ТРАМБУЮЩИЙ КАТОК (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2003 года по МПК E02D3/26 E01C19/28 

Изобретение относится к машинам для уплотнения грунта и может быть использовано в дорожном, транспортном и гидротехническом строительстве.

Известен трамбующий каток, содержащий раму с осью, закрепленные на оси и смещенные один относительно другого в осевом направлении диски и трамбующие элементы, размещенные в междисковом пространстве и шарнирно соединенные с дисками на удалении от своего центра тяжести и от оси катка, при этом трамбующие элементы в смежных междисковых пространствах установлены с взаимным смещением (патент США 4334799, НПК 404/124, 1982 г.), являющийся прототипом изобретения.

В известном катке трамбующие элементы при движении катка с рабочей скоростью выходят из междискового пространства под действием центробежной силы и ударяют по опорной поверхности. При движении катка в рабочем направлении трамбующий элемент после удара по опорной поверхности вначале полностью входит в междисковое пространство, оставаясь во взаимодействии с опорной поверхностью, затем постепенно выходит из междискового пространства вне зависимости от величины центробежной силы, под действием силы тяжести (центр тяжести трамбующего элемента в этом положении смещен относительно его шарнира в сторону оси катка), пока не прекратится его контакт с опорной поверхностью, после чего дальнейшее положение трамбующего элемента определяется совместным действием силы тяжести и центробежной силы.

В известном катке смежные междисковые пространства образуют секции, в которых установлены трамбующие элементы. Трамбующие элементы в смежных секциях установлены с взаимным смещением, благодаря которому обеспечиваются уменьшение неравномерности тягового усилия и улучшение сцепления при работе катка. Эти трамбующие элементы занимают только часть междискового пространства в каждой секции, и на периферии дисков имеются промежутки между трамбующими элементами, в которых отсутствует взаимодействие с опорной поверхностью (грунтом) при движении катка.

Наличие указанных промежутков между трамбующими элементами приводит к снижению устойчивости известного катка при небольшом числе секций. Увеличение же числа секций привело бы (при заданной ширине катка) к уменьшению ширины трамбующих элементов и, как следствие, к уменьшению глубины активной зоны при уплотнении грунтов, которая пропорциональна минимальному размеру трамбующего элемента в плане. В то же время, преимущество трамбования как способа уплотнения грунтов заключается именно в возможности уплотнения грунтов слоями большой толщины (Дорожные машины. Теория, конструкция и расчет. Учебник для вузов. Изд. 2-е, доп. и переработ. Л.: Машиностроение (Ленингр. отд-ние), 1976, стр. 243), и выполнение трамбующих элементов шириной менее 0,5 м нецелесообразно. Увеличение с целью повышения устойчивости катка относительной длины трамбующего элемента привело бы к увеличению нагрузки на шарнирное соединение трамбующего элемента с дисками, а также к уменьшению удельного импульса удара, т.е. к ухудшению уплотняющей способности катка. Возможность установки неподвижных сегментных перемычек между дисками на периферии последних ограничена малой долей длины промежутка, так как большая часть длины промежутка пересекается трамбующим элементом при работе катка.

В связи с изложенным, исходя из требуемых показателей назначения, каток для эффективного уплотнения должен состоять из трех или четырех секций, но известный каток при таком числе секций недостаточно устойчив, что является его недостатком.

Предлагаемое изобретение направлено на повышение эффективности трамбующего катка.

Технический результат при осуществлении изобретения заключается в повышении устойчивости катка.

Указанный результат достигается тем, что в каток, содержащий раму с осью, закрепленные на оси и смещенные один относительно другого в осевом направлении диски, трамбующие элементы, размещенные в междисковом пространстве и шарнирно соединенные с дисками на удалении от своего центра тяжести и от оси катка, при этом трамбующие элементы в смежных междисковых пространствах установлены с взаимным смещением, введены сегментные элементы, подвижно соединенные с трамбующими элементами с возможностью взаимодействия с опорной поверхностью и с дисками по периферии последних в смежном с трамбующими элементами междисковом пространстве.

