ГИДРОШИНА ВИБРАЦИОННОГО КАТКА

Полезная модель относится к машиностроению в области строительства, в частности к устройствам, обеспечивающим поверхностное воздействие на грунтовые среды при уплотнении катками различных типов. Вибрационные катки, широко используемые в строительстве для уплотнения материалов грунтовых насыпей, оснащаются рабочими органами, обладающих широким спектром массово-габаритных характеристик и технических особенностей. Существуют гладкие, решетчатые, кулачковые и другие вальцы, среди которых особое место занимают деформируемые рабочие органы, представленные пневмошинами и гидрошинами. Деформативные свойства пневмошин и гидрошин могут регулироваться принудительно или естественным образом за счет сил реакции при осуществлении силового воздействия на поверхность уплотняемой среды.
Известно устройство «Вибрационный гидрошинный каток» (патент РФ №171298 МПК: E02D 3/046), состоящий из двухъярусной рамы и рабочего органа в виде гидрошин, закрепленных на передней и задней осях при помощи автомобильных ступиц, расположенных в шахматном порядке, таким образом, что при проходе передней оси, колеса задней оси уплотняют снежную массу до получения однородно-уплотненного дорожного полотна автомобильной зимней дороги. Рабочий орган гидрошинного катка - гидрошина состоит из автомобильной камеры, полностью заполненной теплоносителем, предварительно вакуумированной.
В качестве прототипа, реализующего техническое решение, формулируемое настоящей полезной моделью, наиболее близким по технической сущности является валец дорожного катка (патент РФ №21401 МПК: Е01С 19/27, Е01С 19/28, E02D 3/046), состоящий из приводов вальца и вибратора, обечайки, вибратора, а так же редуктора, при этом обечайка выполнена в виде упругих, заполненных жидкостью оболочек.
Недостатками прототипа являются недостаточная эффективность передачи среде энергии механических колебаний вибратора при достижении средой плотности, соответствующей значениям коэффициента уплотнения, обеспечивающего повышенные прочностные характеристики грунтового слоя. Причиной этого является возможность деформирования оболочки, заполненной жидкостью, обечайки с перераспределением жидкости внутри них, происходящего, однако, без изменения ее объема. Это приводит к уменьшению контактного давления и затратам дополнительной энергии вибрации на деформирование оболочки, заполненной жидкостью, обечайки и вязкое трение заполняющей их жидкости, и, как следствие, снижению эффективности технологического процесса.
Техническим результатом является повышение эффективности уплотнения грунтовых сред при работе вибрационных катков, использующих оболочки, заполненной жидкостью, в качестве рабочих органов.
Указанный технический результат достигается тем, что конструкция устройства включает перемычки, разделяющие, заполненную жидкостью, оболочку на секторы, с возможностью перекрытия при деформировании, при этом область оболочки, заполненной жидкостью, непосредственно взаимодействующая с поверхностью уплотненного слоя, изолируется, и жидкость внутри оболочки, заполненной жидкостью, не перераспределяется. Этим повышается жесткость вальца при взаимодействии с поверхностью слоя, что приводит к повышению контактных давлений до значений, приводящих к дальнейшему уплотнению.
На фиг. 1 приведен вид обечайки, установленной на ободе в фронтальной и боковой проекциях (состояние отвечает недеформированной оболочки, заполненной жидкостью, с зазором между перемычками).
На фиг. 2 представлено деформированное состояние оболочки, заполненной жидкостью, при котором пластины замкнуты. Тем самым секторы оболочки, заполненные жидкостью, находящиеся в контакте с поверхностью уплотняемого слоя, изолируются друг от друга и ее деформативные свойства меняются.
Обечайка состоит из одной или нескольких гидрошин 2 в виде упругих, заполненных жидкостью оболочек, установленных на ободе 1. Внутренний объем гидрошины 2 разделен перемычками, представляющими собой пары пластин 3 и 4, торцы которых снабжены клиновидными выступами, являющихся частью гидрошины 2 и выполненных из того же материала, что и гидрошины 2, разделенных зазором 5.
В недеформированном состоянии пластины 3 и 4 не касаются друг друга. При незначительной деформации гидрошины 2 просвет зазора 5 уменьшается и жидкость, стремящаяся перераспределиться через нее в секторы гидрошины 2, которые непосредственно не взаимодействуют с поверхностью слоя, обеспечивает силу вязкого трения, увеличивающуюся при дальнейшем уменьшении зазора 5. Эта сила препятствует деформированию, что приводит к неизменности площади пятна контакта и препятствует уменьшению контактного давления на грунт. При возрастании с уплотнением прочности слоя гидрошина 2 может деформироваться так, что торцы пластин 3 и 4 полностью перекроют зазор 5, образовав непрерывную перегородку 6 и изолировав сектор от остального объема гидрошины 2. Попадание друг в друга клиновидных выступов при перекрытии торцов пластин 3 и 4 обеспечивают большую эффективность «запирания».
При перекрытии зазора 5 между пластинами 3 и 4 объем сектора гидрошины 2, взаимодействующего с поверхностью грунтового слоя, изолируется с дополнительным повышением жесткости и уменьшением вязких свойств в силу прекращения перераспределения жидкости внутри гидрошины 2.
Таким образом, упругие и вязкие свойства гидрошины 2 будут зависеть от количества пар пластин 3 и 4 и величины зазора 5 между ними, изменяясь при деформировании, что позволит осуществлять подбор этих параметров, в зависимости от характеристик уплотняемых сред, для обеспечения величин контактного давления, соответствующего эффективному уплотнению слоев грунтовых сред на всех этапах процесса.