Каток – спецтехника (самоходная или прицепная), используемая в процессе решения самых разных задач для утрамбовки и уплотнения верхних слоев дорожного покрытия (грунт, асфальт, насыпные породы, в том числе и крупно-скальные).
Современный машиностроительный рынок предлагает несколько видов этих машин в зависимости от вида ключевого элемента – вальца, который и выполняет основную функцию уплотнения:
- Гладковальцевые катки уплотняют верхние слои грунта, создавая необходимое давление своим весом.
- Кулачковые катки применяют для уплотнения связного рыхлого грунта, возможно выполнение работ на наклонных и обводненных площадках. Глубина уплотнения связных грунтов может достигать 80 см. Поскольку после обработки участка кулачковыми вальцами поверхность остается несколько взрыхленной, то имеет смысл их применять в комплексе с гладковальцевыми катками или катками на пневмоколесах.
- Решетчатые, кроме основной функции уплотнения, имеют сопутствующую способность дробить крупные фрагменты грунта решеткой, что работает на улучшение конечного результата.
- Пневмоколесные катки применяются для укатки не только грунта, но и насыпных гравия, щебенки, черных смесей и асфальта. Основное преимущество перед другими катками заключено в отсутствии эффекта дробления, что является существенным плюсом при работе с гравийно-щебеночными покрытиями. Толщина слоя оптимального уплотнения зависит от массы катка, которая варьируется в диапазоне 20-50 т (но существуют и более тяжелая техника, например, в аэродромном строительстве 200 т), и соответствует 25-40 см.
Кроме того, существуют катки комбинированные, в которых одновременно участвуют несколько вышеперечисленных видов валец. Обычно это передний – гладкий, а задний – пневмошинный валец.
Максимальное количество валец, устанавливаемых на один каток – три, причем два узких навешиваются на одну ось. В случае одновальцового катка валец устанавливается на переднюю ось, чаще всего такие катки являются прицепными устройствами и выполняют уплотнение грунта, будучи прикрепленными, например, к трактору.
Соответственно, существует разделение на классы по принципу движения: самоходные и несамоходный катки.
Виброкатки
Существенно повышает степень утрамбовки поверхности грунта оснащение катков пневматическими вибрационными системами, создающими управляемую вертикальную вибрацию одного из вальцов, что позволяет уплотнять асфальт за один проход, в то время как остальным каткам для достижения того же качества придется несколько раз прокатывать один участок. Данный вид катков получил общее название вибрационных.
На российском рынке дорожно-строительной технике представлены катки всех видов, как от отечественных, так и от зарубежных производителей. Самыми популярными западными фирмами на нашем рынке являются: немецкие компании BOMAG и HAMM, швейцарская AMMANN, шведская DYNAPAC, японская CATERPILLAR, китайская LIUGONG, американская TEREX, британская JCB. А также: XGMA, Амкодор, Vogele.
Надёжность, долговечность и прочность дорог в немалой мере зависят от качественного строительства дорожного покрытия.Для облегчения этого процесса применяется специальная техника.
Чтобы утрамбовать, выровнять, уплотнить грунт или гравий, асфальт или бетон в фундаментах, а также дорожных конструкциях применяется дорожный каток. Сфера использования специальной строительной техники довольно обширна - это промышленное, гидротехническое, автодорожное, городское, железнодорожное, аэродромное строительство.
Каток дорожный
Принцип действия и способ перемещения у разного оборудования различный. Существует прицепная и самоходная техника, статическая и вибрационная. Каток дорожный оснащен специфическими рабочими органами.
Это могут быть стальные жесткие вальцы или Вальцы, в свою очередь, подразделяются на гладкие, решетчатые или со специальными кулачками на поверхности.
Каток дорожный уплотняет дорожно-строительные материалы посредством качения своих рабочих органов. Машина, двигаясь по поверхности дороги, осуществляет процесс уплотнения дорожного покрытия собственной массой. Каток дорожный асфальтный незаменим при строительных работах на стадионах, для уплотнения песка и гальки на дорогах, для укладки асфальта и в малогабаритном строительстве.
Для выполнения некоторых применяется каток дорожный вибрационный, способный периодически производить колебания рабочих органов. Такая машина оснащается гидростатической трансмиссией, управление гидравликой осуществляется с помощью электротехнической системы.
Для полноценной работы вибрационных функций задействован механизм так называемого крабового хода.
Дорожные катки наделены отличными характеристиками, они надежны в работе. Надо отметить, что собственная масса агрегата имеет определенное значение при воздействии на уплотняемый материал. В ряду специальной строительной техники существуют комбинированные дорожные катки с уплотняющими органами, которые характерны для устройств самых различных видов.
Среди вальцовых дорожных катков, представляющих собой шарнирно закрепленные башмаки на ободе вальца, выделяются пластинчатые, кулачковые, ребристые и решетчатые виды.
Для решетчатых вальцовых дорожных катков характерна рабочая поверхность обода вальца в виде решетки, а в кулачковых катках на ободе вальца жестко закрепляется несколько рядов кулачков.
Укладку асфальта, дорожные строительные работы выполняют в основном на новейшем зарубежном оборудовании. Это объясняется высокими техническими характеристиками этой дорожной специализированной техники, ее удобством и максимальной простотой управления, приятным внешним видом, соответствующей комплектацией. Эта техника подтверждает высокую производительность и максимальную эффективность при выполнении работ на асфальтовых дорожных покрытиях, при уплотнении вдоль стен.
К атегория:
Дорожные машины 2
-
Самоходные катки с гладкими вальцами (статические и вибрационные)
Самоходные катки с гладкими вальцами являются традиционными Дорожными катками и различаются по массе, удельному (линейному) давлению, по числу и взаимному расположению вальцов, по способу привода вальцов (трансмиссии) и по типу двигателей. В мировой практике существует многообразие типов катков, которые можно сгруппировать следующим образом: тротуарные и ремонтные катки массой 0,5-2 т с удельным давлением 10- 20 кгс/см; легкие катки 3-5 т, 20-40 кгс/см; средние катки 6- 9 т;40-60 кгс/см; тяжелые катки 10-15 т, 60-80 кгс/см; сверхтяжелые катки 17-20 т, 80-120 кгс/см.
