RU2166020C1

RU2166020C1 - Vibratory wave roll for road roller

Info

Publication number: RU2166020C1
Application number: RU99125419A
Authority: RU
Inventors: А.А. Головнин; А.Ю. Егоров
Original assignee: Тверской государственный технический университет
Priority date: 1999-12-02
Filing date: 1999-12-02
Publication date: 2001-04-27

Abstract

FIELD: construction of motor roads and like structures. SUBSTANCE: roll has at least four rollers mounted on frame so as to be in contact with side surface of flexible shell in offset relation to shell edges, with two rollers at each edge. First pair of rollers positioned at shell edges are provided with eccentric pins rotated by hydraulic drive including hydraulic pump, hydraulic distributor and hydraulic engines with shafts coupled to roller eccentric pins. Second pair of rollers positioned at shell edges are also equipped with eccentric pins rotated by drive including hydraulic engines and hydraulic distributor. Eccentricity of eccentric pins of second pair of rollers is less than that of first pair of rollers by 2-3 times. Volume of hydraulic engines of second pair of rollers is preferably less than that of first pair of rollers by 1.5-2 times. Hydraulic engines of drive for second pair of rollers may be connected through hydraulic distributor to hydraulic pump of drive for first pair of rollers. Roll of such construction may be used for layer-by-layer compaction of preliminarily designed made ground and gravel-and-broken stone material for constructing motor roads. EFFECT: increased efficiency in compacting road material by wider range of frequency and amplitude of vibratory effect acting upon road materials. 3 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к дорожной технике для уплотнения дорожно-строительных 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. The invention relates to road engineering for compaction of road-building materials, namely to road rollers used for layer-by-layer compaction of pre-planned bulk soils and gravel-crushed stone materials in the construction of roads and similar structures.

Известен виброволновой валец дорожного катка, содержащий обечайку, выполненную из упругого материала, в полости которой параллельно обечайке установлена ось с механизмом фиксации ее углового положения, на которой на одинаковом расстоянии от нее и параллельно ей установлены многогранные ролики с разным числом граней (Патент РФ 2032016, МПК E 01 C 19/28, 1990). A known vibrating microwave roller roller containing a shell made of elastic material, in the cavity of which parallel to the shell there is an axis with a mechanism for fixing its angular position, on which at the same distance from it and parallel to it polyhedral rollers with a different number of faces are installed (RF Patent 2032016, IPC E 01 C 19/28, 1990).

Это устройство обеспечивает возможность изменения интенсивности вибрационного воздействия на уплотняемый материал путем изменения диапазона частот и амплитуд вибрационного воздействия на дорожно-строительные материалы, а также возможность его работы в режиме бигармонических колебаний. Недостатком известного устройства является ограничение подводимой на вибрацию мощности вследствие использования для подвода мощности к многогранникам сил трения. This device provides the ability to change the intensity of the vibration effect on the material being compacted by changing the frequency range and the amplitudes of the vibration effect on road building materials, as well as the possibility of its operation in the biharmonic mode. A disadvantage of the known device is the limitation of the power supplied to the vibration due to the use of friction forces to supply power to the polyhedra.

Прототипом данного изобретения является виброволновой валец дорожного катка (Патент РФ 2008390, МПК E 01 C 19/28, 1991). Конструкция виброволнового вальца дорожного катка содержит раму, на которой посредством подшипниковых опор установлены торцовые диски, к которым посредством амортизаторов присоединена обечайка, выполненная из упругого материала, и размещенные на раме с возможностью контакта с боковой поверхностью обечайки и со смещением к ее краям, по крайней мере четыре ролика, по два у каждого края обечайки, два из которых, по одному у каждого края обечайки, - с эксцентриковыми осями и приводом вращения этих осей, выполненным в виде гидропривода, включающего гидронасос, гидрораспределитель и гидромоторы, валы которых соединены с эксцентриковыми осями роликов. The prototype of this invention is a vibrating microwave roller road roller (RF Patent 2008390, IPC E 01 C 19/28, 1991). The design of the vibratory microwave roller of the road roller contains a frame on which end disks are mounted by means of bearing bearings, to which a shell made of elastic material is attached by means of shock absorbers and placed on the frame with the possibility of contact with the side surface of the shell and with offset to its edges, at least four rollers, two at each edge of the shell, two of which, one at each edge of the shell, with eccentric axes and a drive for rotating these axes, made in the form of a hydraulic actuator, includes guide hydraulic pump, control valve and hydraulic motors, the shafts of which are connected to the eccentric axes of the rollers.

