DE202015004815U1

DE202015004815U1 - Walzensegment für eine Walze zur Bodenverfestigung

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Publication number: DE202015004815U1
Application number: DE202015004815.3U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2015-07-09
Filing date: 2015-07-09
Publication date: 2015-09-11
Anticipated expiration: 2025-07-10

Abstract

Walzensegment für eine Walze zur Bodenverfestigung, wobei das Walzensegment (1) einen Grundkörper (7) und zumindest ein Federelement (2) besitzt, welches kreisförmig und konzentrisch um die Achse (WA) des Walzensegments (1) angeordnet ist, und das Federelement (2) biegeweiche und biegesteife Abschnitte aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die biegeweichen Abschnitte und biegesteifen Abschnitte abwechselnd über den Umfang des Walzsegmentes (1) verteilt angeordnet sind und der Grundkörper (7) zu den biegeweichen Abschnitten korrespondierende Stützelemente (8) besitzt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Walzensegment für eine Walze zur Bodenverfestigung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Vorliegende Erfindung betrifft ein Walzensegment für eine Walze, die landwirtschaftliche Böden nach dem Lockern wieder soweit rückverfestigt, dass das im Boden abgelegte Saatkorn kapillaren Anschluss an das Bodenwasser hat. Bei dieser Walze soll der zum Verfestigen notwendige Druck auf den Boden durch ringförmig angeordnete federnde Elemente ausgeübt werden, die auf dem Walzenträger in der Art befestigt sind, dass die Verfestigung in zur Fahrtrichtung parallel angeordneten Streifen erfolgt.
Derartige Anordnungen sind beispielsweise aus EP 2 210 459 B1 bekannt. Hierbei wird das Federelement durch ein federndes Ringelement gebildet, das durch an den Walzenspeichen befestigte Führungselemente in radialer und/oder axialer Richtung zum Walzenträger kontrolliert beweglich angeordnet ist. Diese beschriebene technische Lösung lässt offen, ob diese Beweglichkeit der Ringumfangsfläche aus der Elastizität des Ringes oder der spielbehafteten Verbindung zwischen Speichen und Ringelement herrührt.
EP 2 433 481 B1 beansprucht eine technische Lösung, bei der ein federndes Ringelement mit kontinuierlicher Umfangsfläche fest mit den Speichen-Enden des Walzengrundkörpers verbunden ist. Als verwendete Querschnittsformen werden ausschließlich Rechteck, Ellipse, Oval, Winkel (Dachform) und T genannt. Eine Veränderung der Querschnittsform über dem Umfang ist nicht beschrieben. Bei dieser Lösung wird die Relativbewegung zwischen Walzengrundkörper und äußerer Umfangsfläche nur durch die von der vom Boden ausgeübten Kraft verursachten Verformung des federnden Ringelementes verursacht. Die Möglichkeit der radialen oder axialen Verlagerung des federnden Ringelementes ist funktionsbedingt nicht gegeben.
Beide bisher genannten Lösungen haben den Nachteil, dass das Flächenwiderstands- und Flächenträgheitsmoment der Federelemente über den ganzen Umfang konstant ist und mit fortschreitendem Verschleiß abnimmt. Wenn ein einen fortgeschrittenen Verschleiß aufweisendes Ringelement ein starres Hindernis, wie beispielsweise einen Stein, so überrollt, dass der vom Hindernis beaufschlagte Bereich des federnden Ringelementes zwischen zwei Führungselementen liegt, kann es leicht geschehen, dass der vom Hindernis auf den von ihm beaufschlagten Bereich ausgeübte Druck so groß wird, dass das federnde Ringelement dadurch bleibend verformt wird und dadurch fest an den Führungselementen anliegt und somit seine funktionsnotwendige federnde Eigenschaft einbüßt.
DE 297 14 274 U1 und EP 2 502 476 B1 beschreiben technische Lösungen, bei denen die ringförmig angeordneten Federelemente aus einem im Wesentlichen radial ausgerichteten Teil, der an einer am Walzengrundkörper befestigten Speiche angeschraubt ist und aus einem in Umfangsrichtung verlaufenden sichelförmigen Teil besteht, der durch die vom Boden ausgeübten Kraft elastisch verformt wird. Drei oder vier in einer Ebene angeordnete Federelemente bilden je ein den Boden streifenförmig verdichtendes Walzensegment.
