DE10002588A1

DE10002588A1 - Ground roller assembly has a bandage drum with elastic distortion when under loading from the roller system

Info

Publication number: DE10002588A1
Application number: DE2000102588
Authority: DE
Original assignee: Wacker Werke GmbH and Co KG
Current assignee: Wacker Neuson Produktion & Co Kg De GmbH
Priority date: 2000-01-21
Filing date: 2000-01-21
Publication date: 2001-08-09
Anticipated expiration: 2020-01-22
Also published as: DE10002588C2

Abstract

The roller assembly, to compress ground surface material, has at least one part of the structure as a bandage drum (11) carried by the assembly, which is distorted elastically by the load from the roller system. The bandage drum (11) is a hollow tubular body which, when not deployed, can be distorted elastically when under a considerably lighter load than the working loading from the roller. The bandage drum (11) is held by an elastic mounting (13) at the carrier axis (14), which can be a sealed elastic ring tube between the drum and the axis, filled with compressed air. The bandage drum (11) is subjected to an oscillation generator.

Description

Die Erfindung betrifft eine Walzvorrichtung zur Bodenverdichtung.The invention relates to a rolling device for soil compaction.

Fig. 3 zeigt die Seitenansicht einer allgemein bekannten Verdichtungswalze, wie sie z. B. zur Verdichtung von Asphalt zum Einsatz kommt. Eine Bandagentrom mel 1 ist über mehrere axial angeordnete Bandagenstege 2 auf eine Tragachse 3 aufgesetzt. Die Bandagentrommel 1 bildet mit den Bandagenstegen 2 eine sehr steife Einheit und wird von den kreisscheibenförmigen Bandagenstegen 2 in kreisrunder, zylindrischer Form gehalten. Fig. 3 shows the side view of a generally known compacting roller, as z. B. is used to compact asphalt. A Bandagentrom mel 1 is placed over a plurality of axially arranged bandage webs 2 on a support shaft 3 . The bandage drum 1 forms a very rigid unit with the bandage webs 2 and is held by the circular disk-shaped bandage webs 2 in a circular, cylindrical shape.

Auf einem starren Untergrund würde eine derartige Bandagentrommel 1 ledig lich einen linienförmigen Kontakt haben. In der Praxis jedoch, insbesondere z. B. bei der Verdichtung von Asphalt, sinkt die Bandagentrommel 1 in den Boden ein und verformt ihn soweit, bis eine der Auflast entsprechende Kontaktfläche entsteht, wie in Fig. 3 gezeigt. Bei rollender Bewegung der Bandagentrommel 1 in eine durch einen Pfeil gekennzeichnete Fahrtrichtung entsteht ein voreilender Wulst 4 aufgrund der Verdrängung durch die Bandagentrommel 1. Nach dem Zurückformen des Wulstes 4 durch das anschließende Überrollen des betroffe nen Bodenmaterials können bei zu kleinem Durchmesser der Bandagentrommel 1 feine Risse 5 in der Bodenoberfläche entstehen, die insbesondere bei Asphalt das Eindringen von Wasser und damit eine vorzeitige Zerstörung der Asphaltdecke fördern.On a rigid surface, such a drum 1 would Lich Lich have a linear contact. In practice, however, especially e.g. B. in the compaction of asphalt, the drum 1 sinks into the ground and deforms it until a contact surface corresponding to the load arises, as shown in FIG. 3. When the drum 1 is rolling in a direction of travel indicated by an arrow, a leading bead 4 is formed due to the displacement by the drum 1 . After the bead 4 has been reshaped by the subsequent rolling over of the soil material concerned, if the drum drum 1 is too small in diameter, fine cracks 5 can form in the surface of the soil, which promote the penetration of water, in particular in the case of asphalt, and thus premature destruction of the asphalt surface.

