Машины статического действия

 

К машинам статического действия относят прицепные, полуприцепные и самоходные катки. Рабочими органами катков являются металлические вальцы (гладкие, кулачковые, решетчатые) или колеса с пневматическими шипами. Вследствие простых и экономичных средств уплотнения грунтов этими машинами они получили наибольшее распространение.

Катки с гладкими вальцами применяют давно, начиная со средних веков, главным образом для уплотнения несвязных грунтов.

Однако в настоящее время вследствие малой глубины уплотнения (до 20 см) эти катки применяют в основном в качестве рабочих органов вибрационных машин.

 

Рисунок 7.8 - Классификация машии для уплотнения грунтов

 

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.

Эффективным средством уплотнения связных грунтов являются кулачковые катки. В отличие от катков с гладкими вальцами на их поверхности имеются бандажи с укрепленными на них кулачками (см. рис. 7.9).

 

 

1 - венец; 2 - ящик для балласта; 3 - прицепное устройство; 4 - упор;

5 - рама; 6 - скребки

Рисунок 7.9 - Прицепной кулачковый каток

Каждый бандаж состоит из 2-3 частей, соединяемых болтами. Кулачки размещают на поверхности катка в шахматном порядке. В начале работы кулачки полностью погружаются 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, как бы упирающееся в плотное основание. Так как на поверхности вальца имеется много кулачков (20 - 25 шт. на 1 м²), 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 валъцем 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.

Основными параметрами кулачковых катков являются общая масса катка, его геометрические размеры, а также длина и размеры контактной поверхности кулачков. Практика показала, что наиболее эффективны кулачки длиной не более 25 - 30 см. При большей их длине разрыхляется поверхностный слой. Существенно влияет на эффективность уплотнения также форма кулачков, которую выбирают из условия минимального разрыхления при выходе из грунта. В зависимости от формы кулачки можно разделить на два типа - реверсивные (симметричные) и нереверсивные (асимметричные). Реверсивные кулачки работают одинаково при перекатывании вальцев в обе стороны. Нереверсивные кулачки создают неравномерное давление па грунт и действуют они при движении катка только в рабочем направлении.

Прицепные кулачковые катки используют как одиночные, так и в сцепе нескольких. При сцепе из двух катков иногда первым устанавливают кулачковый, а вторым гладкий. Для достижения необходимого уплотнения грунта кулачковые катки перемещаются по одному месту обычно до шести - восьми раз.

Кулачковыми катками уплотняют только связные грунты. 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 перемешаться в вертикальной плоскости независимо от остальных. Каждая секция таких катков жестко связана с балластным ящиком или платформой. Балластом могут служить грунт или бетонные блоки.

Контактные давления на поверхности грунта, а следовательно, и характер напряженного состояния под колесами определяются размерами шин, давлением воздуха в них и нагрузкой на колесо. Эти параметры и являются главными.

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 или повышает общую массу катка, что также нежелательно. Катки на пневматических шинах в отличие от катков с жесткими вальцами можно транспортировать с объекта на объект своим ходом.

Сила тяги, необходимая для перемещения машин статического действия по поверхности уплотняемого грунта, должна быть достаточной для преодоления сопротивлений, возникающих при работе. При одинаковых массах катков различных типов наибольшие тяговые усилия требуются для перемещения кулачковых катков.