Bei EP 2 502 476 B1 ist der Querschnitt des sichelförmigen Teils über einen Teil seines Umfangsabschnittes profiliert, so dass dieser profilierte Bereich auch bei der mit fortgeschrittenem Verschleiß erfolgten Dickenabnahme biegesteif bleibt und somit vor bleibender Verformung geschützt ist.
Beiden vorstehenden Lösungen ist gemeinsam, dass je ein Ende der Federelemente frei beweglich ist und bei einer beispielsweise durch einen Stein verursachten Seitenkraft seitlich ausgelenkt und bleibend verformt werden kann. Außerdem kann sich am freien Ende der Feder organische Substanz verfangen und zu Verstopfung führen. Ein weiterer, beide Lösungen betreffender Nachteil besteht darin, dass diese Walzen nur mit der Drehrichtung des Walzenrotors eingesetzt werden können, bei der das freie Ende der Feder den anderen Teilen der Feder nacheilt und als letzte Partie aus dem Boden aufsteigt. Bei umgekehrter Drehrichtung besteht die hohe Wahrscheinlichkeit, dass sich organische Substanz in der Feder verhakt und den Walzenrotor am Drehen hindert. Das führt bei betriebsbedingter oder versehentlich auftretender Rückwärtsfahrt regelmäßig zu unerwünschten Störungen.
Allen vorgenannten Lösungen ist gemeinsam, dass die Selbstreinigung der Walzen von anhaftendem Boden durch die Relativbewegung zwischen benachbarten Federelementen bewirkt wird. Wenn zueinander benachbarte Ringelemente so zueinander angeordnet sind, dass sich zwei benachbarte Federelemente bei gleicher Last unterschiedlich verformen, wird die Selbstreinigung günstig beeinflusst.
Aufgabe der Erfindung ist es ein Walzensegment für eine Walze bereit zu stellen, welches auch bei zunehmendem Verschleiß eine ausreichende Standfestigkeit besitzt, so dass die Funktionalität des Walzensegments gesichert ist.
Die Aufgabe der Erfindung wird durch ein Walzensegment für eine Walze zur Bodenverfestigung mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 gelöst.
Erfindungswesentlich ist, dass die biegeweichen Abschnitte und biegesteifen Abschnitte – im montierten Zustand – abwechselnd über den Umfang des Walzsegmentes 1 verteilt angeordnet sind und der Grundkörper 7 zu den biegeweichen Abschnitten korrespondierende Stützelemente 8 besitzt.
Im Sinne der Erfindung ist ein Abschnitt eines Federelementes als biegeweich anzusehen, wenn das Flächenträgheitsmoment größer ist als 6.000 mm⁴.
Dagegen ist es als biegeweich anzusehen, wenn es kleiner ist 3.000 mm⁴.
Übliche Werkstoffe für die Teile des Walzsegmentes 1 sind branchenübliche Federstähle.
Die abhängigen Ansprüche 2 bis 8 enthalten vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ohne diese damit zu begrenzen.
Bevorzugt ist, dass das Federelement so ausgebildet ist, dass die biegesteifen Abschnitte ein signifikant größeres Flächenträgheitsmoment aufweisen als die biegeweichen Abschnitte.
Die dauerhafte Zuordnung von Stützelementen 8 des Grundkörpers 7 und den biegeweichen Abschnitten 3, 5 des Walzsegmentes 1 kann auch dadurch realisiert werden, dass mit einem Teil der biegeweichen Abschnitte 3 Riegel 10, siehe beispielsweise 3, verbundenen sind, die im Zusammenwirken mit den ihnen zugeordneten Stützelementen 8 die Verdrehung der Walzsegmente 1 gegenüber dem Grundkörper 7 um die Walzenachse WA durch Formschluss zwischen Riegel 10 und korrespondierendem Stützelement 8 einschränken.
