dorozhnostroit

рень через насаженный на него рычаг соединяется со штоком гидравлического цилиндра. Выбор привода рулевого механизма зависит от сил, развивающихся при повороте переднего вальца. Если эти силы настолько велики, что, несмотря на постановку механизма с большим передаточным отношением, необходимое усилие на штурвале все же превышает допустимый предел (50-80 Н), то рулевое управление требуется механизировать.

Силы, действующие на ведомый и ведущий вальцы катка, показаны на рис. 14.3. Воздействие на уплотняемый материал ведомого и ведущего вальцов различно.

Рис. 14.3. Силы, действующие на ведомый и ведущий вальцы катка.

На поверхность материала со стороны ведомого вальца действуют вертикальная нагрузка и вес вальца G г а также передаваемое рамой толкающее усилие Т г Эти силы вызывают реакцию грунта, которая может быть разложена на вертикальную Rj и горизонтальную F составляющие. Очевидно, что

Следовательно, со стороны вальца будет действовать какая-то равная ей и направленная в противоположную сторону сила F которая будет сдвигать материал, т. е. способствовать волнообразованию. Поэтому ведомый валец не может обеспечить хорошую ровность поверхности.

На ведущий валец действует вертикальная нагрузка и вес вальца G„ крутящий момент М, а также реакция со стороны рамы катка 7 Здесь, как и в предыдущих случаях, реакция грунта может быть разложена на

380

горизонтальная составляющая силы, действующей со стороны вальца на уплотняемый материал (F2), направлена в сторону, обратную движению катка, т, е. воздействует на уже хорошо сопротивляющийся сдвигу уплотненный материал. Поэтому волнообразование перед ведущим вальцом практически отсутствует. Таким образом, высокая ровность поверхности будет соответствовать ведущему вальцу катка, а не ведомому. Ввиду этого в настоящее время стремятся к исключению из конструкции катков ведомых вальцов. Практика применения катков без ведомых вальцов показывает, что им соответствует высокая ровность поверхности, в несколько раз превышающая ту, которая имеет место при укатке катками с ведомыми вальцами.

На ровность поверхности оказывает также влияние число вальцов катка, расстояние между ними, их диаметр, а также распределение веса между вальцами. Самая высокая ровность поверхности соответствует трехвальцовым каткам типа тандем, т. е. каткам с последовательным расположением вальцов, особенно если все они являются ведущими. Такие катки обычно называют катками безволновой укатки. Если в конструкции имеются ведомые вальцы, то для повышения ровности покрытия нагрузка на них должна быть меньше, чем на ведущие. Ровность повышается при росте базы катка, т. е. при увеличении расстояния между осями вальцов, однако при чрезмерно большой базе ввиду повышения радиуса поворота ухудшается маневренность катка.

На рис. 14.4 показано процентное перераспределение веса между вальцами трехвальцового катка при наезде на неровности. Как видно из приведенной схемы, при наезде на неровность нагрузка на валец повышается, что особенно относится к среднему вальцу. Повышение давления способствует устранению этой неровности.

Выше, при рассмотрении процессов укатки грунта, было показано, что вальцы должны выбираться возможно большего диаметра. Это правило относится также и к укатке дорожных покрытий. Чем больше диаметр вальцов, тем большей может быть выбрана толщина уплотняемого слоя материала и тем меньше глубина колеи, что уменьшает сопротивление движению, а следовательно, и волнообразование. Это правило должно особенно распространяться на катки, предназначенные для уплотнения щебеночных и гравийных материалов, где толщина уплотняемого слоя - значительна. Верхний предел диаметра вальца ограничен конструктивными соображениями.

Во избежание волнообразования первые проходы по еще рыхлому материалу должны производиться на малой скорости (2,0-2,5 км/ч), а

381

последующие (для повышения производительности) - на более высокой (4 - 12 км/ч). Такой скоростной режим особенно должен выдерживаться при уплотнении асфальтобетона.

При перемене направления движения образуется неровность, поэтому к устройству реверсов катков, предназначенных для уплотнения асфальтобетона, предъявляются повышенные требования. Реверсивные механизмы должны обеспечивать быстрое, но плавное изменение направления движения катка. Для улучшения ровности поверхности повышают

Обычно коробкой передач предусматриваются 3 скорости движения катков. При этом по рекомендации В.Н. Анисимова для более полного использования мощности двигателя скорость движения на первой передаче должна составлять 25 - 35% от скорости на последней передаче.

Катки, кроме предназначенных только для уплотнения асфальтобетона, должны быть рассчитаны на укатку того материала, который требует затраты наибольшего тягового усилия. Таким материалом является

382

рыхлый щебень. При этом общее сопротивление движению может быть найдено как

где Wt — сопротивление передвижению катка как тележки с учетом преодоления уклонов,

где п - число кирок; F - лобовая площадь одной кирки; ko - удельное сопротивление киркованию; k = 15-25 Н/см'.

Необходимая сила тяги катка должна быть

Необходимо проверить возможность ее реализации по условиям сцепления:

383

где Gc4 - сцепной вес катка, равный весу, приходящемуся на ведущие вальцы; срсц- коэффициент сцепления, (рс = 0,5-0,6.

При уплотнении слоя любого материала коэффициент сопротивления движению катка от прохода к проходу непрерывно снижается, а затем стабилизируется. Стабилизация коэффициента указывает на то, что деформация слоя материала стала постоянной. Следовательно, стабилизация указывает на бесполезность дальнейшего процесса укатки. На этом принципе основаны приборы для определения момента окончания укатки. Такой прибор показывает, когда дальнейшая укатка становится неэффективной, но он никак не определяет достаточности уплотнения. Она может быть установлена лишь непосредственным определением плотности материала и сравнением ее с требуемой величиной. Если плотность окажется недостаточной, то окончательное уплотнение материала следует произвести уже более тяжелым катком.

