CC BY
14
Серебренников В.С. ©
К.т.н., доцент, кафедра «Эксплуатация и сервис транспортно-технологических машин и
комплексов в строительстве», ФГБОУ ВПО «Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия (СибАДИ)»
ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ УПЛОТНЕНИЯ ДОРОЖНО-СТРОИТЕЛЬНЫХ
МАТЕРИАЛОВ ВИБРОКАТКАМИ
Аннотация
В статье исследуется вопрос повышения эффективности процесса уплотнения дорожно-строительных материалов вибрационными катками. Предложен один из способов регулирования значения вынуждающей силы вибрационного катка на различных этапах уплотнения, позволяющий существенно расширить границы применения дорожных катков вибрационного действия в дорожном строительстве.
Ключевые слова: уплотнение, вибрация, дорожный каток. Keywords: compaction, vibration, road roller.
Операция уплотнения является одной из главных технологических операций дорожного строительства, так как от качества её выполнения зависит надежность, прочность и долговечность всей дорожной конструкции в целом.
Основной цель уплотнения является получение плотной и прочной структуры дорожно-строительных материалов, которая в дальнейшем сможет успешно противостоять внешним нагрузкам и природно-климатическим факторам, имеющим место в процессе эксплуатации дорог [1, 35].
Некачественно выполненное уплотнение приводит к различным повреждениям и деформациям и, как следствие, к неэффективному использованию людских, материальных и энергетических ресурсов.
В современной дорожно-строительной отрасли наибольшее распространение получили самоходные катки вибрационного действия, что можно объяснить их простотой конструкции и высокой эффективностью.
Эффективность работы вибрационных катков определяется их режимами и параметрами работы. Одной из главных характеристик процесса уплотнения являются контактные давления, развиваемые на границе "валец катка - уплотняемая среда". С увеличением плотности материала в процессе уплотнения для дальнейшего развития остаточных деформаций возникает необходимость увеличения контактных давлений. Интенсивность прироста этих деформаций будет непосредственно влиять на производительность дорожных катков и на качество готового объекта [2, 67; 3, 84].
В работе представлена перспективная конструкция вибрационного механизма вальца, позволяющая регулировать силовое воздействие (вынуждающую силу) вибрационного вальца на уплотняемый материал.
Во время рабочего хода катка гидромотор 7 через зубчатую передачу 8 приводит во вращение дебалансный вал 5, который соединен с дебалансным валом 6 посредством шлицевого вала 9. Для изменения положения дебалансов в конструкции предусмотрен гидроцилиндр одностороннего действия 10. При подаче рабочей жидкости в поршневую полость гидроцилиндра шток выдвигается и через штангу 11 перемещает шлицевой вал 9, что приводит к разъединению дебалансных валов 5 и 6.
При прекращении подачи рабочей жидкости в гидроцилиндр 10, пружина 12 возвращает шлицевой вал 9 в исходное положение. При этом дебалансные валы 5 и 6
© Серебренников В.С., 2016 г.
смещаются друг относительно друга на угол 450, так как концы шлицов дебалансного вала 5 и шлицевого вала 9 имеют скос шлицов под 450 (рис. 1).
Фиг 3
Рис. 1. Валец дорожного катка вибрационного действия:
1 - гидромотор хода; 2 - редуктор; 3 - барабан; 4 - поперечная опора; 5, 6 - дебалансный вал; 7 - гидромотор вибровала; 8 - зубчатая передача; 9 - шлицевой вал; 10 - гидроцилиндр; 11 - штанга;
12 - пружина
При увеличении угла между дебалансными валами 5 и 6 изменяется эксцентриситет масс, что приводит к снижению вынуждающей силы вибровозбудителя. При совмещении дебалансных валов вынуждающая сила будет максимальной, а при угле между ними 1800 будет равна нулю. Данным способом можно изменять вынуждающую силу вибрационного катка на различных этапах уплотнения, что позволит существенно расширить границы применения предлагаемого вальца вибрационного катка [4, 1].
На рис. 2-6 представлены возможные положения дебалансов друг относительно друга, которые можно изменять в процессе уплотнения дорожно-строительных материалов. При этом вес дебаланса равен 22 кг, а частота вращения дебалансных валов составляет 50 Гц.
Первое положение. При угле между дебалансами 00 они находятся в противофазе, а так как эксцентриситет равен нулю, то и вынуждающая сила равна нулю. В данном случае каток работает в статическом режиме, а уплотнение обеспечивается только за счет статического веса (рис. 2).
Второе положение. При угле между дебалансами 45 увеличивается эксцентриситет, при этом вынуждающая сила будет равна 44 кН (рис. 3).
Третье положение. При угле между дебалансами 900 увеличивается эксцентриситет, при этом вынуждающая сила будет равна 66 кН (рис. 4).
Четвертое положение. При угле между дебалансами 135 ещё больше увеличивается эксцентриситет, при этом вынуждающая сила будет равна 90 кН (рис. 5).
Пятое положение. Когда угол между дебалансами достигнет 1800 - эксцентриситет масс будет максимальным, а вынуждающая сила достигнет 90 кН (рис. 6).
Таким образом, появляется возможность регулирования вынуждающей силы вибрационного механизма дорожного катка. Это позволит устанавливать рациональные значения контактных давлений вальца на дорожно-строительный материал и, тем самым, повысить эффективность процесса уплотнения.
Литература
1. Серебренников В.С. Обоснование режимных параметров вибрационных катков для уплотнения асфальтобетонных смесей. Специальность 05.05.04 - Дорожные, строительные и подъемно-транспортные машины : дис... канд. техн. наук / В. С. Серебренников; науч. рук. В. В. Дубков; СибАДИ. - Омск : СибАДИ, 2008. - 170 с.: ил. - Библиогр.: с. 128-139. Прил.: с. 140-170.
2. Пермяков В.Б., Дубков В.В., Серебренников В.С. Аналитическое описание процесса уплотнения асфальтобетонной смеси вибрационным катком. // Омский научный вестник. - 2008. - №1(64). -С.67-71.
3. Пермяков В.Б., Дубков В.В., Серебренников В.С. Модель уплотнения асфальтобетонной смеси вибрационным катком. // Известия ВУЗов. Строительство. - 2008. - №10. - С.84-90.
4. Пат. 146104 Российская Федерация, МПК Е01С 19/28. Валец вибрационного катка / Серебренников В.С. [и др.]; патентообладатель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Сибирская
государственная автомобильно-дорожная академия». - № 2014120320/03; заявл. 20.05.2014; опубл. 27.09.2014, Бюл. № 27.
