Представляем Вашему вниманию катки тротуарные, тандемные, комбинированные, пневмошинные и грунтовые, вибрационные и статические, самоходные, ручные и прицепные марок РАСКАТ, ДМ, МАГИСТРАЛЬ, ДОРАДО
Вибрационные катки появились в развитие статических катков, которые обеспечивали уплотнение только за счет своего статического веса. Сравнение двух вибрационных катков является непростой задачей; фактически, его невозможно произвести только по техническим характеристикам их производителя. Однако, определённые параметры оказывают влияние на эффективность катков. И важно иметь полное представление о спектре этих параметров.
Уплотняющая способность является переменной характеристикой катков. В этом отношении основную роль играет уплотняющее усилие: чем выше уплотняющее усилие, тем больше глубина уплотнения и тем меньшее количество проходов потребуется. На уплотняющее усилие влияют следующие факторы:
Другими факторами являются скорость укатки и количество вибрационных вальцов. Центробежная сила имеет незначительное влияние на уплотняющую способность.
Статическая линейная нагрузка
Для вибрационных катков с гладкими вальцами статическая линейная нагрузка определяется весом блока вальца, отнесенной к укатывающей ширине вальца и выражается в кгс/см или в кН/м.
Статическая нагрузка представляет собой вес самого вальца плюс вес частей рамы, которые опираются на валец (вес вальцового модуля). СЕСЕ также включает в статическую рабочую нагрузку вес оператора и вес заполненных наполовину топливного и водяного баков.
Значительное увеличение статической линейной нагрузки приводит к увеличению уплотняющего усилия и уменьшает число требуемых проходов.
Общий вес самоходного одновальцового вибрационного катка не дает прямого указания на его уплотняющую способность. Поэтому, сравнения на основе общего веса могут быть некорректными. Корректное сравнение может производиться только по статическим линейным нагрузкам вибрирующих вальцовых модулей.
Частота и амплитуда
Частота определяется как количество ударов вальца за единицу времени, измеренное в герцах (количество колебаний в секунду) или в колебаниях в минуту.
Амплитуда является максимальным смещением вальца от среднего положения его оси и выражается обычно в мм, т.е размах колебаний вальца соответствует двойной номинальной амплитуде.
Влияние частоты и амплитуды на уплотнение было предметом дискуссий долгие годы. Лабораторные и полевые испытания показывают, что частота в диапазоне от 25 и 50 Гц (1500 и 3000 колебаний в минуту) соответствует максимальному уплотняющему эффекту на грунтах. Изменение частоты в этих пределах не оказывает существенного влияния на уплотняющее усилие.
Однако, изменение амплитуды оказывает значительный эффект на уплотнение и его глубину. Большие амплитуды особенно важны на материалах, для которых требуется значительное уплотняющее усилие, таких как крупнообломочные и сухие глинистые грунты. Вибрационные катки, предназначенные для уплотнения больших объемов крупнообломочного грунта, отсыпаемого толстыми слоями, должны иметь амплитуду колебаний не менее 1,6 мм.
Статическая нагрузка определяется как вес вальца плюс вес деталей, которые опираются на валец (вес вальцового модуля).
Частота представляет собой количество ударов вальца в единицу времени и выражается в Гц или в колебаниях в минуту.
Амплитуда является максимальным смещением вальца от оси и, обычно, выражается в мм.
Обычное соотношение между уплотняющим эффектом, частотой и амплитудой. Влияние амплитуды существенно, в то время как частота имеет определенный оптимальный диапазон.
На асфальтобетонных смесях наилучшие результаты были получены в диапазоне частот от 50 до 70 Гц (от 3000 до 4200 колебаний в минуту). Соответствующие амплитуды для асфальтобетона не должны превышать одного миллиметра. Повышенная частота обеспечивает малое ударное пространство (расстояние, проходимое между последовательными ударами вальца), которое предотвращает образование неровностей на поверхности. Ударное пространство является производной от частоты и скорости; низкая частота на высокой скорости дает широкое ударное пространство, в то время как высокая частота ударов, производимых на малой скорости, дает уменьшение ударного пространства.
