Портал о строительстве и ремонтных работах

По величине удельного линейного давления катки разделяются на:

— легкие — с удельным давлением менее 400 Н /см, массой 5 га и двигателем мощностью до 20 кВт;

— средние — с удельным линейным давлением 400-600 Н/см, мас­сой 6-10 т и двигателем мощностью 20-30 кВт;

— тяжелые — с удельным линейным давлением свыше 600 Н/ см, массой более 10 да и двигателем мощностью свыше 30 кВт.

Легкие катки применяются для предварительной подкатки основа­ний и покрытий, а также для уплотнения тонкослойного песчаного асфаль­тобетона на тротуарах, велосипедных дорожках и т. п. Средние служат для промежуточного уплотнения оснований и покрытий, а также для окон­чательного уплотнения усовершенствованных покрытий облегченного типа. Тяжелые — для окончательного уплотнения гравийных и щебеноч­ных оснований и асфальтобетонных покрытий. —

По числу и расположению вальцов катки разделяются на: одно — g вальцовые (рис. 14.1, а), одновальцовые с поддерживающими вальцами 3 (рис. 14.1, б) или колесами (рис. 14.1, е); двухвальцовые с одним (рис. §

14.1, г) или двумя ведущими вальцами; трехвальцовые двухосные (рис. з

14.1, д); трехвальцовые двухосные с дополнительным вальцом малого 5 диаметра (рис. 14.1, е); трехвальцовые трехосные с одним (рис. 14.1, ж) ы или тремя (рис. 14.1, з) ведущими вальцами. §

Одновальцовые катки относятся к легкому типу. При отсутствии поддер — н живающих вальцов или колес двигатель и трансмиссия расположены внутри 6 вальца, а рычаги управления вынесены на рукоятку дышла, при помощи которо — ^ го вручную производятся повороты катка. Поддерживающие вальцы или коле — 2 са делают управляемыми; при их помощи и производятся повороты катка. §

д)

г)

б)

Двухвальцовые катки (тандем) имеют вальцы одинаковой ширины и бывают легкого, среднего и тяжелого типов. Наиболее совершенным является каток с двумя ведущими вальцами. В этом случае ведущие вальцы иногда выполняются несколько большего диаметра, чем ведо­мый. Один из вальцов при помощи специального механизма может поворачиваться вокруг вертикальной оси, чем достигаются повороты катка. В связи с поворотами ширина вальцов не может быть выбрана излишне большой иначе на поверхности покрытия появятся дефекты, и обычно ограничивается 1300 мм. Катки этого типа удобны в эксплуатации и поэтому получили большое распространение.

Трехвальцовые двухосные катки выполняются среднего и тяжелого типов. Задние ведущие вальцы имеют диаметр примерно в 1,5 раза больший, чем передний, и через них передается 2/3 веса катка. Поэтому удельное линейное давление здесь в 2 раза большее, чем под передним вальцом. Уплотнение материала производится в основном задними валь­цами, а воздействие переднего, который является направляющим, в рас­
чет не принимается. Задняя ось снабжена дифференциалом, что по­зволяет легко проходить по кривым малого радиуса без повреждения уплотняемого покрытия. Ширина переднего вальца делается такой, что­бы при движении катка его след перекрывался задними. Каток имеет хорошую поперечную устойчивость, и кроме того, такое расположе­ние вальцов способствует удачной компоновке отдельных агрегатов, благодаря чему доступ к ним облегчается. Недостатком катков этого типа является большая сложность в организации работы. Здесь при максимальном количестве проходов весьма трудно обеспечить необ­ходимую и одинаковую плотность слоя по всей ширине дорожного основания или покрытия; обычно количество проходов здесь больше, чем при катках типа тандем. Поэтому эти катки постепенно вытесня­ются катками типа тандем.

Кроме того, существуют катки с дополнительным вальцом малого диаметра для повышения ровности поверхности дорожного покрытия. При наезде этого вальца на неровность она заглаживается ввиду переда­чи через валец значительной части веса катка. В случае необходимости этот валец может быть поднят и выключен из работы. По соображениям компоновки он не может быть выбран достаточно большого диаметра, вследствие чего постановка его часто не достигает цели. Поэтому этот тип катка не нашел распространения.

