Технические характеристики катков грунтовых

 

Марка	Тип	Масса, т	Ширина уплотняемой полосы, мм	Мощность, кВт
ДУ-70 ДУ-70-1 ДУ-94 ДУ-94-1 ДУ-74 ДУ-74-1 ДУ-62А ДУ-85 ДУ-85-1 ДУ-84 ДУ-58А ДУ-57А	Прицепной »»» Комбинированный »»»»»»»	5,9 6,5 7,5 8,0 9,0 9,5 13,0 13,0 13,5 14,0 16,0 20,2	2000 2000 2000 2000 1700 1700 2000 2000 2000 2000 2000 2400	57,4 121,4 121,4 121,4 57,4 57,4 93,5 110,4 110,4 110,4 93,5 147

Наиболее простыми и наименее эффективными при уплотнении считаются статические катки с гладкими металлическими вальца­ми (рис. 5.84). Максимальная толщина уплотняемого ими слоя не превышает 15... 20 см, а необходимая степень уплотнения достига­ется после 4... 6 проходов по одному следу на несвязных грунтах и 10... 12 проходов - на связных. Преимуществом гладковальцевых катков является их способность уплотнять как связные, так и не­связные грунты и высокая надежность.

Металлические вальцы кулачковых катков (рис. 5.85) отлича­ются тем, что на их поверхности расположены выступы, называе­мые кулачками. Обычно это литые детали, закрепляемые на по­верхности вальца сваркой.

Кулачки размещаются на поверхности вальца (рис. 5.86) по вин­товой (с небольшим углом наклона к оси вальца) многозаходной линии. Иногда кулачки одной линии смещены относительно ку­лачков на соседних линиях (рис. 5.87). Благодаря этому увеличива­ется площадь следа, уплотняемая за один проход, но исключается возможность очистки налипшего между кулачками грунта.

Общая площадь контакта кулачков с грунтом в несколько раз меньше, чем у гладкого вальца, поэтому напряжения в уплотняе­мой зоне выше. Кроме того, кулачки, погружаясь в грунт, смина­ют его, повышая эффективность уплотнения. На несвязном грунте этот эффект не проявляется из-за отсутствия сцепления между его частицами.

Считается, что форма кулачка не оказывает существенного вли­яния на качество уплотнения, но может спровоцировать налипа­ние грунта между кулачками и интенсифицировать разрыхление грунта на глубину погружения кулачков. Число проходов кулач­кового катка по одному следу, необходимое для достижения 95% стандартного уплотнения, можно рассчитать по формуле

•-13F./F,, (5-32)

где п₀₉₅ - число проходов по одному следу, необходимое для достижения коэффициента уплотнения 0,95; 1,3 - коэффициент неравномерности перекрытия уплотняемой поверхности кулачка­ми; F_B- площадь цилиндрической поверхности вальца; F_K - общая площадь опорной поверхности всех кулачков.

Рис. 5.85. Прицепной кулачковый каток:

1 - люк для загрузки балласта; 2 - торце­вая стенка вальца; 3 - цилиндрическая по­верхность вальца; 4— кулачки; 5 - подшип­ник оси качения; 6 - сцепное устройство; 7 - рама катка

fltf

CATERPILLAR

 

Рис. 5.86. Расположение кулачков на поверхности вальца по винтовой линии

Прицепные пневмоколесные катки (рис. 5.88) применяются при уплотнении связных и несвязных грунтов. В отличие от жестковаль-цевых катков они способны уплотнять более толстые слои грунта за меньшее число проходов по одному следу, не разрушая при укат­ке щебень и гравий. Пневматические вальцы располагаются на­столько близко друг к другу, насколько допускает конструкция кат­ка. Это позволяет сузить полосы неуплотненного грунта, остаю­щиеся между ними. Независимая подвеска каждого вальца обеспе­чивает равномерное уплотнение поверхности по всей ширине по­лосы уплотнения.

Рис. 5.87. Расположение кулачков в шахматном порядке

Корпус секции, в которой устанавливается пневматический ва­лец, одновременно служит ящиком для балласта из чугунных от­ливок или бетонных блоков, позволяющих при необходимости утяжелить каток. Для эффективности пневмоколесного катка кро­ме массы большое значение имеет давление в шинах,

 

 

Рис. 5.88. Прицепной пневмоколесный каток: / - сцепное устройство; 2 - дышло; 3 - ось качания секций; 4 ~ пневмоколесо; 5 - ось пневмоколеса; 6 - корпус секции

Теоретические выкладки по­казывают, что при снижении давления в шинах в 3 раза напря­жение на поверхности грунта понижается в 1,8 раза при одно­временном возрастании площа­ди контакта и глубины актив­ной зоны уплотнения пример­но в 1,7 раза. Совместное дейст­вие этих факторов повышает эффективность уплотнения.