Установка амплитуды
Часто бывает очень удобным иметь возможность изменения вибрационного усилия катка. Наилучшим способом для этого является изменение амплитуды. Имея возможность регулировки амплитуды, можно изменять уплотняющее воздействие для разных материалов и толщин слоя. Некоторые катки оборудуются системой автоматического изменения амплитуды в течение процесса уплотнения в зависимости от изменения свойств обрабатываемого слоя.
Возможность изменения амплитуды чрезвычайно важна при уплотнении асфальтобетона. При работе на мягких смесях или тонких слоях наилучшие результаты достигаются на малых амплитудах вибрации. Это также снижает риск разрушения хрупкого каменного материала смеси. И, наоборот, для обработки жестких смесей и толстых слоев требуются относительно большие амплитуды.
Изменяемая величина амплитуды дает возможность проводить регулировку уплотняющего воздействия. При работе на грунтах, оператор может изменять амплитуду при изменении толщины слоя. При работе на асфальтобетоне изменение амплитуды может использоваться оператором для адаптации к изменениям в консистенции смеси и в толщине слоя.
При уплотнении толстых слоев до высокой плотности лучше всего начинать работу на большой амплитуде вибрации. При увеличении плотности материала валец начинает отскакивать от него при нанесении удара. При этом уплотняющего эффекта не наблюдается даже при увеличении количества проходов и, что еще хуже, повышается вероятность разрушения материала и риск повреждения машины. Отскакивание вальца может быть устранено снижением амплитуды, после чего уплотняющий эффект восстановится.
Автоматический контроль вибрации
Современные катки для асфальтобетона должны быть оборудованы автоматической системой контроля, обеспечивающей отключение вибрации при уменьшении скорости ниже определенного предела. Это нужно для прекращения вибрационного воздействия на поверхность, когда каток неподвижно стоит на ней или затормаживает для смены направления движения.
Статическая и вибрационная массы
Необходимо обеспечить сбалансированность статической и вибрационной массы так, чтобы рама была достаточно массивная для снижения риска подпрыгивания. Однако рама не должна быть тяжела настолько, чтобы гасить вибрации и снижать уплотняющий эффект. Следует придерживаться следующего грубого соотношения: масса вальца должна составлять от 1 /3 до 1/ 2 массы рамы.
Скорость укатки
Скорость укатки имеет определенное влияние на уплотняющий эффект. В значительной степени большая скорость укатки может компенсироваться путем увеличения количества проходов. Однако оптимальная скорость для уплотнения грунтов лежит в пределах 3-6 км/ч. Для достижения достаточной степени уплотнения толстых слоев грунтовой и скальной отсыпки требуется выполнять уплотнение на скорости, лежащей в нижней части указанного диапазона.
Оптимальные скорости для асфальтобетона несколько выше, чем для грунтов. Для достижения равномерной степени уплотнения по площади, скорость катка должна быть постоянной, чему может помочь установка на катке спидометра.
Количество вибрационных вальцов
Два вибрационных вальца на катке уменьшают количество требуемых проходов, чем увеличивают производительность катка. Имея всего один вибрационных валец, каток должен выполнить на 80% больше проходов, чем тандемный вибрационный каток одинакового с ним размера. Однако, могут существовать и отклонения от этого правила, что будет зависеть от свойств уплотняемого материала.
Тандемный виброкаток может иметь один или два вибрирующих вальца. Как правило, вибрация на оба вальца повышает производительность катка примерно на 80% на грунте и на 50% на асфальтобетоне.
Центробежная сила и общее приложенное усилие
Неверно полагать, что увеличение центробежной силы влечет за собой увеличение уплотняющего усилия. Квадратичная зависимость центробежной силы от частоты не совпадает с графиком, который показывает ограниченное влияние изменения частоты на уплотняющий эффект. В ранние периоды развития вибрационного уплотнения в качестве приемлемого показателя уплотняющего усилия считалось Общее Приложенное Усилие. Эта величина рассчитывалось как сумма статического веса и центробежной силы. Так же как в случае с центробежной силой, с этим показателем легко прийти к неверным выводам.
Ширина вальца
При уплотнении грунта ширина вальца оказывает решающее влияние на производительность укатки по площади, причем, чем шире валец, тем большая площадь охватывается за один проход. Это, однако, не относится к уплотнению асфальтобетона, так как следует также учитывать и габарит асфальтоукладчика (ширину укладки). При устройстве асфальтобетонных покрытий ширина вальца катка должна быть скоррелирована с шириной укладки. Таким образом, существует оптимальная ширина вальца, позволяющая перекрыть всю ширину укладки минимальным количеством полос укатки.