По числу вальцов, их взаимному расположению и приводу различают катки, одно-, двух- и многовальцовые (рис. 3.12). Одновальцовые тротуарные и ремонтные катки (обычно вибрационные) бывают без поддерживаемых вальцов малой массы, с поддерживающими вальцами или пневмоколесами. Двухвальцовые двухосные (тандем) статические и вибрационные катки могут быть легкие, средние и тяжелые с двумя или одним ведущими вальцами. Трехвальцовые двухосные катки статические бывают средние и тяжелые. В некоторых случаях на этих катках дополнительно монтируют четвертый валец, расположенный между осями или позади катка. Дополнительный валец с гидравлическим опусканием может принимать на себя значительную часть веса катка и служит для ликвидации волнообразования на укатываемой поверхности асфальтобетона. Трехвальцовые трехосные катки статические тяжелые и сверхтяжелые (триплекс) с тремя или одним ведущими вальцами применяют для окончательной укатки асфальтобетонных покрытий. Для этих же целей используют статические сверхтяжелые пятивальцовые трехосные катки. По типу привода ведущие вальцы катка могут иметь механическую, гидромеханическую (гидродинамическую) и гидростатическую (гидрообъемную) трансмиссии.
-
Рис. 3.12. Схемы расположения вальцов у самоходных катков с гладкими вальцами (знаком X отмечены ведущие вальцы)
По типу двигателя катки разделяются на дизельные, бензиновые, газогенераторные и паровые. В настоящее время катки выпускают преимущественно с наиболее экономичными дизельными двигателями.
Самоходные катки с гладкими вальцами (статические и вибрационные) требованиям ГОСТ 5576-74 (табл. 3.10), который предусматривает три типа катков: I - легкие вибрационные, II - средние вибрационные и статические и III - тяжелые статические. Катки типа I могут быть одноосные одновальцовые массой 0,6 т, двухосные двухвальцовые массой 1,5 и 4 т.
Таблица 3.10
Техническая характеристика самоходных дорожных катков с гладкими вальцами, статических и вибрационных (по ГОСТ 5576-74)
Эти катки предназначены для укатки тротуаров, небольших производственных площадей, проездов и для ремонтных целей. Катки типа II массой 6 т - двухосные двухвальцовые вибрационные и двухосные трехвальцовые статические широко применяют для уплотнения оснований и различных покрытий. Катки типа III двухосные и двухвальцовые и двухосные трехвальцовые массой 10 т и трехосные трехвальцовые массой 15 т применяют, для заключительного уплотнения дорожных оснований и асфальтобенных покрытий.
В соответствии с ГОСТом выпускается гамма самоходных катков с гладкими вальцами, характеристика которых приведена в табл. 3.11.
Двухвальцовые, двухосные виброкатки с механическим приводом ДУ-10А и ДУ-47А (рис. 3.13) состоят из следующих основных узлов и механизмов: рамы, двигателя, муфты сцепления, механической трансмиссии, включающей коробку передач с реверсивным механизмом фрикционного типа и конечную передачу, направляющего‘и ведущего вибрационного вальцов.
На рис. 3.14 показана кинематическая схема катка ДУ-47А. Вращение коленчатого вала двигателя через муфту сцепления передается на ведущую коническую шестерню коробки передач. Эта шестерня соединяется с ведомыми коническими шестернями реверса. На реверсивном валу, несущем на себе фрикционные муфты, неподвижно закреплена цилиндрическая ше-
Таблица 3.11
Техническая характеристика самоходных катков с гладкими вальцами
Рис. 3.14.
Кинематическая схема катка ДУ-47А:
1 - двигатель; 2, 4, 5, 23, 24 - цилиндрические шестерни; 3, 9, 10, 12 - шкивы клино-ременной передачи; 6, 7, 21 - блок-шестерен; 8 - муфта; 11 - клиноременная передача; 13 - вибровозбудитель; 14 - амортизатор; 15 - ведущий валец; 16 - рама катка; 17 - шестерня бортовой передачи с внутренним зацеплением; 18 - приводная шестерня бортовой передачи; 19 - редуктор; 20 - тормозной шкив; 22 - карданный вал; 25 - фрикционная муфта реверса; 26 - ведомая коническая шестерня реверса; 27 - коробка передач; 28 - ведущая, коническая шестерня; 29 - сцепление
Рис. 3.15. Самоходный статический трехвальцовый двухосный каток ДУ-50 с механической трансмиссией:
1 - валец; 2 - скребок и смачивающее устройство; 3 - шкворень; 4 ~ капот; 5 - двигатель; 6 - бачок для смачивающей жидкое; 7 - топливо: 8 – тент 9 – Рычаг подачи топлива; 10 – рукоятка управления поворотом; 11 – рычаг переключения
Они соответствуют трем скоростям движения катка. На промежуточном валу коробки передач на шлицах одновременно передвигаются блок-шестерни. Первая передача, соответствующая наименьшей скорости движения катка, получается при зацеплении шестерен, вторая - при зацеплении шестерен и третья - при зацеплении шестерен. С помощью карданного вала, редуктора и бортовой передачи происходит вращение заднего ведущего вальца.
Привод вибровозбудителя, встроенного внутри вальца, клиноременный и осуществляется муфтой включения. Виброизоляция рамы катка с установленными на ней агрегатами трансмиссии, рабочим местом машиниста и рычагами управления обеспечивается путем упругой подвески вибровальца к раме 16 катка с использованием резинометаллических амортизаторов. Для обеспечения полной виброизоляции рабочего места машиниста в соответствии с санитарными нормами предусматривается дополнительная виброизоляция сиденья.
Каток ДУ-50 (рис. 3.15) имеет механическую трансмиссию, которая объединяет в одном блоке реверсивный механизм, коробку передач, дифференциал с блокирующим устройством и тормозное устройство. Передний валец - ведомый, для облегчения поворота катка разделен на две одинаковые секции, вращающиеся‘независимо на общей оси. Задние вальцы - ведущие, вращаются на общей оси; каждый валец имеет самостоятельный привод. Вальцы литые чугунные. Управление поворотом переднего вальца осуществляется гидравлическим приводом (рис. 3.16).