Bei der Ermittlung eines ausreichenden Bandagendurchmessers ist daher außer der Bodenfestigkeit die auf die Bandagentrommel 1 wirkende Achslast sowie die Bandagenbreite zu berücksichtigen. Es lassen sich dadurch Verhältnisse defi nieren, bei deren Einhaltung die Gefahr einer Wulstbildung und eines nachfol genden Entstehens von Rissen gering ist.When determining a sufficient drum diameter, the axle load acting on the drum 1 and the drum width must therefore be taken into account in addition to the soil strength. It can be used to define conditions which, when adhered to, minimize the risk of bulging and subsequent cracking.

Da jedoch die Achslast und die Bandagenbereite meist unveränderliche Para meter sind, kann lediglich der Bandagendurchmesser variiert werden. Die kon struktive Realisierung eines auf diese Weise festgelegten Mindestdurchmessers für die Bandagentrommel 1 führt oft zu dem Zwang einer sehr großen Bandagen trommel, was sich in bezug auf Gewicht, Herstellkosten und Wendigkeit der Walze nachteilig auswirkt. However, since the axle load and the drum ready are mostly unchangeable parameters, only the drum diameter can be varied. The constructive implementation of a minimum diameter defined in this way for the drum 1 often leads to the constraint of a very large drum, which has an adverse effect on the weight, manufacturing costs and maneuverability of the roller.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Walzvorrichtung zur Boden verdichtung anzugeben, bei der trotz gegenüber bekannten Walzvorrichtungen geringerem Bandagendurchmesser und den damit verbundenen Vorteilen eine Wulstbildung des Bodens mit nachfolgender Rißbildung vermieden werden kann.The invention has for its object a rolling device to the ground to specify compaction, in spite of known rolling devices smaller bandage diameter and the associated advantages Bulging of the floor with subsequent crack formation can be avoided.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Walzvorrichtung gemäß Patent anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterentwicklungen der Erfindung sind den abhängigen Ansprüchen zu entnehmen.The object is achieved by a rolling device according to the patent Claim 1 solved. Advantageous further developments of the invention are dependent claims.

Eine erfindungsgemäße Walzvorrichtung zur Bodenverdichtung weist eine auf den zu verdichtenden Boden einwirkende, wenigstens einen Teil der Walzvorrich tung tragende Bandagentrommel auf, die unter der Auflast elastisch verformbar ist. Die elastische Verformbarkeit der Bandagentrommel ermöglicht es, daß nicht die gesamte Verformungsarbeit vom zu verdichtenden Boden zu leisten ist, wie das aufgrund der aus dem Stand der Technik bekannten, starren Bandagen trommeln der Fall ist. Die elastische Bandagentrommel verformt sich unter der Auflast durch die Walzvorrichtung derart, daß eine ausreichend große Kontakt fläche zum Boden entsteht. Dadurch wird ein zu tiefes Eindringen der Banda gentrommel in den Boden vermieden, wodurch eine Wulst- und nachfolgende Rißbildung verhindert oder zumindest erheblich reduziert wird.A rolling device according to the invention for soil compaction has one the soil to be compacted, at least part of the roller device device carrying drum, which is elastically deformable under the load is. The elastic deformability of the drum does not allow that all the deformation work to be done from the soil to be compacted is how that due to the rigid bandages known from the prior art drumming is the case. The elastic drum drum deforms under the Load through the rolling device such that a sufficiently large contact surface to the floor is created. This will cause the banda to penetrate too deeply Avoided drum in the ground, creating a bead and subsequent Crack formation is prevented or at least significantly reduced.

