ВАЛЕЦ ДОРОЖНОГО КАТКА Российский патент 1998 года по МПК E01C19/26 E01C19/29 

Изобретение относится к рабочим органам катков и может быть использовано на различных строительных объектах при уплотнении дорожностроительных материалов.

Известен уплотняющий рабочий орган, механизм которого содержит установленный на валу ротор с шарнирно смонтированными по его периметру рычагами, на концах которых закреплены уплотняющие катки. Ротор выполнен в виде двух концентричных элементов, наружный из которых имеет механизм поворота, а внутренний жестко закреплен на валу и шарнирно соединен со свободными концами рычагов [1] . В данном устройстве, в силу его конструктивных особенностей, невозможно использовать уплотняющие катки достаточно большого диаметра, что неизбежно приведет к невысокой степени проработки материала по глубине, так как последняя зависит от размеров пятна контакта.

Известен также валец катка, содержащий обечайку из упругого материала, жестко соединенную с диском, и генератор волн, контактирующий с внутренней поверхностью обечайки у ее торца [2]. С целью снижения материалоемкости, упрощения конструкции и повышения производительности диск размещен в центральной части обечайки.

Недостатком данной конструкции является то, что генератор волн, находящийся у торца обечайки, передает лишь часть своей энергии в среднюю часть вальца, а это является причиной недоуплотнения материала в этой зоне.

Прототипом изобретения является валец дорожного катка, содержащий барабан из упругого материала с торцовыми дисками, в полости которого расположены смонтированные на имеющих привод вращения кронштейнах валики, длина которых менее длины барабана. С целью повышения эффективности уплотнения за счет поочередного перераспределения нагрузки на центральную и крайние части вальца торцовые диски жестко соединены с барабаном [3]. По этой конструкции валец является ведомым, что, как известно, будет причиной появления дефектов в поверхностном слое уплотняемости материала из-за наличия волны деформации. Осуществление принудительного вращения вальца посредством приложения крутящегося момента к торцовым дискам не является целесообразным в данном случае ввиду сложности изготовления трансмиссии и большой материалоемкости.

Изобретение позволяет сделать валец ведущим, не применяя при этом дополнительный привод, что значительно упрощает конструкцию и не дает возможности появления дефектов поверхностного слоя.

Это достигается тем, что валец дорожного катка, содержащий барабан из упругого материала с торцовыми дисками, в полости которого расположены смонтированные на имеющихся привод вращения кронштейнах валики, длина которых менее длины барабана, а расстояние между противолежащими образующими диаметрально расположенных валиков превышает внутренний диаметр барабана, отличается тем, что валики выполнены в виде гидромуфты, заполненной жидкостью и содержащей насосное колесо, неподвижно закрепленное на валике, и турбинное колесо, установленное на оси валика и жестко соединенное с кронштейном. Наружная цилиндрическая поверхность каждого валика в плоскостях, перпендикулярных его оси, имеет круговые ребра.

Наличие гидромуфты дает возможность создать тормозной момент на валике в процессе движения качения по внутренней поверхности барабана. Тормозной момент в виде силы трения, возникающей в месте контакта валика с внутренней поверхностью барабана, передается на последний и является в данном случае окружной движущей силой, заставляющей валец вращаться в направлении движения кронштейнов. Таким образом, валец станет ведущим и силы трения между барабаном и поверхностью уплотняемого материала, отнесенные к поверхности барабана, будут направлены не в сторону движения катка, как в случае ведомого вальца, а наоборот, в противоположную сторону к зоне уже уплотненного участка. За вальцом появление дефектов в поверхностном слое затруднено ввиду более высоких прочностных параметров материала и поэтому волнообразование, имеющее место при работе ведомых вальцов, здесь будет отсутствовать.

Наличие круговых ребер, находящихся на наружной поверхности валиков, создает улучшенный теплоотвод от зоны расположения гидромуфты, что диктуется созданием нормальных условий для ее работы. Геометрические параметры ребер находятся в зависимости от коэффициента теплоотдачи и параметров валика.

На фиг. 1 представлен валец, вид спереди с разрезом вдоль его оси; на фиг.2 - схема работы вальца.

Валец дорожного катка содержит установленный на раме 1 в подшипниковых опорах 2 вал 3 со смонтированными на нем посредством кронштейнов 4 валиками 5, расположенными равномерно по окружности. Во внутренней полости каждого из валиков 5, выполненных в виде гидромуфты, установлено насосное колесо 6, жестко связанное с корпусом валика, и турбинное колесо 7, установленное неподвижно на оси 8. Между колесами 6 и 7 имеется зазор, величина которого зависит от эксплуатационных требований. Полость валика заполнена жидкостью 9, имеющей возможность свободной циркуляции.

