книги / Строительные машины для земляных работ
..pdfПод действием силы, приложенной от вибровозбудителя к рабочему органу (вальцу) и имеющей переменное направление, последний совершает колебательные движения. Частицы уплотняемого основания под действием рабочего органа начинают вибрировать, от чего силы трения и сцепления между частицами уменьшаются, материал основания легко деформируется и приходит в более плотное состояние.
Наибольшие перемещения частиц относительно друг друга наблюдаются в несвязных грунтах, в которых действуют только силы трения. В связных материалах к силам трения добавляются силы сцепления, которые не могут быть преодолены в значительной мере инерционными силами при вибрации, поэтому в связных материалах вибрация вальцов вызывает только упругие деформации.
Вибровальцы являются жесткими рабочими органами, шины пневмоколес – эластичными. Шины в процессе укатки деформируются, увеличивая поверхность контакта с основанием при равномерном распределении давления на этом основании. По массе вибрационные катки предусмотрены трех типов: I – легкие, массой до 4 т; II – средние, массой свыше 4 до 8 т; III – тяжелые, массой свыше 8 до 12 т.
Скорости движения катков выбирают исходя из технологических особенностей их работы. При малых скоростях движения происходит лучшее формирование структуры уплотняемого материала, уменьшается потребное число проходов катка по одному месту и повышается производительность катка. Кроме того, при реверсировании особенно тяжелых катков на больших скоростях возникают значительные инерционные нагрузки и рывки, которые вызывают сдвиг уплотняемого материала. Скорость передвижения катка в начале уплотнения должна быть не более 1,5–2,0 км/ч, после некоторого числа проходов (8–10) допустимо увеличение скорости до 4–5 км/ч.
Маневренность катка определяется радиусом поворота, зависящим от базы катка, угла поворота направляющего вальца, характера рулевого управления и наличия в трансмиссии катка
- 71 -
дифференциала. Минимальные значения радиуса поворота катков по внутреннему следу принимаются: для легких – до 2000 мм, средних – до 3000 мм и тяжелых – до 3600 мм.
4.2. Общая характеристика конструкций катков
Выпускают и применяют двухостные двухвальцовые, двухосные трехвальцовыеи трехосныетрехвальцовые статическиекатки.
В двухосных двухвальцовых катках вальцы расположены один за другим, чем достигается равномерное уплотнение по всей ширине уплотняемой полосы, образующейся при проходе катка. Ширина обоих вальцов одинакова.
Двухосные трехвальцовые катки снабжены двумя узкими ведущими задними вальцами и широким ведомым вальцом. Широко расставленные ведущие вальцы обеспечивают хорошую поперечную устойчивость катка. Кроме того, ведущие вальцы большого диаметра выходят за габариты катка и дают возможность легко преодолевать сопротивление движению, подходить вплотную к стенкам, высоким бордюрам и другим препятствиям. Вальцы этих катков в плане расположены так, что задние перекрывают на 100–120 мм след переднего вальца.
Трехосные трехвальцовые катки используют для окончательной отделки асфальтобетонных покрытий и выравнивания уплотняемого покрытия. Эти катки снабжены тремя вальцами одинаковой ширины, два из них – ведомые направляющие. Диаметр ведущего вальца больше диаметров ведомых. Конструкция подвески трехосных вальцов позволяет перераспределять массу катка по осям в зависимости от неровностей поверхности покрытия. Все выступы на поверхности укатываются с повышенным давлением и выравниваются.
Статические двухосные катки получили наибольшее распространение, бывают с кабиной и без нее, с одним ведущим вальцом и с двумя ведущими вальцами.
Оснащенные гладкими металлическими вальцами самоходные двухосные статические катки с кабиной состоят из рамы
- 72 -
силовой установки, двух ведущих вальцов, гидрооборудования, трансмиссии, механизмов управления в кабине машиниста, вспомогательного оборудования.
Рис. 30. Самоходный статический двухосный каток c одним ведущим вальцем ДУ – 93: 1 – направляющий валец; 2 – шкворень; 3 – силовая установка; 4 – рулевое управление; 5 – рычаг переключения передач; 6 – тент; 7 – сиденье; 8 – балка; 9 – ведущий валец; 10 – бортовойредуктор; 11 – коробка переменыпередач;
12 – глушитель
У статических двухосных катков ДУ-93 (рис. 30) кабины нет. Рабочее место машиниста от атмосферных явлений защищает ко- зырек-тент 6. Задний валец 9 является ведущим. С коробкой передач 11 ведущий валец соединен бортовымредуктором 10.