Кинематическая схема катка показана на рис. 3.17. Вращение коленчатого вала двигателя через муфту сцепления и компенсационную муфту передается на ведущую коническую шестерню блока трансмиссии, которая соединяется с ведомыми коническими шестернями реверса. На реверсивном валу, несущим на себе фрикционные муфты, неподвижно закреплена цилиндрическая шестерня, находящаяся в зацеплении с шестерней ведомого вала коробки передач, на котором имеются еще две неподвижно посаженные шестерни. Они соответствуют двум скоростям движения катка.
На промежуточном валу коробки передач на шлицах передвигаются блок-шестерни, входящие в зацепление с шестернями. Первая передача получается при зацеплении шестерен, вторая передача - при зацеплении шестерен. Через цилиндрическую шестерню, сидящую на промежуточном валу, вращение передается находящейся постоянно‘в зацеплении с ней венцовой шестерне дифференциала. На полуосях дифференциала расположены цилиндрические шестерни бортовой передачи, которые передают вращение цилиндрическим шестерням включении муфты каток движется вперед, при включении муфты - назад. Далее крутящий момент через карданный вал передается на пару конических шестерен редуктора. В редукторе расположены еще одна пара цилиндрических шестерен и дифференциал. Полуоси редуктора заканчиваются ведущими цилиндрическими шестернями бортовой передачи. На одной из полуосей смонтирована муфта 6 блокировки дифференциала. Тормозной шкив расположен на входном валу редуктора.
Рис. 3.16. Гидравлический привод рулевого управления катка ДУ-50: 1 -а гидроцилиндр двустороннего действия; 2 - коромысло поворота шкворня; 3 - стеренный насос; 4 - бачок для масла; 5 - распределитель двухзолотайковыи; 6 - рукоятка управления
Рис. 3.17. Кинематическая схема катка ДУ-50:
1 - двигатель; 2 - компенсационная, муфта; 6, 4 - конические шестерни; 5 - фрик-иконная муфта; 6, 7, В, 10., 12 - цилиндрические шестерни; 9, 11 - блок-шестерни; 13- венцовая шестерня дифференциала; 14 - сателлиты; 15 - муфта блокировки дифференциала; 16, 17 - бортовые шестерни; 18 - тормозной шкив
Рис. 3.18. Гидромеханическая трансмиссия самоходного статического трехвальцового трехосного катка ДУ-48А:
1 - боковой кронштейн крепления двигателя; 2 - двигатель; 3 - задняя опора двигателя; 4 - роликовая муфта; 5 - гидромеханическая коробка передач; 6 - рычар переключения коробки передач; 7 - карданный вал; 8 - редуктор
Рис. 3.19. Кинематическая схема катка ДУ-48А:
1 -двигатель; 2-- компенсационная муфта; 3 - гидромеханическая коробка передачу; 4 - карданный вал; 5 - редуктор; 6 - муфта блокировки дифференциала; 7 - диффе ренциал; 8 - ведущая шестерня бортовой передачи; 9 - задний валец; 10 - тормозной шкив; 11 - ось задник вальцов
Рис. 3.20. Схема гидросистемы катка ДУ-48А;
1 - гидроцилиндр поворота; 2 - гидромеханическая коробка; 3 - гидроцилиндр тормоза; 4 - манометр; 5 .- золотниковая коробка; 6 - редукционный клапан; 7 - магистральный фильтр; 8, 9 - насос; 10, 13 - регуляторы давления; 11 - указатель давления масла; 12 - датчик давления масла; 14 - масляный радиатор; 15 - датчик температуры масла; 16 - указатель температуры масла; 17 - бак; 18 - заборный фильтр; 19 - гидравлический распределитель
Гидросистема (рис. 3.20) объединяет в себе управление коробкой передач, поворотом катка и тормозом. Рабочая жидкость из бака 17 насосом 8, установленным на гидротрансформаторе, пройдя через распределитель 19 и магистральный фильтр, подается в регулятор давления 10. Один поток направляется к золотниковой коробке, где собраны два золотника: реверса и принудительной нейтрали. Золотник реверса направляет поток в муфты реверса, находящиеся в корпусе коробки передач (КП), т. е. рычагом реверса задается передний и задний ход катку. Конструкция золотниковой коробки исключает возможность включения двух фрикционных муфт одновременно. Наличие в системе золотника нейтрали позволяет резко затормозить машину при любой скорости двигателя без дополнительных манипуляций рычагами управления КП, так как можно мгновенно отсечь поток масла на фрикционные муфты, т. е. снять давление на диски муфт и тем отключить их от ведущего вала. Слив от золотника нейтрали осуществляется в КП. Масло после муфт тоже поступает в корпус К.П. Другой поток через гидротрансформатор, подпорный клапан и радиаторы попадает в масляный бак.
Регулятор давления поддерживает давление в системе гидротрансформатора и фрикционных муфт 8 кгс/см2. При увеличении давления свыше 8 кгс/см2 регулятор направляет рабочую жидкость на слив и таким образом предохраняет фрикционные муфты, фильтр и питающий насос 8 от поломки. Подпорный клапан служит для поддержания давления на выходе из гидротрансформатора в пределах 2 кгс/см2, а также предохраняет гидротрансформатор и масляный радиатор от разрыва.
Рис. 3.21. Ведущий задний валец ватка ДУ-48А:
1 - регулировочные гайки; 2 - ось; 3 - вендовая шестерня бортовой передачи; 4 - стопор; 5 - рама катка; 6 - подшипники
Ведущие задние вальцы (рис. 3.21) представляют собой сварную конструкцию, полость которой заполняется баластом - водой или песком. Оба вальца сидят на общей оси, закрепленной на кронштейнах стопорами. Кронштейны приварены к раме катка. К внутренней стороне вальцов крепятся венцовые шестерни 3 бортовой передачи. Регулирование подшипников производится при помощи гаек.
