Лек Катки для уплотнения грунтов (Классификация СДМ)

ГПОУ «Читинский техникум отраслевых технологий и бизнеса»

Лекция – презентация по дорожным машинам

«Машины для уплотнения грунтов »

Разработал: Батуев Б. Н. – преподаватель

Чита - 2015

МАШИНЫ ДЛЯ УПЛОТНЕНИЯ ГРУНТОВ

• - для восстановления плотности, прочности уложенных грунтов, придания устойчивости, несущей способности, водонепроницаемости. Качество уплотнения = фактическая плотность грунта/его максимальная стандартная плотность. Плотность верхних слоев насыпи АД≥98% стандартной, нижних слоев ≥ 95%.

Классификация

• Способы уплотнения: укатка, трамбование, вибрация, виброукатка, вибротрамбование. У. вызывает пластическую и упругую деформацию грунта. Для достижения результата требуется несколько циклов приложения нагрузки, причем по мере роста плотности грунта уплотняющая нагрузка также должна повышаться. Суть уплотнения- в сближении частиц грунта до состояния, когда они соприкасаются между собой большей частью поверхности и дальнейшей деформации грунта в уплотненной области не происходит.

• При укатке сближение частиц происходит под действием циклически повторяющейся нагрузки с медленным темпом нарастания и убывания.

• При трамбовании- под действием кинетической энергии падающей массы инструмента, причем скорость деформации грунта отстает от скорости изменения его напряженного состояния.
• При виброуплотнении- скользя относительно друг друга и заполняя пустоты под действием высокочастотных колебаний вибратора.
• При вибротрамбовании = 2 +3.
• При виброукатке = 1 + 3 + 2.

• Катки грунтовые. Прицепные, самоходные. Рабочие органы: металлические разноповерхностные вальцы, резиновые пневмоколеса.

Вибрационный прицепной каток ДУ-94 предназначен для послойного уплотнения предварительно спланированных грунтов и нижних слоев оснований из различных дорожно-строительных материалов. Масса 7,5 т. Ширина уплотняемой полосы 2000 мм. Мощность 121,4 кВт

ДУ-85. Комбинированный. Вибрационный. Масса 13 т. Ширина уплотняемой полосы 2000 мм. Мощность 110,4 кВт

• Каток статический с гладкими металлическими вальцами. Простота. Толщина уплотнения ≤15…20 см. 4…6 проходов по одному следу на несвязных, 10…12 на связных. Универсальность, надежность.

1, 2 —торец и цилиндр вальца;

3- подшипник оси; 4- сцепное уст-ройство; 5 - рама; 6- люк балластный

• Каток с кулачковыми вальцами

• На вальце выступы- кулачки. Литые сваренные детали.

1– люк балластный; 2,3– торец и цилиндр вальца; 4— кулачки; 5- подшипник оси; 6- сцепное устройство; 7- рама

• Кулачки размещаются на поверхности вальца по винтовой (с небольшим углом наклона к оси вальца) многозаходной линии.

• Иногда кулачки размещены в шахматном порядке. Увеличивается площадь следа, уплотняемая за один проход, но исключается возможность очистки налипшего между кулачками грунта.

• Площадь контакта кулачков с грунтом меньше, чем у гладкого вальца, поэтому напряжения в уплотняемой зоне выше. Кулачки, погружаясь в грунт, сминают его, повышая эффективность уплотнения. На несвязном грунте этот эффект не проявляется из-за отсутствия сцепления между его частицами.
• Форма кулачка не влияет на качество уплотнения, но провоцирует налипание грунта между кулачками и усиливать разрыхление грунта на глубину погружения кулачков.

• Пневмоколесный к. Более толстые слои за меньшее число проходов.

1, 2- сцепка и дышло;

3, 6– ось и корпус секций;

4, 5- колесо с осью;

• Вальцы- очень близко друг к другу – что позволяет сузить полосы неуплотненного грунта между ними. Независимая подвеска вальца- равномерное уплотнение по ширине.

• Корпус секции вальца- одновременно ящик для чугунного, бетонного балласта.

• Для эффективности кроме массы большое значение имеет давление в шинах.
• 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.

• Решетчатый к.- для крупнощебеночных, гравелистых, мерзлых, глинистых комковатых грунтов. Цилиндр вальца- решетки 15x15…20x20 см. Балласт на раме.