4.3. Устройство катков с гидравлическим приводом хода
Механический привод не обеспечивает бесступенчатого изменения скорости укатки основания в зависимости от сопротивлений, возникающих при работе катка. Регулирование скорости движения возможно только с помощью изменения подачи топлива в двигатель. Однако пределы изменения подачи топлива незначительны, так как при малой частоте вращения возможна остановка
- 73 -
двигателя, особенно в процессе реверсирования. Велики также нагрузки на элементы трансмиссии катка и двигатель. Поэтому за последние годы наряду с катками, имеющими механический привод хода, стали изготавливаться статические катки с гидравлическим приводом управления подъемоми опусканием вальцов.
Гидрообъемный привод трансмиссии катка значительно упрощает конструкцию и улучшает компоновку ходовой части катка, обеспечивает возможность равномерной развески по вальцам. При этом используется независимое и наиболее целесообразное расположение сборочных единиц привода на катке (гидронасос – у приводного двигателя, гидродвигатели – непосредственно у ведущих вальцов), а также отсутствие коробки передач и специального реверсивного механизма. Применение гидрообъемного привода позволяет:
–увеличить почти в 2 раза ширину уплотняемой полосы при поступательном движении с боковым смещением одного вальца относительно другого и сохранении параллельности осей;
–упростить управление катком и привод к обоим ведущим вальцам; повысить качество уплотнения путем обеспечения плавности и уменьшения продолжительности процесса реверсирования;
–уменьшить динамические нагрузки на двигатель при реверсировании катка; повысить маневренность и проходимость.
Из статических катков с гидравлическим приводом хода наиболее широкое применение получил каток ДУ-63-1 (см. рис. 9).
4.4. Общая характеристика конструкций вибрационных катков
Самоходные вибрационные катки с гладкими вальцами предназначены для уплотнения оснований и покрытий из гравия, щебня и асфальтобетонных смесей при строительстве и ремонте дорог. Катки массой до 4 т имеют высокую маневренность и небольшие габаритные размеры. Их целесообразно применять для уплотнения строительных материалов при выполнении мелких строительных и ремонтных работ в стесненных
- 74 -
и узкодоступных местах, на устройстве тротуаров, парковых
испортивных дорожек, заводских полов, стадионов и др. Катки массой более 4 т целесообразно использовать при строительстве дорог. Эти катки используются в зависимости от условий как статические или как вибрационные. Например, при уплотнении горячих асфальтобетонных и других смесей их применяют как статические для предварительного уплотнения и как вибрационные при окончательном уплотнении.
Вибрационные катки по глубине и степени уплотнения равноценны каткам статического действия, но нагрузка на вальцы у вибрационных катков превышает в несколько раз нагрузку у катков статического действия. Вибрационные катки можно применять как статические при выключенном вибровозбудителе для предварительного уплотнения асфальтобетонных и других смесей и как вибрационные при окончательном уплотнении. При вибрации уменьшаются силы сцепления между частицами, которые, перемещаясь одна относительно другой, образуют легкоуплотняемую смесь. Применение виброкатков, по сравнению с катками статического действия, обеспечивает повышение производительности труда в 3–4 раза и снижение энергоемкости
иметаллоемкости в 3–6 раз. Это позволяет во многих случаях заменить тяжелые статические катки легкими вибрационными, обладающими лучшей маневренностью и транспортабельностью. Такое преимущество и способствовало быстрому развитию и широкому распространению виброкатков. Вместе с тем, обладая рядом преимуществ, виброкатки, хотя и вытесняют более тяжелые статические катки при выполнении ряда работ, полностью не заменяют их.
Самоходные виброкатки классифицируются: по числу вальцов – одновальцовые (с поддерживающим роликом и ручным управлением) и двухвальцовые двухосные; по числу ведущих вальцов – с одним и двумя вальцами; по характеру колебаний – с круговыми и направленными колебаниями; по типу трансмиссии – с механической, гидромеханической и гидрообъемной.