Валики 5 опираются на внутреннюю поверхность барабана 10, выполненного из упругого материала. Барабан 10 жестко соединен с торцовыми дисками 11, которые посредством подшипниковых узлов 12 установлены на валу 3. Длина валиков 5 менее длины барабана 10, а расстояние между противолежащими образующими диаметрально расположенных валиков превышает внутренний диаметр барабана.

Валец катка работает следующим образом.

Вал 3, приводимый в движение от гидромотора, вращает кронштейн 4 с установленными на них валиками 5, которые при этом прокатываются по внутренней цилиндрической поверхности барабана 10. Вращающийся валик приводит в движение насосное колесо 6, которое имеет с ним жесткое соединение. Насосное колесо 6 совместно с турбинным колесом 7, закрепленным неподвижно на оси 8 и не имеющим вращения относительно кронштейна, заставляет циркулировать жидкость 9 в полости гидромуфты. При перетекании жидкости от насосного колеса к турбинному она встречает на своем пути сопротивление, которое затрудняет взаимное вращение названных колес. При этом тормозной момент, приложенный к насосному колесу, является тормозным моментов и для валика. А так как валик имеет принудительный контакт с внутренней поверхностью барабана 10 и может проскальзывать относительно последней только при преодолении сил трения, то тормозной момент передается на барабан. В данном случае для барабана этот момент будет движущим, если он будет способствовать движению катка. Скорость передвижения вальца определяется, с одной стороны, тормозным моментом, приложенным к насосному колесу, с другой стороны, она зависит от величины усилия перекатывания вальца по поверхности уплотняемого материала. Без учета потерь на трение эти моменты должны уравновешивать друг друга. Если есть необходимость уменьшить скорость передвижения вальца, нужно увеличить зазор между торцами насосного и турбинного колес, увеличивая таким образом их относительное скольжение, и наоборот - при потребности увеличить скорость нужно уменьшить названный зазор. Взаимное скольжение и величину тормозного момента можно также изменить соответствующим подбором вязкости жидкости, находящейся в полости валика.

Соответственно направлению моментов и окружных усилий, для того, чтобы валец передвигался в направлении еще неуплотненного материала, необходимо вращать вал 3 с кронштейнами таким образом, чтобы окружное усилие со стороны валика на внутреннюю поверхность барабана в самой нижней точке их контакта было направлено противоположно необходимому перемещению катка, т.е. в сторону уже уплотненного участка. При наблюдении со стороны левого торца вальца по ходу движения вал 3 должен вращаться против часовой стрелки. При необходимости реверса достаточно вал с кронштейнами вращать в противоположном направлении - каток изменит направление своего движения.

Использование: уплотнение дорожно-строительных материалов. Сущность изобретения: валец дорожного катка содержит барабан из упругого материала с торцовыми дисками. В полости барабана расположены смонтированные на кронштейнах валики, длина которых менее длины барабана. Расстояние между противолежащими образующими диаметрально расположенных валиков превышает внутренний диаметр барабана. Валики выполнены в виде гидромуфты, заполненной жидкостью и содержащей насосное колесо, неподвижно закрепленное на валике, и турбинное колесо, установленное на оси валика и жестко связанное с кронштейном. Наружная цилиндрическая поверхность каждого валика в плоскостях, перпендикулярных его оси, имеет круговые ребра. Наличие гидромуфты дает возможность создать тормозной момент на валике при его движении на поверхности барабана. Тормозной момент в виде силы трения, возникающей в месте контакта валика с внутренней поверхностью барабана, передается на последний и является в данном случае окружной движущей силой, заставляющей валец вращаться. Таким образом он станет ведущим и вероятность волнообразования значительно уменьшается, повышая качество поверхностного слоя уплотняемого материала. Наличие круговых ребер, находящихся на наружной поверхности валиков, создает улучшенный теплоотвод от зоны расположения гидромуфты. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Валец дорожного катка, содержащий барабан из упругого материала с торцовыми дисками, в полости которого расположены смонтированные на имеющих привод вращения кронштейнах валики, длина которых менее длины барабана, а расстояние между противолежащими образующими диаметрально расположенных валиков превышает внутренний диаметр барабана, отличающийся тем, что валики выполнены в виде гидромуфты, заполненной жидкостью и содержащей насосное колесо, неподвижно закрепленное на валике, и турбинное колесо, установленное на оси валика и жестко соединенное с кронштейном. 2. Валец по п.1, отличающийся тем, что наружная цилиндрическая поверхность каждого валика в плоскостях, перпендикулярных его оси, имеет круговые ребра.