Ведомый передний валец (рис. 3.22) разрезной, его полости также служат для балласта. Для самоустановки переднего вальца в соответствии с неровностями пути его ось при помощи вилки шарнирно, посредством пальцев соединена с рамкой, а вилка со шкворнем составляют одну деталь. Вращение шкворня осуществляется с рабочего места машиниста при помощи гидравлической системы. Регулировка роликоподшипников осуществляется гайками 9, а роликоподшипников - болтами.
По конструктивной компоновке трехвальцовый трехосный каток ДУ-49А (рис. 3.23) значительно отличается от трехвальцового Двухосного катка ДУ-48А.
Рис. 3.22. Ведомый передний валец катка ДУ-48А:
1 - болт; 2, 5 - подшипники; 3 - ось; 4 - регулировочная прокладка; 6 - шкворень; 7 - вилка; 8 - рамка; 9 - гайки, крепящие шкворень и коромысло поворотного устройства; 10 - сальник; 11- стопорный палец; 12 - цапфа
Рис. 3.23. Самоходный статический трехвальцовый трехосный каток с гидромеханической трансмиссией ДУ-49А:
1 - рама; 2 - шкворень; 3 - устройство для смачивания вальцов; 4 - гидроцилиндр поворотного устройства; 5 - топливный бак; 6 - сигнал; 7 - тент; 8 - рычаги управления; 9 - сиденье; 10 - двигатель; 11 - подмоторная рама; 12 - гидромеханическая коробка передач; 13 - редуктор; 14 - задний валец; 15 - средний валец; 16 - передний валец; 17 - рамка; 18 - скребок; 19 - вилка
Двигатель и коробка передач смонтированы на подмоторной раме. Крутящий момент от двигателя через коробку передается на двухступенчатый бортовой редуктор с помощью карданного вала. Редуктор с ведущим вальцом связан с бортовыми шестернями. Тормозной шкив расположен на входном валу редуктора. Поворот катка осуществляется одним гидроцилиндром 4, соединенным с коромыслами, сидящими на шкворнях управляемых вальцов. Для синхронности поворота переднего и среднего вальцов, идущих по разным радиусам, каждое коромысло имеет соответствующую длину. Коромысла соединены шарнирной тягой.
Каток ДУ-42А (рис. 3.24) имеет гидростатическую трансмиссию привода на оба ведущих и поворотных вальца, состоящих из двух секций. Привод каждой секции индивидуальный, осуществляется от гидромотора типа 210 через конический редуктор и закрытую бортовую передачу. Изменение направления движения катка и бесступенчатое регулирование скорости движения устанавливаются в зависимости от направления потока рабочей жидкости и подачи насоса.
Гидростатический привод выполнен по закрытой схеме с подпиткой. В качестве регулируемого насоса установлен аксиально-поршневой насос типа 207 со встроенным гидроусилителем следящего типа. Питание гидроусилителя осуществляется от шестеренного насоса. Для обеспечения нейтрального положения и рабочего режима гидропривода применен двухпозицнонный гидрораспределитель. При нейтральном положении полости гидронасоса и гидромоторов соединяются, что облегчает пуск двигателя, обеспечивает остановку катка и его буксировку. Управление поворотом каждого вальца осуществляется гидроцилиндрами с помощью двухпозиционного гидрораспределителя.
Применение гидростатического привода позволило увеличить ширину уплотняемой полосы и поднять производительность при некотором перекрытии следа за счет поступательного движения с одновременным поворотом вальцов и сохранении параллельности их осей; упростить управление катком и осуществить привод к обеим ведущим вальцам; повысить маневренность и проходимость, улучшить качество уплотнения и отделки поверхности.
Все самоходные катки оборудованы тентами и мягкими сиденьями, рычагами управления двигателем и механизмами, управляемыми с места машиниста, электроосвещением автомобильного типа, звуковым сигналом, тормозом, устройством для очистки и смачивания вальцов и контрольными приборами, расположенными на щитке перед машинистом.
Строительство любой дороги требует формирования основы из твердого материала и ровного слоя проезжей части.
Материал основы, ее грунтовый слой, необходимо максимально уплотнить и закрыть его рабочим слоем твердого материала более мелкой фракции (щебеночная дорога) или бетонной, асфальтовой, асфальтово-бетонной смесью (автомагистраль).
Работу по выравниванию, трамбованию и уплотнению слоев проводят при помощи строительной машины, определяемой как дорожный каток. Исполнительным органом агрегата являются пневматические колеса или вальцы, изготовленные из металла.
На ведущие вальцы (колеса) передается крутящее усилие от силовой установки, что обеспечивает передвижение машины. Изменение направления движения обеспечивает управление ведомым вальцом (колесами).
Какими бывают дорожные катки?
Машины разделяют:
- По принципу действия на статический и вибрационный. Статические катки уплотняют слои материала силой собственной тяжести при движении исполнительного органа по рабочему слою. Вибрационные катки к воздействию на материал добавляют динамическую нагрузку от колебаний одного из вальцов.
- По примененному способу движения полуприцепные и самоходные. В полуприцепных устройствах часть весовой нагрузки распределяется на прицепное устройство колесного трактора-тягача. Самоходные машины передвигаются за счет собственного двигателя внутреннего сгорания.
- По количеству осей выделяют одно, двух и трехосные катки.
- Число вальцов определяет одно, двух и трех вальцевые агрегаты.
По величине собственного веса и особенностям конструкции самоходные катки выделяют по типам:
- Машины вибрационные и статические:
- к 1 типу отнесены легкие с весом от 0,6 до 4,0 т с одной осью и одним вальцем, с двумя осями и двумя вальцами;
- к типу 2 относятся средние машины с весом больше 6 т, с двумя осями и вальцами, с двумя осями и тремя вальцами;
- к 3 типу тяжелые машины весом от 10 до 15 т на двух осях с двумя вальцами, на двух осях трехвальцовые, на трех осях с тремя вальцами.
- Катки полуприцепного типа на пневмоколесах выделены по массе:
- до 15 т — легкие машины;
- до 30 т — средние;
- до 45 т — тяжелые машины.