In einer Ausführungsform ist das federnde Walzensegment 1 mit einem seiner biegeweichen End-Abschnitte 3 fest mit dem zu ihm korrespondierenden Stützelement 8 verbunden während zwischen den anderen biegeweichen Abschnitten 5 und den korrespondierenden Stützelementen 8 ein ausreichender Abstand bzw. ein Spiel besteht, so dass sich das federnde Walzsegment 1 in begrenztem Umfang um eine zur Walzenachse WA parallele Achse PA elastisch verdrehen bzw. verschieben kann. (1 und 2).
In einer weiteren Ausführungsform (2) verfügen die Walzsegmente 1 über mindestens zwei Federelemente 2, deren biegeweichen Enden so miteinander verbunden sind, dass sie einen geschlossenen Ring bilden und wenigstens eine der biegeweichen Verbindungsstellen fest mit dem korrespondierenden Stützelement verbunden ist.
In einer anderen Ausführungsform (4) verfügen die Walzsegmente 1 über wenigstens zwei Federelemente 2, wobei jedes Federelement 2 an seinen biegeweichen End-Abschnitt 3 jeweils fest mit dem korrespondierenden Stützelement 8 verbunden ist neben den zwei biegeweichen End-Abschnitten 3 noch zwei weitere biegeweiche Abschnitte 5 aufweist, so dass das mechanische Ersatzsystem eines jeden Federelementes eine federzentrierte Viergelenkkette ist, deren Auslenkung durch die anderen Stützelemente 8 begrenzt wird.
Die Federelemente 2 können einstückig aus je einem als Flachmaterial ausgebildetem Werkstück hergestellt werden, wobei die biegesteifen Abschnitte 4 durch Längskantung erzeugt werden können.
Die hier vorgestellte Lösung vermeidet durch ihre konstruktive Ausgestaltung den oben beschriebenen Nachteil der Lösung aus EP 2 210 459 B1 und EP 2 433 481 B1 . Ähnlich wie diese weist sie federnde Walzsegmente 1 auf. Allerdings sind diese den mit dem Grundkörper 7 verbundenen Stützelementen 8 so zugeordnet, das zwischen den mit den Stützelementen 8 korrespondierenden biegeweichen Abschnitten 3, 5 biegesteife Abschnitte 4 angeordnet sind, die auch im Zustand fortgeschrittenen Verschleißes hohe Flächenmomente aufweisen, die auch bei Punkt-Belastung eine bleibende, die Funktionsfähigkeit des Federelementes 2 beeinträchtigende Verformung verhindern.
Die Aufgabe der Erfindung wird außerdem durch eine Walze zur Bodenverfestigung mit den Merkmalen gemäß Anspruch 9 gelöst.
Die hier beanspruchte Lösung ist eine Walze zur Bodenverfestigung mit über der Arbeitsbreite verteilt angeordneten streifenweise wirkenden, im Wesentlichen ringförmig ausgebildeten federnden Walzsegmenten 1, wobei jedes der federnden Walzsegmente 1 über wenigstens ein Federelement 2 verfügt, dessen Umfangsfläche im Wesentlichen kreisförmig und konzentrisch um die Walzenachse WA angeordnet ist und das biegeweiche Abschnitte 3, 5 und biegesteife Abschnitte 4 aufweist, wobei die biegeweichen Abschnitte und die biegesteifen Abschnitte abwechselnd über den Umfang des Walzsegmentes 1 verteilt angeordnet sind, der Walzengrundkörper 7 mit den biegeweichen Abschnitten 3, 5 korrespondierende Stützelemente 8 besitzt, die Federelemente 2 bezogen auf die Walzenachse WA der Walze im Wesentlichen drehfest fixiert sind und sich unter Wirkung einer von außen in Radialrichtung wirkenden Kraft verformen kann.
Beim Betrieb ist die Walze mit ihrem Eigengewicht und möglicherweise mit einer durch den voraneilenden Geräteteil gebildeten Auflast belastet und wird quer zu ihrer im Wesentlichen horizontal angeordneten Achse WA mit der Fahrgeschwindigkeit v über den vorher gelockerten Boden gezogen. Die Walzsegmente schneiden dabei in den lockeren Boden ein und erfahren eine vom Boden im Wesentlichen radial auf die Walzenachse WA gerichtete Kraft F.
