Виброволновой валец дорожного катка

 

Изобретение относится к дорожным каткам, используемым для послойного уплотнения предварительно спланированных насыпных грунтов и гравийно-щебеночных материалов при строительстве автомобильных дорог и подобных сооружений. Виброволновой валец дорожного катка содержит размещенные на раме с возможностью контакта с боковой поверхностью упругой обечайки и со смещением к ее краям по крайней мере четыре ролика, по два у каждого края обечайки, два из которых, по одному у каждого края обечайки, - с эксцентриковыми осями и приводом вращения этих осей, выполненным в виде гидропривода, включающего гидронасос, гидрораспределитель и гидромоторы, валы которых соединены с эксцентриковыми осями роликов. Вторые два ролика, по одному у каждого края обечайки, также выполнены с эксцентриковыми осями с приводом вращения этих осей, включающим гидромоторы и гидрораспределитель, причем эксцентриситет эксцентриковых осей второй пары роликов в 2-3 раза меньше, чем эксцентриситет первой пары роликов. Предпочтительно объем гидромоторов второй пары роликов в 1,5-2 раза меньше, чем объем гидромоторов привода первой пары роликов. Гидромоторы привода второй пары роликов могут быть присоединены посредством гидрораспределителя к гидронасосу привода первой пары роликов. Технический результат - повышение эффективности уплотнения за счет расширения диапазона частот и амплитуд вибрационного воздействия на материалы. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к дорожной технике для уплотнения дорожно-строительных материалов, а именно к дорожным каткам, используемым для послойного уплотнения предварительно спланированных насыпных грунтов и гравийно-щебеночных материалов при строительстве автомобильных дорог и подобных сооружений.

Известен виброволновой валец дорожного катка, содержащий обечайку, выполненную из упругого материала, в полости которой параллельно обечайке установлена ось с механизмом фиксации ее углового положения, на которой на одинаковом расстоянии от нее и параллельно ей установлены многогранные ролики с разным числом граней (Патент РФ 2032016, МПК E 01 C 19/28, 1990).

Это устройство обеспечивает возможность изменения интенсивности вибрационного воздействия на уплотняемый материал путем изменения диапазона частот и амплитуд вибрационного воздействия на дорожно-строительные материалы, а также возможность его работы в режиме бигармонических колебаний. Недостатком известного устройства является ограничение подводимой на вибрацию мощности вследствие использования для подвода мощности к многогранникам сил трения.

Прототипом данного изобретения является виброволновой валец дорожного катка (Патент РФ 2008390, МПК E 01 C 19/28, 1991). Конструкция виброволнового вальца дорожного катка содержит раму, на которой посредством подшипниковых опор установлены торцовые диски, к которым посредством амортизаторов присоединена обечайка, выполненная из упругого материала, и размещенные на раме с возможностью контакта с боковой поверхностью обечайки и со смещением к ее краям, по крайней мере четыре ролика, по два у каждого края обечайки, два из которых, по одному у каждого края обечайки, - с эксцентриковыми осями и приводом вращения этих осей, выполненным в виде гидропривода, включающего гидронасос, гидрораспределитель и гидромоторы, валы которых соединены с эксцентриковыми осями роликов.

Недостатками прототипа являются низкая эффективность уплотнения, вызванная ограниченной возможностью изменения диапазона частот и амплитуд вибрационного воздействия на дорожно-строительные материалы, а также невозможность его работы в режиме бигармонических колебаний.

Задачей создания изобретения является повышение эффективности уплотнения виброволновым катком за счет расширения диапазона частот и амплитуд вибрационного воздействия на дорожно-строительные материалы, а также придания катку возможности работы в режиме бигармонических колебаний.

Этот технический результат достигается за счет того, что в виброволновом вальце дорожного катка, содержащем раму, на которой посредством подшипниковых опор установлены торцовые диски, к которым посредством амортизаторов присоединена обечайка, выполненная из упругого материала, и размещенные на раме с возможностью контакта с боковой поверхностью обечайки и со смещением к ее краям, по крайней мере четыре ролика, по два у каждого края обечайки, два из которых, по одному у каждого края обечайки, - с эксцентриковыми осями и приводом вращения этих осей, выполненным в виде гидропривода, включающего гидронасос, гидрораспределитель и гидромоторы, валы которых соединены с эксцентриковыми осями роликов, согласно изобретения вторые два ролика, по одному у каждого края обечайки, также выполнены с эксцентриковыми осями с приводом вращения этих осей, включающим гидромоторы и гидрораспределитель, причем эксцентриситет эксцентриковых осей второй пары роликов в 2-3 раза меньше, чем эксцентриситет первой пары роликов. Предпочтительно объем гидромоторов второй пары роликов в 1,5-2 раза меньше, чем объем гидромоторов привода первой пары роликов. Гидромоторы привода второй пары роликов могут быть присоединены посредством гидрораспределителя к гидронасосу привода первой пары роликов.