Сегментные элементы, подвижно соединенные с трамбующими элементами с возможностью взаимодействия с опорной поверхностью и с дисками по периферии последних, перекрывают часть междискового пространства, когда трамбующие элементы полностью находятся в этом пространстве, но (благодаря подвижному соединению) не увеличивают размеры рабочей поверхности трамбующих элементов. Таким образом обеспечивается достижение технического результата - повышение устойчивости катка без увеличения нагрузки на шарнирное соединение трамбующего элемента с дисками и без уменьшения его уплотняющей способности.

Прототипом изобретения по второму варианту также является известный трамбующий каток, содержащий раму с осью, закрепленные на оси и смещенные один относительно другого в осевом направлении диски и трамбующие элементы, размещенные в междисковом пространстве и шарнирно соединенные с дисками на удалении от своего центра тяжести и от оси катка, при этом трамбующие элементы в смежных междисковых пространствах установлены с взаимным смещением (патент США 4334799, НПК 404/124, 1982 г.). Недостатком известного катка также является его недостаточная устойчивость.

Технический результат при осуществлении второго варианта изобретения также заключается в повышении устойчивости катка.

Указанный результат достигается тем, что в каток, содержащий раму с осью, закрепленные на оси и смещенные один относительно другого в осевом направлении диски, трамбующие элементы, размещенные в междисковом пространстве и шарнирно соединенные с дисками на удалении от своего центра тяжести и от оси катка, при этом трамбующие элементы в смежных междисковых пространствах установлены с взаимным смещением, введены сегментные элементы, шарнирно соединенные с дисками с возможностью взаимодействия с опорной поверхностью и с дисками по периферии последних в смежном с трамбующими элементами междисковом пространстве.

Сегментные элементы, шарнирно соединенные с дисками с возможностью взаимодействия с опорной поверхностью и с дисками по периферии последних в смежном с трамбующими элементами междисковом пространстве, перекрывают часть междискового пространства, но не препятствуют (благодаря шарнирному соединению) перемещению трамбующих элементов за габариты дисков под действием центробежной силы. Таким образом обеспечивается достижение технического результата - повышение устойчивости катка без уменьшения его уплотняющей способности.

В частной форме реализации изобретения сегментные элементы могут быть подпружинены по направлению к дискам. Такая форма реализации устраняет возможность нежелательного взаимодействия сегментных элементов с опорной поверхностью, например возможность попадания грунта на обращенную к дискам поверхность сегментных элементов, тем самым усиливается указанный ранее технический результат.

На фиг. 1 показан трамбующий каток (первый вариант) в прицепном исполнении, вид в плане; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 - узел В на фиг.2; на фиг.4 - сечение С-С на фиг.3; на фиг.5-7 - расположение трамбующих элементов и сегментных элементов в первой, второй и третьей секциях катка соответственно; на фиг.8 - сегментный элемент, второе исполнение подвижного соединения с трамбующим элементом; на фиг.9 - второй вариант выполнения катка, вид в плане; на фиг.10 - разрез D-D на фиг.9; на фиг.11 - узел Е на фиг.10; на фиг.12 - вид F на фиг.11.