Недостатками прототипа являются низкая эффективность уплотнения, вызванная ограниченной возможностью изменения диапазона частот и амплитуд вибрационного воздействия на дорожно-строительные материалы, а также невозможность его работы в режиме бигармонических колебаний. The disadvantages of the prototype are the low efficiency of compaction, due to the limited ability to change the frequency range and amplitudes of vibration effects on road-building materials, as well as the impossibility of its operation in the biharmonic mode.

Задачей создания изобретения является повышение эффективности уплотнения виброволновым катком за счет расширения диапазона частот и амплитуд вибрационного воздействия на дорожно-строительные материалы, а также придания катку возможности работы в режиме бигармонических колебаний. The objective of the invention is to increase the compaction efficiency of the vibrating microwave roller by expanding the range of frequencies and amplitudes of vibration effects on road-building materials, as well as giving the roller the possibility of operating in the biharmonic mode.

Этот технический результат достигается за счет того, что в виброволновом вальце дорожного катка, содержащем раму, на которой посредством подшипниковых опор установлены торцовые диски, к которым посредством амортизаторов присоединена обечайка, выполненная из упругого материала, и размещенные на раме с возможностью контакта с боковой поверхностью обечайки и со смещением к ее краям, по крайней мере четыре ролика, по два у каждого края обечайки, два из которых, по одному у каждого края обечайки, - с эксцентриковыми осями и приводом вращения этих осей, выполненным в виде гидропривода, включающего гидронасос, гидрораспределитель и гидромоторы, валы которых соединены с эксцентриковыми осями роликов, согласно изобретения вторые два ролика, по одному у каждого края обечайки, также выполнены с эксцентриковыми осями с приводом вращения этих осей, включающим гидромоторы и гидрораспределитель, причем эксцентриситет эксцентриковых осей второй пары роликов в 2-3 раза меньше, чем эксцентриситет первой пары роликов. Предпочтительно объем гидромоторов второй пары роликов в 1,5-2 раза меньше, чем объем гидромоторов привода первой пары роликов. Гидромоторы привода второй пары роликов могут быть присоединены посредством гидрораспределителя к гидронасосу привода первой пары роликов. This technical result is achieved due to the fact that in the vibrating microwave roller of the road roller containing a frame on which end disks are mounted by means of bearing bearings, to which a shell made of elastic material is attached by means of shock absorbers and placed on the frame with the possibility of contact with the side surface of the shell and with an offset to its edges, at least four rollers, two at each edge of the shell, two of which, one at each edge of the shell, with eccentric axes and a rotation drive their axes, made in the form of a hydraulic actuator including a hydraulic pump, a hydraulic distributor and hydraulic motors, the shafts of which are connected to the eccentric axes of the rollers, according to the invention, the second two rollers, one at each edge of the shell, are also made with eccentric axes with a rotation drive of these axes, including hydraulic motors and hydrodistributor, and the eccentricity of the eccentric axes of the second pair of rollers is 2-3 times less than the eccentricity of the first pair of rollers. Preferably, the volume of the hydraulic motors of the second pair of rollers is 1.5-2 times less than the volume of the hydraulic motors of the drive of the first pair of rollers. The hydraulic motors of the drive of the second pair of rollers can be connected by means of a control valve to the hydraulic pump of the drive of the first pair of rollers.