• Секторный к. Диски в виде звездочек. Зубья соседних дисков смещены на полшага. Скребки во избежание налипания грунта между дисками. Как кулачковый к., но более толстые слои.

• На жестковальцевых к. – вибраторы направленных колебаний- для усиления уплотнения.

• При выключенных вибровозбудителях такие машины работают в режиме статического уплотнения, а при включенных к эффекту принудительного сближения частиц грунта добавляется эффект ↓сил трения и сцепления между частицами грунта благодаря высокочастотным колебаниям.

• Вибратор состоит: из нескольких пар дебалансов 3 (рис. а), выполненных заодно с зубчатыми колесами 2, передающими движе-ние от двигателя 1. Дебалансы вращаются синхронно навстречу друг другу. Корпус двигателя соединяют с вибровозбудителем жестко (для низкочас-тотных с частотой до 10 Гц) или через пружинные амортиза-торы 5 (рис. б ) (для высокочастотных с частотой ≥16,6 Гц), снижая этим вредные воздействия вибрации на двигатель.

Вибратор низкочастотный (а) и высокочастотный (б): 3- дебаланс, 2- зубчатое колесо, 1- двигатель, 4- исполнительный орган, 5- амортизатор

• Принцип действия вибратора направленных колебаний. При вращении дебаланса массой т с угловой скоростью ω и смещении центра масс от оси вращения (эксцентриситете) r центробежная сила составит Р= т ω 2 r . Равнодействующая Q = 2Рсоsωt центробежных сил двух противоположно вращающихся дебалансов с одинаковыми другими параметрами будет направлена перпендикулярно оси, соединяющей центры вращения дебалансов. Из этого следует, что вынуждающая сила изменяется во времени гармонически с наибольшими модульными значениями  
• (амплитудой) |Q|= 2Р при t = πj (где j— целое число).

- направление возбуж-дающей силы " width="640"

Схема действия вибро-возбудителя направлен-ных колебаний:

1 и 2 - дебалансные колеса со смещенны ми центрами масс и зубчатыми венцами, для синхронности враще ния; →- направление скорости вращения;

=- направление возбуж-дающей силы

• Вибровозбудитель с двух и более амплитудными дебалансами (рис. 5.91) и гидрообъемным приводом устанавливается внутри вальца (рис. 5.92) и соединяется с гидросистемой тягача.

Двухамплитудный вибратор, дебалансная масса которого состоит из стальной дроби, пересыпающейся ближе к оси вращения или дальше от нее в зависимости от направления вращения ротора

Размещение дебалансов вибратора в вальце катка:

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

• Самоходный комбинированный к.: а) с шарнирно-сочлененной рамой, одним жестким вальцем (гладким или кулачковым) с вибровозбудителем, ведущей пневмоколесной осью, б) полностью пневмоколесный.

СТАТИЧЕСКИЙ ТРЕХВАЛЬЦОВЫЙ КАТОК

Два приводных стальных вальца и один ведомый. Водоналивные. Жесткая рама. Масса 8-15 т.

САМОХОДНЫЙ ВИБРАЦИОННЫЙ КАТОК С ОДНИМ ВАЛЬЦОМ

С одним вибрационным вальцом и приводными пневматическими колесами. На каменной насыпи и грунте. Специальные модели с кулачками "пэдфут« эффективны на глинистых грунтах. Масса 3-17 т.

СТАТИЧЕСКИЙ КАТОК С ТРАМБУЮЩИМ ВОЗДЕЙСТВИЕМ

4 кулачковых вальца. Подвижной пульт управления. Более высокая скорость, чем виброкатки. На связных грунтах. Масса 15-30 т.

• Комплектация комбинированных к.: 1 основной и сменные вальцы. В некоторых меняется только валец, в других он меняется вместе с передней рамой. Гладковальцевые катки: сборная оболочка с внешними кулачками, которые закрепляются на гладком вальце без демонтажа (рис). Т.о. можно обойтись 1м катком при ↓ времени на переоборудование.

• 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.

ЛЕГКИЙ ТАНДЕМНЫЙ ВИБРОКАТОК

С вибрирующим задним вальцом. Жесткая или шарнирно-сочлененная рама. Масса 1-2 т.

• Самоходные пневмоколесные к.: моноблочная рама с балластными отсеками, обеспечивает одинаковую нагрузку на все колеса, равномерное распределение массы балласта. Ходовое оборудование катка, является одновременно рабочим оборудованием- двухосное (иногда полноприводное) шасси с разным по осям числом независимо подвешенных колес, размещенных настолько близко друг к другу, насколько допускает конструкция привода колес.

