DE10257892A1 - Vibrating plate used as a tamping plate for compacting the ground, especially sand or snow, comprises supporting components forming a base plate with a natural resonance frequency that is greater than the frequency of its vibration - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Vibrationsplatte mit einer von einer Erregervorrichtung in Vibrationen versetzbaren Grundplatte, die eine Bodenplatte aufweist. Dabei wirkt die Unterseite der Bodenplatte flächig und vibrierend auf das zu verdichtende Material ein. Aufgrund der hohen dynamischen Belastung werden die Grundplatten üblicherweise aus massiven dicken Stahlplatten hergestellt, die gegebenenfalls über angeschweißte Träger weiter stabilisiert werden.The invention relates to a vibrating plate a base plate which can be vibrated by an excitation device, which has a base plate. The underside of the base plate works flat and vibrate on the material to be compacted. Due to the The base plates are usually subjected to high dynamic loads Made from massive thick steel plates, which if necessary continue via welded beams be stabilized.
Die bekannten Vibrationsplatten werden in vielen Anwendungsbereichen erfolgreich bei der Bodenverdichtung eingesetzt. Es hat sich jedoch gezeigt, dass es beim Einsatz der herkömmlichen Platten unter anderem bei der Verdichtung gleichförmiger und eng abgestufter Sande zu Kornverfeinerungen durch Kornbrüche und Abrasionen kommt. Nachteilig ist dabei, dass Kornverfeinerungen infolge der mechanischen Einwirkung beim Einbau die bodenmechanischen Eigenschaften des Gemisches, z.B. Durchlässigkeit, Frostempfindlichkeit, Verdichtungsmerkmale verändern.The well-known vibration plates are successful in soil compaction in many areas of application used. However, it has been shown that when using the usual Slabs, among other things, in the compression and uniform narrowly graded sands for grain refinement due to grain breaks and Abrasion is coming. The disadvantage here is that grain refinements due to the mechanical action during installation the soil mechanics Properties of the mixture, e.g. Permeability, sensitivity to frost, Change compaction characteristics.
Problematisch ist auch die Laufruhe der bekannten Vibrationsplatten. So kann es bei zunehmender Verdichtung des Untergrundes zu unregelmäßigen Schwingungen und Kippbewegungen der herkömmlichen Vibrationsplatten kommen.Smooth running is also a problem the known vibration plates. So it can with increasing compression of the underground to irregular vibrations and tilting movements of the conventional Vibration plates are coming.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vibrationsplatte mit einer von einer Erregervorrichtung in Vibrationen versetzbaren Grundplatte zu schaffen, bei deren Einsatz es nicht mehr zu starker Kornverfeinerung kommt und deren Laufruhe gleichzeitig verbessert ist.The invention is therefore the object based, a vibration plate with one of an excitation device create vibratable base plate when using it there is no longer any grain refinement and its smoothness at the same time is improved.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass eine Vibrationsplatte mit einer von einer Erregervorrichtung in Vibrationen versetzbaren Grundplatte geschaffen wird, die eine Bodenplatte aufweist, welche zumindest bereichsweise mit einer Zellenstruktur versteht ist.According to the invention, this object solved, that a vibrating plate with one from an excitation device is created in vibratable base plate, the one Has base plate, which at least in regions with a cell structure is understood.
Diese aus dem Flugzeugbau bekannte Versteifungs- und Leichtbautechnik kann dazu benutzt werden, die Bodenplatte aufgrund der Versteifung wesentlich dünner als bislang bekannt auszuführen. Dies führt zu einer erheblichen Gewichtseinsparung. Daher weist eine erfindungsgemäße Vibrationsplatte eine deutlich geringere schwingende Masse auf. Dies hat den Vorteil, dass die notwendige Amplitude zur Sicherstellung der ausreichenden Verdichtung mit geringeren Fliehkräften erzeugt werden kann. Daher können geringere Unwuchtmassen benutzt werden, die wiederum ein kleineres Gewicht haben und mit einer geringeren Leistung angetrieben werden können. So können die unerwünschten Kornverfeinerungen reduziert werden und zugleich kann die Erregervorrichtung wirtschaftlicher betrieben werden.This is known from aircraft construction Stiffening and lightweight construction technology can be used for that Base plate due to the stiffening much thinner than known to date. This leads to considerable weight savings. A vibration plate according to the invention therefore has a significantly lower vibrating mass. This has the advantage that the necessary amplitude to ensure the sufficient Compression with lower centrifugal forces can be generated. Therefore can lower unbalance masses are used, which in turn is a smaller one Have weight and are driven with less power can. So can the unwanted Grain refinements can be reduced and at the same time the excitation device operated more economically.
