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Vibrations-Straßenwalze Gegenstand der Erfindung ist eine Vibrations-Straßenwalze
mit mindestens einer Walzentrommel, in der eine Unwuchtwelle angeordnet ist, für
Verdichtungsarbeiten im Erd- und Straßenbau.
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Die bekannten Vibrationswalzen sind mit einem Wendegetriebe versehen,
das den Wechsel der Fahrtrichtung ermöglicht. Die Walzen verdichten sowohl beim
Vorwärts- als auch beim Rückwärtsfahren. Dabei bleibt jedoch die Drehrichtung der
Unwuchtwelle gleich.
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Die bekannten Vibrationswalzen haben bei der Schwingungserregung,
die durch eine rotierende Unwuchtwelle je vibrierende Walzentrommel hervorgerufen
wird, den Nachteil, daß infolge der horizontalen Reaktionskräfte des Untergrundes,
die auf die etwa kreis- bzw. ellipsenförmig schwingende Walzentrommel einwirken,
bei einer nicht angetriebenen Walzentrommel die Abrollbewegung gestört, bei einer
mit Fahrantrieb versehenen Walzentrommel die Vortriebskraft und Fahrgeschwindigkeit
verändert werden.
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Diese Kräfteeinwirkung macht sich bei nicht angetriebenen vibrierenden
Walzentrommeln dadurch bemerkbar, daß bei könstanter Drehrichtung der Unwuchtwellen
je nach Fahrtrichtung die Abrollbewegung der Walzentrommel größer oder kleiner ist
als der Fahrgeschwindigkeit entspricht. Die Abrollbewegung wird kleiner in der Fahrtrichtung,
in der Unwuchtwellen und Walzentrommeln gleichsinnig drehen. Sie wird größer in
der anderen Fahrtrichtung, wenn Unwuchtwellen und Walzentrommeln gegensinnig drehen.
Bei der Fahrgeschwindigkeit Null werden sich daher die Walzentrommeln bei eingeschalteter
Schwingungserregung entgegengesetzt zu der Drehrichtung der Unwuchtwellen drehen,
da die Reaktionskräfte des Untergrundes die Kreisschwingung der Walzentrommeln zu
hindern suchen und dadurch ein Drehmoment auf die im Rahmen drehbar gelagerten Walzentrommeln
ausüben, das entgegengesetzt zu der Schwingungsrichtung, d. h. der Drehrichtung
der Unwuchtwellen gerichtet ist.
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Im praktischen Einsatz wird sich dieses Reaktionsmoment je nach Materialart
mehr oder weniger stark so auswirken, daß die Walze je nach Fahrtrichtung besonders
in den oberen Materialschichten unterschiedlich verdichtet, vor allem auf Grund
der sogenannten Schiebewirkung.
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Bei selbstfahrenden Walzen, die die Vortriebskraft über vibrierende
Walzentrommeln auf den Boden bringen, machen sich die erwähnten Reaktionskräfte
des Bodens unter anderem dadurch bemerkbar, daß vor allem auf härterem Untergrund
die Fortbewegungsgeschwindigkeit nach Einschaltung der Schwingungserregung trotz
gleichbleibender Antriebsdrehzahl der Treibwalzen davon abhängt, ob Walzentrommeln
und Unwuchtwellen gleichsinnig drehen oder nicht. Mit anderen Worten: die Fortbewegungsgeschwindigkeit
wird bei entsprechendem Untergrund durch das Einschalten der Schwingungserregung
größer bzw. in der entgegengesetzten Fahrtrichtung kleiner werden, als sie beim
statischen Verdichten gewesen ist.