Диаметр вальца
Чем больше диаметр вальца, тем меньше сопротивление качению. Это может иметь особую значимость для предотвращения сдвигов поверхности асфальтобетонного покрытия и образования трещин при укатке мягких и подвижных асфальтобетонных смесей. Вальцы большего диаметра всегда предпочтительней.
Толщина обечайки вальца
Валец катка подвержен износу. При уплотнении мелкозернистых материалов износ меньше, чем при работе на крупнозернистых каменных набросках. Очень большой износ могут давать чрезвычайно абразивные скальные породы.
Толщина обечайки вальца и качество стали, из которой она изготовлена, определяют срок службы вальца и его способность противостоять деформациям. Многие производители, тем не менее, избегают указывать толщину обечайки вальца в своей документации.
Обработка обечайки вальца также имеет решающее значение: применяемые на сегодня технологии изгиба делают валец достаточно круглым и ровным для уплотнения грунтов. Для катков, применяемых для уплотнения асфальтобетонных смесей, требования по качеству поверхности вальца намного выше, поэтому, обычно, они обрабатываются, для получения поверхности, обеспечивающей ровность асфальтобетонного покрытия.
Каток с шириной вальца 1450 мм охватит всю ширину полосы укладки, составляющую от 3,5 до 3,9 метра, тремя параллельными полосами. Каток с шириной вальца 1600 мм все-таки должен будет трижды пройти ширину укладки, и это вызовет значительное перекрытие его следов. Здесь увеличение ширины вальца не дает никаких преимуществ. Для данного конкретного случая ширина 1600 мм является избыточной.
Разрезные вальцы
Разрезная конструкция вальца позволяет двум его половинам вращаться с разными скоростями. Это уменьшает сдвижку асфальтобетонной поверхности при работе на крутых поворотах. Если каток не оборудован разрезными вальцами, оператор должен следовать общепринятым приемам работы на поворотах, чтобы обеспечить должное качество работы (смотри рисунок). Не следует использовать катки с разрезными вальцами для уплотнения грунтов. При укатке жестких материалов обечайка вальца может заклиниваться. В конце концов, половины вальца заклинятся полностью, зазор между ними будет забит материалом и преимущества разрезного барабана будут сведены на нет.
Крутые повороты дороги могут привести к неполному охвату поверхности при уплотнении асфальтобетонных покрытий. Этого избегают путем укатки в двух или более направлениях.
Малый радиус поворота — первый шаг к созданию маневренного катка.
При этом появляется возможность повысить производительность по площади уплотнения при окончательной укатке поверхности.
Система смачивания вальца
Каток для асфальтобетона должен иметь эффективную систему разбрызгивания воды для предотвращения налипания асфальта на вальцы. Современные катки для асфальтобетона имеют напорную систему, а не систему подачи воды самотеком, которая особенно плохо функционирует при работе катка на уклонах. Для оптимизации количества воды, подаваемой на вальцы очень полезны встраиваемые в систему разбрызгивания таймеры. Для защиты системы от коррозии баки, трубопроводы и шланги выполняются из пластмассы. Необходимо обеспечить хорошую систему фильтрации воды, так как на некоторых рабочих площадках очень часто бывает тяжело найти чистую воду. Система фильтрации должна состоять из двух, а еще лучше трех фильтров: в баке, в насосе (проходной фильтр) и на каждом сопле. Желательно иметь резервную систему, которая опрыскивала бы каждый валец водой из любого бака. Емкость баков должна быть достаточна для работы в течение нормального 8-часового рабочего дня.
Система орошения вальца очень важна для асфальтового катка. Во избежание налипания смеси на валец она должна покрывать его на всю ширину.
Двигатель должен иметь мощность, достаточную для обеспечения должной работы катка. Дополнительно, он должен иметь достаточный резерв мощности для компенсации ее снижения в результате износа двигателя в процессе эксплуатации, а также для возможности работы на высокогорных площадках.
Многие факторы влияют на тяговое усилие; ниже представлены те из них, которые особенно значимы для грунтоуплотняющего оборудования.