Weiterhin verbessern sich die Laufeigenschaften der Vibrationsplatte deutlich. Versuche haben gezeigt, dass die Grundplatte bei zunehmender Verdichtung des Untergrundes länger harmonisch schwingt bevor sie zu unregelmäßigen und unerwünschten Taumel- oder Kippbewegungen übergeht.Furthermore, the running properties improve the vibration plate clearly. Trials have shown that the Base plate vibrates longer and longer with increasing compaction of the subsurface before becoming irregular and undesirable Tumbles or tilts.
Auch ermöglicht erst diese deutliche Gewichtsreduzierung den Einsatz der Vibrationsplatte zur Verdichtung von Haufwerken allgemeinerer Art. Unter Haufwerken versteht man in diesem Zusammenhang ein aus mehr oder weniger ungleich großen und lose aneinander gereihten Einzelkörnern gebildetes lockeres Lagerungsgefüge mit großen Porenräumen. Durch Verdichtung kann dieses lockere Lagerungsgefüge in ein porenfüllend abgestuftes, dichtes und hohlraumarmes Lagerungsgefüge überführt werden. Dabei können die Körner z.B. Sand oder Kieskörner aber auch Schnee- und Eiskristalle sein. So kann die erfindungsgemäße Vibrationsplatte auch bei der Pflege und Präparation von Skipisten, Loipen oder Skisprungausläufen zur Erlangung längerer Standzeiten genutzt werden, ohne dass sie dabei im Schnee versinkt. Dieses Einsatzgebiet ist den herkömmlichen Vibrationsplatten aufgrund der massiven Ausführung der Bodenplatten und den daraus resultierenden hohen Gewichten nicht erschlossen.This also makes it clear Weight reduction the use of the vibration plate for compaction of piles of a more general kind. Pile means one in this context one of more or less unequal sizes and loosely arranged single grains, loose structure with large pore spaces. By Compression can transform this loose structure into a pore-filling graded tight and void-free storage structure are transferred. The grains e.g. Sand or gravel but also be snow and ice crystals. So can the vibration plate according to the invention also in care and preparation of ski slopes, cross-country trails or ski jumping runs to achieve longer standing times be used without sinking into the snow. This area of application is the conventional one Vibration plates due to the massive design of the base plates and the resulting high weights are not available.
Die leichtere Bauweise ermöglicht auch eine deutlich breitere Ausführung der Platten ohne dabei die Handhabung durch ein zu großes Gesamtgewicht zu erschweren. So sind Grundplatten aus dünnem, hochfesten Stahl mit Breiten von ca. 2,25 m und einer Aufstandsfläche von ca. 10000 cm2 ausführbar, die zu einem Gesamtgewicht der Vibrationsplatte von unter 400 kg führen. Die entsprechende Flächenpressung einer solchen Vibrationsplatte beträgt dann nur noch 0,4 N/cm2 statt üblicher 5 N/cm2.The lighter design also allows the panels to be made much wider without making handling too difficult due to the excessive overall weight. Base plates made of thin, high-strength steel with a width of approx. 2.25 m and a footprint of approx. 10000 cm 2 can be produced , which lead to a total weight of the vibration plate of less than 400 kg. The corresponding surface pressure of such a vibration plate is then only 0.4 N / cm 2 instead of the usual 5 N / cm 2 .
Die Schwingungserregung der Grundplatte erfolgt dabei mit Hilfe einer Erregervorrichtung. Diese kann z.B. ein auf oder auch in der Grundplatte montierter Kreiserreger oder Richtschwinger sein. Denkbar ist in diesem Zusammenhang auch die Erregung durch einen einzelnen Erreger oder aber durch mehrere hydraulisch oder mechanisch synchronisierte Erreger. Alternativ sind auch durchgehende Wellen mit einem oder mehreren Erregergewichten als Kreiserreger oder Richtschwinger verwendbar. Auch exzentrisch gelagerte Wellen können hier benutzt werden.The base plate is vibrated with the help of an excitation device. This can e.g. one on or also circular exciters or directional oscillators mounted in the base plate his. In this context, excitement is also conceivable a single exciter or several hydraulically or mechanically synchronized exciters. Alternatively, are continuous Waves with one or more exciter weights as circular exciters or directional rocker can be used. Also eccentrically mounted shafts can be used here.
