Результат интеллектуальной деятельности: САМОХОДНЫЙ ВИБРАЦИОННЫЙ КАТОК

Изобретение относится к дорожным и строительным машинам и предназначено для уплотнения дорожно-строительных материалов.

Известны и в настоящее время широко применяются для уплотнения грунтов в дорожном строительстве вибрационные дорожные катки (Каток вибрационный двухосный двухвальцовый ДУ-96, каток вибрационный комбинированный двухосный ДУ-97. Руководство по эксплуатации ДУ-96.000.000 РЭ2). В качестве рабочих органов в таких катках используются металлические вальцы с вибровозбудителями различных типов. Использование вибрации позволяет обрабатывать уплотняемый материал в широком спектре динамических режимов, вследствие чего процесс уплотнения протекает с высокой степенью интенсивности. Эффективность вибрационных катков по массовым характеристикам, в некоторых случаях, в три раза превышает эффективность статических.

Недостатком таких катков является то, что в процессе вибрирования энергия вибровозбудителя затрачивается на полезную работу уплотнения материала только в том полупериоде колебаний, когда валец под действием вибровозбудителя перемещается против сил сопротивления, деформируя уплотняемый материал. Во второй половине периода колеблющийся вибрационный валец перемещается вместе с поверхностью грунта вверх и не производит полезной работы уплотнения. Таким образом, более половины энергии, затрачиваемой на движение вибровозбудителя, тратится вхолостую, что повышает энергозатраты на процесс виброуплотнения.

Из известных технических решений наиболее близким по технической сущности является самоходный вибрационный каток, состоящий из привода, сочлененной рамы, вальцов и вибровозбудителя комбинированного действия (патент RU 2079610, МПК⁶ E02F 5/12, E01C 19/28, опубл. 20.05.1997).

Недостатками прототипа являются сложность механической конструкции вибровозбудителя, обусловленная наличием дополнительных движущихся агрегатов, требующих высокой точности изготовления. Также следует отметить необходимость дополнительных затрат энергии для реализации режима работы вибровозбудителя и потери мощности на движение вибровальца вверх.

Техническим результатом изобретения является повышение энергоэффективности вибрационного уплотнения дорожно-строительных материалов и упрощение конструкции.

Изобретение поясняется чертежом, на котором приведен вид катка сбоку.

Самоходный вибрационный каток содержит раму 1, привод 2, два вальца 3 и 4, по меньшей мере один из которых (4) является вибрационным, дополнительный валец 5, шарнирно связанный с вибрационным вальцом 4 при помощи двуплечего рычага 6 и шарнира 7.

Рабочий режим катка осуществляется следующим образом. Вибрационный валец 4 совершает колебания под воздействием вибровозбудителя (на чертеже не показан) и уплотняет грунт. При этом рама катка 1 остается практически неподвижной, так что относительно нее вибрационный валец также осуществляет колебательное движение. В процессе уплотнения на том полупериоде колебаний, в течение которого движение вибрационного вальца происходит вверх, посредством двуплечего рычага 6, установленного на шарнире 7, усилие передается вспомогательному вальцу 5, который движется вниз и осуществляет воздействие на уплотняемый грунт.

Учитывая типичные скорости движения реальных катков (1-5 км/ч) и частоты вибраций (30-50 Гц), можно сделать вывод об эффективности воздействия вспомогательного вальца 5 на уплотняемый грунт. За время одного прохода катка уплотняемый грунт не успевает накопить достаточную неупругую деформацию для того, чтобы значительно изменить свои механические свойства. Для силы и частоты вибрации вспомогательного вальца при воздействии на грунт выполняются следующие условия

ω_вспом=ω_вибр; , где

l_вибр, l_вспом - плечи рычага 6;

ω_вспом,ω_вибр - частоты вибрации вспомогательного 5 и основного вибрационного вальца 4.

При этом длина плеч рычага 6 и масса вспомогательного вальца 5 подбираются из условия на контактные напряжения, требуемые для уплотнения грунта:

σ_тек≤σ_вспом≤σ_проч, где

σ_тек - предел текучести грунта;

σ_вспом - текущее значение контактного напряжения для вспомогательного вальца 5;

σ_проч - предел прочности грунта.

σ_вспом может быть оценено из соотношения

где

S_вспом - площадь пятна контакта вспомогательного вальца 5 с уплотняемым грунтом.

Использование новых элементов, в частности, вспомогательного вальца 5, двухплечевого рычага 6 и шарнира 7 позволяет повысить энергоэффективность вибрационного уплотнения.