Классификация машин для уплотнения грунтов и материалов

Процесс уплотнения включает в себя 2 идущие параллельно операции: разрушение существующей структуры грунта и создание новой, более устойчивой к различным механическим воздействиям.

В зависимости от вида нагружения различают статические и динамические воздействия на грунт. Статическое воздействие характеризуется сравнительно небольшими скоростями изменения напряженного состояния грунта и происходит под действием постоянной или плавно изменяющейся нагрузки. Такое воздействие реализуется обычно давлением массивного колеса или барабана, перекатываемого по поверхности уплотняемого грунта. При динамическом воздействии на грунт резко изменяются напряженное состояние его под ударами массивного элемента рабочего органа вследствие прохождения через грунт ударных волн, вибрационного воздействия и т.п.

В соответствии с различными воздействиями на уплотняемый грунт машины бывают:

- статического действия (прессование, укатка)

-динамического действия (удар, вибрация, удар совместно с вибрацией)

Типы катков и их устройство

К машинам статического действия относят прицепные, полуприцепные и самоходные катки. Рабочими органами катков являются металлические вальцы (гладкие, кулачковые, решетчатые) или колеса с пневматическими шинами.

Катки с гладкими вальцами применяют главным образом для уплотнения несвязных грунтов, но вследствие малой глубины уплотнения (до 20 см)эти катки используют в основном в качестве рабочих органов вибрационных машин. Рабочий процесс катков с гладкими вальцами состоит из многократного перекатывания вальцов по поверхности уплотняемого грунта, т.е. цикличного воздействия на него. Деформации и связанное с ними уплотнение происходят в результате давления, создаваемого силой тяжести вальцев.

Для уплотнения связных грунтов применяются кулачковые катки. На их поверхности имеются бандажи с укрепленными на них кулачками. Каждый бандаж состоит из 2-3 частей, соединяемых болтами. Кулачки размещают на поверхности катка в шахматном порядке. В начале работы кулачки полностью погружают в грунт, в связи с чем в контакт с его поверхностью может входить и валец катка. При погружении кулачков под каждым из них образуется уплотненное ядро. Т.к. на поверхности вальца имеется много кулачков (20-25 шт на 1 ), после прохода катка по поверхности грунта на нем остается соответствующее число «ядер», расположенных в шахматном порядке. При последующих проходах катка грунт уплотняется в промежутках между ядрами. При каждом проходе кулачки погружаются в грунт на меньшую глубину и между поверхностью грунтового слоя и вальцем катка образуется увеличивающийся просвет, указывающий на уплотнение укатываемого слоя. Характерные углубления, создаваемые кулачками по поверхности грунта, способствуют сдавливанию укатываемых слоев в единый массив и повышают качество его уплотнения.

Для уплотнения как связных, так и несвязных грунтов используют катки на пневматических шинах, имеющие несколько колес, установленных в один ряд.

Подвески колес предусматривают жесткие и независимые. У катков с жесткой подвеской ось колес укрепляют на продольных балках рамы, которую размещают обычно над колесами. На раме устанавливают кузов для балласта. Основной недостаток катков такой конструкции – перегрузка отдельных колес при движении катков по неровной поверхности. В результате укатываемая полоса неравномерно уплотняется по ширине, а отдельные элементы катка перегружаются. Этих недостатков не имеют катки с независимой подвеской колес, при которой каждое колесо может перемещаться в вертикальной плоскости независимо от остальных. Каждая секция таких катков жестко связана с балластным ящиком или платформой. Балластом могут служить грунт или бетонные блоки.

Пневматические шины имеют сравнительно небольшую ширину, поэтому при уплотнении грунт под ними отжимается в сторону. Воспрепятствовать отжатию может боковая пригрузка, которую создают соседние колеса, причем тем эффективнее, чем будет меньшим зазор между ними. Поэтому колеса нужно ставить ближе друг к другу. Однако при слишком частом расположении колес увеличивается их число при постоянной ширине полосы уплотнения. Это, в свою очередь, снижает нагрузку на каждое колесо.

Кулачковый каток Каток на пневмошинах