса в 21 т.
Настоящее изобретение промышленно применимо, так как может быть реализовано с использованием известных технологий, применяемых при создании катков и их узлов на машиностроительных заводах. Данное изобретение было опытно изготовлено и опробовано на ЗАО «РАСКАТ».