- Катки самоходного типа на пневмоходу разделяют:
- до 16 т — средние агрегаты;
- до 30 т — тяжелые агрегаты.
Как устроен каток?
Рассмотрим несколько вариантов устройств катков.
Статические машины
Наиболее широко используются в дорожном строительстве статические самоходные установки в двухосевом и двухвальцовом исполнении. Машина равномерно утрамбовывает и уплотняет слои строительного материала по всей рабочей полосе одинаковыми по ширине вальцами.
1 — управляемый валец; 2 — фара освещения; 3 — вилка руля; 4 — скребок очистки вальца; 5 — рулевое управление; 6 — органы управления; 7 — место оператора; 8 — валец ведущий; 9, 10 ,11 — рама и узлы трансмиссии
Рама изготавливается из профильного и листового стального проката и является базой для установки всех узлов и механизмов катка. В переднюю часть рамного устройства вваривается стальной оголовник, для крепления оси направляющего катка.
Вальцы изготавливаются литьем или свариваются из нескольких частей. Внутренние полости сварных вальцов заполняются балластом (вода, песок). На асфальтовый каток устанавливаются вальцы с гладкой, без задиров и вмятин рабочей поверхностью.
Кроме того применяются скребки для его очистки и устройства, обеспечивающие смачивание вальца специальными масляными смесями.
Крутящее усилие силовой установки передается на задний ведущий валец трансмиссией механического, гидромеханического и гидрообъемного типа.
В двухосных трехвальцевых катках на задней оси устанавливаются два вальца, общая ширина которых перекрывает рабочую полосу переднего вальца и позволяет увеличить ширину обработки по обеим сторонам. Подобная компоновка позволяет вести работы около стен и бордюров.
В окончательной отделке верхних асфальтовых слоев эффективно используются трехосные трехвальцовые машины. Особенность конструкции подобных агрегатов состоит в установке трех одинаковых по ширине вальцов, два из которых направляющие ведомые.
Ведущий валец по диаметру больше ведомых. Подвеска агрегата перераспределяет весовую нагрузку по осям в соответствии с профилем уплотняемой поверхности — все неровности и выступы обрабатываются повышенным давлением и выравниваются.
Вибрационные машины
Катки легкого и среднего типа изготавливаются с вальцами вибрационного действия. Подобные машины применяются при дорожно-ремонтных работах, а так же при прокладке тротуаров, пешеходных дорожек, выравнивания и асфальтирования ограниченных по площади строительных площадок.
Главное их преимущество — высокая маневренность и удобство транспортировки. При необходимости вибрация катка может быть отключена.
1 — несущая рама; 2 — управляемый валец; 3 — вибрирующий валец; 4 — органы управления; 5 -скребок очищающий и смачивающий узел; 6 — ограждающий тенд.
Уплотняющие колебания в большинстве подобных устройств создает дебалансный возбудитель вибраций — вал с грузом, вращающийся в подшипниковых устройствах ступиц вальца и создающий переменное усилие F.
1 — груз дебаланса; 2 — вал привода; 3 — ступица вальца; 4 — шпоночное крепление
Вальцы дорожных катков
Валец — рабочий орган катка. На машинах устанавливаются:
- гладкие вальцы для работ по укладке асфальта;
- кулачковые — с небольшими выступами по всей поверхности, эффективно работают по рыхлому грунту;
- решетчатые — поверхность покрыта выступами в виде решетки, дробят крупные фрагменты, увеличивая уплотнение;
- пневмоколесный валец – уплотнение ведется набором колес, установленных в определенном порядке.
В сельскохозяйственных предпосевных и посадочных работах применяют для прикатывания почвы, ее уплотнения прицепные многосекционные катки типа ЗККШ 6, КШКУ — 9, имеющие кольчато шпоровый исполнительный орган.
Современные дорожные машины
Немецкая компания BOMAG GmbH на рынке строительной техники предлагает производительные дорожные катки для всех этапов прокладки транспортных магистралей.
- Сочлененные катки в тандемном исполнении для работ по асфальту:
- легкие, с собственным весом от 1,8 т до 5 т;
- тяжелые от 6,5 до 16 т.
- Статические и вибрационного типа катки для работ по уплотнению грунта с весом от 3 до 26 т.
Каток Бомаг — уплотнитель грунта
Каток Бомаг — технические параметры изделий для уплотнения асфальта
| Обозначение модели | Ширина рабочей полосы (мм) | Мощность силовой установки (кВт) | Вес готовой к работе машины (кг) |
| BW 80 AD-5 | 800 | 15,0 | 1550-1800 |
| BW 90 AD-5 | 900 | 15,0 | 1600-2000 |
| BW 100 ADM-5 | 1000 | 15,0 | 1650-2000 |
| BW 90 SC-5 | 900 | -/- | -/- |
| BW 100 SC-5 | 1060 | -/- | 1700-2000 |
| BW 100 ACM-5 | 1000 | 15,1 | -/- |
| BW 141 AD-5 | 1500 | 55,4 | 6900-8700 |
| BW 154 AD-5 | 1680 | -/- | 8300-9900 |
| BW 191 ADO-5 | 2000 | 105,0 | 13100-14300 |
| BW 206 ADO-5 | 2135 | -/- | 13650-15700 |
| BW 27 RH-4i пневмоколесный | 2040 | 95,0 | 8800-27000 |
Завод «РАСКАТ» из г. Рыбинска в 1971 году освоил производство двухосевого двухвальцового вибрационного катка универсального назначения ДУ 47.
Самоходные дорожные катки классифицируют по виду рабочего органа, принципу действия, способу передвижения, числу осей и количеству вальцов.
По виду рабочего органа различают катки с гладкими вальцами,кулачковые, решетчатые,пневмоколесные и комбинированные.
Первый вид катка характеризуется тем, что обечайки вальцов имеют гладкую рабочую поверхность.У второго вида катков на обечайках вальцов жестко закреплены ряды кулачков. Напряжение на поверхности контакта кулачков с грунтом в несколько раз больше, чем напряжение под катком с гладкими вальцами. Поэтому при первом проходе, когда грунт еще рыхлый, кулачки полностью погружаются в него и в результате в контакте грунтом входит также валец катка. При последующих проходах катка погружение кулачков в грунт уменьшается за счет его уплотнения.Кулачковые катки эффективны только при уплотнении рыхлых связных грунтов. Толщина уплотняемого слоя не превышает 22-30 см.