Выполнение вторых двух роликов, по одному у каждого края обечайки, эксцентриковыми и снабжение их приводом с отличающимися от первой пары роликов эксцентриситетом эксцентриковых осей и объемом гидромоторов, позволит при отдельном включении одной или второй пары роликов получить разные параметры вибрации. Выбор эксцентриситета эксцентриковых осей второй пары роликов в 2-3 раза меньше, а объем гидромоторов привода второй пары роликов в 1,5-2 раза меньше по сравнению с первой парой роликов позволит получить соотношение параметров вибрации при работе одной или второй пары роликов, оптимальное для уплотнения грунтов или асфальтобетонных смесей. Так, для грунтов амплитуда должна составлять 0,6-0,8 мм, а для асфальтобетона - 0,22-0,3 мм, соответственно частота вибрации - 25-33 Гц и 40-50 Гц. Выход параметров вибрации за пределы указанного диапазона приведет к неэффективной работе вибрационного катка; соответственно и выход за пределы указанного диапазона эксцентриситета эксцентриковых осей приведет к неэффективной работе виброволнового катка. Различие объема гидромоторов разных пар в 1,5-2 раза позволит обеспечить требуемую разницу частот в 1,5-2 раза без применения каких-либо специальных средств регулирования (регулируемые насосы и т.п.), что легко достижимо применением гидромоторов двух ближайших типоразмеров. Присоединение гидромоторов привода второй пары роликов посредством гидрораспределителя к гидронасосу привода первой пары роликов позволяет обеспечить независимый привод обоих эксцентриковых роликов от одного гидронасоса, что позволяет упростить конструкцию. Включение приводов обеих пар эксцентриковых роликов одновременно обеспечит работу виброволнового вальца в бигармоническом режиме, что невозможно или, по крайней мере, трудно технически осуществимо в конструкции вибрационного катка традиционного исполнения с дебалансным вибровозбудителем. Все это позволит повысить эффективность уплотнения виброволновым катком за счет расширения диапазона частот и амплитуд вибрационного воздействия на дорожно-строительные материалы, а также за счет придания катку возможности работы в режиме бигармонических колебаний. The execution of the second two rollers, one at each edge of the shell, eccentric and supplying them with a drive with different eccentricity of the eccentric axes and the volume of the hydraulic motors, will make it possible to obtain different vibration parameters when separately turning on one or the second pair of rollers. The choice of the eccentricity of the eccentric axes of the second pair of rollers is 2-3 times less, and the volume of the hydraulic motors of the drive of the second pair of rollers is 1.5-2 times less than the first pair of rollers will allow you to obtain the ratio of vibration parameters during operation of one or the second pair of rollers, optimal for compaction of soils or asphalt mixtures. So, for soils the amplitude should be 0.6-0.8 mm, and for asphalt concrete - 0.22-0.3 mm, respectively, the vibration frequency is 25-33 Hz and 40-50 Hz. Exit of vibration parameters beyond the specified range will lead to inefficient operation of the vibratory roller; accordingly, going beyond the specified range of eccentricity of the eccentric axes will lead to inefficient operation of the vibrating microwave roller. A difference in the volume of hydraulic motors of different pairs by 1.5-2 times will allow us to provide the required frequency difference of 1.5-2 times without the use of any special means of regulation (adjustable pumps, etc.), which is easily achievable by using hydraulic motors of the two closest sizes . The connection of the hydraulic motors of the drive of the second pair of rollers by means of a control valve to the hydraulic pump of the drive of the first pair of rollers allows independent drive of both eccentric rollers from one hydraulic pump, which simplifies the design. The inclusion of drives of both pairs of eccentric rollers at the same time will ensure the operation of the vibrating microwave drum in biharmonic mode, which is impossible or at least difficult technically feasible in the design of a traditional vibratory roller with an unbalanced exciter. All this will improve the compaction efficiency of the vibrating microwave roller by expanding the range of frequencies and amplitudes of vibration effects on road-building materials, as well as by making the roller able to work in the biharmonic mode.