Ксамоходным виброкаткам предъявляются те же требова-
ния, что и к каткам статического действия. Учитывая, что при работе вибровальца создаются дополнительные вибрации и шум,
- 75 -
в конструкцию входят противовибрационные и противошумные устройства с целью снижения вибрации и шума до установленного уровня санитарных норм.
Общая компоновка сборочных единиц, выбор и построение кинематическойсхемысамоходныхвиброкаткованалогичныкаткам статического действия. Самоходные виброкатки имеют восновном те же сборочные единицы, что и катки статического действия. Вибровалец вибрационного катка является его рабочим органом. Особенностью конструкции виброкатков является наличие вибровозбудителя, дополнительной передачи привода вибровозбудителя, упругих подвесок вибровальца и сиденья машиниста. Вибровозбудитель встроен обычно внутрь ведущего вальца. Наибольшее распространение имеет одновальцовый дебалансный вибровозбудитель с круговымиколебаниями. Направленныеколебанияиспользуютсяредко.
Основными параметрами колебаний вибровозбудителем частиц уплотняемого материала являются амплитуда, частота, скорость, ускорение. Амплитуда колебаний материала уменьшается с увеличением расстояния от вибровозбудителя.
Частицы материала имеют различные размеры и массу, что способствует возникновению различных инерционных сил и относительного перемещения зерен. Тяжелые зерна при относительно длительном времени вибрирования опускаются вниз, а легкие остаются наверху. Такое расслоение материала является недопустимым, так как снижает качество конструктивного слоя дорожной одежды или другого сооружения. Существует оптимальное время вибрирования, т.е. время, в течение которого смесь не расслаивается, а достигается ее наибольшая плотность. Для цементнобетонной смеси это время составляет 30 с, для асфальтобетонной – около 60 с, для грунта – 60–80 с.
Контрольные вопросы к главе 4
1.В чём заключается различие конструкций статических
ивибрационных катков?
2.Каково устройство статических катков с двумя гладкими вальцами?
3.Охарактеризуйте типы и устройство вибрационных катков с гладкими вальцами.
-76 -
5.УСТРОЙСТВО УПЛОТНЯЮЩИХ
ИПЛАНИРОВОЧНО-УПЛОТНЯЮЩИХ МАШИН
5.1. Общая характеристика исполнений уплотняющих машин
Уплотняющие машины уплотняют грунты под воздействием либо массы падающих грузов, либо возмущающей силы вибраторов, в связи с чем их и называют трамбовочными машинами и вибрационными плитами.
Трамбовочными машинами с отрывом их рабочего органа от поверхности основания могут уплотняться все виды грунтов – как связные, так и несвязные, но наиболее эффективно ими уплотняются грунты с пониженной влажностью, щебенистые и гравенистые грунты, а также насыпи, отсыпаемые зимой. Преимуществом трамбования, когда происходит динамическое воздействие падающего груза на уплотняемый материал, по сравнению с укаткой самоходными и полуприцепными катками является возможность уплотнения грунтов слоями толщиной до 1–1,5 м.
Из вибрационных машин (плит), предназначенных для уплотнения грунтов без отрыва от поверхности уплотняемого основания, нашли применение вибрационные самопередвигающиеся плиты, выпускаемые как односекционными, так и многосекционными. Эти машины обладают двумя преимуществами:
–малогабаритностью, что дает возможность применять их
втех местах, где другие грунтоуплотняющие машины по своим размерам не могут быть использованы;
–высокой эффективностью при незначительной массе ма-
шины.
Вибрационные грунтоуплотняющие плиты предназначены для послойного уплотнения грунтов и гравийно-щебеночных материалов. Этот тип машин под действием возмущающей силы, которая возникает вследствие работы вибрационной установки, обладает возможностью самопередвижения. В дорожном
-77 -
строительстве применяются самопередвигающиеся вибрационные плиты с возможностью перемещения их по обрабатываемому участку трактором.
5.2. Устройство уплотняющих трамбовочных машин
Наибольшее распространение получили трамбовочные машины на базе гусеничных тракторов (см. рис. 13, a). Такие уплотняющие машины уплотняют тяжелые связные грунты с нарушенной структурой глубиной до 1,5 м, а также грунты естественного залегания (с ненарушенной структурой) в подошвах оснований, фундаментов, траншей и каналов.
