Дорожный вибрационный каток
Владельцы патента RU 2690250:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный автомобильно-дорожный университет (СибАДИ)" (RU)
Изобретение относится к дорожным каткам для вибрационного уплотнения материалов и грунтов. Дорожный вибрационный каток содержит переднюю полураму, цилиндрический валец, дебалансы общей продольной вибрации, закрепленные на валу вибровальца, подшипники качения, резинометаллические амортизаторы, соединяющие вибровалец с передней полурамой. Вибровалец снабжен дополнительной рамой, на которой закреплен дополнительный вибровозбудитель вибрации поперечного направленного действия, содержащий два дебаланса и согласующую зубчатую передачу. Дополнительная рама соединена с передней полурамой при помощи резинометаллических амортизаторов, а с вибровальцом при помощи подшипников качения. 3 ил.
Изобретение относится к строительству, а именно к дорожным вибрационным каткам для уплотнения грунтов и материалов при строительстве дорог и аэродромов.
Известен вибрационный самоходный каток с цилиндрическим вальцом, установленным в передней полураме катка с помощью резинометаллических амортизаторов (см. книгу: «Самоходные и полуприцепные дорожные катки» авторы Соколов В.А., Новиков А.Н., Изд-во.- М.: Высшая школа, 1991.- С. 139, С. 140, С. 141) [1].
Передняя полурама дорожного катка [1] посредством шарнира соединена с задней полурамой, на которой установлены кабина, силовая установка, основные механизмы. Внутри вибровальца на валу закреплены дебалансы, получающие вращение от гидромотора.
Принцип работы современного простого вибровозбудителя имеет недостаток, заключающийся в том, что при вращении дебаланса в плоскости, вибрация распространяется во все стороны равномерно, в то время как для уплотнения материалов и грунтов целесообразно иметь направленную плоскую вибрацию вверх и вниз. При этом попутно возникающие динамические возбуждения, направленные влево и вправо, являются бесполезными и наносят вред дорожному катку и здоровью человека-оператора.
Известен дорожный каток, реализующий устройство [см., например, патент RU №2301861 МПК Е01С 19/28, опубликованный 27.06.2007, Бюл. №18] [2], который содержит переднюю полураму, вибровалец, разделенный на три секции, расположенные на одном коленчатом валу. Секции реализуют согласованный сложный режим работы. Крайние секции и средняя секция работают в противофазе. Когда средняя секция движется вниз, крайние секции вибровальца перемещаются вверх. В результате этих движений при перемещении катка происходит уплотнение материалов или грунтов.
Недостатком устройства [2] является сложная конструкция вальца.
Наиболее близким к предлагаемому устройству является устройство [патент RU №2405881, КЛ. Е01С 19/28, опубликованный 10.12.2010, Бюл. №34] [3], в котором вибровалец выполнен в виде двух секций с возможностью вращения на коленчатом валу, что дает возможность совершать каждой секции вибровальца вертикальные движения в противофазе. При движении одной секции вниз совершается рабочий ход уплотнения материалы, вторая секция совершает холостое перемещение вверх. Недостатком вибровальца [3] является сложная конструкция коленчатого вала для вращения секции вибровальца.
Задачей изобретения дорожного вибрационного катка является одновременное использование продольной и поперечной вибрации при уплотнении материалов и грунтов. Направленная поперечная вибрация создает дополнительный эффект интенсивного разрушения связей внутри уплотняемого материала, сопротивляющихся вертикальному уплотнению.
В уплотняющих виброкатках традиционного действия [1, 2, 3] и одного направления действия, уплотняющее действие быстро затухает в связи с быстрым формированием сопротивлений и уплотненных зон. При изменении характера действующей вибрации уплотненные зоны разрушаются более интенсивно и повышается эффективность и производительность уплотнения материалов и грунтов.
Предложенное изобретение расширяет возможные режимы работы современного катка, что является техническим результатом изобретения.
Поставленная задача изобретения решена тем, что дорожный вибрационный каток, содержащий переднюю полураму, цилиндрический валец, дебалансы общей продольной вибрации, закрепленные на валу вальца, подшипники качения, резинометаллические амортизаторы, соединяющие переднюю полураму с вибровальцом в предлагаемом изобретении вибровалец снабжен дополнительной рамой, на которой закреплен дополнительный вибровозбудитель поперечно направленного действия, содержащий два дебаланса и согласующую зубчатую передачу, при этом дополнительная рама соединена с передней полурамой при помощи резинометаллических амортизаторов, а с вибровальцом при помощи подшипников качения.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 показан общий вид дорожного вибрационного катка, на фиг. 2 показано вертикальное сечение по основным механизмам дорожного катка, на фиг. 3 показан вид сверху на вибровалец с вибровозбудителем поперечного действия.
Дорожный вибрационный каток содержит: 1 - переднюю полураму; 2 - заднюю полураму; 3 - вибровалец; 4 - дополнительную раму; 5 - корпус до-полнителььного вибровозбудителя; 6 - гидромотор дополнительного вибровозбудителя; 7 - дебалансы дополнительного вибровозбудителя; 8 - согласующую зубчатую передачу; 9 - подшипники качения вала вибровальца; 10 - вал вибровальца; 11 - дебаланс продольной вибрации; 12 - подшипники качения дополнительной рамы; 13 - гидромотор привода поступательного движения вальца; 14 - резинометаллические амортизаторы; 15 - подшипники качения поперечного вибровозбудителя.
При поступательном движении дорожного вибрационного катка и включенных гидромоторах 6 и 13 основной вибровозбудитель 11 создает вибрацию в продольной вертикальной плоскости, совпадающей с продольной плоскостью симметрии дорожного катка. Цилиндрический валец 3 в результате вертикальной вибрации совершает вертикальные перемещения вверх и вниз, параллельные уплотняемой поверхности, обеспечивающие процесс уплотнения материала и грунта. Под вальцом формируется равномерная прямоугольная эпюра напряжений.
Одновременно дополнительный вибровозбудитель 5 создает вибрацию в поперечной плоскости. Поперечная возбуждающая сила Р направленного действия, формируемая двумя дебалансами 7, создает возбуждающую пару сил с плечом h момент которой M-Ph в контакте вальца с опорной поверхностью формирует треугольную эпюру напряжений.
При изменении направления возбуждающей пары изменяется расположение треугольной эпюры под вибровальцом 3.
Таким образом, технический результат предложенного изобретения достигается периодическим непрерывным чередованием равномерных прямоугольных и треугольных эпюр напряжений, которые обеспечивают более интенсивное уплотнение при меньших энергозатратах.
Предложенное изобретение позволяет повысить производительность процесса уплотнения дорожным катком при строительстве дорог и аэродромов.
Дорожный вибрационный каток, содержащий переднюю полураму, цилиндрический валец, закрепленный на валу вибровальца дебаланс общей продольной вибрации, создающий вибрацию перпендикулярно оси вальца, подшипники качения, резинометаллические амортизаторы, соединяющие вибровалец с передней полурамой, отличающийся тем, что вибровалец снабжен дополнительной рамой, на которой закреплен дополнительный вибровозбудитель вибрации поперечного направленного действия, содержащий расположенные на вертикальных осях два дебаланса и согласующую зубчатую передачу и создающий вибрацию параллельно оси вальца в поперечной плоскости, при этом дополнительная рама соединена с передней полурамой при помощи резинометаллических амортизаторов, а с вибровальцом при помощи подшипников качения.
