ВАЛЕЦ ДОРОЖНОГО КАТКА Российский патент 2005 года по МПК E01C19/28 

Изобретение относится к дорожной технике для уплотнения дорожностроительных материалов, а именно к дорожным каткам, используемым для послойного уплотнения предварительно спланированных насыпных грунтов и гравийно-щебеночных материалов при строительстве автомобильных дорог и подобных сооружений.

Известен валец дорожного катка, содержащий обечайку, выполненную из упругого материала, снабженную рамой, на которой размещены по крайней мере два ролика, хотя бы один из которых выполнен с эксцентриковой осью и снабжен приводом вращения его оси, торцовые диски, установленные на раме посредством подшипниковых опор, и защитные чехлы, соединяющие обечайку и торцовые диски (Патент РФ 2008390, МПК Е 01 С 19/28, 1991).

Недостатком прототипа является низкая надежность устройства осевой фиксации обечайки относительно рамы.

Прототипом данного изобретения является валец дорожного катка (Патент СССР 935569, МПК Е 01 С 19/28, 1982). Конструкция вальца дорожного катка содержит обечайку, выполненную из упругого материала, снабженную рамой, на которой размещены два ролика, и устройство осевой фиксации обечайки относительно рамы, выполненное в виде контактирующих с торцами обечайки роликов, оси которых перпендикулярны оси обечайки.

Недостатком известного вальца дорожного катка является сложность конструкции устройства осевой фиксации обечайки относительно рамы, связанная с необходимостью включения в конструкцию дополнительных роликов.

Задачей создания изобретения является упрощение конструкции за счет уменьшения количества роликов устройства осевой фиксации обечайки.

Этот технический результат достигается за счет того, что в вальце дорожного катка, содержащем обечайку, выполненную из упругого материала, снабженную расположенной внутри нее рамой, на которой размещены, по крайней мере, два ролика, согласно изобретению, ролики выполнены цилиндрическо-коническими с вершиной конической части, направленной в сторону к центральной части ролика, и расположены на раме с возможностью контакта с поверхностью обечайки своей цилиндрической частью и выступающей за торец обечайки конической частью. Преимущественно ролики расположены у обоих торцов обечайки. В этом случае наружные торцы цилиндрической части роликов размещены на расстоянии, меньшем, чем длина обечайки. Ролики могут быть расположены консольно на одной оси с опорами, установленными на раме. В предпочтительном варианте угол при вершине конуса составляет 120...160°. Диаметр основания конической части ролика может составлять

d_k=(0,2...0,4)D-400, d_k>190 мм,

где D>2400...3000 мм - диаметр обечайки.

Диаметр основания конической части ролика может также составлять

d_k=D-(D-d_ц-2s)cosα,

где D - наружный диаметр обечайки, d_ц - диаметр цилиндрической части ролика, s - толщина стенки обечайки, α - угол отклонения от вертикали линии, соединяющей центры обечайки и ролика.

Техническим эффектом является повышение надежности устройства осевой фиксации обечайки относительно рамы. Сущность изобретения поясняется чертежами, где

на фиг.1 показан вертикальный разрез вальца дорожного катка;

на фиг.2 - продольный горизонтальный разрез вальца дорожного катка;

на фиг.3 - поперечный разрез вальца дорожного катка;

на фиг.4 - вид на ролик перпендикулярно его оси;

на фиг.5 - расчетная схема силовых соотношений;

на фиг.6 - расчетная схема геометрических соотношений.

Позиции на чертеже обозначают: 1 - обечайка, 2 - рама, 3, 4 - ролики, 5 - коническая часть ролика, 6 - цилиндрическая часть ролика, 7 - нижняя образующая цилиндрической части ролика, 8 - нижняя образующая обечайки, 9 - ось, 10 - опора оси, 11 - гидромотор.

Валец дорожного катка содержит цилиндрическую обечайку 1, выполненную из упругого материала, снабженную расположенной внутри нее рамой 2. На раме 2 размещены, по крайней мере, два ролика 3, расположенные по разные стороны от вертикальной оси обечайки 1 (на чертежах показан вариант исполнения с тремя роликами 3, 4). Ролики 3 расположены у разных торцов обечайки 1 и выполнены цилиндрическо-коническими с вершиной конической части 5, направленной в сторону цилиндрической части 6 ролика 3. Ролики 3 расположены на раме 2 с возможностью контакта с поверхностью обечайки 1 своей цилиндрической частью 6 и выступающей за торец обечайки 1 конической частью 5. Для этого наружные торцы цилиндрической части 6 роликов 3 размещены на расстоянии а, меньшем, чем длина l обечайки 1. Угол α при вершине конуса конической части 5 составляет 120...160°, а диаметр основания конической части ролика составляет

d_k=(0,2...0,4)D-400, d_k>190 мм,

где D>2400...3000 мм - диаметр обечайки.