Трехвальцовые трехосные катки имеют вальцы одинаковой шири­ны и выполняются тяжелого и, реже, среднего типов. Наиболее совер­шенным является каток со всеми ведущими вальцами. Здесь качество работы является наиболее высоким, и поэтому они находят все большее применение.

Катки относятся к числу самых старых и вместе с тем широко распространенных дорожно-строительных машин. Многолетний опыт их эксплуатации позволил выработать технико-эксплуатационные требова­ния к их конструкции:

1) они должны обеспечивать получение необходимой плотности и ровности поверхности;

2) должны быть приспособлены к перевозке на трейлерах;

3) необходимо иметь возможность регулировать вес катка;

4) оператор должен иметь хороший обзор при движении как вперед, так и назад;

5) частота вращения двигателя должна регулироваться во всех ре­жимах работы, а сам двигатель должен быть приспособлен к работе при большой запыленности воздуха и температуре до +50°С;

6) необходимо предусмотреть одинаковое количество скоростей дви­жения катка как вперед, так и назад;

7) необходимо иметь возможность торможения катка с выключен­ным двигателем на уклоне і = 0,25;

8) каток должен быть поворотлив; трогание с места, остановка и реверсирование движения должны быть плавными;

9) усилие на рычагах управления не должно быть более 60 Н.

Поверхность вальцов катков, предназначенных для уплотнения ас­фальтобетона, должна быть высокого качества и во избежание налипа­ния на них асфальтобетонной массы смазываться смесью мазута с керо­сином или с нефтью. Конусность вальцов и разность в их диаметрах допускается не более 3 мм.

Общая конструктивная схема катка и примерная компоновка его агрегатов видны из рис. 14.2. Передний направляющий валец 1 обыч­но делают сдвоенным, что облегчает его поворот в горизонтальной плоскости. На задние вальцы 6 обычно приходится несколько большая нагрузка, чем на передний, поэтому они имеют больший диаметр. Для очистки вальцов от. налипшего материала служат скребки 2 и 5. Валь­цы могут быть литыми из стали либо чугуна либо сварными. По своей конструкции они могут быть цельными или разборными. Для повыше­ния веса катка к дискам разборных вальцов обычно прибалчивают литые чугунные секторы. Передний валец обычно имеет возможность наклоняться в вертикальной плоскости на угол до 30-35°, что достига­ется введением в конструкцию крепления вальца к раме катка 12 ох­ватывающей вилки, которую шарнирно (при помощи пальца) соединя­ют со шкворнем 3. Это позволяет наезжать одной стороной вальца на неровности покрытия.

В качестве двигателя 4 обычно служит дизель, ось которого перпен­дикулярна или параллельна оси катка. Поперечное расположение двига­теля характерно для двухосных двухвальцовых катков.

Трансмиссии катков выполняются механическими или гидро­механическими. Последние могут быть гидростатическими и с турбо­трансформаторами. Наличие турботрансформатора обеспечивает плав­ное реверсирование движения, что способствует получению ровной поверхности и постоянству режима работы двигателя. Кроме того, здесь облегчается управление и сокращается число ступеней в коробке пе­редач 8.

Двигатель обычно снабжают муфтой сцепления 11, что облегчает его запуск, особенно при холодной погоде. Все катки имеют коробку передач 8, реверсивный механизм 9 и бортовые передачи 7. На катках, где двигатель имеет муфту сцепления, реверсивный механизм может устанавливаться как перед коробкой передач, так и за ней. При отсут­ствии муфты сцепления реверсивный механизм устанавливается перед коробкой. Вообще реверсивный механизм предпочтительнее размещать за коробкой передач, так как в этом случае трансмиссия лучше защище­на от перегрузок.

Реверсивный механизм обычно снабжается двумя фрикционными дисковыми муфтами и состоит из конических или цилиндрических шесте­рен. Управление происходит одним рычагом, причем имеются три поло­жения: нейтральное и включение правой или левой муфты.

Бортовая передача предназначена для передачи крутящего момента на ведущие вальцы катка. Наибольшее распространение получили пере­дачи с цилиндрическими шестернями. Крутящий момент от двигателя к коробке передач передается муфтой 10.