Выполнение вторых двух роликов, по одному у каждого края обечайки, эксцентриковыми и снабжение их приводом с отличающимися от первой пары роликов эксцентриситетом эксцентриковых осей и объемом гидромоторов, позволит при отдельном включении одной или второй пары роликов получить разные параметры вибрации. Выбор эксцентриситета эксцентриковых осей второй пары роликов в 2-3 раза меньше, а объем гидромоторов привода второй пары роликов в 1,5-2 раза меньше по сравнению с первой парой роликов позволит получить соотношение параметров вибрации при работе одной или второй пары роликов, оптимальное для уплотнения грунтов или асфальтобетонных смесей. Так, для грунтов амплитуда должна составлять 0,6-0,8 мм, а для асфальтобетона - 0,22-0,3 мм, соответственно частота вибрации - 25-33 Гц и 40-50 Гц. Выход параметров вибрации за пределы указанного диапазона приведет к неэффективной работе вибрационного катка; соответственно и выход за пределы указанного диапазона эксцентриситета эксцентриковых осей приведет к неэффективной работе виброволнового катка. Различие объема гидромоторов разных пар в 1,5-2 раза позволит обеспечить требуемую разницу частот в 1,5-2 раза без применения каких-либо специальных средств регулирования (регулируемые насосы и т.п.), что легко достижимо применением гидромоторов двух ближайших типоразмеров. Присоединение гидромоторов привода второй пары роликов посредством гидрораспределителя к гидронасосу привода первой пары роликов позволяет обеспечить независимый привод обоих эксцентриковых роликов от одного гидронасоса, что позволяет упростить конструкцию. Включение приводов обеих пар эксцентриковых роликов одновременно обеспечит работу виброволнового вальца в бигармоническом режиме, что невозможно или, по крайней мере, трудно технически осуществимо в конструкции вибрационного катка традиционного исполнения с дебалансным вибровозбудителем. Все это позволит повысить эффективность уплотнения виброволновым катком за счет расширения диапазона частот и амплитуд вибрационного воздействия на дорожно-строительные материалы, а также за счет придания катку возможности работы в режиме бигармонических колебаний.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 показан поперечный разрез виброволнового вальца дорожного катка; на фиг. 2 - продольный разрез виброволнового вальца дорожного катка; на фиг. 3 - продольный разрез ролика с эксцентриковой осью и приводом ее вращения; на фиг. 4 - гидравлическая схема виброволнового вальца дорожного катка.

Позиции на чертеже обозначают: 1 - рама, 2 - подшипниковые опоры, 3 - торцовые диски, 4 - амортизаторы, 5 - обечайка, 6, 7 - ролики, 8, 9 - эксцентриковые оси, 10 - гидронасос, 11 - гидрораспределители, 12, 13 - гидромоторы, 14, 15 - валы гидромоторов.

Виброволновой валец дорожного катка содержит раму 1, на которой посредством подшипниковых опор 2 установлены торцовые диски 3. К торцовым дискам 3 посредством амортизаторов 4 присоединена обечайка 5, которая, предпочтительно, выполнена из упругого материала. Рама 1 предпочтительно расположена внутри обечайки 5. На раме 1 с возможностью контакта с боковой поверхностью обечайки 5 и со смещением к ее краям, по два у каждого края обечайки 5, размещены по крайней мере четыре ролика 6, 7 с эксцентриковыми осями 8, 9 и приводом вращения этих осей 8, 9. Ролики выполнены двумя парами с одинаковыми параметрами и размещены у краев по одному ролику 6 и 7 из каждой пары. Эксцентриситеты "e1" и "e2" эксцентриковых осей 8, 9 роликов первой 6 и второй 7 пар отличаются в несколько раз, в предпочтительном варианте в 2-3 раза. Для определенности эксцентриситет "e1" роликов 6 в 2-3 раза меньше, чем эксцентриситет "e2" роликов 7. Привод вращения эксцентриковых осей 9 вторых роликов 7 выполнен с отдельным от привода вращения эксцентриковых осей 8 первых роликов 6 управлением. Преимущественно привод вращения эксцентриковых осей 8, 9 роликов 6, 7 выполнен в виде гидропривода, содержащего последовательно соединенные гидронасос 10, гидрораспределители 11 и гидромоторы 12, 13, валы 14, 15 которых соединены с эксцентриковыми осями 8, 9 роликов 6, 7. Объем гидромоторов 12, 13 привода первых 6 и вторых 7 пар роликов отличается в 1,5-2 раза, причем в приводе роликов 6 с меньшим эксцентриситетом "e1" объем гидромоторов 12 меньше, чем объем гидромоторов 13 в приводе роликов 7 с большим эксцентриситетом "e2".

