Двухсекционный валец вибрационного катка Российский патент 2024 года по МПК E01C19/28 

Изобретение относится к дорожно-строительной технике и предназначено для уплотнения материалов, из которых возводят грунтовые и бетонные сооружения, такие как плотины, дороги, аэродромы, обратные засыпки котлованов, насыпи и т.п.

Известен валец вибрационного катка, содержащий обечайку с набором упругих шин, заполненных водой, снабженную двумя оппозитно расположенными дебалансными валами, вращающимися в одном направлении, со смещенными на 180° эксцентриковыми массами и центральным дебалансным валом со смещенной на 90° по отношению к двум первым эксцентриковой массой (патент ПМ РФ №121260, МПК: Е01С 19/28, опубл. 20.10.2012 г.). В этой конструкции в одном вальце размещены возбудители круговых и крутильных колебаний. Причем круговые колебания генерируются центральным дебалансным валом, ось которого совпадает с осью вальца приводимым во вращение гидромотором, а крутильные колебания возбуждаются двумя дебалансными валами, закрепленными на ребрах вальца симметрично его оси. На концах этих валов закреплены одинаковые зубчатые колеса, входящие в зацепление с таким же зубчатым колесом, закрепленным на центральном валу.

К недостаткам аналога относится то, что круговые колебания вальца и его крутильные колебания, воздействуют на уплотняемый материал поочередно, кроме того при ориентации круговой возбуждающей силы близкой к горизонту возможно ослабление касательных усилий на контакте вальца с уплотняемым материалом, степень которого зависит от направления вращения вальца и скорости его перемещения. К тому же оснащение вальца упругими резиновыми шинами приводит к демпфированию колебаний, т.е. к снижению уплотняющей способности. Анализ поведения реологической модели материала, свойства которого определяются в основном коэффициентом внутреннего трения показывает, что максимальное снижение внутреннего трения под действием вибрации, благодаря которому происходит переукладка частиц уплотняемого материала и образование более плотной структуры, происходит при совместном воздействии на уплотняемый материал сдвиговых и нормальных напряжений динамическая и статическая составляющие которых находятся между собой в определенных соотношениях (В.Е. Кондаков. О вибрационном разжижении бетонной смеси при плоском напряженном состоянии. - Известия вузов, Строительство и архитектура, 1984 г., С. 55-60).

Известен валец вибрационного катка (патент РФ №2654892, МПК: Е01С 19/28, опубл. 23.05.2018 БИ №15), содержащий вал, соединенный с возможностью вращения с вальцом и скрепленный с помощью резиновых амортизаторов с рамой катка, на валу вальца с возможностью вращения закреплены две пары дебалансных валов, оси которых перпендикулярны оси вальца таким образом, что оси первой пары дебалансных валов расположены в вертикальной плоскости, а оси второй пары симметричны линии проходящей по середине между осями первой пары дебалансных валов, концы которых оснащены одинаковыми большими зубчатыми колесами, входящими в зацепления друг с другом, концы дебалансных валов второй пары оснащены малыми зубчатыми колесами вдвое меньшего диаметра, чем в первой паре, одно из зубчатых колес второй пары входит в зацепление с зубчатым колесом нижнего дебалансного вала первой пары выше его оси, а другое входит в зацепление с зубчатым колесом верхнего дебалансного вала ниже его оси, при одинаковой горизонтальной ориентации дебалансов первой пары валов, дебалансы второй пары валов направлены вертикально вверх, дополнительно на внешней поверхности обечайки вальца выполнены кольцевые выступы.

По числу сходных признаков и достигаемому результату данное техническое решение выбрано в качестве прототипа заявляемого технического решения.

К недостаткам прототипа относится то, что горизонтальная составляющая колебаний вальца передается на раму вибрационного катка и должна поглощаться амортизаторами, с помощью которых вал вальца соединяется с рамой вибрационного катка. Кроме того, плоскость, в которой лежат дебалансные валы второй пары, обеспечивающие вертикальные колебания вальца, расположена под некоторым углом к горизонту, величина которого зависит от отношения высоты зубьев к диаметру зубчатых колес, что приводит к появлению горизонтальной составляющей вертикальных колебаний направленной в одну сторону и требует постоянной коррекции направления движения вибрационного катка, что ухудшает его управляемость.

Технический результат, на достижение которого направлено предлагаемое изобретение состоит в повышении эффективности работы вибрационного катка, за счет снижения вибрации передаваемой от вальца на раму вибрационного катка и улучшении его управляемости.