Рулевое управление служит для поворотов катка. Для осуществле­ния поворота приводится во вращение шкворень. В результате связан­ный с этим шкворнем валец поворачивается в горизонтальной плоско­сти. Привод рулевого управления может быть ручным, механизирован­ным и гидравлическим. При ручном и механизированном передача вра­щательного движения шкворню от штурвала или привода осуществляется через червячную пару. Иногда в кинематическую цепь дополнительно включается еще коническая пара. При гидравлическом приводе шкво-

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.

(14.1)

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

G = R. и Т. = F

Реактивная сила F действует на валец со стороны материала. 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 Тт Здесь, как и в предыдущих случаях, реакция грунта может быть разложена на вертикальную R2 и горизонтальную F2 составляющие. Причем

(14.2)

Уплотнение материала происходит под воздействием вертикаль­ных сил G и Gr Ведущий валец отличается от ведомого тем, что здесь

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
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 скорости укатки до 8-12 км/ч. Это позволяет удлинить одновременно обрабатываемые участки и тем самым снизить число реверсирований.

30% 30% 40% Рис. 14.4. Схема перераспределения веса трехвальцового катка при наезде на неровности.

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

W=-W,+W2+W3, (14.3)

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

W=Gjf+i), (14.4)

где Gm — вес машины;

/ — коэффициент сопротивления; і — уклон дороги;

W2 — сопротивление от преодоления сил инерции при трогании с места,

^ 0,5,

где dV — изменение скорости за время dt

W3 — дополнительное сопротивление, развивающееся при движе­нии катка на криволинейных участках.

Величина находится по формуле:

W3 = k, G„ (14.6)

где G — вес катка, приходящийся на направляющие вальцы, в кН; kt — опытный коэффициент сопротивления, в случае рыхлого щебня k = 0,3; для плотной поверхности k = 0,2.

В некоторых случаях на катке устанавливается кирковщик, который служит для рыхления старого щебеночного либо гравийного основания или покрытия. Здесь возникает добавочное сопротивление

= nFk0, (14.7)

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

Необходимая сила тяги катка должна быть

T>W. (14.8)

Необходимо проверить возможность ее реализации по условиям сцепления:

Т > G (р, (14.9)

СЦ ‘сц

где Gc4 — сцепной вес катка, равный весу, приходящемуся на ведущие вальцы; <р — 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 формуле:

1000(5 ~a)vcn

п =————————— — , (14.10)

п

где В — ширина укатываемой полосы в м; а — величина перекрытия следа предыдущего прохода, а = 0,20-0,25 м; Vcp — средняя скорость движения катка в км/ч; п — необходимое число проходов катка; при уплотнении асфальтобетона п = 25-30, а при уплотнении щебеночных оснований и покрытий п = 40-60.

Средняя скорость должна определяться с учетом реверсирования, на которое затрачивается 1-2 с.

Рабочими органами катков на пневматических шинах являются 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
движутся по полосам, которые оказываются в промежутках между коле­сами первой.

Современные катки позволяют на ходу изменять давление в ши­нах. Для этого они оборудованы системой централизованной подкачки шин, управление которой производится из кабины оператора. Давление в шинах меняется в пределах от 0,25-0,3 до 0,55-0,6 МПа. Возмож­ность изменения давления в шинах делает каток универсальным в смысле использования его на уплотнении различных материалов и, главное, по­зволяет в процессе уплотнения постепенно повышать удельное давле­ние на поверхности, тем самым создавая условия для получения плотно­го, прочного и ровного дорожного покрытия.

Передняя ось катка обычно устраивается управляемой, а задняя не­сет на себе ведущие колеса. Часто ведущими являются не все колеса задней оси, а всего лишь два. Большое значение имеет подвеска колес. Если колеса закреплены на осях так, что их смещения друг относительно друга оказываются невозможными, то при наезде одного колеса даже на незначительное препятствие колесо будет перегружено. В этих случаях шины обычно не выдерживают такой перегрузки и выходят из строя. Поэтому подвеска отдельных колес должна быть независимой. Это тре­бование осуществляется различными способами. Заслуживает внимания применение гидравлической системы подвески, которая обеспечивает по­стоянный контакт всех колес катка с поверхностью.

Комментарии закрыты.