Vorteilhafterweise weist die Bandagentrommel einen im wesentlichen rohr förmigen Körper auf, der in nicht verbautem Zustand, also als Rohteil außerhalb der eigentlichen Walzvorrichtung, unter einer weit geringeren Belastung als der Auflast durch die Walzvorrichtung bereits elastisch verformbar ist. Der rohr förmige Körper bildet die Außenhaut der Bandagentrommel und muß daher zur Erreichung der nötigen Elastizität entsprechende elastische Eigenschaften mitbringen. Das Material für den rohrförmigen Körper sollte daher eine hohe Elastizitätsgrenze aufweisen.Advantageously, the drum has an essentially tube shaped body that is in the unassembled state, i.e. as a raw part outside the actual rolling device, under a much lower load than that Load is already elastically deformable by the rolling device. The pipe Shaped body forms the outer skin of the drum and must therefore Achieve the necessary elasticity and elastic properties bring. The material for the tubular body should therefore be high Have elastic limit.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Bandagen trommel über eine elastische Befestigung an einer Tragachse gehalten. Indem somit zumindest ein Teil der aus dem Stand der Technik bekannten starren Bandagenstege durch die elastische Befestigung ersetzt wird, kann die Innen seite der an sich schon elastisch verformbaren Bandagentrommel elastisch abge stützt werden, was die Verformbarkeit der Bandagentrommel fördert. In a further advantageous embodiment of the invention, the bandages drum held on an elastic attachment to a support shaft. By doing thus at least part of the rigid known from the prior art Bandage bars can be replaced by the elastic fastening, the inside side of the already elastically deformable drum drum elastically abge are supported, which promotes the deformability of the drum.

Bei einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die elasti sche Befestigung wenigstens einen mit einem Druckmedium gefüllten Schlauch ring auf. Der Schlauchring entspricht dann prinzipiell in Konstruktion und Gestaltung z. B. einem Autoreifen, so daß er trotz hoher Formstabilität und Belastbarkeit eine elastische Verformung der von ihm getragenen Bandagen trommel erlaubt. Selbstverständlich sind vorteilhafterweise dazu mehrere Schlauchringe axial auf der Tragachse verteilt vorgesehen.In a particularly advantageous embodiment of the invention, the elasti fastening at least one hose filled with a pressure medium ring on. The hose ring then basically corresponds in construction and Design z. B. a car tire, so that despite high dimensional stability and Resilience an elastic deformation of the bandages worn by him drum allowed. Of course, there are advantageously several Hose rings provided axially distributed on the support axis.

Bei einer ebenfalls sehr vorteilhaften Variante der Erfindung ist die Bandagen trommel durch einen Schwingungserreger beaufschlagbar, so daß auch eine an sich bekannte dynamische Verdichtungswalze realisierbar ist.Another very advantageous variant of the invention is the bandages drum can be acted upon by a vibration exciter, so that one too known dynamic compaction roller can be realized.

Diese und weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung werden nachfolgend anhand eines Beispiels unter Zuhilfenahme der begleitenden Figuren näher erläutert. Es zeigenThese and other advantages and features of the invention are set out below based on an example with the help of the accompanying figures explained. Show it

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Walz vorrichtung; Fig. 1 is a schematic side view of a rolling device according to the invention;

Fig. 2 eine Schnittdarstellung einer zweiten Ausführungsform der Erfindung, gesehen entlang der Schnittlinie A-A in Fig. 1; und Fig. 2 is a sectional view of a second embodiment of the invention, seen along the section line AA in Fig. 1; and

Fig. 3 eine schematische Seitenansicht einer aus dem Stand der Technik bekannten Walzvorrichtung. Fig. 3 is a schematic side view of a rolling device known from the prior art.

Fig. 1 zeigt in Seitenansicht eine Bandagentrommel 11, die über einem zu ver dichtenden Boden 12 abrollt. Die Innenseite der Bandagentrommel 11 wird von einer elastischen Befestigung 13 abgestützt, die ihrerseits wiederum an einem kreisscheibenförmigen Bandagensteg 14 befestigt ist, der Teil einer Tragachse ist bzw. als Nabe auf eine Tragachse 15 aufgeschoben werden kann. Die Banda gentrommel 11 wird somit an der nicht dargestellten Karosserie eines Walzen zugs drehbar gehalten. Fig. 1 shows a side view of a drum 11 , which rolls over a floor 12 to be sealed ver. The inside of the drum 11 is supported by an elastic fastening 13 , which in turn is fastened to a disk-shaped band web 14 , which is part of a support shaft or can be pushed onto a support shaft 15 as a hub. The banda drum 11 is thus rotatably held on the body of a roller train, not shown.