Валец с приводом
Валец с приводом повышает тягу, так как позволяет всей массе вальца участвовать в развитии тягового усилия. Это особенно необходимо на толстых слоях и труднопроходимых материалах, таких как одноразмерный сухой песок (сухое уплотнение).
Он также повышает способность преодолевать подъемы, то есть способность катка работать на наклонных поверхностях. Улучшению тяги будет способствовать установка гидравлического делителя, разделяющего контуры колесного и вальцового привода.
Угол контакта влияет на сопротивление качению. Чем меньше и тяжелее валец, тем большее горизонтальное усилие он создает и вызывает, тем самым, более высокое сопротивление качению, которое, в свою очередь, требует увеличения мощности двигателя.
Диаметр вальца и статическая линейная нагрузка
Чем больше диаметр вальца и чем меньше линейная статическая нагрузка, тем меньше угол въезда на уплотняемый материал. Следовательно, уменьшается сопротивление качению.
Распределение веса между тракторным и вальцовым модулями
При отсутствии привода на вальце удовлетворительное тяговое усилие может быть достигнуто при распределении веса в пропорции 50:50. Но чем больше вес тракторного модуля по отношению к вальцовому модулю, тем лучше тяга. Тяговое усилие может быть повышено с помощью балластировки колес или выбором модели катка с приводным вальцом (характерная особенность большинства грунтоуплотняющих машин с тяжелыми вальцами).
Размер шин и рисунок протектора
Ширина профиля, глубина протектора и диаметр обода шин катков с ведущими пневмоколесами влияют на их сцепление с поверхностью
Приводная передача
Мощность и крутящий момент гидравлического мотора, выбор передаточного числа и типа ведущего моста (планетарная передача, бездифференциальная передача вращения) влияют на способность катка преодолевать подъем.
Катки для асфальтобетона с приводом на два вальца имеют лучшее тяговое усилие относительно тандемных катков с одним ведущим вальцом. Другое преимущество таких катков состоит в том, что приводные вальцы менее склонны сдвигать асфальтобетонные слои.
С небольшим радиусом поворота машина легко управляема на ограниченных площадях. Минимальный боковой выступ улучшает возможности катка при работе вблизи прямоугольных объектов, а большой клиренс ходовой части позволяет машине легко маневрировать при наличии препятствий.
Для выполнения всех обычных видов работ достаточен диапазон скорости 0-10 км/ч. Высокая транспортная скорость может быть преимуществом при перегоне катка с одной рабочей площадки на другую. Для перегонов катка невысокая задняя скорость катка не имеет значения, но она важна при проведении уплотнения, так как проходы обычно выполняются как вперед, так и назад.
Хороший круговой обзор необходим для маневрирования, так как каток работает в челночном режиме. Необходимо, чтобы оператору были хорошо видны края вальца, даже при нахождении в положении максимального смещения.
Некоторые тандемные катки имеют один из вальцов, смещаемый до 500 мм в сторону, что облегчает работу вблизи бортовых камней и у поворотов. При этом имеется возможность смещения центра тяжести для того, чтобы работать на слабых обочинах.
Надежность
Простои в ходе выполнения больших объемов земляных работ или при устройстве асфальтобетонных покрытий очень дороги. Поэтому, надежность машины очень важна.
Самым выгодным вложением денег является приобретение катка, который дает наименьшее количество простоев из-за своих поломок. Поэтому, стоимость катка не имеет решающего значения для его экономической выгодности, о чем не следует забывать при планировании приобретения машины.
Техобслуживание
Высокая надежность машины определяет ее экономическую выгодность. Она зависит не только от качественной конструкции. Она зависит также и от ремонтопригодности, которая определяется тем, как легко можно добраться до самых важных деталей и как легко можно получить сменные детали и узлы. Это в итоге и определяет, как быстро можно устранить неполадки машины, и насколько непродолжительное время она будет простаивать.
Необходимо, чтобы у производителя имелись инструкции по техобслуживанию, по эксплуатации и ремонту, переведенные на основные языки мира.
Абсолютно необходимо, чтобы текущее техобслуживание катка производилось как можно проще. Легкий доступ к точкам смазки, фильтрам и др. сделают проще работу оператора и обеспечат надежность выполнения работ. Желательно, чтобы каток имел централизованную систему смазки.