Наибольшую энергию удара в трамбовочных машинах достигают при подъеме на высоту 1,0–2,5 м и сбрасывании на уплотняемый материал трамбующей плиты массой от 1 до 3 т. Падение плиты под действием ее массы в этих машинах обусловливает малую частоту удара, которая зависит высоты падения.
Уплотняющая трамбовочная машина состоит (рис. 31) из двух трамбующих плит 11, поочередно поднимаемых канатами 5 с помощью переднего трехступенчатого редуктора 3, который
Рис. 31. Трамбовочная машина Д-471: 1 – трактор Т- 100; 2 – карданный вал; 3 – редуктор; 4 – кривошип; 5 – полиспаст; 6 – барабан; 7, 8 – направляющие блоки; 9 – державка; 10 – направляющие; 11 – плита
- 78 -
приводится в движение от переднего конца коленчатого вала двигателя трактора с помощью карданного вала 2, фрикционной муфты сцепления, кривошипно-полиспастного механизма, передней и задней подвесок, ходоуменьшителя и рычагов управления.
Основной рабочий орган уплотняющей машины – трамбующая плита 11 – состоит из чугунного основания, пружинного амортизатора и ковша, к которому крепится канат 5. Амортизатор служит для смягчения рывков, возникающих при подъеме плиты и при подвешивании ее в транспортное положение, и имеет стакан, с помощью которого он крепится к основанию плиты, шток с резьбовым концом, пружину и опорную шайбу.
К верхнему концу штока приварен кронштейн, с помощью которого в транспортном положении плита подвешивается на крюк. К кронштейну шарнирно крепится ковш. Осью шарнира ковша является срезной палец, предохраняющий канат от обрыва, если возникают резкие рывки при работе на неспланированном грунте, падении плиты ниже гусениц трактора более чем на 0,5 м, неправильной запасовке каната и т.п. От поворачивания вокруг оси шток удерживается стопором, конец которого входит в продольный паз стакана.
Редуктор отбора мощности состоит из конических и двух цилиндрических зубчатых передач. К нижнему фланцу корпуса редуктора крепится болтами корпус муфты сцепления. Редуктор устанавливается на передней подвеске посредством хомутов. Реактивный крутящий момент, возникающий при работе редуктора, уравновешивается задней опорой. Муфта сцепления – не- постоянно-замкнутого типа, фрикционная сухая двухдисковая, с ручным рычажным управлением, служит для передачи крутящего момента двигателя к редуктору отбора мощности и плавного включения-выключения трансмиссии. Передний конец вала муфты опирается на шарикоподшипник с защитной шайбой, расположенной в ступице ведущего барабана. Второй конец вала также опирается на шарикоподшипник. Карданный вал, используемый от автомобиля, соединяется с передним концом ко-
- 79 -
ленчатого вала двигателя трактора с помощью переходного фланца. Другой конец вала соединяется с фланцем вала муфты сцепления.
Кривошипно-полиспастный механизм служит для подъема и сброса плит. Он состоит из двух эксцентриковых механизмов, установленных по концам выходного вала редуктора, и системы блоков, образующих два четырёхкратных канатных полиспаста.
Передняя подвеска служит для присоединения к трактору редуктора отбора мощности, который крепится хомутами. В верхней части подвески находятся четыре заключённых
вобоймы неподвижных канатных блока полиспаста. К стойке подвески приварены скобы с отверстиями, позволяющими регулировать величину резервной длины каната.
Задняя подвеска предназначена для направления движения плит во время их подъема и сброса для подвешивания плит
втранспортное положение. Для направления движения плит служат специальные трубчатые телескопические штанги, закрепленные на траверсе подвески в специальных стаканах с резиновыми амортизаторами. Выходной вал ходоуменьшителя с помощью торсиона соединен с промежуточным валом коробки передач трактора.
5.3.Устройство уплотняющих вибрационных машин
Эксплуатационными свойствами уплотняющих машин обладают вибрационные плиты, которые при самоперемещении разравнивают в определенной мере грунт, одновременно уплотняя его.
Наиболее распространены самопередвигающиеся виброплиты с механическим приводом вибровозбудителя от автономного двигателя внутреннего сгорания (см. рис. 13, б). Двигатель и трансмиссия привода вибровозбудителя 15 предохранены от колебаний резино-металлическими или пружинными амортизаторами 13. Машинист управляет плитой с помощью штанги-
- 80 -