Привод ведущих колес пневмокатка:

1 - гидромотор; 2 - стояночный тормоз; 3 -

карданная передача; 4 - планетарный

редуктор и ведущая полуось

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

Перекрытие следов задних и пе редних колес, обеспечивающее равномерное уплотнение

Схема независимой подвески управляемых колес

КАТОК НА ПНЕВМАТИЧЕСКИХ ШИНАХ

7-11 пневмошин. Передние и задние шины перекрывают следы друг друга. Уплотняющее давление изменяется за счет пригруза водой или песком. Масса 10-35 т.

• Трамбующие машины. Возможность уплотнять все грунты слоем до 1 м. Однако т. машины широко не используются в транспортном строительстве, т.к. установки со свободно падающими массивными плитами тихоходны, а машины с дизель-молотами эффективны только на предварительно уплотненных грунтах и высоко непроизводительны.

• Виброштампы (вибротрамбовки) и виброплиты. Сила удара- напряжения в грунте, вибрация- колебания грунта = эффективное уплотнение не- и малосвязных грунтов.

• От трамбующих отличаются малыми импульсами и высокой частотой ударов. Во взаимодействии жесткого вальца виброкатка с уплотняемым грунтом наряду с укаткой также присутствует эффект вибротрамбования.

Технические характеристики виброплит

Марка

Ширина

ВУ-1500

ОУ-80

полосы, мм

Частота вибра-ции, Гц

450

ОУ-90

420

75

Мощно-сть двигате-ля, кВт

3,6

ДУ-90

420

75

Масса, кг

4

82

90

550

112

2,9

75

105

4,4

270

• Малогабаритные вибро-штампы массой 40…100 кг – для 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.
• 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.

Рис. 5.99. Малогабаритный виброштамп массой 70 кг с двухтактным бензиновым

двигателем

ВИБРОТРАМБОВКА

Высокая ударная мощность башмака для всех грунтов. Масса: 50-100 кг.

• Виброплита. Рабочий орган- опорная плита, на которой монтируются агрегаты вибровозбуди-теля, иногда двигатель. Выпускаются варианты плит с приводом от двигателя внутреннего сгорания, элект­родвигателя и гидрообъемным приводом. Гидрообъемным приводом, как правило, комплектуются плиты, предназначенные для использования в качестве сменного оборудования да экскаваторах и экскаваторах-погрузчиках, и подключаемые к гидросистеме базовой машины. На плитах автономного использования двигатель устанавливается на подмоторной раме, соединенной с рамой опорной плиты амортизаторами, предохраняющими элементы устройства от вибрации. В качестве трансмиссии используется клиноременный привод, передающий значительные крутящие моменты и компенсирующий изменения межосевого расстояния между ведущим и ведомым шкивами из-за вибрации.

Виброплита (масса - 475 кг, частота вибрации - 62,5 Гц, привод от дизельного двигателя)

УПЛОТНЯЮЩАЯ ВИБРОПЛИТА

Самоходность за счет вибровоз-будителя. Передвижение вперед и на-зад. Масса 40-1000кг.

Использование виброплиты в качестве сменного экскаваторного оборудования: а - уплотнение дна траншеи мини-экскаватором; б - уплотнение откоса насыпи полно­поворотным экскаватором; в - засыпка и выравнивание неровностей; г - уплотнение основания под асфальтобетонное покрытие

• Легкие виброплиты оснащаются вибраторами с фиксированной амплитудой колебаний и возмущающей силой. Встроенные колеса- для ручного перемещения на небольшие расстояния. Более тяжелые машины оснащены устройствами, позволяющими менять амплитуду, возмущающую силу и направление ее действия, что позволяет регулировать скорость и направление рабочего движения всей установки.

Список использованных источников

• Волков Д.П., Крикун В.Я. Строительные машины и средства малой механизации. Учебник для сред. Проф. образования /Д.П.Волков, В.Я.Крикун. – М.: Издательский центр «Академия», 2002. – 480 с.
• Шестопалов К.К. Подъемно-транспортные, строительные и дорожные машины и оборудование: Учеб. пособие. – М.: Мастерство, 2002. – 320 с.
• Автор и источник заимствования неизвестен.

Конец