Универсальность
Большое значение имеет способность катка работать в широком диапазоне полевых условий, например, на различных типах грунтов, рельефах и на высокогорьях. Способность катка к такой универсальности будет выгодна эксплуатанту.
Универсальность машины может также быть решающей в экономических вопросах. Например, вибрационные тандемные катки привлекательны тем, что они подходят для уплотнения и подстилающего слоя, и слоя
основания, и асфальтобетонного покрытия.
Также привлекательны самоходные вибрационные катки, на которых гладкие вальцы могут заменяться на кулачковые, и наоборот. При сменности вальцов все виды уплотнительных работ могут быть выполнены на одной машине. Это снижает первоначальные вложения на приобретение оборудования и даст экономию затрат на техобслуживание и комплектацию запасными частями.
Вибрационные тандемные катки в равной степени пригодны для уплотнения как зернистых подстилающих и несущих слоев основания, так и асфальтобетонных покрытий.
Уровень шума должен быть невысоким, чтобы обеспечить комфортные рабочие условия оператору и всем, работающим рядом с машиной.
Для меньшего загрязнения окружающей среды выхлопные газы машины должны содержать меньше вредных примесей, а расход топлива должен быть невысоким. Емкость топливного бака должна быть рассчитана как минимум на одну рабочую смену.
Габариты по длине, ширине, высоте и общая масса машины имеют прямое отношение к вопросам транспортировки. Местные транспортные ограничения также должны быть приняты во внимание.
Другие важные факторы
Следующая информация редко упоминается в технических описаниях и потребует детального обсуждения с представителем производителя.
Комфорт оператора
Работоспособность оператора прямо пропорциональна удобству его рабочего места. Рабочее место должна обеспечивать ему комфортные условия. Кабина должна быть хорошо защищена от вибрации и ударов для предотвращения чрезмерной утомляемости, а уровень фонового шума не должен отвлекать оператора и раздражать его. Для того чтобы работа выполнялась максимально безопасно, необходим хороший круговой обзор.
Кроме того, все органы управления должны располагаться так, чтобы они были легко доступны с сиденья, в каком бы положении не сидел оператор. Панель управления должна быть эргономичной с логичным расположением приборов. Передвижное поворотное сиденье в сочетании с наиболее важными органами управления повышает удобство оператора и обеспечивает наилучшее наблюдение за обрабатываемой поверхностью. Хорошо скомпонованное и удобное рабочее место оператора облегчает его работу и обеспечивает наилучшее выполнение работы. Уровень шума должен быть невысоким, чтобы обеспечить комфортные рабочие условия оператору и всем, работающим рядом с машиной.
Безопасность
Значение безопасности трудно переоценить, и не только для оператора, но и для всех, работающих вблизи катка. Натандемных катках тормозная система должна работать на обоих вальцах, а на одновальцовом катке — и на вальце, и на колесном мосту. Должна быть предусмотрена аварийная система, которая бы включалась вручную или автоматически при отсутствии давления в гидросистеме. Также необходимо наличие ручного отказоустойчивого стояночного тормоза.
Большинство несчастных случаев происходит во время того, как оператор сходит с катка или поднимается на него. Поэтому следует предусмотреть, чтобы мостки не были скользкими, чтобы ступени к ним были надежными, и чтобы рабочее место оператора имело ограждение.
Список дополнительного оборудования для защиты оператора обязательно должен включать Систему Защиты При Опрокидывании (КОР8) или защитную кабину. Для меньшего загрязнения окружающей среды выхлопные газы машины должны содержать меньше вредных примесей, а расход топлива должен быть невысоким. Емкость топливного бака должна быть рассчитана как минимум на одну рабочую смену. Система защиты при опрокидывании РЮРЗ, включающая ремень безопасности, обеспечивает защиту оператора при опрокидывании машины. В комплекте с Системой Защиты От Падающих Предметов (РОР5) она обеспечивает защиту оператора от сваливающихся обломков при работе в траншее. Также повышению безопасности способствует применение звуковой сигнализации заднего хода машины.