У решетчатого дорожного катка обечайка вальца выполнена в виде решетки, набранной из литых металлических элементов. Такие катки применяют для уплотнения как связных, так и несвязных комковатых грунтов, которые содержат твердые включения. Последние дробятся решеткой катка, что значительно повышает качество уплотнения.
Пневмоколесные катки, в отличие от катков с гладкими вальцами, позволяют длительное время прилагать нагрузку к уплотняемому материалу. При проходе по уплотняемой поверхности вследствие деформации пневмоколеса на площади его контакта с уплотняемым материалом возникает напряжение, продолжительность которого измеряется десятыми долями секунды.
За такое время нагрузка успевает распространиться в глубину уплотняемого слоя и вызвать в нем необратимые деформации. Дорожные пневмоколесные катки с нагрузкой на колесо около 5 т могут уплотнять слои земного полотна (кроме песка и глины) и слои дорожных одежд толщиной до 30 см.
Cурет 2- Классификация дорожных катков по виду рабочего органа
Комбинированный каток оборудован рабочими органами,характерными для дорожных катков различного вида. Наиболее распространены катки с пневмоколесами и вибрационным вальцом, которые обеспечивают наибольшую универсальность машины с точки зрения уплотнения различных материалов - от суглинка и асфальтобетонной смеси до крупнообломочных материалов и песков.
Так же как пневмоколесные катки, комбинированные имеют специальные шины высокого давления. Шины обеспечивают уплотнение материала у поверхности, а вибровалец - на глубине, превышающей зону действия шин. Валец с гладкой поверхностью создает ровную поверхность уплотняемого материала, что требуется при строительстве покрытий.
Рабочие органы катков разделяют на ведущие и ведомые.К ведущим рабочим органам передается крутящий момент от двигателя внутреннего сгорания.Ведомые рабочие органы самоходных дорожных катков являются направляющими и, как правило, служат для поворота машины.
По принципу действия дорожные катки делятся на статические и вибрационные.
Статический дорожный каток уплотняет под действием силы тяжести при перекатывании рабочего органа по материалу, а вибрационный- за счет силы тяжести и периодических колебаний одного или нескольких рабочих органов.
Для создания вибрации в валец встраивают, как правило, дебалансный вибровозбудитель колебаний, приводимый в действие оттрансмиссии катка. Использование вибрации позволяет снижать в 1,5-3раза число проходов катка по одному следу, увеличивать толщину уплотняемого слоя (в некоторых случаях до1,5м и более), а также уплотнять крупнообломочные материалы.
По способу передвижения катки подразделяют на прицепные, полуприцепные и самоходные. В прицепном каткеего масса полностью передается на уплотняемый материал, а в полуприцепном часть его массы передается на тягач через сцепное устройство. С такими катками применяют пневмоколесные тягачи и тракторы.
Самоходныекатки включают в себя двигатель, силовую передачу и движитель.
По числу осей катки делятся на одноосные, двухосные и трехосные.
По количеству вальцов различают одновальцовые, двухвальцовые и трехвальцовые.
В двухосных двухвальцовых катках вальцы расположены один за другими, чем достигается равномерное уплотнение по всей ширинеуплотняемой полосы, образующейся при проходе катка. Ширина обоих вальцов, как правило, одинакова.
Двухосные трехвальцовые каткиснабжены двумя узкими ведущими задними вальцами и широким ведомым вальцом.
Широко расставленные ведущие вальцы обеспечивают хорошую поперечную устойчивость катка.
Кроме того, ведущие вальцы большого диаметра выходят за габариты катка и дают возможность легко преодолевать сопротивление движению, подходить вплотную к стенкам, высоким бордюрам и другим препятствиям. Вальцы этих катков в плане расположены так, что задние перекрывают на 100-120 ммслед переднего вальца.
Трехосные трехвальцовые катки используют для окончательной отделки асфальтобетонных покрытий и выравнивания уплотняемого покрытия. Эти катки снабжены тремя вальцами одинаковой ширины, два из которых - ведомые направляющие. Конструкция подвески вальцов позволяет перераспределять массу катка по осям в зависимости от неровностей уплотняемой поверхности. Все выступы на поверхности укатываются с повышенным давлением и выравниваются.
Двухосный трехвальцовый статический каток состоит из рамы, направляющего и двух ведущих вальцов, двигателя, трансмиссии, рабочего места машиниста с механизмами управления, приборов освещения, очистных скребков и системы смачивания рабочей поверхности вальцов.
Рама служит несущей конструкцией, на которой смонтированы все сборочные единицы катка. Двигатель передними кронштейнами и задней опорой, закрепленной на картере маховика, установлен на опорные кронштейны и рамы.
В коробке передач предусмотрено по одному кронштейну с каждой стороны, которыми коробку, также как и двигатель, монтируют на кронштейнах и рамы.
Сурет 3- Двухосный трехвальцовый статический каток
1,6 - вальцы,2- очистной скребок, 3- приборы рсвещения,4- механизмы управления,5- рабочее место машиниста,7- рама, 8- вилка
Двигатель и коробку передач крепят к кронштейнам рамы болтами и гайками. Редуктор, связанный с коробкой передач карданным валом, устанавливают в задней части рамы.
Передними опорными лапами редуктор крепят болтами к кронштейнам, приваренным к боковинам рамы. Задними опорами редуктора являются обоймы полуосей, устанавливаемые в кронштейны рамы и затягиваемые болтами.
Два ведущих и один направляющий вальцы служат рабочими органами катка. Диаметр ведущего вальца больше диаметра направляющего в1,6 раза, а ширина меньше в 2 раза.
Широко расставленные ведущие вальцы обеспечиваютхорошую поперечную устойчивость катка. Основное уплотнение выполняют задние ведущие вальцы, на которые приходится 2/3массы катка. После прохода катка от задних вальцов остается след в виде двух узких полос. Образовавшаяся в середине полоса уплотняется за два следующих прохода катка.