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Da sich bei diesen selbstfahrenden Walzen außerdem bei ausgeschaltetem
Fahrantrieb und der Fahrgeschwindigkeit Null ebenso wie bei den beschriebenen nicht
angetriebenen Walzen die vibrierenden Walzentrommeln entgegengesetzt zu der Drehrichtung
der Unwuchtwellen drehen werden, ist es offenbar, daß die Vortriebskraft zumindest
'in einer Fahrtrichtung durch die Vibration der mit dem Fahrantrieb ausgestatteten
Walzentrommeln verkleinert wird.
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Da, wie ausgeführt, die Fahrgeschwindigkeit dieser Walzen bei eingeschalteter
Vibration für Vorwärts- und Rückwärtsfahrt verschieden groß werden kann, muß auch
die Verdichtungsleistung des Gerätes bei konstanter Erregerdrehzahl und -drehrichtung
je nach Art des Untergrundes verschieden groß sein, da unter anderem die Schlagzahl
je Walzstreckeneinheit je nach Fahrtrichtung wie auch die Schiebewirkung verschieden
wird.
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Erfindungsgemäß werden die angeführten Nachteile der bekannten Vibrationswalzen
dadurch vermieden, daß zur Erzielung schlupffreien Abrollens der vibrierenden Walzentrommel
in beiden Fahrtrichtungen die natürliche Abrollbewegung der Walze beim Fahren und
die aus der Vibration entstehende Reaktionsbewegung in jedem Fahrzustand synchronisiert
sind.
Dies erfolgt in der Weise, daß die Drehrichtung der Unwuchtwelle der vibrierenden
Walzentrommel bei konstanter Drehrichtung des Antriebsmotors umsteuerbar ist.
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Die Umsteuerung kann dabei entweder mechanisch über Wendegetriebe
und Wendekupplungen oder hydraulisch mit Hilfe eines Ölmotors und einer umsteuerbaren
und regelbaren Ölpumpe erfolgen, wobei die Drehrichtung des Ölmotors durch die Richtung
des von der umsteuerbaren Ölpumpe erzeugten Ölstroms bestimmt ist, oder sie kann
elektrisch mit Hilfe eines polumschaltbaren Elektromotors mit Polumschalter oder
auch auf kombiniertem Wege erfolgen.
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Zweckmäßigerweise erfolgt die Umsteuerung der Drehrichtung der Unwuchtwelle
zwangläufig mit dem Fahrtrichtungswechsel.
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Bei der mechanischen Ausführungsform kann dies beispielsweise dadurch
erfolgen, daß der Umschalthebel der in den Kraftfluß des Erregerantriebs eingeschalteten
Wendekupplung durch Verbindungslaschen oder andere geeignete Mittel so mit dem Umschalthebel
der Fahrkupplung gekoppelt wird, daß beim Umsteuern der Fahrtrichtung und eingeschalteter
Vibration die Drehrichtung der Unwuchtwelle zwangläufig mit umgesteuert wird.
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Auch in den Fällen des hydraulischen Erregerantriebs kann eine zwangläufige
Umsteuerung der Erregerwellendrehrichtung mit dem Fahrtrichtungswechsel dadurch
vorgenommen werden, daß z. B. der Steuerhebel für die Umkehrung der ölstromrichtung
mit dem Umsteuerhebel des Fahrantriebs durch Verbindungslaschen gekoppelt wird.
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überträgt man die Erregerantriebsleistung von dem Antriebsmotor auf
die Erregerwellen elektrisch, z. B. durch einen Gleichstromgenerator, der von einem
Antriebsverbrennungsmotor mit konstantem Drehsinn angetrieben wird, und Gleichstrom-Hauptschlußmotore,
die mit den Erregerwellen gekoppelt sind, so läßt sich die Drehrichtungsumkehr der
Erregerwellen durch die Umkehr der Stromrichtung in der Erreger-oder Ankerwicklung
der Hauptschlußmotore mit Hilfe eines Polumschalters erreichen. Für eine zwangläufige
Umkehr mit dem Fahrtrichtungswechsel kann der Umsteuerhebel des Fahrantriebes mit
dem Polumschalter kombiniert oder gekoppelt werden.