Статические гладковальцовые катки были первыми механическими средствами, которые использовались для уплотнения грунта и асфальтобетона. Сегодня они часто используются совместно с пневмоколесными и/или вибрационными катками. Существует два основных вида статических гладковальцовых катков: трех- вальцовый и двухвальцовый тандемный. Обычная трехвальцовая модель имеет два больших задних приводных вальца и передний управляемый валец меньших размеров. Современные трехвальцовые катки имеют три больших приводных вальца одинакового диаметра и шарнирную поворотную раму. В этом разделе рассматриваются данные, с помощью которых производится сравнение различных статических гладковальцовых катков. Приведенной информацией можно пользоваться как пособием по выбору катка данного типа.
Уплотняющее усилие статического гладко- вальцового катка зависит в основном от статической линейной нагрузки, т.е. вес вальцового модуля, деленного на ширину вальца. Уплотняющее воздействие также зависит от диаметра вальца и будет рассмотрено ниже.
Статическая линейная нагрузка
На обычных статических трехвальцовых катках массой 10-15 тонн, статическая линейная нагрузка задних вальцов находится в пределах от 50 до 80 кгс/см. Для уплотнения асфальтобетона статическая линейная нагрузка должна превышать 50 кгс/см. Статическая линейная нагрузка переднего вальца примерно на 30% ниже, чем у задних вальцов. Поэтому, для обеспечения равномерности уплотнения задние вальцы должны обязательно проходить по всей обрабатываемой поверхности.
На современных статических трехвальцовых катках (с вальцами одинакового диаметра и шарнирно-сочлененной рамой) при правильном пригрузе все три вальца имеют одинаковую статическую линейную нагрузку. При этом каток обеспечивает равномерное уплотнение по всей своей ширине, что позволяет производить укатку по упрощенным схемам. При ширине укатки 2.1 м каток может покрыть за два параллельных хода ширину до 4 метров (с учетом перекрытия). Три больших приводных вальца обеспечивают равное и эффективное уплотняющее воздействие.
Диаметр вальца у обычных статических тандемных катков находится в пределах от 1.2 до 1.5 метрах с шириной вальцов от 1.1 до 1.4 метра. Их статические линейные нагрузки несколько ниже, чем у статических трехвальцовых двухосных катков с той же общей массой.
Статический каток с шарнирно-сочлененной рамой и одинаковой статической линейной нагрузкой на всех вальцах. Обеспечивает равномерное уплотнение по всей ширине укатки.
Трехвальцовый статический каток с жесткой рамой.
Тандемный каток с жесткой рамой
Вальцы одинакового диаметра обеспечивают приложение одинакового уплотняющего воздействия по всей ширине машины, чего нельзя достичь на обычных трехвальцовых катках.
Пригруз
10-12 тонный статический каток обычно требует 2-3 тонны балластного пригруза. Вода является наиболее удобным, и поэтому наиболее распространенным типом балласта. Основной балласт обычно помещается в вальцы и улучшает центровку машины.
Перекрытие следов катка
Перекрытие следов соседних вальцов должно быть не менее 50 мм, при этом оно должно сохраняться и на поворотах.
Диаметр вальца
Чем больше диаметр вальца, тем меньше сопротивление качению и угол въезда на уплотняемый материал. В общем случае, если статическая линейная нагрузка превышает 50 кгс/см, желательно, чтобы диаметр вальца был 1500 мм или более.
Контактная дуга и давление вальца
Контактная дуга вальца определяет площадь его соприкосновения с материалом при данной глубине осадки. Этот параметр должен быть принят во внимание при определении уплотняющего давления и пригодности катка для работы на мягких смесях, когда материал имеет тенденцию к чрезмерному сдвигу или образованию трещин во время укатки.
Чем меньше площадь соприкосновения, тем больше контактное давление, однако, если каток с малым диаметром вальца вызывает сдвиговые волны и трещины поверхности, то каток с большими вальцами дает лучшую ровность и уплотняющий эффект. Можно сказать, что чем больше диаметр вальца и площадь контакта, тем лучше этот каток подойдет для работы на подвижных смесях.
Шарнирное сочленение обеспечивает необходимое перекрытие следов вальцов и одинаковое усилие по всей ширине, даже на поворотах и при переезде на соседнюю полосу.
Статический каток обычного типа вынужден оставлять пробелы на поверхности асфальтобетона.
Привод на все вальцы обеспечивает лучшую способность к преодолению подъемов и снижает сдвиг материала, что характерно для обычных трехколесных катков.
Информация на данном сайте взята из открытых источников, с указанием авторства там, где это было возможно.