19.3. Полуприцепные, самоходные и комбинированные катки

Полуприцепные (седельные) катки агрегатируют с колесными тракторами и одноосными тягачами. Рабочее оборудо­вание этих катков полностью унифицировано с прицепными кат­ками соответствующего типоразмера и отличается от последнего опирающейся на седельное устройство тягача хребтовой балкой вместо дышла. Отечественная промышленность производит полу­прицепные катки трех типоразмеров: легкие, средние и тяжелые массой соответственно 15±3, 30±6 и 45±9 т. Они отличаются хо­рошей маневренностью и транспортабельностью, высокими ка­чеством уплотнения и высокой производительностью.

Самоходные пневмоколесные катки применяют для уплотне­ния грунтов и покрытий дорог. Их разделяют по массе на легкие (10... 15 т), средние (20...30 т) и тяжелые (40...50 т). На этих кат­ках устанавливают четыре задних и три передних колеса, распо­лагая их в плане в шахматном порядке для перекрытия смежных уплотняемых полос. На катках, работающих на укатке черных асфальтобетонных покрытий, устанавливают шины с гладким протектором и пневматические распылители воды для смачива­ния и охлаждения шин.

Основным направлением в развитии прогрессивных уни­версальных самоходных катков явилось создание гаммы ком­бинированных катков на базе унифицированных модулей: силовой установки с дизелем и насосной станцией, кабины с органами управления и двух шарнирно сочлененных рам. Ходовые устройства состоят из ведущего моста с пневмоколесами и уплотняющего катка — с гладкими вальцами, кулачкового или решетчатого. На рис. 19.5 показан комбинированный каток с кулачковым вальцом.

Грунтоуплотняющие машины и оборудование динамического действия

К этой группе грунтоуплотняющих технических средств отно­сятся трамбовочные и вибротрамбовочные машины, виброплиты и виброкатки.

Трамбующие рабочие органы в виде чугунных или железобетон­ных плит круглой или квадратной формы навешивают на экскава­торы или специально приспособленные для этого машины. В пер­вом случае в качестве базовой машины используют одноковшовый экскаватор со стрелой драглайна, к подъемному канату которого подвешивают плиту массой 0,8... 1,5 т с площадью опорной повер­хности около 1 м². Вспомогательным канатом с легким оттяжным грузом предупреждают закручивание основного каната. Плиту под­нимают на высоту 1,2... 2 м, с которой ее сбрасывают отключением от трансмиссии барабана подъемной лебедки. Тремя — шестью удара­ми плиты о грунт достигают его уплотнения на глубину 0,8... 1,5 м. Продолжительность рабочего цикла с учетом поворотных движе­ний экскаватора в плане составляет примерно 12...20 с, что опре­деляет невысокую производительность этого способа.

Описанный способ уплотнения грунтов отличается своей про­стотой. Однако, использование экскаваторов для уплотнения грун­тов экономически невыгодно вследствие высокой стоимости этих машин, а также из-за повышенного износа подъемного и переда­ющих механизмов в описанном режиме нагружения. Поэтому опи­санный способ уплотнения грунтов имеет ограниченное приме­нение: в местах, труднодоступных для других грунтоуплотняющих машин.

Самоходные трамбующие машины на базе гусеничного трактора (рис.) используют дли уплотнения грунтов на объектах с широким фронтом работ. На машине установлены две перемещающи­еся по направляющим чугунные плиты массой 1,3 т каждая, кото­рые поочередно поднимаются и падают на уплотняемую поверх­ность при непрерывном передвижении базового трактора. В зависи­мости от содержания в грунте глинистых частиц уплотнение грунта на глубину до 1,2 м достигается за 3...6 ударов плиты по одному месту при скорости передвижения трактора 160...320 м/ч.

Виброплиты применяют для уплотнения несвязных и слабо­связных грунтов на ограниченных поверхностях. Грунт уплотня­ют плитой-поддоном 1 (рис. а и б), которому сообщаются колебания от двухдебалансного вибратора 2, принцип действия которого показан на рис. 19.8. При вращении дебаланса массой т с угловой скоростью ώ и смещении центра масс от оси вращения (эксцентриситете) г центробеж­ная сила составит Р = mώ²г. Равно­действующая Q = 2P cos ώr 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/ = 2P при t = nj (где j — ц елое число).

