Валец дорожного катка

(51) 01 19/26 (2009.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ конструкции,повышении эффективности и уменьшении энергоемкости процесса уплотнения дорожно-строительных материалов. Технический результат заключается в исключении бокового смещения обечайки и е строгой ориентации по направлению полосы уплотнения. Предложен валец дорожного катка, содержащий обечайку из упругого материала с расположенными в е полости и контактирующими с внутренней поверхностью обечайки опорными роликами, соединенными с гидроцилиндрами, смонтированными на раме катка,отличающийся тем,что опорные ролики установлены внутри обечайки асимметрично центральной оси и с обоих концов соединены дополнительными осями, выполненными в виде гидроцилиндров, на торцах нижнего опорного ролика установлены зубчатые венцы,взаимодействующие со звеньями цепей, которые жестко закреплены на внутренней стороне обечайки.(72) Кабашев Рахимжан Абылкасымович Дудкин Михаил Васильевич Гурьянов Георгий Александрович Пичугин Сергей Юриевич Фадеев Сергей Николаевич(73) Республиканское государственное казенное предприятие Восточно-Казахстанский государственный технический университет им. Д.Серикбаева Министерства образования и науки Республики Казахстан(56) Инновационный патент РК 21592, кл. 01 19/26, 2009(57) Изобретение относится к области дорожного строительства, в частности к устройствам для уплотнения грунтов и дорожно-строительных материалов. Задача, на решение которой направлено изобретение, заключается в повышении надежности 23701 Изобретение относится к области дорожного строительства, в частности к устройствам для уплотнения грунтов и дорожно-строительных материалов. Процесс уплотнения дорожно-строительных материалов наиболее эффективен,когда максимальные контактные давления под рабочими органами катков изменяются в строгом соответствии с изменением предела прочности уплотняемого материала на всем протяжении укатки, когда давления под рабочим органом уплотнителя приближаются по своей величине к пределу прочности материала, но не превышают его и вращение рабочего органа происходит по заданной траектории,без е бокового,неуправляемого смещения. На каждом этапе процесса уплотнения интенсивность воздействия рабочих органов на слой материала должна соответствовать изменяющимся свойствам смеси. При излишне высоких контактных давлениях будет происходить пластическое течение материала изпод вальцов катка, что влечет за собой еще и волнообразование,существенно ухудшающее ровность поверхности. При недостаточных давлениях не будет достигнута требуемая плотность слоя, что отрицательно скажется на прочности,несущей способности и долговечности дорожного покрытия. Известен дорожный каток,оснащенный уплотняющим вальцом с упругой обечайкой,гидроцилиндрами и опорными роликами /А.с. СССР 1096330, Бюл.21. 1984/. Опорные ролики размещены по симметричному замкнутому контуру переменного радиуса кривизны. Поворотом вальца вокруг оси достигается изменение давления на уплотняемый материал, так как при повороте вальца на определенный угол изменяется радиус кривизны вальца в зоне его контакта с уплотняемой поверхностью. Сближение уплотняющей части вальца и его оси под действием веса катка предотвращается промежуточными роликами. Недостатком известного устройства является малая эффективность бесступенчатого изменения воздействия на уплотняемый материал вследствие малого возможного угла поворота вальца переменной кривизны относительно вертикальной оси. При небольшом угле поворота вальца относительно вертикальной оси давление на уплотняемый материал практически не изменяется,а повернуть валец на больший угол не позволят промежуточные ролики, на которые опирается ведущая ось вальца. При повороте вальца на любой угол, вместе с ним будут поворачиваться и промежуточные ролики. Но здесь надо учесть, что промежуточные ролики служат для передачи уплотняющего веса катка от ведущей оси, на которой эта масса сосредоточена, на опорные ролики. Одновременно промежуточные ролики не дают ведущей оси упасть на опорные ролики, так как ведущая ось лежит на промежуточных роликах,которые, в свою очередь, лежат на опорных роликах. Поворот промежуточных роликов вместе с вальцом вокруг вертикальной оси изменит давление на них ведущей оси, а при повороте вальца на 90 ведущая ось может упасть на опорные ролики, так как при вертикальном положении большой оси эллипса е ничто не поддерживает от перемещения вниз по вертикали под действием веса катка. Ось вальца просто упадет на опорные ролики. Да и маленький радиус вальца в этом положении за счет небольшого пятна контакта может способствовать проваливанию вальца в уплотняемый материал и способствовать горизонтальному сдвигу материала при движении катка, что непременно приведет к снижению качества уплотнения и волнообразованию на уплотняемой поверхности. Негативным фактором является также то, что обечайка вальца может