Производительность самоходных катков может быть найдена по

колеса, оборудованные шинами с гладким протектором. Для уплотнения оснований и покрытий применяются только самоходные катки, которые обычно устраиваются двухосными. Каждая ось катка несет на себе от 4 до 7 колес. Зазоры между колесами должны быть минимальными и не превышать 0,5В, где В - ширина профиля колеса. Общая масса таких катков обычно находится в пределах от 15 до 35 т. Вес может меняться в зависимости от балласта катка.

Скорости движения катков обычно изменяются в пределах от 3 до 25 км/ч. Расположение колес на осях принимается таким, чтобы при одном проходе катка без пропусков перекрыть всю укатываемую полосу. Для этого продольные оси колес передней и задней оси в плане несколько сдвинуты относительно друг друга, так что колеса второй оси

•384

тий свыше 25 см для уплотнения бетонной смеси используются глубинные вибраторы.

Привод вибрационной машины осуществляется как от двигателей внутреннего сгорания, так и от электродвигателей. В настоящее время находит применение также комбинированный привод: дизель-электриче- ский, дизель-гидравлический и электропневматический.

Для придания рабочему органу машины колебательных движений устанавливается специальный возбудитель колебаний - вибратор. Колебания от вибратора через рабочую плиту, валец или корпус передаются уплотняемой среде.

По принципу действия различают центробежные, инерционные и вибраторы ударного действия. В центробежных возмущающая сила создается за счет вращения неуравновешенных масс. Возмущающая сила инерционных вибраторов развивается в результате возвратно-поступа- тельного движения масс. В вибраторах ударного типа возмущающая сила возникает при соударении подвижных масс.

Все механические вибраторы можно разделить на регулируемые и нерегулируемые, одночастотные и поличастотные, направленного и ненаправленного действия.

Основные принципиальные схемы дебалансов вибраторов показаны на рис. 14.5. Сечение неуравновешенных частей - дебалансов - чаще всего имеет форму кольцевого сектора, круга или прямоугольника. Оптимальная форма и размеры дебалансов выбираются из условия минимума веса дебаланса и его момента инерции при заданной величине возмущающей силы.

Возмущающая сила виброэлемента в каждый момент времени равна проекции на вертикальную ось той центробежной силы, которая развивается при вращении дебаланса, а амплитудное значение возмущаю-

z — эксцентриситет, т. е. радиус вращения центра тяжести дебаланса, в см. Для удобства расчетов из уравнения обычно выделяют величину

которую условно называют кинетическим моментом дебаланса. Кинетический момент секторного дебаланса (рис. 14.5, а) равен

386

Для дебаланса, выполненного в виде эксцентрично установленного диска (рис. 14.5, б), кинетический момент равен:

jrD2

М =——8bz-g,KH-CM, (14.14) 4

где D - диаметр диска в см; z - эксцентриситет ц. т. диска в см. Кинетический момент вибратора, выполненного в виде уравновешен-

ного диска с дебалансными массами, установленными с постоянным шагом (рис. 14.5, а и д), и равен геометрической сумме кинетических моментов отдельных дебалансных масс.

387

В вибраторах ненаправленного действия вектор центробежной силы Q вращается с угловой скоростью со, тогда проекции этого вектора на оси координат х и у найдутся как

В регулируемых вибраторах величина центробежной силы при постоянной частоте вращения вала вибратора может регулироваться изменением эксцентриситета или веса дебаланса.

Для раздвижных дебалансов (рис. 14.5, в) суммарная возмущающая сила равна:

где (3 - угол между осями дебалансов.

Различают регулируемые вибраторы с плавным и ступенчатым изменением центробежной силы. Наиболее совершенными являются регулируемые вибраторы с плавным изменением, осуществляемым на ходу машины.

В вибраторах направленного действия возмущающая сила имеет определенное направление и изменяет только свою величину. Направленные колебания можно получить установкой двух дебалансных валов, вращающихся в противоположные стороны с равной частотой вращения. При этом горизонтальные составляющие центробежных сил взаимно уравновешиваются (рис. 14.5, е). Вертикальные составляющие создают суммарную возмущающую силу, изменяющуюся по закону

Одновальный вибратор направленного действия показан на рис. 14.5, ж. Здесь два дебаланса вращаются в противоположные стороны с одинаковой угловой скоростью. Суммарная возмущающая сила равна геометрической сумме вертикальных составляющих центробежных сил. По сравнению с двухвальными такие вибраторы более компактны и имеют меньшие габариты, однако они более сложны по конструкции.

В дебалансных вибраторах центробежная сила дебалансов полностью передается на подшипники вала. С целью разгрузки подшипников предложена конструкция бегункового вибратора (рис. 14.6, а). Здесь дебаланс 1, выполненный в виде цилиндрического ролика, катится по внутренней поверхности беговой дорожки 2. Движение к ролику от водила 3 передается через специальный поводок 4. Центробежная сила, возникаю-

388

щая при вращении водила, передается непосредственно на корпус виброэлемента. Подшипники ролика нагружены только тем усилием, которое необходимо для преодоления сопротивления перекатыванию его по беговой дорожке.

j 2

В случае применения дебалансных роликов (рис. 14.6, б) возникают две центробежные силы различной частоты. Одна возмущающая сила развивается вследствие вращения ц. т. ролика относительно оси О, а вторая - ввиду вращения ролика относительно своей оси 0 ; . Движение ролика в этом случае можно представить состоящим из поступательного вместе с центром ролика и вращательного относительно этого центра.

При поступательном движении центробежная сила Р изменяется с частотой вращения водила сод. Ее амплитудное значение определяется из выражения

389