Увеличение диаметра пнев­матических вальцев также ве­дет к повышению эффекта уп­лотнения и, кроме того, улуч­шает проходимость уплотняю­щего агрегата. При подборе шин для пневмокатков следует ориен­тироваться на уровень нагрузки, при котором деформация шины не превышает 15% высоты профиля. Рекомендациями по подбору шин для грузовых автомобилей в данном случае можно пренебречь, так как скорости движения прицепных катков в 15... 20 раз ниже скоростей автомобилей.

При работе на связных грунтах рекомендуется комплектовать катки шинами, рассчитанными на давление 12... 14 бар, так как при этом максимальное напряжение на поверхности грунта будет при­ближаться к пределу его прочности, что также повышает эффек­тивность уплотнения.

Решетчатые катки наиболее эффективны при уплотнении
крупнощебеночных, гравелистых, мерзлых и глинистых комко­
ватых грунтов. Конструктивно они сходны с гладковальцевыми
катками, но цилиндрическая поверхность вальца изготовлена из
решетки с размерами ячеек от 15x15 до 20x20 см. Решетка мо­
жет быть литой или сварной, что предпочтительней, так как свар­
ная решетка легче ремонтиру­
ется. Балласт в виде бетонных,..^чщр.,..,-.»... -
блоков или чугунных отливок
при необходимости размеща­
ется, как и в других типах при­
цепных катков, на раме катка.

Вальцы секторного катка
(рис. 5.89) состоят из дисков,
тесно прижатых друг к другу
торцами. Края каждого из дис­
ков формой напоминают звез- |,' д
дочку цепной передачи, при­
чем зубья соседних дисков сме- Рис. 5.89. Валец секторного катка

щены на полшага. Во избежание налипания грунта в промежутках между дисками устанавливаются скребки, концы которых немно­го не доходят до цилиндрической поверхности ступиц дисков. Та­кой каток работает подобно кулачковому, но при одинаковой с ним массе уплотняет, благодаря большей площади контакта, бо­лее толстые слои грунта.

Современные модели прицепных жестковальцевых катков, как правило, оборудуются вибраторами направленных колебаний (рис. 5.90), позволяющими интенсифицировать процесс уплотнения.

При выключенных вибровозбудителях такие машины работа­ют в режиме статического уплотнения, а при включенных к эффекту принудительного сближения частиц грунта добавляется эффект снижения сил трения и сцепления между ними благодаря высокочастотным колебаниям. Вибровозбудитель с двух и более амплитудными дебалансами (рис. 5.91) и гидрообъемным приво­дом обычно устанавливается внутри вальца (рис. 5.92) и соединяется с гидросистемой тягача.

В мировой практике для уп­лотнения грунтов наряду с при­цепными широко используются и самоходные катки, оборудо­ванные всеми типами перечис­ленных выше вальцев. В послед­ние годы получили распростра­нение комбинированные катки (рис. 5.93) с шарнирно-сочле-ненной рамой, одним жестким вальцем с вибровозбудителем и ведущей пневмоколесной осью и полностью пневмоколесные катки (рис. 5.94).

Рис. 5.90. Схема действия простейше­го вибровозбудителя направленных колебаний: / и 2 - дебалансные колеса со смещенны­ми центрами масс и зубчатыми венцами, обеспечивающими синхронность враще­ния; -» - направление скорости вращения; => - направление возбуждающей силы

Подавляющее число моделей комбинированных катков могут комплектоваться одним основ­ным и сменными вальцами. В некоторых конструкциях ме­няется только валец, в других он меняется вместе с передней ра­мой. Гладковальцевые катки могут комплектоваться сборной оболочкой с кулачками на внеш­ней поверхности, закрепляемой на гладком вальце без его де­монтажа (рис. 5.95).

Рис. 5.91. Двухамплитудный вибратор, дебалансная масса которого состоит

из стальной дроби, пересыпающейся ближе к оси вращения или дальше от нее

в зависимости от направления вращения ротора

В ряде случаев это позволяет обойтись одной уплотняющей ма­шиной и снижает затраты времени на ее переоборудование при смене вида работ. Как правило, жесткие вальцы комбинирован­ных катков оборудуются кроме привода вибратора и ходовым гид­рообъемным приводом, расширяющим возможности машин при первых проходах по свежеотсыпанному грунту и работе на кру­тых продольных уклонах.

Самоходные пневмоколесные катки, как правило, имеют моно-Шблочную раму с балластными отсеками. Если в качестве балласта

'

Рис. 5.92. Размещение дебалансов вибратора в вальце катка:

1 ~ виброустойчивые подшипники; 2 - низкоскоростное масляное уплотнение; 3 - деба­лансные массы; 4 - масло для смазки и охлаждения узлов

Опорные узлы колес допускают их качание в поперечной плос­кости (рис. 5.97). Благодаря такой системе размещения и подвески следы передних и задних колес перекрывают друг друга (рис. 5.98), что обеспечивает равномерное уплотнение грунта по всей ширине укатываемой полосы.