Трамбующий каток содержит раму 1 с осью 2, закрепленные на этой оси диски 3-6 и размещенные в пространстве между дисками трамбующие элементы 7. В данном примере каток включает в себя первую, вторую и третью секции, образованные междисковыми пространствами между дисками 3-4, 4-5 и 5-6 соответственно. В каждой секции установлены три трамбующих элемента 7, и группы трамбующих элементов в смежных секциях размещены с взаимным угловым смещением, как показано на фиг.5-7. Трамбующий элемент 7 установлен с возможностью поворота на оси 8, удаленной от его центра тяжести и закрепленной на периферии соответствующей пары дисков. В исходном положении трамбующий элемент находится полностью в междисковом пространстве, и его тыльная поверхность 9 может взаимодействовать с осью 2 как с упором, а конечному положению трамбующего элемента соответствует наибольшее удаление его центра тяжести от оси 2 катка. По периметру дисков имеются промежутки, не пересекаемые трамбующими элементами при повороте последних, и в этих промежутках закреплены неподвижно сегментные перемычки 10. С каждым трамбующим элементом 7 подвижно соединен сегментный элемент 11. На сегментном элементе 11 выполнены направляющие 12, фиксирующие его в междисковом пространстве в поперечном направлении, а на дисках - пазы на глубину, равную толщине сегментного элемента. В первом исполнении, показанном на фиг.3-4, соединение сегментного элемента с трамбующим элементом выполнено шарнирным посредством проушин 13 на сегментном элементе и пальцев 14 на трамбующем элементе. Упоры 15 предназначены для ограничения поворота сегментного элемента 11.

Каток приводится в движение тягачом (на чертежах не показан) и при своем движении в рабочем направлении работает следующим образом.

Трамбующие элементы 7 при движении катка с рабочей скоростью поочередно выходят из междискового пространства под действием центробежной силы и ударяют своей рабочей поверхностью 16 по опорной поверхности 17, осуществляя уплотнение, при этом сегментные элементы 11 не препятствуют повороту трамбующих элементов и взаимодействию последних с опорной поверхностью. Каждый трамбующий элемент 7 после удара по опорной поверхности постепенно возвращается из конечного положения в исходное, оставаясь во взаимодействии с опорной поверхностью, и в конце этой фазы движения диски прижимают к опорной поверхности сегментный элемент 11, передавая через него часть веса катка. Затем трамбующий элемент 7 полностью входит в междисковое пространство, и часть веса катка передается на опорную поверхность 17 через ось 2 и этот трамбующий элемент. При дальнейшем движении катка трамбующий элемент постепенно выходит из указанного пространства, и часть веса катка передается на опорную поверхность через смежную с этим элементом сегментную перемычку 10.

В примере, показанном на фиг.8, сегментный элемент 11 соединен с трамбующим элементом 7 посредством плоских пружин 18 и 19. Работа катка в этом примере не отличается от изложенного выше, но дополнительные степени свободы, обеспечиваемые таким соединением, устраняют возможность перегрузки последнего.

Сегментные элементы 11, подвижно соединенные с трамбующими элементами и перекрывающие часть междискового пространства, повышают устойчивость катка, передавая на опорную поверхность часть его веса.

Трамбующий каток по второму варианту изобретения, показанный в прицепном исполнении на фиг.9-12, содержит раму 1 с осью 2, закрепленные на этой оси диски 3-6 и размещенные в пространстве между дисками трамбующие элементы 7. В данном примере каток включает в себя первую, вторую и третью секции, образованные междисковыми пространствами между дисками 3-4, 4-5 и 5-6 соответственно. В каждой секции установлены три трамбующих элемента 7, и группы трамбующих элементов в смежных секциях размещены с взаимным угловым смещением, как показано на фиг.5-7. Трамбующий элемент 7 установлен с возможностью поворота на оси 8, удаленной от его центра тяжести и закрепленной на периферии соответствующей пары дисков. В исходном положении трамбующий элемент находится полностью в междисковом пространстве, и его тыльная поверхность 9 взаимодействует с осью 2 как с упором, а конечному положению трамбующего элемента соответствует наибольшее удаление его центра тяжести от оси 2 катка. По периметру дисков имеются промежутки, не пересекаемые трамбующими элементами при повороте последних, и в этих промежутках закреплены неподвижно сегментные перемычки 10. С дисками шарнирно соединены сегментные элементы 20, которые в исходном положении размещаются в междисковом пространстве, пересекаемом трамбующими элементами при повороте последних, а в конечном - выходят из этого пространства. На сегментном элементе 20 выполнены направляющие 21, фиксирующие его в междисковом пространстве в поперечном направлении, а на дисках - пазы на глубину, равную толщине сегментного элемента.