Вальцы катка представляют собой обечайки, свернутые из листового проката и сваренные по образующей. Для получения укатываемой поверхности без следов от краев вальцов на наружных кромках их обечаек выполнены закругленные фаски шириной 15-18 мм. С торцов в обечайки вварены диски, к которым приварены литые ступицы. В них устанавливают роликоподшипники, служащие опорами для оси. Внутреннюю полость вальцов через отверстия в дисках, закрываемые крышками, заполняют балластом для увеличения массы катка и давления на уплотняемый материал. В качестве балласта используют воду, сухой или влажный песок.
К внутреннему диску ведущего вальца шпильками и гайками крепят зубчатый венец конечной бортовой передачи катка. Общая ось ведущих вальцов закреплена стопорными винтами в кронштейнах рамы. Конические роликоподшипники регулируют болтами через торцовую шайбу.
Направляющий валец состоит из двух одинаковых секций, установленных на одной общей оси. Секции могут свободно поворачиваться независимо одна от другой, благодаря чему облегчается поворот катка и предупреждается сдвиг уплотняемого материала. Зазор между торцами секций направляющего вальца не превышает 3мм. Неподвижная ось вальца удерживается болтами в цапфах, соединенных с рамкой. Рамка шарнирно соединена вилкой, чем достигается поворот вальца в вертикальной плоскости на угол до 35. Оси шарнирного крепления вилки и сама вилка совпадают с продольной плоскостью катка. Верхняя часть вилки заканчивается поворотным шкворнем, которым вилку с помощью двух конических роликоподшипников устанавливают в гнезде рамы катка. Часть шкворня выступает над гнездом. На его шлицевом конце закреплен рычаг для поворота вальца.
Рассмотрим кинематическую схему двухосного трехвальцового статического катка. Крутящий момент от коленчатого вала двигателя через соединительную муфту передается ведущим вальцам через силовую передачу, состоящую из гидромеханической коробки передач, карданного вала, редуктора с дифференциалом и зубчатых бортовых передач для привода ведущих вальцов.
Многодисковые фрикционные муфты переднего и заднего хода, установленные на первичном валу коробки передач, используют для быстрого и плавного изменения направления движения катка (реверсирования). Плавность начала движения катка в любом направлении необходима для устранения пробуксовки ведущих вальцов и получения ровной поверхности уплотняемого материала.
Дифференциал дает возможность ведущим вальцам вращаться с разной частотой при повороте катка, что предохраняет от сдвига уплотняемый материал покрытия и уменьшает износ деталей силовой передачи.
Дифференциал снабжен муфтой блокировки, которая выключает его, связывая левый и правый выходные валы редуктора в одно целое. Блокировка дифференциала необходима в тех случаях, когда один из ведущих вальцов встречает какое-либо препятствие или чрезмерно вдавливается в укатываемое покрытие.
При этом менее нагруженный валец начинает вращаться с большей частотой (пробуксовывает) и не может развить необходимой силы тяги.
Сурет 4 - Установка элементов трансмиссии на раме трехвальцового статического катка
1,5,8,9,10,11,12,13 - кронштейны, 2 - двигатель, 3 - опора, 4 - коробка передач, 6 - вал,7 - редуктор
На первичном валу редуктора установлен ленточный тормоз, предназначенный для экстренной остановки катка и торможения на стоянке.
Направляющий валец поворачивается с помощью гидроцилиндра рулевого механизма катка.
Трехосный трехвальцовый статический каток, в отличие от двухосного, снабжен вальцами одинаковой ширины, расположенными в одну линию. Каток состоит из рамы, ведущего вальца, ведомых вальцов, двигателя с коробкой передач, размещенных в задней части рамы, редуктора привода вальца, электроосвещения, рычагов управления катком, сидений, тента, устройств для очистки и смачивания вальцов.
Конструкция трехосного катка позволяет получать наиболее ровное покрытие за счет безволнового способа укатки. Конструкция ведомых вальцов трехосного катка аналогична конструкции направляющего вальца двухосного катка.
Отличие состоит в том, что шкворень вальца снабжен замком, который фиксирует передний ведомый валец и предотвращает его осевое вертикальное перемещение.
Линии контакта всех трех вальцов с уплотняемым материалом находятся в одной плоскости, что позволяет получать ровную поверхность.
При транспортировании замок открывают и валец свободно копирует поверхность дороги, не создавая нагрузки на раму катка.Особенность конструкции вибрационных катков заключается в том, что в валец встроен вибровозбудитель, что значительно повышает эффективность и качество уплотнения. При выключенном вибровозбудителе катки работают как статические.
Самоходный вибрационный каток- двухосная машина, состоящая из трех агрегатов: вибровальца с полурамой, силового агрегата, заднего моста с двумя ведущими пневмоколесами. На раме силового агрегата размещены силовая установка и кабина машиниста с кондиционером. К нижней передней части рамы прикреплен шарнир сочленения агрегата с рамой вибровальца и два гидроцилиндра поворота катка.
Каток оснащен централизованной пневматической системой для накачки шин и блокировки заднего моста, гидравлическими тормозами. На катке применен гидрообъемный привод пневмоколес, вибровальца и рулевого управления.
Гидравлическая система включает два силовых контура с замкнутой циркуляцией рабочей жидкости и гидроруль. Вибровалец - сварной с гладкой металлической обечайкой. Он опирается на шарикоподшипники, установленные в стаканах, связанных с рамой через резинометаллические амортизаторы.
Сурет 5 - Самоходный вибрационный каток
1 - силовая установка, 2 - пневмоколесо, 3 - силовой агрегат, 4 - кабина, 5 - пневматическая система, 6 - вибровалец, 7 - полурама, 8 - шарнир, 9 - гидроцилиндр
Внутри вальца в ступицах на роликоподшипниках установлен вибровал с двумя парами дебалансов. Дебалансы жестко закреплены на вибровалу, приводятся во вращение вместе с ним от гидромотора через зубчатую муфту. Дебалансы установлены свободно на цилиндрических шейках вибровала и при изменении направления его вращения поворачиваются на угол 135, изменяя вынуждающую силу вибровозбудителя от минимального значения до максимального.