Die Federelemente 2 verformen sich unter der Wirkung der vom überrollten Boden ausgeübten Kraft so, dass sich ein biegeweicher Abschnitt 3, 5 beim Überrollen des Bodens unter sowohl seiner Verbiegung als auch unter Verbiegung der anderen biegeweichen Abschnitte 3, 5 des Walzsegmentes 1 in Richtung der Walzenachse bewegt und dass diese Bewegung durch mit dem Grundkörper 7 verbundene Stützelemente 8 so begrenzt wird, dass eine bleibende Verformung des Walzsegmentes 1 verhindert wird.
Das mechanische Ersatzsystem eines Federelementes 2 ist eine Gelenkkette mit federzentrierten Gelenken. Die biegeweichen Abschnitte 3, 5 bilden die federzentrierten Gelenke und die biegesteifen Abschnitte 4 die Glieder der Gelenkkette.
Diese Lösung unterscheidet sich somit fundamental von den o. g. Lösungen aus EP 2 210 459 B1 und 2 433 481 B1 .
Zwei zueinander benachbarte ringförmige Walzsegmente 1 können in ihrem Verdrehwinkel auf der Walzenachse WA so angeordnet sein, dass zwischen ihnen bei Beaufschlagung mit der gleichen vom Boden ausgehenden Kraft eine Relativbewegung entsteht. Diese Relativbewegung fördert die Selbstreinigung und damit Betriebssicherheit der Walze.
Weitere Merkmale, Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die 1 bis 7.
Es zeigen:
1 ein Ausführungsbeispiel eines Walzensegmentes 1 mit einem Federelement 2 in einer perspektivischen Ansicht, und
2 eine alternative Ausführungsform eines Walzensegmentes 1 mit zwei Federelementen 2 in einer perspektivischen Ansicht,
3 eine alternative Ausführungsform eines Walzensegmentes 1 mit zwei Federelementen 2 und Riegeln 10,
4 eine alternative Ausführungsform eines Walzensegmentes 1 mit zwei Federelementen 2 in einer perspektivischen Ansicht,
5 einen rechteckförmigen Querschnitt (5.1a) und einen aus einem rechteckförmigen zu einem V umgeformten Querschnitt (5.2b),
6 einen Abschnitt eines Federelementes 2 und
7 eine tabellarische Übersicht.
1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Walzensegmentes 1 in einer perspektivischen Ansicht.
Das Walzensegment 1, welches für eine Walze zur Bodenverfestigung bestimmt ist, besitzt einen Grundkörper 7 und ein Federelement 2, welches kreisförmig und konzentrisch um die Achse WA des Walzensegments 1 angeordnet ist. Das Federelement 2 besitzt zwei biegeweiche End-Abschnitte 3, drei biegeweichen Abschnitt 5 und vier biegesteife Abschnitte 4.
Die beiden biegeweichen End-Abschnitte 3 sind die beiden Endstücke des Federelements 2, diese beiden Endstücke überlappen sich und sind kraftschlüssig, beispielsweise durch eine übliche Mutter-Schraube-Verbindung 9, miteinander verbunden, so dass diese beiden biegeweichen End-Abschnitte 3 – in Einbaulage – einen gemeinsamen biegesteifen Abschnitt 3a bilden.
Somit sind dieser biegesteife Abschnitt 3a bzw. vier biegesteifen Abschnitte 4 sowie die drei biegeweichen Abschnitt 5 bzw. die beiden biegeweichen End-Abschnitte 3 – in Einbaulage – abwechselnd über den Umfang des Walzsegmentes 1 verteilt angeordnet.
Der Grundkörper 7 besitzt eine zentrisch angeordnete Nabe 11, so dass das Walzensegment 1 auf einer Achse einer Walze zur Bodenverfestigung in üblicher Art und Weise angeordnet werden kann (in 1 nicht dargestellt).
Zwischen dem als Endstück ausgebildeten biegeweichen End-Abschnitt 3 bzw. dem biegeweichen Abschnitt 5 und dem angrenzenden biegesteifen Abschnitt 4 ist jeweils ein Übergangsbereich 6 vorhanden.
Durch die jeweils eine Öffnung eines jeden Stützelementes 8 ist das Federelement 2, wie in 1 dargestellt, mit Spiel der Art geführt, so dass die drei biegeweichen Abschnitten 5 jeweils korrespondierend zu den drei Stützelementen 8 angeordnet sind. Jedes der drei Stützelemente 8 ist lösbar mit Grundkörper 7 verbunden.