Виброволновой валец дорожного катка работает следующим образом.

Вес катка, приходящийся на виброволновой валец, за исключением веса обечайки 5 передается на нее через ролики 6, 7. При вращении гидромоторов 12 или(и) 13, а вместе с ними эксцентриковых осей 8 или(и) 9, ролики 6 или(и) 7, установленные на них, совершают плоскопараллельное движение, вследствие которого расстояние между точками опоры роликов 6 или(и) 7 и рамой 1 вальца циклично изменяется, что приводит к изменению высоты положения центра тяжести части катка, приходящейся на валец, и к динамическому взаимодействию в двухмассной системе: обечайка 5 виброволнового вальца - вся остальная часть катка. В случае выполнения обечайки 5 из упругого материала под действием передаваемого на нее роликами 6 или(и) 7 веса катка обечайка 5 находится в деформированном состоянии. Динамическое воздействие на нее роликов 6 или(и) 7 приводит к ее циклической деформации, что наряду с цикличным изменением положения обечайки 5 повышает эффективность уплотнения.

Гидрораспределители 11 позволяют обеспечить отдельный привод пар роликов 6, 7, что создает возможность их работы как раздельно, так и совместно. При вращении только одной пары одинаковых гидромоторов 12 или 13, а вместе с ними эксцентриковых осей 8 или 9 только роликов 6 или 7, расположенных у разных краев обечайки 5, вибровальцом возбуждается вибрация только одной частоты, большей или меньшей. При одной и той же производительности гидронасоса 10 частота вращения гидромоторов 12, 13 будет обратно пропорциональна их объемам. Гидромоторы 13, с объемом в 1,5-2 раза большим, при одной и той же производительности гидронасоса 10 будут вращаться в 1,5-2 раза медленнее. Отличие в два раза объема гидромоторов 12, 13 привода первых 6 и вторых 7 пар роликов, причем то, что именно в приводе роликов 6 с меньшим эксцентриситетом "e1" объем гидромоторов 12, 13 меньше, чем в приводе роликов 7 с большим эксцентриситетом "e2", обеспечивает установленные практикой наиболее выгодные параметры уплотнения для грунтов и асфальтобетонных покрытий (Для грунтов амплитуда составляет 0,6-0,8 мм, частота вибрации 25-33 Гц, для асфальтобетона амплитуда 0,22-0,3 мм, частота 40-50 Гц). При вращении одновременно двух пар гидромоторов 12 и 13, а вместе с ними эксцентриковых осей 8 и 9, как роликов 6, так и роликов 7, расположенных у обоих краев обечайки 5, вибровальцом возбуждается вибрация одновременно двух частот, т.е. бигармонические колебания.

Обоснованы параметры и разработана рабочая документация для модернизации серийно выпускаемого на ОАО "Тверьстроймаш" виброволнового вальца дорожного катка КВ-01. Будет повышена эффективность уплотнения виброволновым катком за счет расширения диапазона частот и амплитуд вибрационного воздействия на дорожно-строительные материалы, а также за счет придания катку возможности работы в режиме бигармонических колебаний.

Формула изобретения

1. Виброволновой валец дорожного катка, содержащий раму, на которой посредством подшипниковых опор установлены торцовые диски, к которым посредством амортизаторов присоединена обечайка, выполненная из упругого материала, и размещенные на раме с возможностью контакта с боковой поверхностью обечайки и со смещением к ее краям по крайней мере четыре ролика, по два у каждого края обечайки, два из которых, по одному у каждого края обечайки, - с эксцентриковыми осями и приводом вращения этих осей, выполненным в виде гидропривода, включающего гидронасос, гидрораспределитель и гидромоторы, валы которых соединены с эксцентриковыми осями роликов, отличающийся тем, что вторые два ролика, по одному у каждого края обечайки, также выполнены с эксцентриковыми осями с приводом вращения этих осей, включающим гидромоторы и гидрораспределитель, причем эксцентриситет эксцентриковых осей второй пары роликов в 2 - 3 раза меньше, чем эксцентриситет первой пары роликов.

2. Виброволновой валец дорожного катка по п.1, отличающийся тем, что объем гидромоторов второй пары роликов в 1,5 - 2 раза меньше, чем объем гидромоторов привода первой пары роликов.

3. Виброволновый валец дорожного катка по п.1 или 2, отличающийся тем, что гидромоторы привода второй пары роликов присоединены посредством гидрораспределителя к гидронасосу привода первой пары роликов.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4