Сущность изобретения поясняется чертежами,
где на фиг. 1 показан поперечный разрез виброволнового вальца дорожного катка;
на фиг. 2 - продольный разрез виброволнового вальца дорожного катка;
на фиг. 3 - продольный разрез ролика с эксцентриковой осью и приводом ее вращения;
на фиг. 4 - гидравлическая схема виброволнового вальца дорожного катка.The invention is illustrated by drawings,
where in FIG. 1 shows a cross-sectional view of a vibrating microwave roller of a road roller;
in FIG. 2 is a longitudinal section of a vibrating microwave roller of a road roller;
in FIG. 3 is a longitudinal section of a roller with an eccentric axis and a drive for its rotation;
in FIG. 4 is a hydraulic diagram of a vibrating microwave roller of a road roller.

Позиции на чертеже обозначают: 1 - рама, 2 - подшипниковые опоры, 3 - торцовые диски, 4 - амортизаторы, 5 - обечайка, 6, 7 - ролики, 8, 9 - эксцентриковые оси, 10 - гидронасос, 11 - гидрораспределители, 12, 13 - гидромоторы, 14, 15 - валы гидромоторов. The positions in the drawing indicate: 1 - frame, 2 - bearing bearings, 3 - end disks, 4 - shock absorbers, 5 - shell, 6, 7 - rollers, 8, 9 - eccentric axes, 10 - hydraulic pump, 11 - control valves, 12, 13 - hydraulic motors, 14, 15 - shafts of hydraulic motors.

Виброволновой валец дорожного катка содержит раму 1, на которой посредством подшипниковых опор 2 установлены торцовые диски 3. К торцовым дискам 3 посредством амортизаторов 4 присоединена обечайка 5, которая, предпочтительно, выполнена из упругого материала. Рама 1 предпочтительно расположена внутри обечайки 5. На раме 1 с возможностью контакта с боковой поверхностью обечайки 5 и со смещением к ее краям, по два у каждого края обечайки 5, размещены по крайней мере четыре ролика 6, 7 с эксцентриковыми осями 8, 9 и приводом вращения этих осей 8, 9. Ролики выполнены двумя парами с одинаковыми параметрами и размещены у краев по одному ролику 6 и 7 из каждой пары. Эксцентриситеты "e1" и "e2" эксцентриковых осей 8, 9 роликов первой 6 и второй 7 пар отличаются в несколько раз, в предпочтительном варианте в 2-3 раза. Для определенности эксцентриситет "e1" роликов 6 в 2-3 раза меньше, чем эксцентриситет "e2" роликов 7. Привод вращения эксцентриковых осей 9 вторых роликов 7 выполнен с отдельным от привода вращения эксцентриковых осей 8 первых роликов 6 управлением. Преимущественно привод вращения эксцентриковых осей 8, 9 роликов 6, 7 выполнен в виде гидропривода, содержащего последовательно соединенные гидронасос 10, гидрораспределители 11 и гидромоторы 12, 13, валы 14, 15 которых соединены с эксцентриковыми осями 8, 9 роликов 6, 7. Объем гидромоторов 12, 13 привода первых 6 и вторых 7 пар роликов отличается в 1,5-2 раза, причем в приводе роликов 6 с меньшим эксцентриситетом "e1" объем гидромоторов 12 меньше, чем объем гидромоторов 13 в приводе роликов 7 с большим эксцентриситетом "e2". The vibratory microwave roller of the road roller contains a frame 1 on which end disks 3 are mounted by means of bearing bearings 2. A shell 5, which is preferably made of an elastic material, is attached to the end disks 3 by means of shock absorbers 4. The frame 1 is preferably located inside the shell 5. On the frame 1 with the possibility of contact with the side surface of the shell 5 and offset to its edges, two at each edge of the shell 5, at least four rollers 6, 7 with eccentric axes 8, 9 and the rotation drive of these axes 8, 9. The rollers are made in two pairs with the same parameters and placed at the edges of one roller 6 and 7 of each pair. The eccentricities "e1" and "e2" of the eccentric axes 8, 9 of the rollers of the first 6 and second 7 pairs differ several times, preferably 2-3 times. For definiteness, the eccentricity of the "e1" rollers 6 is 2-3 times smaller than the eccentricity of the "e2" rollers 7. The drive for rotating the eccentric axes 9 of the second rollers 7 is controlled separately from the drive for rotating the eccentric axes 8 of the first rollers 6. Advantageously, the rotation drive of the eccentric axes 8, 9 of the rollers 6, 7 is made in the form of a hydraulic actuator comprising a serially connected hydraulic pump 10, control valves 11 and hydraulic motors 12, 13, shafts 14, 15 of which are connected to the eccentric axes 8, 9 of the rollers 6, 7. Volume of hydraulic motors 12, 13 of the drive of the first 6 and second 7 pairs of rollers differs 1.5-2 times, and in the drive of the rollers 6 with a smaller eccentricity "e1" the volume of the hydraulic motors 12 is less than the volume of the hydraulic motors 13 in the drive of the rollers 7 with a large eccentricity "e2" .