Рис. 19.7. Одномассная (а) и двухмассная (б) виброплиты и схема перемещения виброплиты (в)

Вибратор обычно устанавлива­ют на поддоне, а приводящий его двигатель 3 (рис. б) или на том же поддоне, или на специальном подрамнике 4, опирающемся на поддон ч/з пружины 5 или резиновые амортизаторы. Пер­вую схему наз. одномассной, а вторую — двухмассной. Благодаря мягкой подвеске верхняя часть двух­массной виброплиты не участвует в колебаниях, но воздействует на грунт своей силой тяжести. В резуль­тате создаются благоприятные ус­ловия для работы двигателя.

Рис. 19.8. Принцип действия виб­ратора направленных колебаний

При одномассной виброплите вибратор устанавливают на поддо­не шарнирно (19.7, в) с возможностью его отклонения вручную. При наклоне вибратора на угол а от вертикали (в случае работы на горизонтальной поверх­ности) возникает горизонтальная составляющая вынуждающей силы Q_x= Q sinа. Если эта составляющая превзойдет сопротивле­ние сил передвижению, то плита начнет перемещаться в направ­лении отклонения вибратора от вертикали (когда вектор силы Q будет направлен вверх — при его нижнем направлении увеличи­ваются сопротивления передвижению). Управляет виброплитой опе­ратор с помощью рычагов, установленных на дышле, которое соединено с виброплитой также через амортизаторы. Направле­ние самопередвижения виброплиты изменяют поворотом дышла. Современные виброплиты производительностью 300...900 м³/ч мас­сой 150...1400 кг уплотняют грунт на глубину 0,3... 1 м.

Навесное вибро-трамбовочное оборудование (19.9) устанав­ливают на самоходной машине на базе гусеничного трактора. Здесь реализуется ударно-вибрационный способ уплотнения грунтов. Рабочее оборудование состоит из двух виброударных рабочих ор­ганов, смонтированных на раме 11, способной перемещаться в поперечном направлении

Рис. 19.9. Ударно - вибрационная машина

на 0,5...0,7 м от следа базового тракто­ра для уплотнения грунтов вне полосы его движения, например, в бровочной части дорожной насыпи.

Вертикальные перемещения трамбующей плиты 10 генериру­ются вибромолотом 5, приводимым гидромотором-редуктором 3 через двухступенчатую клиноременную передачу 4. Вибромолот ус­троен подобно вибратору направленных колебаний и отличается от него тем, что его корпус перемещается по вертикальным направ­ляющим 6 с пружинами 7. В процессе этих перемещений, вызван­ных вынужденной силой вращающихся дебалансов, вибромолот ударяет бойком 9 в нижней части своего корпуса по наковальне 8, жестко соединенной с трамбующей плитой 10. Таким образом, трам­бующая плита воспринимает ударные нагрузки через наковальню, а вибрационные — ч/з пружины 7 и направляющие 6, сочетая в воздействии на грунт эффект трамбования и виброуплотнения.

Рабочее оборудование устанавливают на раме /, которую через амортизаторы 12 шарнирно крепят на лонжеронах гусеничных тележек базового трактора. Посредством гидроцилиндра 2 рабочее оборудование может быть установлено в рабочее положение или поднято для передвижения машины в транспортном режиме. Удар­но-вибрационную машину комплектуют бульдозерным отвалом 14 и планирующей плитой 13 для разравнивания грунта в полосе перемещаемого следом рабочего органа.

Для уплотнения малосвязных грунтов эффективно применять вибрационные катки с гладкими, кулачковыми или решетчатыми вальцами, внутри которых вмонтирован вибратор направленных колебаний, приводимый в движение от автономного двигателя, установленного на раме катка. Эффективность уплотнения дости­гается совместным действием на грунт гравитационных и вынуж­дающих сил, генерируемых вибратором, что позволяет получить требуемую плотность грунта при сравнительно меньшей массе катка. Так, при уплотнении песков путем вибрационного воздействия масса катка может быть снижена примерно в 5 раз, при супесях — в 2 раза, а при уплотнении средних и тяжелых суглинков лишь на 10... 30 %. Эффективность вибрационнного воздействия снижается с увеличением содержания в грунте глинистых частиц. Поэтому для уплотнения связных и высокосвязных грунтов требуется при­менять весьма тяжелые катки.