In einer vorteilhaften Weiterbildung weist die Zellenstruktur zumindest teilweise unterschiedliche Zellenformen auf. Dies hat den Vorteil, dass die versteifende Wirkung der Zellenstruktur über die Bodenplatte verteilt variiert werden kann. Dies kann zur Anpassung der Steifigkeit an die Belastungssituation erfolgen. So würde eine Zellenstruktur mit besonders vielen kleinen Zellen in Bereichen mit besonders großer Beanspruchung z.B. am Rand der Bodenplatte oder im Bereich der Schwingungserregung verwendet. Auch können mit unterschiedlichen Zellenformen kompliziertere Geometrien der Grundplatte hergestellt werden. So kann z.B. die Zellenstruktur an einen tropfenförmigen Querschnitt der Grundplatte angepasst werden.In an advantageous development, the cell structure has at least partially different cell shapes. This has the advantage that the stiffening effect of the cell structure can be varied over the base plate. This can be done to adjust the rigidity to the load situation. This would result in a cell structure with a particularly large number of small cells in areas with particularly high loads, for example at the edge of the base plate or used in the field of vibration excitation. More complicated geometries of the base plate can also be produced with different cell shapes. For example, the cell structure can be adapted to a drop-shaped cross section of the base plate.
Vorteilhafterweise weist die Zellenstruktur zumindest teilweise geschlossene Zellen mit mehreckigen Grundflächen auf. Die Ausführung der Zellenstruktur aus teilweise geschlossenen Zellen führt zu einer weiteren Versteifung. Die Ausführung mit verschiedenen mehreckigen Grundflächen hat den Vorteil, dass die Zellenstruktur auch an kompliziertere Geometrien des Grundrisses der Bodenplatte angepasst werden kann. Vorteilhaft sind drei-, vier, fünf-, oder sechs- und mehreckigere regel- oder auch unregelmäßige Formen.The cell structure advantageously has at least partially closed cells with polygonal bases. Execution the cell structure from partially closed cells leads to a further stiffening. Execution with different polygonal bases has the advantage that the cell structure also complies with more complicated geometries of the floor plan can be adapted to the base plate. Three, four, five, or six and more angular regular or irregular shapes.
In einer weiteren Ausführungsform kann die Zellenstruktur zumindest teilweise geschlossene Zellen mit zumindest bereichsweise runden Grundflächen aufweisen. Dadurch ist es möglich, auch abgerundete Grundflächen der Bodenplatte mit einer Zellenstruktur zu versehen. Auch ist es vorteilhaft, dass die Zellenstruktur aus Rohren hergestellt wird, wobei einzelne Rohrabschnitte einfach aneinandergefügt werden. Dazu könnten z.B. auch kreiszylindrische Rohre verwendet werden.In another embodiment can the cell structure at least partially closed cells with round base areas at least in some areas. This is it possible also rounded base areas to provide the base plate with a cell structure. It is too advantageous that the cell structure is made from tubes, whereby individual pipe sections are simply joined together. To do this e.g. circular cylindrical tubes can also be used.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird auf der Zellenstruktur zumindest bereichsweise eine Oberplatte angeordnet. Diese führt bei fester Verbindung mit der Zellenstruktur zu einer weiteren Versteifung der Grundplatte. Auch wird die Zellenstruktur nach oben hin abgedeckt, sodass sich so kein zu verdichtendes Material in der Zellenstruktur ansammeln kann. Dadurch bleibt das Gewicht der Vibrationsplatte bzw. der Grundplatte auch bei längerem Einsatz konstant. Gewichtsänderungen durch Ansammlungen des zu verdichtenden Materials können somit nicht zu einer Veränderung der Vibrationseigenschaften der Vibrationsplatte führen. Weiterhin erleichtert die Oberplatte die Reinigung der Vibrationsplatte. Vorteilhaft ist dementsprechend auch eine abnehmbare Oberplatte.In a particularly preferred embodiment becomes a top plate on the cell structure at least in some areas arranged. This leads to firm connection with the cell structure for further stiffening the base plate. The cell structure is also covered upwards, so that there is no material to be compressed in the cell structure can accumulate. This keeps the weight of the vibrating plate or the base plate even with a longer period Use constant. weight changes through accumulations of the material to be compacted not a change the vibration characteristics of the vibration plate. Still relieved the top plate cleaning the vibrating plate. It is advantageous accordingly a removable top plate.