Для достижения указанного технического результата двухсекционный валец вибрационного катка, содержащий вал, соединенный с возможностью вращения с вальцом и скрепленный с помощью резиновых амортизаторов с рамой вибрационного катка, две пары дебалансных валов, оси которых перпендикулярны оси вальца, оси первой пары дебалансных валов расположены в вертикальной плоскости, концы дебалансных валов первой пары оснащены одинаковыми большими зубчатыми колесами, входящими в зацепления друг с другом, концы дебалансных валов второй пары оснащены малыми зубчатыми колесами вдвое меньшего диаметра, чем в первой паре, при одинаковой горизонтальной ориентации дебалансов первой пары дебалансных валов, дебалансы второй пары валов направлены вертикально вверх, оси дебалансных валов второй пары расположены в горизонтальной плоскости ниже оси двухсекционного вальца, малые зубчатые колеса входят в зацепление друг с другом и одно из них входит в зацепление с нижним большим зубчатым колесом, обе пары дебалансных валов размещены с возможностью вращения в приливах полого вала, соединенного с крышками секций вальца с помощью радиально-упорных подшипников, валец вибрационного катка, разделен на две одинаковые секции симметричные относительно плоскости перпендикулярной оси вальца, соединенные с центральным валом с возможностью вращения и осевого смещения посредством подшипников скольжения, закрепленных на крышках секций вальца, при этом секции упруго связаны друг с другом с помощью пружин расположенных между соседними крышками и с противоположной стороны этих крышек посредством резьбовых шпилек, пропущенных сквозь отверстия в крышках.

Отличительными признаками предлагаемой конструкции двухсекционного вальца от указанной выше известной, наиболее близкой к ней, являются:

- расположение осей дебалансных валов второй пары в горизонтальной плоскости ниже оси двухсекционного вальца;

- зацепление малых зубчатых колес друг с другом и одного из них с нижним большим зубчатым колесом,

- размещение дебалансных валов с возможностью вращения в приливах полого вала, соединенного с крышками двухсекционного вальца с помощью радиально-упорных подшипников,

- разделение вальца на две одинаковые секции симметричные относительно плоскости перпендикулярной оси вальца,

- соединение секций вальца с центральным валом с возможностью вращения и осевого смещения с помощью подшипников скольжения, закрепленных на крышках секций вальца,

- упругое соединение секций вальца друг с другом с помощью пружин расположенных между соседними крышками и с противоположной стороны этих крышек с помощью резьбовых шпилек пропущенных сквозь отверстия в крышках.

Благодаря наличию этих признаков секции вальца совершают оппозитные колебательные движения, в результате чего на раму вибрационного катка передаются только вертикальные колебания, что снижает общий уровень вибрации рамы и улучшает управляемость вибрационного катка. Дополнительно, за счет изменения жесткости пружин соединяющих секций вальца, можно подобрать режим колебаний близкий к резонансному, что повышает эффективность работы вибрационного катка.

Предлагаемый двухсекционный валец вибрационного катка иллюстрируется чертежами, представленными на фиг. 1-3.

На фиг. 1 показан разрез двухсекционного вальца вертикальной плоскостью, параллельной его оси.

На фиг. 2 - разрез двухсекционного вальца плоскостью проходящей через оси дебалансных валов первой пары.

На фиг. 3 - положение дебалансов в разных фазах вращения и направление, возникающее при этом сил (стрелками показано направление вынуждающих сил):

а - встречное движение секций,

б - противоположное движение секций.

Двухсекционный валец вибрационного катка содержит первую пару дебалансных валов 1, вторую пару дебалансных валов 2, центральный вал 3, радиально-упорные подшипники 4, подшипники скольжения 5, крышки 6, резиновые амортизаторы 7, раму 8 вибрационного катка, большие зубчатые колеса 9, малые зубчатые колеса 10, полый вал 11, пружины 12, резьбовые шпильки 13.

Предлагаемый двухсекционный валец вибрационного катка работает следующим образом.

При вращении дебалансных валов 1 и 2 первой и второй пар в обеих секциях вальца с одинаковой скоростью возникают оппозитные горизонтальные колебания секций, которые сопровождаются синхронными вертикальными колебаниями обеих секций. Причем при максимальных значениях горизонтальных вынуждающих сил, вертикальные вынуждающие силы направлены вверх, что способствует переукладке частиц уплотняемого материала в основном за счет их горизонтального смещения. При минимальных значениях горизонтальных вынуждающих сил вертикальные вынуждающие силы имеют максимальное значение и направлены вниз, благодаря чему происходит уплотнение материала в основном за счет вертикального смещения частиц.