Виброволновой валец дорожного катка работает следующим образом. The vibratory microwave roller road roller works as follows.

Вес катка, приходящийся на виброволновой валец, за исключением веса обечайки 5 передается на нее через ролики 6, 7. При вращении гидромоторов 12 или(и) 13, а вместе с ними эксцентриковых осей 8 или(и) 9, ролики 6 или(и) 7, установленные на них, совершают плоскопараллельное движение, вследствие которого расстояние между точками опоры роликов 6 или(и) 7 и рамой 1 вальца циклично изменяется, что приводит к изменению высоты положения центра тяжести части катка, приходящейся на валец, и к динамическому взаимодействию в двухмассной системе: обечайка 5 виброволнового вальца - вся остальная часть катка. В случае выполнения обечайки 5 из упругого материала под действием передаваемого на нее роликами 6 или(и) 7 веса катка обечайка 5 находится в деформированном состоянии. Динамическое воздействие на нее роликов 6 или(и) 7 приводит к ее циклической деформации, что наряду с цикличным изменением положения обечайки 5 повышает эффективность уплотнения. The weight of the roller on the vibrating microwave drum, with the exception of the weight of the shell 5, is transmitted to it through the rollers 6, 7. When the motors 12 or (13) 13 are rotated, and with them the eccentric axes 8 or (9) 9, the rollers 6 or (and ) 7 mounted on them perform plane-parallel motion, as a result of which the distance between the fulcrum of the rollers 6 or (7) 7 and the frame 1 of the roller changes cyclically, which leads to a change in the height of the center of gravity of the part of the roller falling on the roller, and to dynamic interaction in a two-mass system: shell 5 vibrations lnovogo roll - all the rest of the rink. If the shell 5 is made of elastic material under the action of the weight of the roller transferred to it by rollers 6 or (and) 7, the shell 5 is in a deformed state. The dynamic action of rollers 6 or (and) 7 on it leads to its cyclic deformation, which, along with a cyclical change in the position of the shell 5 increases the efficiency of the seal.