Das Walzsegment 1 ist aus einem Federband, beispielhaft mit der Breite 60 mm und der Dicke 8 mm, hergestellt. Die biegeweichen Abschnitte weisen im Neuzustand ein Flächenwiderstandsmoment von 747 mm³ auf.
Die mit einem v-förmigen Querschnitt versehenen biegesteifen Abschnitte 4 haben im Neuzustand ein Flächenwiderstandsmoment von 1.215 mm³. Wenn die Materialstärke des Federstahls durch den im Einsatz auftretenden Verschleiß auf die Hälfte nämlich auf 4 mm reduziert ist, beträgt das Flächenwiderstandsmoment im biegeweichen Abschnitt noch 187 mm³ und im biegesteifen Abschnitt 567 mm³.
2 zeigt ein alternatives Ausführungsbeispiel eines Walzensegmentes 1 in einer perspektivischen Ansicht.
Das Walzensegment 1, welches für eine Walze zur Bodenverfestigung bestimmt ist, besitzt einen Grundkörper 7 und zwei Federelemente 2, welche jeweils kreisförmig und konzentrisch um die Achse WA des Walzensegments 1 angeordnet sind.
Jedes der beiden Federelemente 2 besitzt zwei biegeweiche End-Abschnitte 3, einen biegeweichen Abschnitt 5 und zwei biegesteife Abschnitte 4.
Die beiden biegeweichen End-Abschnitte 3 sind jeweils die beiden Endstücke des Federelements 2. Jeweils zwei End-Abschnitte 3 überlappen sich und sind kraftschlüssig, beispielsweise durch eine übliche biegesteife Mutter-Schraube-Verbindung 9, miteinander verbunden, so dass zwischen diesen beiden biegeweichen Abschnitten 3 – in Einbaulage – jeweils ein biegesteifer Abschnitt 3a besteht.
Somit sind die vier biegeweichen Abschnitte 3 bzw. die zwei biegeweichen Abschnitt 5 sowie die vier biegesteifen Abschnitte 4 bzw. die beiden biegesteifen Abschnitte 3a abwechselnd über den Umfang des Walzsegmentes 1 verteilt angeordnet.
Der Grundkörper 7 besitzt eine zentrisch angeordnete Nabe 11, so dass das Walzensegment 1 auf einer Achse einer Walze zur Bodenverfestigung in üblicher Art und Weise angeordnet werden kann (in 2 nicht dargestellt).
Zwischen dem als Endstück ausgebildeten biegeweichen Abschnitt 3 bzw. dem biegeweichen Abschnitt 5 und dem angrenzenden biegesteifen Abschnitt 4 ist jeweils ein Übergangsbereich 6 vorhanden.
Durch die jeweils eine Öffnung eines jeden Stützelementes 8 ist das Federelement 2, wie in 2 dargestellt, mit Spiel der Art geführt, so dass die beiden biegeweichen Abschnitten 5 korrespondierend zu den drei Stützelementen 8 angeordnet sind.
3 zeigt ein weiteres alternatives Ausführungsbeispiel eines Walzensegmentes 1 in einer perspektivischen Ansicht.
Das Walzensegment 1, welches für eine Walze zur Bodenverfestigung bestimmt ist, besitzt einen Grundkörper 7 und zwei Federelemente 2, welche jeweils kreisförmig und konzentrisch um die Achse WA des Walzensegments 1 angeordnet sind.
Jedes der beiden Federelemente 2 besitzt zwei biegeweiche End-Abschnitte 3, einen biegeweichen Abschnitt 5 und zwei biegesteife Abschnitte 4. Die beiden biegeweichen Abschnitte 3 sind jeweils die beiden Endstücke des Federelements 2.
Die in 3 dargestellten Riegel 10 besitzen jeweils eine Riegelplatte 12, welche vier Durchführungen für die vier Schrauben der Mutter-Schrauben-Verbindung 9 besitzen, sowie zwei Gegenplatten 13 mit jeweils zwei Durchführungen, wobei jeweils eine dieser Gegenplatten 13 oberhalb bzw. unterhalb des korrespondierenden Stützelementes 8 mit Spiel angeordnet ist.