Каток приводится в движение тягачом (на чертежах не показан) и при своем движении в рабочем направлении работает следующим образом.

Трамбующие элементы 7 при движении катка с рабочей скоростью поочередно выходят из междискового пространства под действием центробежной силы и ударяют своей рабочей поверхностью 16 по опорной поверхности 17, осуществляя уплотнение. При этом сегментные элементы 20 выходят из своего исходного положения как под действием центробежной силы, так и под воздействием поверхности 22 трамбующего элемента, не препятствуя повороту и взаимодействию трамбующих элементов с опорной поверхностью. Каждый трамбующий элемент 7 после удара по опорной поверхности постепенно возвращается из конечного положения в исходное, оставаясь во взаимодействии с опорной поверхностью. В этой фазе движения диски накатываются на сегментный элемент 20, возвращая его в исходное положение, и прижимают сегментный элемент к опорной поверхности, передавая через него часть веса катка. Затем трамбующий элемент 7 полностью входит в междисковое пространство, и часть веса катка передается на опорную поверхность 17 через ось 2 и этот трамбующий элемент. При дальнейшем движении катка трамбующий элемент постепенно выходит из указанного пространства, и часть веса катка передается на опорную поверхность через смежную с этим элементом сегментную перемычку 10.

В примере, показанном на чертеже фиг.11, на диске закреплена пружина 23, воздействующая на сегментный элемент 20 по направлению к исходному положению. Работа катка в этом примере не отличается от изложенного выше, но сегментный элемент 20 возвращается в исходное положение под действием пружины.

Сегментные элементы 20, шарнирно соединенные с дисками и перекрывающие часть междискового пространства, повышают устойчивость катка, передавая на опорную поверхность часть его веса, а подпружинивание сегментного элемента 20 предотвращает попадание грунта на внутреннюю поверхность сегментного элемента.

Изобретение относится к машинам для уплотнения грунта и может быть использовано при проведении строительных работ. Трамбующий каток содержит раму с осью, на которой закреплены диски и размещенные между ними трамбующие элементы. С каждым трамбующим элементом подвижно соединен с возможностью взаимодействия с опорной поверхностью и с дисками по периферии последних сегментный элемент. В другом варианте сегментные элементы, которые в исходном положении размещены в междисковом пространстве, пересекаемом трамбующими элементами при повороте последних, а в конечном - выходят из этого пространства, шарнирно соединены с дисками. Технический результат - повышение устойчивости катка путем передачи на опорную поверхность части его веса за счет сегментных элементов, перекрывающих часть междискового пространства. 2 с. и 1 з.п. ф-лы, 12 ил.

1. Трамбующий каток, содержащий раму с осью, закрепленные на оси и смещенные один относительно другого в осевом направлении диски, трамбующие элементы, размещенные в междисковом пространстве и шарнирно соединенные с дисками на удалении от своего центра тяжести и от оси катка, при этом трамбующие элементы в смежных междисковых пространствах установлены с взаимным смещением, отличающийся тем, что в него введены сегментные элементы, подвижно соединенные с трамбующими элементами с возможностью взаимодействия с опорной поверхностью и с дисками по периферии последних в смежном с трамбующими элементами междисковом пространстве. 2. Трамбующий каток, содержащий раму с осью, закрепленные на оси и смещенные один относительно другого в осевом направлении диски, трамбующие элементы, размещенные в междисковом пространстве и шарнирно соединенные с дисками на удалении от своего центра тяжести и от оси катка, при этом трамбующие элементы в смежных междисковых пространствах установлены с взаимным смещением, отличающийся тем, что в него введены сегментные элементы, шарнирно соединенные с дисками с возможностью взаимодействия с опорной поверхностью и с дисками по периферии последних в смежном с трамбующими элементами междисковом пространстве. 3. Трамбующий каток по п.2, отличающийся тем, что сегментные элементы подпружинены по направлению к дискам.