Гидрораспределители 11 позволяют обеспечить отдельный привод пар роликов 6, 7, что создает возможность их работы как раздельно, так и совместно. При вращении только одной пары одинаковых гидромоторов 12 или 13, а вместе с ними эксцентриковых осей 8 или 9 только роликов 6 или 7, расположенных у разных краев обечайки 5, вибровальцом возбуждается вибрация только одной частоты, большей или меньшей. При одной и той же производительности гидронасоса 10 частота вращения гидромоторов 12, 13 будет обратно пропорциональна их объемам. Гидромоторы 13, с объемом в 1,5-2 раза большим, при одной и той же производительности гидронасоса 10 будут вращаться в 1,5-2 раза медленнее. Отличие в два раза объема гидромоторов 12, 13 привода первых 6 и вторых 7 пар роликов, причем то, что именно в приводе роликов 6 с меньшим эксцентриситетом "e1" объем гидромоторов 12, 13 меньше, чем в приводе роликов 7 с большим эксцентриситетом "e2", обеспечивает установленные практикой наиболее выгодные параметры уплотнения для грунтов и асфальтобетонных покрытий (Для грунтов амплитуда составляет 0,6-0,8 мм, частота вибрации 25-33 Гц, для асфальтобетона амплитуда 0,22-0,3 мм, частота 40-50 Гц). При вращении одновременно двух пар гидромоторов 12 и 13, а вместе с ними эксцентриковых осей 8 и 9, как роликов 6, так и роликов 7, расположенных у обоих краев обечайки 5, вибровальцом возбуждается вибрация одновременно двух частот, т.е. бигармонические колебания. Hydroallocators 11 make it possible to provide a separate drive for pairs of rollers 6, 7, which creates the possibility of their operation both separately and together. When rotating only one pair of identical hydraulic motors 12 or 13, and with them the eccentric axes 8 or 9 of only the rollers 6 or 7 located at different edges of the shell 5, the vibration excites vibration of only one frequency, greater or less. With the same capacity of the hydraulic pump 10, the rotational speed of the hydraulic motors 12, 13 will be inversely proportional to their volumes. Hydromotors 13, with a volume of 1.5-2 times larger, with the same capacity of the hydraulic pump 10 will rotate 1.5-2 times slower. Twice the difference in the volume of the hydraulic motors 12, 13 of the drive of the first 6 and second 7 pairs of rollers, and the fact that the volume of the hydraulic motors 12, 13 is smaller in the drive of the rollers 6 with a smaller eccentricity "e1" than in the drive of the rollers 7 with a high eccentricity "e2 ", provides established by practice the most favorable compaction parameters for soils and asphalt concrete pavements (For soils, the amplitude is 0.6-0.8 mm, vibration frequency 25-33 Hz, for asphalt, the amplitude 0.22-0.3 mm, frequency 40- 50 Hz). When simultaneously rotating two pairs of hydraulic motors 12 and 13, and with them the eccentric axes 8 and 9, of both the rollers 6 and the rollers 7 located at both edges of the shell 5, a vibration of two frequencies is excited simultaneously by the vibrating roll, i.e. biharmonic vibrations.

Обоснованы параметры и разработана рабочая документация для модернизации серийно выпускаемого на ОАО "Тверьстроймаш" виброволнового вальца дорожного катка КВ-01. Будет повышена эффективность уплотнения виброволновым катком за счет расширения диапазона частот и амплитуд вибрационного воздействия на дорожно-строительные материалы, а также за счет придания катку возможности работы в режиме бигармонических колебаний. The parameters are substantiated and detailed documentation is developed for the modernization of the vibratory microwave roller of the KV-01 road roller, which is commercially available at Tverstroymash OJSC. The compaction efficiency of the vibratory microwave roller will be increased by expanding the range of frequencies and amplitudes of vibration effects on road-building materials, as well as by making the roller able to work in the biharmonic mode.

Claims

1. A vibrating microwave roller of a road roller, containing a frame on which end disks are mounted by means of bearing bearings, to which a shell made of elastic material is attached by means of shock absorbers and placed on the frame with the possibility of contact with the side surface of the shell and with displacement to its edges at least at least four rollers, two at each edge of the shell, two of which, one at each edge of the shell, with eccentric axes and a drive for rotating these axes, made in the form of a hydraulic actuator including hydraulic pump, hydraulic distributor and hydraulic motors, the shafts of which are connected to the eccentric axes of the rollers, characterized in that the second two rollers, one at each edge of the shell, are also made with eccentric axes with a drive for rotating these axes, including hydraulic motors and a hydraulic distributor, the eccentricity of the second axes pairs of rollers are 2 to 3 times less than the eccentricity of the first pair of rollers.

2. The vibratory microwave roller of the road roller according to claim 1, characterized in that the volume of the hydraulic motors of the second pair of rollers is 1.5 to 2 times less than the volume of the hydraulic motors of the drive of the first pair of rollers.

3. The microwave roller of the road roller according to claim 1 or 2, characterized in that the hydraulic motors of the drive of the second pair of rollers are connected by means of a control valve to the hydraulic pump of the drive of the first pair of rollers.