Вибровалец в рабочем режиме приводится в движение от гидромотора (на рисунке не показан) через конический редуктор и зубчатый венец.
Самоходный пневмоколесный каток- это двухосная машина, состоящая из двух шарнирно сочлененных агрегатов: силового с четырьмя ведущими пневмоколесами и пневмоколесного с пятью при груженным и пневмоколесами, из которых четыре - ведущие. Последние сгруппированы попарно на силовых балансирных редукторах, качающихся относительно продольной оси катка. Такая конструкция обеспечивает равномерное нагружение колес независимо от неровностей уплотняемой поверхности материала.
На раме силового агрегата размещены силовая установка и кабина машиниста. К нижней передней части рамы крепят шарнир сочленения агрегатов и два гидроцилиндра поворота катка. Для достижения требуемой массы катка внутренние объемы рамы заполнены балластом.
Каток оснащен централизованной пневматической системой, гидравлическими тормозами и смачивающей системой. Смачивающая жидкость, хранящаяся в баках, под давлением подается к соплам, которые распыляют ее на рабочую поверхность пневмоколес.
Каждая пара ведущих колес силового и пневмоколесного агрегатов приводится в действие от гидромотора через балансирный редуктор, представляющий собой трехступенчатую зубчатую передачу. К его корпусу присоединены цапфы. Цапфы цилиндрической частью установлены на сферических чугунных вкладышах, которые закреплены в крышках опор рамы агрегата.
Поперечные качания редуктора во вкладышах - на угол до8° . Это позволяет колесам, установленным на выходном валу редуктора, копировать неровности дороги. Крутящий момент от гидромотора через зубчатую муфту передается на ведущий вал-шестерню и далее через косозубые шестерни - на выходной вал редуктора.
Ступицы колес посажены на конус вала и удерживаются от проворачивания шпонками. Колеса закрепляют на ступицах болтами. В ступицах сделаны отверстия для подвода воздуха от пневмосистемы к колесам через механизм подкачки шин, трубопровод и запорный кран. На валу-шестерне редуктора установлен шкив ленточного стояночного тормоза.
Пневмосистема регулирования давления воздуха в шинах предназначена для постепенного повышения давления воздуха в шинах при уплотнении дорожно-строительных материалов с0,3 до 0,8 МПа. Система позволяет также поддерживать в одной из шин катка (в случае ее повреждения) давление 0,15 - 0,2 МПа. Это дает возможность продолжать движение катка до базы без смены колес.
Самоходный комбинированный каток- это двухосная машина, состоящая из двух шарнирно сочлененных агрегатов: силового с четырьмя ведущими пневмоколесами и вибрационного с вибровальцом.
Рабочими уплотняющими органами катка служат четыре пневмоколеса и жесткий металлический вибровалец. Последовательное воздействие на уплотняемый материал статических и вибрационных нагрузок повышает производительность катка.
Сурет 6 - Самоходный комбинированный каток
1 - силовая установка, 2 - кабина, 3 - вибровалец, 4 - вибрационный агрегат, - шарнир, 6 - гидроцилиндр, 7 - пневматическая система, 8 - пневмоколесо, 9 - тормоз, 10 - силовой агрегат
Благодаря небольшому расстоянию между осями рабочих органов пневмоколеса оказываются в зоне уплотняемой полосы, находящейся под вибрационным воздействием вибровальца, что увеличивает эффективность уплотнения.
На раме силового агрегата размещены силовая установка и кабина машиниста. К нижней передней части рамы крепят шарнир сочленения агрегатов и два гидроцилиндра поворота катка.
Шарнир сочленения конструктивно не отличается от шарнира самоходного вибрационного катка. Расположен шарнир посредине между осями пневмоколес и вибровальца. Поворот шарнира относительно горизонтальной оси возможен на 8, когда каток перемещается по неровной поверхности. Относительно вертикальной оси шарнир поворачивается двумя гидроцилиндрами. Такое размещение шарнира сочленения уменьшает радиус поворота, а также обеспечивает проход рабочих органов машины след в след на криволинейных участках.
Каток оснащен централизованной пневматической системой, гидравлическими тормозами и смачивающей системой.
Крутящий момент от двигателя через муфту сцепления передается на ведущую шестерню первичного вала раздаточного редуктора. На выходных валах раздаточного редуктора через зубчатые муфты установлены реверсивные аксиально-поршневые гидронасосы и два шестеренных гидронасоса.
На катке применен гидрообъемный привод вибровальца и пневмоколес, унифицированный с гидроприводом самоходного вибрационного катка. Отличие состоит в том, что у комбинированного катка для привода пневмоколес используются два гидромотора, а не один, как у вибрационного катка.
Рабочие гидролинии регулируемого насоса в транспортном режиме постоянно подключены к гидромоторам привода пневмоколес силового агрегата. Вращение на пневмоколеса передается от гидромоторов через балансирные редукторы.
В рабочем режиме к насосу подключают гидромотор привода вибровальца. Вибровалец приводится в движение через конический редуктор и зубчатый венец.
Гидролинии регулируемого насоса постоянно подключены к гидромотору привода вибровозбудителя. Дебалансы жестко закреплены на вибровалу и приводятся во вращение вместе с ним от гидромотора через зубчатую муфту. Вокруг каждого из закрепленных на валу дебалансов могут поворачиваться наружные дебалансы, которые состоят из двух дисков, соединенных между собой сегментной пластиной.
Наружные дебалансы установлены на цилиндрических шейках вибровалов свободно и при изменении направления его вращения поворачиваются на, изменяя вынуждающую силу вибровозбудителя от минимального значения до максимального. Шестеренный насос используется для подпитки рабочей жидкостью силовых контуров и подачи жидкости в гидроусилители гидронасосов. Насос подает рабочую жидкость в гидроруль. Рулевое управление и гидравлическая система поворота катка принципиально не отличаются от подобного механизма и системы самоходного вибрационного катка.