Obwohl die Bandagentrommel 11 nur in Seitenansicht gezeigt ist, ist davon aus zugehen, daß wenigstens zwei Bandagenstege 14 axial zueinander auf der Tragachse 15 angeordnet sind und jeweils über eine zugeordnete elastische Befestigung 13 die Bandagentrommel 11 stützen. Je nach Belastung können aber auch noch mehr Bandagenstege 14 und elastische Befestigungen 13 erfor derlich sein.Although the drum 11 is only shown in side view, it can be assumed that at least two drum webs 14 are arranged axially to one another on the support shaft 15 and each support the drum 11 via an associated elastic fastening 13 . Depending on the load, however, even more bandage webs 14 and elastic fastenings 13 may be necessary.

Weiterhin stellt die Seitenansicht in Fig. 1 nur einen Teil der gesamten Walz vorrichtung dar. Üblicherweise ist die Bandagentrommel 1 über die Tragachse 15 an einem Fahrwerk befestigt, das eine zusätzliche Achse aufweist, an der eine baugleiche Bandagentrommel 11 oder an sich bekannte Antriebsräder angebracht sind. Da jedoch die Erfindung die Gestaltung der Bandagentrommel betrifft, werden die für die Erfindung nicht relevanten und im übrigen bekann ten Teile der Walzvorrichtung nicht dargestellt.Furthermore, the side view in Fig. 1 represents only part of the entire rolling device. Usually, the drum 1 is attached via the support shaft 15 to a chassis that has an additional axis to which an identical drum 11 or known drive wheels are attached . However, since the invention relates to the design of the drum, the parts of the rolling device which are not relevant to the invention and are otherwise known are not shown.

Die Bandagentrommel 11 ist aus einem Material mit hoher Elastizitätsgrenze hergestellt und somit in der Lage, sich elastisch zu verformen. Da sie auf ihrer Innenseite nicht durch steife Bandagenstege, sondern durch die elastischen Befestigungen 13 abgestützt wird, wird die Verformbarkeit noch unterstützt, wie im unteren Teil der Bandagentrommel 11 in Fig. 1 erkennbar. Die Bandagen trommel 11 hat sich dort derart verformt, daß eine relativ große Aufstandsfläche 16 entstanden ist. Dementsprechend ist die Bandagentrommel 11 im Verhältnis zu der bekannten und in Fig. 3 gezeigten starren Bandagentrommel 1 weniger tief in den Boden eingedrungen. Dadurch ist ein vernachlässigbar kleiner Wulst entstanden, so daß das Entstehen von Rissen nach Überfahren des Wulstes ver mieden werden kann.The drum 11 is made of a material with a high elastic limit and is therefore able to deform elastically. Since it is supported on its inside not by rigid bandages, but by the elastic fastenings 13 , the deformability is further supported, as can be seen in the lower part of the bandage drum 11 in FIG. 1. The drum drum 11 has deformed there in such a way that a relatively large contact area 16 has arisen. Accordingly, the drum 11 has penetrated less deeply in relation to the known rigid drum 1 shown in FIG. 3. This creates a negligible bead, so that the formation of cracks after driving over the bead can be avoided ver.

Die Bandagentrommel 11 kann aus einem dünnen Stahlblech, insbesondere einem Federstahlblech hergestellt werden. In bestimmten Fällen kann die Ban dagentrommel 11 auch aus Kunststoff bestehen. Wichtig ist eine ausreichende Elastizität, so daß die Bandagentrommel 11 bzw. der im wesentlichen rohrförmi ge Körper sich auch bei einer geringeren Belastung als der durch die Auflast der Walze bereits elastisch verformen kann. Die Stahlblechdicke kann vom Fach mann in Kenntnis der Erfindung in Abhängigkeit von der Größe der Walz vorrichtung einfach berechnet werden. Dies gilt auch für die Anzahl der axial verteilten elastischen Befestigungen 13.The drum 11 can be made from a thin steel sheet, in particular a spring steel sheet. In certain cases, the Ban dagentrommel 11 can also consist of plastic. It is important to have sufficient elasticity so that the drum 11 or the substantially tubular body can deform elastically even at a lower load than that due to the load on the roller. The sheet steel thickness can be easily calculated by a person skilled in the art, depending on the size of the rolling device. This also applies to the number of axially distributed elastic fastenings 13 .