In einer anderen Weiterbildung wird die Unterseite der Bodenplatte zumindest bereichsweise mit einem Verschleißschutz versehen. Dies hat den Vorteil, dass die aufgrund der angestrebten Gewichtsreduzierung sehr dünn ausgeführte Bodenplatte nicht durch Reibung mit dem zu verdichtenden Material verschlissen oder beschädigt wird. Ein solcher Verschleißschutz kann z.B. eine auf die Bodenplatte aufgeklebte Beschichtung aus einem geeigneten Kunststoff oder aber auch eine auf die Bodenplatte aufgespannte Kunststoff- oder Metallplatte sein, die leicht auszuwechseln ist. Die Befestigung des Verschleißschutzes kann z.B. durch Schrauben, Nieten oder Klemmen an der Grundplatte erfolgen.In another training course the underside of the base plate with at least some areas wear protection Mistake. This has the advantage that due to the target Weight reduction very thin executed Bottom plate not due to friction with the material to be compacted worn or damaged becomes. Such wear protection can e.g. a coating glued to the base plate a suitable plastic or even a clamped on the base plate Plastic or metal plate that is easy to replace. The attachment of the wear protection can e.g. by screws, rivets or clamps on the base plate respectively.
In einer weiteren Ausführungsform sind an der Bodenplatte außenseitig Profilleisten angebracht. Dies führt zum einen zu einer weiteren Versteifung der Grundplatte und zum anderen zu einer Profilierung des Untergrunds. Dabei sind unterschiedliche Profile, wie z.B. Trapez, Dreiecks oder auch Wellenprofile verwendbar. Auch hier kann die Befestigung z.B. durch Schrauben, Nieten, Klemmen oder Ankleben an der Bodenplatte erfolgen.In another embodiment are on the outside of the base plate Profiled strips attached. this leads to on the one hand to further stiffen the base plate and on the other others to profile the underground. There are different profiles, such as. Trapezoid, triangle or wave profiles can be used. Also here the attachment e.g. by screws, rivets, clamps or stick to the base plate.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist die Vibrationsplatte eine schwingungsisolierte Aufhängung zum Anbau an ein selbstfahrendes Trägergerät auf, die über die Zellenstruktur mit der Grundplatte verbunden ist. Durch diese direkte Verbindung mit der Zellenstruktur ist es möglich, auf ein weiteres Befestigungselement zu verzichten. Die Schwingungsisolierung der Aufhängung kann dabei z.B. über Gummi oder auch Feder-Dämpfer-Elemente erfolgen und führt dazu, dass sich die Schwingungen der Vibrationsplatte nicht auf das selbstfahrende Trägergerät übertragen. Ein solches selbstfahrendes Trägergerät kann z.B. ein Traktor, eine Pistenraupe oder auch ein Walzenzug zur Bodenbearbeitung sein.In a further advantageous embodiment the vibration plate has a vibration-insulated suspension Attachment to a self-propelled carrier device that can be operated via the Cell structure is connected to the base plate. Through this direct Connection to the cell structure makes it possible to attach another fastener to renounce. The vibration isolation of the suspension can doing e.g. about Rubber or spring-damper elements are made and leads to ensure that the vibrations of the vibration plate are not transmit the self-propelled carrier. Such a self-propelled carrier device can e.g. a tractor, a snow groomer or a single drum compactor for tillage.
In einer besonders vorteilhaften Weiterbildung erfolgt die Schwingung der Grundplatte mit einer Amplitude von mehr als 0.1 mm und die Amplitude ist einstellbar. Dabei kann die Einstellung der Amplitude von einem Wert von 0.1 mm hin zu größeren Amplitudenwerten stufenlos, stufig oder fest in einem Schritt erfolgen.In a particularly advantageous Further training is the vibration of the base plate with an amplitude of more than 0.1 mm and the amplitude is adjustable. It can the adjustment of the amplitude from a value of 0.1 mm to larger amplitude values continuously, step-wise or fixed in one step.
Vorteilhafterweise erfolgt die Schwingung der Grundplatte mit einer Frequenz von mehr als 35 Hz und die Frequenz ist einstellbar. So kann auch die Frequenz von 35 Hz hin zu größeren Frequenzwerten stufenlos, stufig oder fest in einem Schritt erfolgen.The vibration of the Base plate with a frequency of more than 35 Hz and the frequency is adjustable. The frequency of 35 Hz can also be used for larger frequency values continuously, step-wise or fixed in one step.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels weiter erläutert. Es zeigen schematisch:The invention is explained below of an embodiment shown in the drawing further explained. It show schematically:
Im einzelnen zeigt
Die Grundplatte
Die Ankopplung der Vibrationsplatte
Aus der in
Die Zellenstruktur
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