Производительность катка может быть рассчитана по площади уплотненной поверхности

П = -

(5.33)

[/„

и по объему уплотненного грунта

Рис. 5.93. Самоходные комбинированные катки с одним жестким ведущим вальцем (гладким или кулачковым), ведущими пневмоколесами и шарнирно-

сочлененной рамой

используется вода, то балластные отсеки разделены перегородка­ми, уменьшающими толчки от ее всплесков и исключающими на­рушение развесовки машины. Рама обеспечивает одинаковую нагруз­ку на все колеса и равномерное распределение массы балласта. Хо­довое оборудование катка, являющееся одновременно и его рабо­чим оборудованием, представляет собой двухосное (иногда пол­ноприводное) шасси с разным по осям числом независимо подве­шенных колес, размещенных настолько близко друг к другу, на­сколько допускает конструкция привода колес (рис. 5.96).

Рис. 5.94. Самоходный пневмоколесный каток с жесткой рамой, передней управляемой и задней ведущей осью

 

П =

(5.34)

и

Quot;припер

где L₃ - длина захватки; 6_вал - ширина жесткого вальца или ширина полосы уплотнения пневмоколесного катка; k_B -~ коэффициент ис­пользования времени смены; С/_упл - скорость движения катка при уплотнении;?_ман - время маневрирования в конце прохода; п_пр -число проходов по одному следу, необходимое для уплотнения (для щебеночных покрытий может достигать 60 проходов); k_nep - коэф­фициент перекрытия проходов (для жестковальцевых и двухосных пневмоколесных катков А:_пер =1,1; для прицепных пневмоколесных катков /с_пер > 1,2); /г_сл - толщина уплотненного слоя.

Трамбующие машины. К числу основных преимуществ трамбо­вания относится возможность уплотнять связные и несвязные грун­ты слоями толщиной до 1 м. Тем не менее машины, реализующие этот метод уплотнения, не нашли широ­кого применения в транспортном строительстве, так как установки со свободно падающими массивными плитами тихоходны, а машины с ди­зель-молотами эффективны только на предварительно уплотненных грунтах и тоже не отличаются вы­сокой производительностью.

Рис. 5.95. Фрагменты сборной обо­лочки с кулачками на внешней по­верхности, закрепляемой на гладком вальце

Вибротрамбующие машины (табл. 5.10) силой удара создают в уплотняемом грунте напряжения, а вибрацией вынуждают частицы грунта колебаться, что повышает

эффективность уплотнения. Они используются для уплот­нения любых грунтов, но наиболее эффективны при ра­боте на несвязных и мало­связных грунтах. От трамбу­ющих вибротрамбующие ма­шины отличаются малыми импульсами и высокой часто­той ударов. По принципу дей­ствия к вибротрамбующим ма­шинам могут быть отнесены виброштампы и виброплиты. Во взаимодействии жесткого вальца виброкатка с уплотня­емым грунтом наряду с укат­кой также присутствует эф­фект вибротрамбования.

Рис. 5.96. Конструкция привода ведущих колес пневмокатка: 1 - гидромотор; 2 - стояночный тормоз; 3 - карданная передача; 4 - планетарный редуктор и ведущая полуось

При выборе массы вибро-трамбующей машины можно ориентироваться на значение удельного статического давле­ния, при котором достигается предельная глубина уплотнения:

м..... =

jg, (5-35)

где Л/_маш - масса вибротрамбующей машины; р - удельное стати­ческое давление; Р_ш - площадь контакта уплотняющего органа с грунтом; g - ускорение свободного падения.

Характерные значения удельного статического давления, МПа Тип грунта:

песок переувлажненный.......................................................... 0,003...0,004

песок оптимальной влажности................................................. 0,006...0,010

супесь оптимальной влажности............................................... 0,010...0,020

Малогабаритные виброштампы (рис. 5.99) массой от 40 до 100 кг используются для уплотнительных работ малых объемов и в огра­ниченном пространстве. Виброштамп опирается на грунт массив­ной прямоугольной пятой с закругленной передней кромкой, на ко­торой установлена колонна с подрессоренным приводом (обычно двигателем внутреннего сгорания) и вибратором. При работе дви­гателя эксцентрик направленного действия развивает силу, вынуж­дающую установку подпрыгивать на уплотняемой поверхности. Уплотнение происходит под действием кинетической энергии уда­ра пяты виброштампа о грунт, сложенной с возмущающей силой

 

вибратора. Поступательным движением установка обязана небольшому наклону колон­ны вперед, из-за чего возму­щающая сила, отрывая виб­роштамп от поверхности, за­ставляет подпрыгивать его не только вверх, но и вперед.

Рис. 5.97. Схема независимой подвески управляемых колес

Виброштампы оборуду­ются амортизаторами, по­глощающими обратный удар при работе на плотных грун­тах, и системами фильтрации воздуха, поступающего в двигатель. По принципу виб­ротрамбования работает и ручной универсальный инструмент с пневмо-, гидро- и электроприводом, в частности, отбойные молотки и бетоноломы со специальными трамбующими насадками вместо пик. Разумеется, их использование носит не регулярный, а вспомо­гательный характер и не может рассматриваться в качестве прием­лемого способа уплотнения больших объемов грунтов.

Таблица 5.10