Die elastische Befestigung 13 kann in Form eines Gummirings realisiert werden. Die Befestigung des Gummirings zwischen der Bandagentrommel 11 und dem Bandagensteg 14 liegt im Wissensbereich des Fachmanns und soll an dieser Stelle nicht weiter vertieft werden. The elastic fastening 13 can be realized in the form of a rubber ring. The fastening of the rubber ring between the drum 11 and the drum web 14 is within the knowledge of the person skilled in the art and should not be further discussed at this point.

Die elastische Befestigung 13 kann auch durch eine fast die gesamte Innenseite der Bandagentrommel 11 überdeckende, elastische Hinterfüllung gebildet werden. Dazu ist es bei einer nicht dargestellten Variante der Erfindung zweck mäßig, wenn die Badagenstege 14 eine im wesentlichen starre Trommel tragen, so daß die elastische Hinterfüllung die Außenseite der starren Trommel mit der Innenseite der Bandagentrommel 11 verbindet.The elastic fastening 13 can also be formed by an elastic backfill covering almost the entire inside of the drum 11 . For this purpose, it is useful in a variant of the invention, not shown, if the bath webs 14 carry a substantially rigid drum, so that the elastic backfill connects the outside of the rigid drum with the inside of the drum 11 .

Fig. 2 zeigt eine weitere Variante für die elastische Befestigung 13, nämlich in Form eines Schlauchrings 20, der in geeigneter Weise zwischen der Bandagen trommel 11 und dem Bandagensteg 14 eingesetzt ist. Der aus Gummi bestehen de Schlauchring 20 ist vorteilhafterweise in seinem Innern mit einem Druck medium, z. B. Luft oder einer Flüssigkeit gefüllt, wodurch einer zu großen Nach giebigkeit des Schlauchrings 20 entgegengewirkt wird. Prinzipiell ähnelt der Schlauchring 20 somit einem Autoreifen. Fig. 2 shows a further variant for the elastic fastening 13 , namely in the form of a hose ring 20 which is used in a suitable manner between the drum 11 and the bandage web 14 . The rubber tube ring 20 is advantageously inside with a pressure medium, for. B. air or a liquid filled, whereby a too large after flexibility of the hose ring 20 is counteracted. In principle, the tubular ring 20 thus resembles a car tire.

Unter der Last der Walzvorrichtung verformt sich der Schlauchring 20 zusam men mit der Bandagentrommel 11, wie in der unteren Hälfte von Fig. 2 gezeigt.Under the load of the rolling device, the hose ring 20 deforms together with the drum 11 , as shown in the lower half of FIG. 2.

Die Fig. 1 und 2 zeigen deutlich, wie die Bandagentrommel 11 und die sie abstützende elastische Befestigung 13 durch die Auflast der Walzvorrichtung, also in erster Linie der Tragachse 15, dem Antrieb und der Karosserie, verformt werden. Der Schlauchring 20 wird dabei elastisch zusammengepreßt. Figs. 1 and 2 clearly show how the band drum 11 and the Agent they supporting elastic attachment 13 by the static load of the rolling device, so primarily the support shaft 15, the drive and the body are deformed. The hose ring 20 is compressed elastically.

Aufgrund der großen Verformbarkeit der Bandagentrommel 11 ist es möglich, auch mit Bandagentrommeln kleineren Durchmessers eine ausreichend große Kontaktfläche mit dem Untergrund zu erreichen. Eine kleinere und niedrigere Bauweise der gesamten Walzvorrichtung ist die Folge.Due to the great deformability of the drum 11 , it is possible to achieve a sufficiently large contact surface with the substrate even with drum drums of smaller diameter. The result is a smaller and lower construction of the entire rolling device.