Благодаря упругому соединению секций вальца друг с другом с помощью пружин 12 и резьбовых шпилек 13 с возможностью осевого смещения секций относительно центрального вала 3 обеспеченного подшипниками скольжения 5 закрепленными на крышках 6 происходит самосинхронизация скоростей вращения дебалансных валов 1 в обеих секциях вальца. Связь между парами дебалансных валов 1 и 2 с помощью зубчатых колес 9 и 10 обеспечивает необходимый сдвиг фаз. Закрепление обеих пар дебалансных валов 1 и 2 на полом валу 11 соединенном с помощью радиально-упорных подшипников 4 с крышками 6 создает возможность расположения дебалансных валов 2 второй пары в горизонтальной плоскости за счет смещения центра тяжести ниже оси центрального вала 3.

Предлагаемая конструкция двухсекционного вальца исключает передачу горизонтальных колебаний на раму 8 и снижает массу резиновых амортизаторов 7. Также благодаря подбору жесткости пружин 12 возможно снижение дебалансных масс валов 1 первой пары.

Изобретение относится к дорожно-строительной технике и предназначено для уплотнения строительных материалов. Технический результат - снижение энергозатрат на уплотнение материала, повышение производительности и снижение веса вальцов. Двухсекционный валец вибрационного катка содержит вал 3, соединенный с возможностью вращения с вальцом и скрепленный с помощью резиновых амортизаторов 7 с рамой 8 вибрационного катка, две пары дебалансных валов 1 и 2, оси которых перпендикулярны оси вальца. Оси первой пары дебалансных валов 1 расположены в вертикальной плоскости, концы дебалансных валов 1 первой пары оснащены одинаковыми большими зубчатыми колесами 9, входящими в зацепление друг с другом. Концы дебалансных валов 2 второй пары оснащены малыми зубчатыми колесами 10 вдвое меньшего диаметра, чем в первой паре. При одинаковой горизонтальной ориентации дебалансов первой пары дебалансных валов 1 дебалансы второй пары валов 2 направлены вертикально вверх, оси дебалансных валов 2 второй пары расположены в горизонтальной плоскости ниже оси двухсекционного вальца. Малые зубчатые колеса 10 входят в зацепление друг с другом и одно из них входит в зацепление с нижним большим зубчатым колесом 9. Обе пары дебалансных валов 1 и 2 размещены с возможностью вращения в приливах полого вала 11, соединенного с крышками 6 секций вальца с помощью радиально-упорных подшипников 4. Валец вибрационного катка разделен на две одинаковые секции, симметричные относительно плоскости, перпендикулярной оси вальца, соединенные с центральным валом 3 с возможностью вращения и осевого смещения посредством подшипников скольжения 5, закрепленных на крышках 6 секций вальца. Секции упруго связаны друг с другом с помощью пружин 12, расположенных между соседними крышками 6, и с противоположной стороны этих крышек посредством резьбовых шпилек 13, пропущенных сквозь отверстия в крышках. 3 ил.

Двухсекционный валец вибрационного катка, содержащий вал (3), соединенный с возможностью вращения с вальцом и скрепленный с помощью резиновых амортизаторов 7 с рамой (8) вибрационного катка, две пары дебалансных валов (1) и (2), оси которых перпендикулярны оси вальца, оси первой пары дебалансных валов (1) расположены в вертикальной плоскости, концы дебалансных валов (1) первой пары оснащены одинаковыми большими зубчатыми колесами (9), входящими в зацепление друг с другом, концы дебалансных валов (2) второй пары оснащены малыми зубчатыми колесами (10) вдвое меньшего диаметра, чем в первой паре, при одинаковой горизонтальной ориентации дебалансов первой пары дебалансных валов (1) дебалансы второй пары валов (2) направлены вертикально вверх, отличающийся тем, что оси дебалансных валов (2) второй пары расположены в горизонтальной плоскости ниже оси двухсекционного вальца, малые зубчатые колеса (10) входят в зацепление друг с другом и одно из них входит в зацепление с нижним большим зубчатым колесом (9), обе пары дебалансных валов (1) и (2) размещены с возможностью вращения в приливах полого вала (11), соединенного с крышками 6 секций вальца с помощью радиально-упорных подшипников (4), валец вибрационного катка разделен на две одинаковые секции, симметричные относительно плоскости, перпендикулярной оси вальца, соединенные с центральным валом (3) с возможностью вращения и осевого смещения посредством подшипников скольжения (5), закрепленных на крышках (6) секций вальца, при этом секции упруго связаны друг с другом с помощью пружин (12), расположенных между соседними крышками (6), и с противоположной стороны этих крышек посредством резьбовых шпилек (13), пропущенных сквозь отверстия в крышках.