Ролики 3 могут быть расположены консольно на одной оси 9 с опорами 10, установленными на раме 2. Один из роликов 4 может быть выполнен с эксцентриковой осью (не показана) и снабжен приводом ее вращения. В качестве привода вращения оси ролика 4 может быть использован гидромотор 11.

Ролики могут быть расположены консольно на одной оси с опорами, установленными на раме. В предпочтительном варианте угол при вершине конуса составляет 120...160°. Диаметр основания конической части ролика может составлять

d_k=(0,2...0,4)D-400, d_k>190 мм,

где D>2400...3000 мм - диаметр обечайки. Диаметр основания конической части ролика может также составлять

d_k=D-(D-d_ц-2s)cosα,

где D - наружный диаметр обечайки, d_ц - диаметр цилиндрической части ролика, s - толщина стенки обечайки, α - угол отклонения от вертикали линии, соединяющей центры обечайки и ролика.

Валец дорожного катка работает следующим образом.

Вес катка, приходящийся на валец, за исключением веса обечайки 1, передается на ее поверхность через ролики 3, 4. При этом вследствие расположения роликов 3, 4 по разные стороны от оси обечайки 1 она находится в деформированном (подпружиненном) состоянии. При вращении гидромотором 11 эксцентриковой оси ролика 4 он совершает плоскопараллельное движение. Вследствие этого расстояние между точкой опоры ролика 4 на внутреннюю поверхность обечайки 1 и рамой 2 вальца циклично изменяется, что приводит к изменению высоты положения центра тяжести части катка, приходящей на валец и к динамическому взаимодействию в двухмассной системе: обечайка 1 вальца катка - вся остальная часть катка. Вследствие упругости обечайки 1 динамическое воздействие на нее роликов 4 приводит к ее циклической деформации, что наряду с цикличным изменением положения обечайки 1 повышает эффективность уплотнения.

При работе или движении на ровных горизонтальных участках поверхности ролики 3 подвержены воздействию вертикальных сил Р₁, Р₂ (Фиг.5).

При появлении во время поворотов и на наклонной поверхности боковых сил F и смещения роликов 3 относительно обечайки 1, они касаются своей конической частью 5 торцов обечайки 1. Контактируя конической частью 5 с торцом обечайки 1, ролик 3 препятствует осевому перемещению обечайки 1, но не ограничивает возможность ее радиальной деформации или поперечного перемещения.

Для предотвращения схода конической части 5 с торца обечайки 1, который может произойти в результате вползания конической части 5 ролика 3 на внутреннюю поверхность обечайки 1 под действием боковой силы F, необходимо, чтобы под действием силы P₁ происходило непрерывное соскальзывание ролика 3 вниз. Это условие обеспечивается, если проекция силы Р₁ на плоскость АВ, касательную к образующей поверхности конической части 5 ролика 3, больше суммы проекций на ту же плоскость всех остальных сил, включая и силы трения:

где μ - коэффициент трения скольжения конической части 5 ролика 3 по торцу обечайки 1 (μ=0,2...0,3); μ' - коэффициент трения цилиндрической части 6 ролика 3 по внутренней поверхности обечайки 1 (μ'=μ); β - угол между образующей конической части 5 ролика 3 и горизонтальной плоскостью (β=60...80°).

После преобразования неравенство (1) получает следующий вид

При равенстве частей веса катка, приходящихся на левый и правый ролики 3, и коэффициентов трения поверхности обечайки 1 по конической части 5 и цилиндрической части 6 ролика 3 имеем

После подстановки значений коэффициентов имеем

Из формулы (3) следует, что устойчивость продольного положения роликов 3 относительно обечайки 1 уменьшается с увеличением коэффициентов трения μ и μ', уменьшением угла β. Поперечный уклон также уменьшает устойчивость, так как при поперечном наклоне вальца уменьшается часть веса, приходящаяся на ролик 3, опирающийся на обечайку 1 своей конической частью 5 и увеличением колебаний вальца, вызывающих возрастание силы F и перераспределения сил P₁ и Р₂ между роликами 3.