Die Möglichkeit, die Baugröße der Bandagentrommel zu verringern, führt zu einem geringeren Gewicht und damit geringeren Herstellkosten der Walzvorrich tung. Gleichzeitig wird eine größere Wendigkeit erreicht. Die sichere Vermeidung von Rißbildung, insbesondere in Asphaltoberflächen, bewirkt eine bessere Qualität des Arbeitsergebnisses und damit eine höhere Lebensdauer der Asphaltdecke.The possibility of reducing the size of the drum drum leads to a lower weight and thus lower manufacturing costs of the rolling device tung. At the same time, greater maneuverability is achieved. Safe avoidance of cracking, especially in asphalt surfaces, causes better Quality of the work result and thus a longer lifespan of the Asphalt surface.

Die elastische Bandagentrommel 11 eignet sich sowohl für statische Walz vorrichtungen als auch für dynamische Walzvorrichtungen, bei denen zusätzlich ein Schwingungserreger zum Einsatz kommt, der die Bandagentrommel 11 mit Schwingungen beaufschlagt, um eine verbesserte Verdichtungswirkung zu erzie len.The elastic drum 11 is suitable for static rolling devices as well as for dynamic rolling devices, in which a vibration exciter is additionally used, which acts on the drum 11 with vibrations in order to achieve an improved compression effect.

Bei einer zusätzlichen Erregung der Bandagentrommel 11 durch einen Schwin gungserreger ist die Amplitude derart abzustimmen, daß sie gleich groß oder kleiner ist als die elastische Deformation der Bandagentrommel 11 durch die Gesamtgewichtsbelastung. Dadurch wird der Boden 12 einer dynamischen Schwellast ausgesetzt, ohne daß die Bandagentrommel 11 vom Boden 12 abhebt und den Kontakt verliert. Der eine Vorwärtsbewegung behindernde Schlupf auf grund der Vibration wird dadurch verringert. Außerdem werden Kraftflußspitzen im gesamten Antriebssystem reduziert, was sich lebensdauersteigernd auswirkt. Auch die Neigung zum seitlichen Abdriften der Walzvorrichtung bei Vibration wird dadurch minimiert.With an additional excitation of the drum 11 by a vibration exciter, the amplitude must be adjusted in such a way that it is equal to or less than the elastic deformation of the drum 11 by the total weight load. As a result, the floor 12 is exposed to a dynamic threshold load without the drum 11 lifting off the floor 12 and losing contact. The slippage preventing forward movement due to the vibration is thereby reduced. In addition, power flow peaks in the entire drive system are reduced, which has a lifespan-increasing effect. This also minimizes the tendency for the rolling device to drift sideways when vibrated.

Claims

1. Rolling device for soil compaction, with a drum ( 11 ) which acts on the soil to be compacted and carries at least part of the rolling device and which is elastically deformable under the load of the rolling device.

2. Rolling device according to claim 1, characterized in that the drum ( 11 ) has a substantially tubular body which is already elastically deformable in the non-installed state under a much lower load than the load on by the rolling device.

3. Rolling device according to claim 1 or 2, characterized in that the drum ( 11 ) via an elastic fastening ( 13 ) is held on a support shaft ( 14 , 15 ).

4. Rolling device according to claim 3, characterized in that the elastic fastening ( 13 ) has at least one elastic hose ring ( 20 ) between an inside of the drum ( 11 ) and the support shaft ( 14 , 15 ).

5. Rolling device according to claim 4, characterized in that the hose ring ( 20 ) is sealed and its interior can be filled with a pressure medium.

6. Rolling device according to claims 3, characterized in that the support axis ( 14 , 15 ) carries a substantially rigid, tubular drum, on the outside of which the elastic fastening ( 13 ) is attached, which in turn carries an inside of the drum ( 11 ).

7. Rolling device according to one of claims 3 to 6, characterized in that the elastic fastening ( 13 ) connects the drum ( 11 ) at several points with the support shaft ( 14 , 15 ).

8. Rolling device according to one of claims 1 to 7, characterized in that the drum ( 11 ) can be acted upon by a vibration exciter.