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