свободно перемещаться вдоль оси опорных роликов до упора е в ограничители рамы. Это, пусть даже небольшое,перемещение обечайки снижает качество уплотняемой полосы за счет возможного увода уплотняющей обечайки в сторону и приводит к дополнительному расходу энергии, затраченной на преодоление бокового качения или скольжения обечайки по раме катка. Соответственно, ниже будет работоспособность и надежность вальца такого катка. Прототипом изобретения является валец дорожного катка (см. инн. пат. РК 21592, МПК Е 01 С 19/26, бюл.8, 14.08.2009), содержащий обечайку из упругого материала с расположенными в е полости и контактирующими с внутренней поверхностью обечайки опорными роликами,соединенными с гидроцилиндрами,смонтированными на раме катка, отличающийся тем, что опорные ролики установлены внутри обечайки на всю е ширину и с обоих концов соединены осями при помощи шарнирных четырехзвенников,причем оси двух противоположных опорных роликов в вертикальной плоскости дополнительно соединены с гидроцилиндром. Увеличение давления вальца катка в зоне контакта с уплотняемой поверхностью достигается втягиванием штока гидроцилиндров, а вместе с ними и опорных роликов, которые втягиваясь или выдвигаясь относительно оси вальца в горизонтальной плоскости,могут изменять кривизну обечайки, которая в свободном состоянии принимает форму круга. Деформация вальца в горизонтальной плоскости за счет увеличения радиуса обечайки увеличивает пятно контакта вальца с уплотняемой поверхности и уменьшает угол контакта (или угол наката) обечайки вальца катка на уплотняемый материал. Основными недостатками прототипа являются возможное осевое смещение обечайки вальца, что приводит к заклиниванию вращения всей обечайки,а также скольжение обечайки по раме катка, что значительно увеличит расход энергии,затрачиваемый на вращение вальца, а контакт цилиндрического упора с гидроцилиндром приведет к срыву работоспособности всего катка, что значительно снижает эффективность и надежность устройства. 2 23701 Задача, на решение которой направлено изобретение, заключается в повышении надежности конструкции,повышении эффективности и уменьшении энергоемкости процесса уплотнения дорожно-строительных материалов. Технический результат заключается в исключении бокового смещения обечайки и е строгой ориентации по направлению полосы уплотнения. Сущность изобретения состоит в следующем. Предложен валец дорожного катка, содержащий обечайку из упругого материала с расположенными в е полости и контактирующими с внутренней поверхностью обечайки опорными роликами,соединенными с гидроцилиндрами,смонтированными на раме катка, отличающийся тем, что опорные ролики установлены внутри обечайки асимметрично центральной оси и с обоих концов соединены дополнительными осями,выполненными в виде гидроцилиндров, на торцах нижнего опорного ролика установлены зубчатые венцы, взаимодействующие со звеньями цепей,которые жестко закреплены на внутренней стороне обечайки. Заявляемое изобретение позволяет обеспечить равномерное изменение статического давления катка и его действие по всей ширине полосы уплотнения, включая перекрытие следа, за счет соблюдения заданной траектории движения гибкой обечайки вальца без е возможного осевого смещения относительно полосы уплотнения. При помощи зубчатых венцов и контактирующих с ними звеньев цепи, жестко закрепленных на внутренней стороне обечайки,обеспечивается заданное положение обечайки относительно оси вальца во время изменения гидроцилиндрами е радиуса и контура. Это в свою очередь, приводит к изменению диаметра кривизны обечайки в строго заданной зоне е контакта с уплотняемым материалом. Осевое смещение обечайки вальца предотвращается во всех случаях изменения рабочих диаметров е кривизны отдо , что обеспечивает гарантированное перекрытие следа при повторном проходе катка. Ограничение бокового осевого смещения обечайки вальца и, если потребуется, передача крутящего момента от звездочек к гибкой обечайке осуществляется зацеплением их со стандартной цепью с лапками (тип ТРД 38-3000-1-2-6 по ГОСТ 4267-78). Цепь закрепляется на внутренней стороне гибкой ленты-обечайки с помощью заклепок с потайными головками. Зацепление звездочек с цепью, уложенной с каждой стороны гибкой обечайки, обеспечивает надежную передачу крутящего момента от звездочки ролика и фиксацию гибкой ленты-обечайки,предотвращающую е поперечное смещение. При сжатии обечайки в вертикальной плоскости пятно контакта с опорной поверхностью увеличивается,а давление на покрытие уменьшается. Вальцом с большим радиусом кривизны можно уплотнять пластичные материалы,такие как горячий асфальтобетон, без сдвига его в горизонтальной плоскости, так как уплотняющее усилие невелико и не выдавливает горячую смесь из-под вальца. По мере остывания асфальтобетона и увеличения его сопротивления уплотнению, его уплотняют вальцом с меньшим радиусом кривизны,который, соответственно, создает