Результат интеллектуальной деятельности: Комбинированный валец вибрационного катка

Изобретение относится к дорожно-строительной технике и предназначено для уплотнения материалов, из которых возводят грунтовые и бетонные сооружения, такие как плотины, дороги, аэродромы, обратные засыпки котлованов, насыпи и т.п.

Известен осцилляторный тип вибрационного катка, содержащий пневмоколесный тягач с которым шарнирно соединена рама с прикрепленным к ней посредством резиновых амортизаторов вибровальцом, выполненным в форме цилиндрической стальной обечайки, внутри которой расположены два дебалансных вала симметричных относительно оси вибровальца вращающихся в одну сторону со смещением дебалансов одного вала на 180° относительно дебалансов второго вала, в катке вибровалец совершает крутильные колебания вокруг геометрической оси, в результате чего на контакте поверхности вибровальца с уплотняемым материалом возникают горизонтально направленные касательные напряжения, более эффективно способствующие его уплотнению (М.П. Костельов. Новый способ уплотнения дорожно-строительных материалов. - Автомобильные дороги. 1991 г., №6, С. 13-15).

Недостатком осцилляторного вибрационного катка является меньшая уплотняющая способность по сравнению с наиболее распространенными вибрационными катками, у которых валец совершает круговые колебания, так как интенсивность воздействия на уплотняемый материал ограничивается недопущением проскальзывания поверхности вальца по уплотняемому материалу и быстрым затуханием динамических касательных напряжений по глубине, вследствие чего осцилляторные вибрационные катки применяют в основном для укладки дорожных покрытий толщиной до 20 см.

Известен валец дорожного катка комбинированного действия по патенту РФ на ПМ №160645, содержащий обод (цилиндрическую обечайку), покрытый слоем резины толщиной 10-15 мм с центральным дебалансным валом и двумя сателлитными дебалансными валами, соединенными с центральным дебалансным валом посредством зубчатых колес, диаметр которых в два раза больше диаметра зубчатого колеса сидящего на центральном де-балансном валу, при разнонаправленной ориентации дебалансов сателлитных валов дебаланс центрального вала смещен от вертикального нижнего направления на 120°.

По наибольшему количеству сходных признаков и достигаемому при использовании результату данное техническое решение выбрано в качестве прототипа заявляемого изобретения.

Недостатки прототипа связаны в первую очередь с тем, что сдвиг фаз между максимальными значениями нормальных и касательных напряжений на контакте поверхности вальца с уплотняемым материалом значительно отличается от оптимального, полученного путем анализа поведения реологической модели уплотняемого материала, основные свойства которого характеризуются коэффициентом внутреннего трения, (В.Е. Кондаков. О вибрационном разжижении бетонной смеси при плоском напряженном состоянии. - Известия вузов, Строительство и архитектура, 1984 г., С. 55-60). В первом приближении, как следует из упомянутой работы, максимум касательных напряжений должен соответствовать минимуму нормальных напряжений при верхнем вертикально направленном движении вальца. Кроме того покрытие поверхности вальца резиной демпфирует колебания в вертикальном направлении.

Технический результат, на достижение которого направлено предлагаемое изобретение, состоит в снижении энергозатрат на уплотнение материала, в повышении производительности и снижении веса вибрационного катка.

Для достижения указанного технического результата в комбинированном вальце вибрационного катка, содержащем центральный дебалансный вал с закрепленным на нем зубчатым колесом, входящим в зацепление с зубчатыми колесами вдвое большего диаметра закрепленными на двух сателлитных дебалансных валах, оси которых симметричны оси вальца, на центральном дебалансном валу размещены симметрично центру этого вала две дебалансных втулки, с закрепленными на них зубчатыми колесами соединенными цепными передачами с зубчатыми колесами вдвое большего диаметра, закрепленные на сателлитных дебалансных валах так, что при разнонаправленной ориентации дебалансов сателлитных валов дебалансы втулок и центрального дебалансного вала ориентированы вертикально вверх.

Отличительными признаками предлагаемой конструкции вальца от указанной выше известной, наиболее близкой к ней, является оснащение центрального дебалансного вала двумя дебалансными втулками, установленными с возможностью вращения симметрично относительно центра вальца и соединенными цепными передачами с сателлитными валами, зубчатые колеса закрепленные на сателлитных валах имеют в двое больший диаметр, чем зубчатые колеса закрепленные на дебалансных втулках, ориентирование центров тяжести дебаланса центрального дебалансного вала и дебалансных втулок вертикально вверх при разнонаправленной ориентации дебалансов сателлитных валов.

Благодаря наличию этих признаков, валец вибрационного катка подвергается совместному воздействию крутильных и вертикально направленных колебаний, что наиболее эффективно способствует формированию наиболее плотной структуры уплотняемого материала.

Предлагаемый комбинированный валец вибрационного катка иллюстрируется чертежами, представленными на фиг. 1-5.

На фиг. 1 показан горизонтальный разрез по оси центрального дебалансного вала при разнонаправленной ориентации дебалансов сателлитных валов.

На фиг. 2-4 показаны вертикальные разрезы вальца, показывающие взаимное расположение зубчатых колес.

На фиг. 5 - расположение дебалансов, соответствующее нулевой величине вертикальной вынуждающей силы.

Комбинированный валец вибрационного катка содержит центральный дебалансный вал 1, дебалансные втулки 2, сателлитные дебалансные валы 3, зубчатое колесо 4, зубчатые колеса 5, зубчатые колеса 6, зубчатые колеса 7, цепная передача 8.

Предлагаемая конструкция работает следующим образом.

Вращение центрального дебалансного вала 1 через зубчатое колесо 4, входящее в зацепление с зубчатыми колесами 5, передается сателлитным дебалансным валам 3, вращающимся в одном направлении. Благодаря тому, что дебалансы валов 3 смещены по фазе на 180°, при их вращении возникает переменный по направлению крутящего момента, который передается обечайке вальца. Суммарный момент дебалансов втулок 2 равен моменту дебаланса центрального вала 1. Дебалансные втулки 2 приводятся во вращение с помощью цепной передачи 8 у которой ведущие зубчатые колеса 7, закрепленные на сателлитных дебалансных валах 3, в два раза больше ведомых зубчатых колес 6 закрепленных на втулках 2.

Благодаря соединению зубчатых колес 6 и зубчатых колес 7 с помощью цепной передачи 8 вращение втулок 2 происходит в противоположном направлении по отношению к вращению центрального дебалансного вала 1, вследствие чего обечайке вальца передаются вертикально направленные колебания, взаимодействие которых с крутильными колебаниями наиболее эффективно с точки зрения энергозатрат и веса уплотняющих машин.