Из фиг.5 имеем: диаметр конической части ролика d_k по условию обеспечения зазора выступающей части с препятствием равен

d_k=D-(D-d_ц-2s)cosα-2h,

где D - наружный радиус обечайки, d_ц - диаметр цилиндрической части ролика 3, s - толщина стенки обечайки 1, α - угол отклонения от вертикали линии, соединяющей центры обечайки 1 и ролика 3, h - высота препятствия сбоку от обечайки (высота бордюрного камня).

При d_ц=(0,15...0,25)D, s=(0,01...0,03)D, α=10...25°, h=200 мм,

d_k=(0,2...0,4)D-400.

Поскольку по конструктивным соображениям d_k>190 мм, формула справедлива при D>2400...3000 мм.

Высота препятствия h определена исходя из размеров бордюрного камня дорожного (1000×300×150 мм, 1000×250×150 мм, 500×200×80 мм или 500×200×70 мм).

Конструкция предлагаемого вальца дорожного катка разработана на уровне эскизного проекта. Устойчивое положение обечайки 1 относительно роликов 3 является важным условием обеспечения работоспособности вальца катка. Будет упрощена конструкция устройства осевой фиксации обечайки 1 относительно рамы 2, а вследствие этого повышена надежность вальца дорожного катка в целом.

Изобретение относится к дорожной технике для уплотнения материалов. Технический результат - упрощение конструкции за счет уменьшения количества роликов устройства осевой фиксации обечайки. Указанный технический результат достигается тем, что валец дорожного катка содержит обечайку, выполненную из упругого материала, снабженную расположенной внутри нее рамой, на которой размещены, по крайней мере, два ролика. Ролики выполнены цилиндрическо-коническими с вершиной конической части, направленной в сторону к центральной части ролика и расположены на раме смонтированной внутри обечайки у разных ее торцов с возможностью контакта с поверхностью обечайки своей цилиндрической частью и выступающей за торец обечайки конической частью. Угол при вершине конуса составляет 120...160°, а диаметр основания конической части ролика составляет d_k=(0,2...0,4)D-400, d_k>190 мм, где D>2400...3000 мм - диаметр обечайки, или d_k=D-(D-d_ц-2s)cosα, где D - наружный диаметр обечайки, d_ц - диаметр цилиндрической части ролика, s - толщина стенки обечайки, α - угол, отклонения от вертикали линии, соединяющей центры обечайки и ролика. При появлении во время поворотов и на наклонной поверхности боковых сил F и смещения роликов относительно обечайки они касаются своей конической частью торцов обечайки. Контактируя конической частью с торцом обечайки, ролик препятствует осевому перемещению обечайки, но не ограничивает возможность ее радиальной деформации или поперечного перемещения. 1 н. и 5 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Валец дорожного катка, содержащий обечайку из упругого материала, раму, на которой размещены, по крайней мере, два ролика, отличающийся тем, что ролики выполнены цилиндрически-коническими с вершиной конической части, направленной в сторону к центральной части ролика, и размещены на раме, смонтированной внутри обечайки у разных ее торцов, с возможностью контакта с поверхностью обечайки своей цилиндрической частью и выступающей за торец обечайки конической частью.2. Валец дорожного катка по п.1, отличающийся тем, что наружные торцы цилиндрической части роликов размещены на расстоянии, меньшем, чем длина обечайки.3. Валец дорожного катка по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что ролики расположены консольно на одной оси с опорами, установленными на раме.4. Валец дорожного катка по п.1, отличающийся тем, что угол при вершине конуса конической части роликов составляет 120-160°5. Валец дорожного катка по п.1 или 4, отличающийся тем, что диаметр основания конической части ролика составляет d_k=(0,2-0,4)D-400, d_k>190 мм, где D> 2400...3000 мм - диаметр обечайки.6. Валец дорожного катка по п.1 или 4, отличающийся тем, что диаметр основания конической части ролика составляет d_k=D-(D-d_ц-2s)cosα, где D - наружный диаметр обечайки, d_ц - диаметр цилиндрической части ролика, s - толщина стенки обечайки, α - угол отклонения от вертикали линии, соединяющей центры обечайки и ролика.