повышенное давление на опорную поверхность. Бесступенчатое изменение радиуса кривизны вальца одного дорожного катка, а, следовательно, и контактных давлений на уплотняемую поверхность, позволяет заменить несколько катков различных типоразмеров с обычными вальцами. Так как наибольшая эффективность процесса уплотнения грунтов и асфальтобетонных смесей достигается тогда, когда давления под рабочими органами катков поддерживаются близкими к пределу прочности уплотняемого материала, валец с равномерным бесступенчатым изменением давлений на уплотняемую поверхность ведет уплотнение дорожно-строительных материалов усилиями близкими к пределу прочности уплотняемого материала, не превышая этого предела. Соблюдение режима уплотнения, заключающееся в обеспечении строгой ориентации и направления вращения и движения вальца катка по траектории уплотняемой полосы без какого-либо осевого смещения обеспечивает надежную проработку укатываемого материала по заданной ширине полосы укатки с проработкой полосы перекрытия следа катка при его повторных проходах. Следовательно, применение катков с ведущим вальцом переменной кривизны, обечайка которого снабжена закрепленной на е внутренней поверхности цепью, контактирующей с зубчатым колесом опорного ролика, позволяет уменьшить массу катка,повысить производительность,сократить номенклатуру и число катков,одновременно находящихся на месте работ, а также обеспечить заданное положение обечайки относительно уплотняемой полосы и рамы катка,что,несомненно,позволит предотвратить дополнительный расход энергии, связанный с преодолением сил трения при скольжении обечайки по раме катка, и, этим, повысить эффективность предлагаемого катка. Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен каток в комплекте с предлагаемым вальцем. На фиг.2 - валец дорожного катка. Валец дорожного катка, содержит обечайку 1 из упругого материала с расположенными в е полости и контактирующими с внутренней поверхностью обечайки опорными роликами 2, соединенными с гидроцилиндрами 3, смонтированными на раме катка 4, опорные ролики 2 установлены внутри обечайки 1 на всю е ширину и с обоих концов соединены осями при помощи гидроцилиндров 3, а оси двух противоположных опорных роликов 2 в вертикальной плоскости дополнительно соединены с гидроцилиндрами 3. Опорные ролики 2 установлены внутри обечайки 1 на всю е ширину и с обоих концов соединены осями 5, причем оси 5 двух противоположных опорных роликов 2 в 23701 вертикальной плоскости дополнительно соединены с гидроцилиндрами 3. Валец дорожного катка работает следующим образом. При движении катка обечайка 1 перекатывается по поверхности уплотняемого материала. Внутри обечайки 1 перекатываются контактирующие с ней опорные ролики 2. Упираясь во внутреннюю часть обечайки 1 опорные ролики 2, установленные на всю ширину обечайки 1, под действием гидроцилиндров 3 равномерно деформируют ее. При этом радиус кривизны вальца в зоне контакта с уплотняемой поверхностью принудительно равномерно изменяется по всей ширине вальца. Гидроцилиндры 3 смонтированы так, что радиус кривизны обечайки 1 вальца в зоне контакта с уплотняемым материалом имеет максимальное значение, а, следовательно, давление вальца на материал минимально, что необходимо при первоначальном проходе катка. При максимальном выдвижении гидроцилиндров 3 радиус кривизны обечайки 1 вальца в зоне контакта с уплотняемой поверхностью имеет минимальное значение, а,следовательно, давление вальца на уплотняемый материал максимально, и, следовательно, можно уплотнять материал с высокой плотностью, когда требуются большие усилия для преодоления его сопротивления уплотнению. После нескольких проходов катка при указанном положении вальца степень уплотнения поверхности достигает предела. Особенности конструкции позволяют снизить металлоемкость дорожного катка, при сохраненных силовых характеристиках. Кроме того, повышается качество дорожного покрытия. В целом использование таких катков способно существенно повлиять на темпы строительства дорожных сооружений и расширение сети автомобильных дорог в нашей стране и за рубежом. Применение катка с изменяемой геометрической формой уплотняющих вальцов позволит интенсифицировать процесс уплотнения дорожно-строительных материалов и улучшить условия работы машиниста. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Валец дорожного катка, содержащий обечайку из упругого материала с расположенными в е полости и контактирующими с внутренней поверхностью обечайки опорными роликами, соединенными с гидроцилиндрами, смонтированными на раме катка,отличающийся тем, что опорные ролики установлены внутри обечайки асимметрично центральной оси и с обоих концов соединены дополнительными осями, выполненными в виде гидроцилиндров, на торцах нижнего опорного ролика установлены зубчатые венцы,взаимодействующие со звеньями цепей, которые жестко закреплены на внутренней стороне обечайки.