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Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes sind in der Zeichnung
dargestellt. Es zeigt F i g. 1 eine selbstfahrende Tandemwalze in teilgeschnittener
Draufsicht, bei der die Treibwalze mit einer Unwuchtwelle ausgestattet ist, deren
Drehrichtung mit dem Fahrtrichtungswechsel zwangläufig umgesteuert wird, und F i
g. 2 eine selbstfahrende Tandemwalze in teilgeschnittener Draufsicht, bei der die
Lenkwalze mit einer Unwuchtwelle ausgestattet ist, deren Drehrichtung mit dem Fahrtrichtungswechsel
umsteuerbar ist.
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Die Tandemwalze nach F i g.1 weist zwei Walzentrommeln, die Lenkwalze
11 und die Treibwalze 9
auf. Ein Antriebsmotor 1 im Rahmen
10 gibt seine Leistung über eine Wellenkupplung 12 auf eine Eingangswelle
13 eines Wendegetriebes 2 ab, das durch eine Wendekupplung 3, hier eine Mehrscheiben-Doppelkupplung,
geschaltet wird. Von einer Welle 4 der Wendekupplung 3 läuft der Kraftfluß auf der
einen Seite über eine als Kegelkupplung ausgebildete Ausrückkupplung 5 und eine
Vorgelegewelle 14 mit Hilfe von Mehrfach-Keilriemen 8 auf eine Unwuchtwelle 15 in
der Treibwalze 9. Auf der anderen Seite läuft der Kraftfluß für den Fahrantrieb
von der Welle 4 der Wendekupplung 3 über ein Gangschaltgetriebe 6 mit zwei Gängen
mit Hilfe einer Antriebskette 7 auf die Treibwalze 9, die abgefedert im Rahmen 10
drehbar gelagert ist.
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Die Tandemwalze nach F i g. 2 weist eine Lenkwalze 16 auf, die mit
einer Unwuchtwelle 17 zur Schwingungserregung ausgestattet ist. Die Unwuchtwelle
17 ist drehbar in Lagern 41 in den Seitenscheiben 42 der Lenkwalze
16 gelagert, während die Lenkwalze 16 über Federglieder 28, die als
Metall-Gummi-Puffer ausgeführt sind, in Lagern 29 an einem Lenkrahmen 25 federnd
und drehbar gelagert ist.
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Von einem Antriebsmotor 21, einem Verbrennungsmotor, wird eine Ölpumpe
22 angetrieben, die als umsteuerbare Regelpumpe ausgeführt ist, von der über
Ölleitungen 23 und 24, die in F i g. 2 nur angedeutet sind, ein im Lenkrahmen 25
angebrachter Ölmotor 26 angetrieben wird. Vom Ölmotor 26 wird die Unwuchtwelle 17
mit Hilfe einer Kardanwelle 27 angetrieben. Unabhängig von der Größe der Drehzahl
des laufenden Antriebsmotors 21 ist mit Hilfe eines Handrades 30 der umsteuerbaren
Ölpumpe 22
die Drehzahl der Unwuchtwelle 17 stufenlos regelbar und die Drehrichtung
umkehrbar.
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Auf der anderen Seite des Antriebsmotors 21 wird über ein Wende- und
Wechselgetriebe 31, ein Differentialgetriebe 32, Treibwellen 33, 34 und Antriebsketten
35, 35 a der Fahrantrieb für Wellen 36, 37 von außenliegenden Luftreifen
18,19 abgenommen. Zwei mittlere Luftreifen 20 und 20 a erhalten keinen Fahrantrieb,
sondern laufen nur geschleppt mit. Mit einem Handhebel 38 wird das Wendegetriebe
und mit einem Handhebel 39 das Wechselgetriebe geschaltet, während mit einem
weiteren Handhebel 40 das Differentialgetriebe 32 gesperrt werden kann.