Jeweils zwei End-Abschnitte 3 sind durch einen Riegel 10, nämlich über die biegesteife Riegelplatte 12, miteinander verbunden, so dass zwischen diesen beiden biegeweichen End-Abschnitte 3 – in Einbaulage, wie in 3 dargestellt – mit der biegesteifen Riegelplatte 12 jeweils ein biegesteifer Abschnitt besteht.
Damit ist außerdem in einfacher Art und Weise gesichert, dass im Bereich des Stützelementes 8 die miteinander verbundenen Federelemente 2 nur auf der Verbindungslinie zwischen den beiden Riegeln 10, welche durch die Nabe verläuft, beweglich sind.
Somit sind die vier biegeweichen Abschnitte 3 bzw. die zwei biegeweichen Abschnitt 5 sowie die vier biegesteifen Abschnitte 4 bzw. die beiden biegesteifen Abschnitte, hier die beiden biegesteifen Riegelplatte 12, abwechselnd über den Umfang des Walzsegmentes 1 verteilt angeordnet.
Der Grundkörper 7 besitzt eine zentrisch angeordnete Nabe 11, so dass das Walzensegment 1 auf einer Achse einer Walze zur Bodenverfestigung in üblicher Art und Weise angeordnet werden kann (in 3 nicht dargestellt).
Zwischen dem als Endstück ausgebildeten biegeweichen End-Abschnitt 3 bzw. dem biegeweichen Abschnitt 5 und dem angrenzenden biegesteifen Abschnitt 4 ist jeweils ein Übergangsbereich 6 vorhanden.
Durch die jeweils eine Öffnung eines jeden Stützelementes 8 ist das Federelement 2, wie in 3 dargestellt, mit Spiel der Art geführt, so dass die beiden biegeweichen Abschnitten 5 jeweils korrespondierend zu zwei Stützelementen 8 angeordnet sind.
4 zeigt ein alternatives Ausführungsbeispiel eines Walzensegmentes 1 in einer perspektivischen Ansicht.
Das Walzensegment 1, welches für eine Walze zur Bodenverfestigung bestimmt ist, besitzt einen Grundkörper 7 und zwei Federelemente 2, welche jeweils kreisförmig und konzentrisch um die Achse WA des Walzensegments 1 angeordnet sind.
Jedes der beiden Federelemente 2 besitzt zwei biegeweiche End-Abschnitte 3, zwei biegeweiche Abschnitte 5 und drei biegesteife Abschnitte 4.
Die beiden biegeweichen End-Abschnitte 3 sind jeweils die beiden Endstücke des jeweiligen Federelements 2.
Jeweils zwei End-Abschnitte 3 überlappen sich und sind kraftschlüssig, beispielsweise durch eine übliche biegesteife Mutter-Schraube-Verbindung 9, miteinander verbunden, so dass zwischen diesen beiden biegeweichen End-Abschnitte 3 – in Einbaulage – jeweils eine biegesteifer Abschnitt 3a besteht.
Somit sind die vier biegeweichen Abschnitte 3 bzw. die vier biegeweichen Abschnitt 5 sowie die sechs biegesteifen Abschnitte 4 bzw. die beiden biegesteifen Abschnitte 3a abwechselnd über den Umfang des Walzsegmentes 1 verteilt angeordnet.
Der Grundkörper 7 besitzt eine zentrisch angeordnete Nabe 11, so dass das Walzensegment 1 auf einer Achse einer Walze zur Bodenverfestigung in üblicher Art und Weise angeordnet werden kann (in 4 nicht dargestellt).
Zwischen dem als Endstück ausgebildeten biegeweichen End-Abschnitt 3 bzw. dem biegeweichen Abschnitt 5 und dem angrenzenden biegesteifen Abschnitt 4 ist jeweils ein Übergangsbereich 6 vorhanden.
Durch die jeweils eine Öffnung der u-förmig gestalten Endbereiche eines jeden der vier Stützelemente 8 sind die beiden Federelemente 2, wie in 4 dargestellt, mit Spiel der Art geführt, so dass die vier biegeweichen Abschnitten 5 jeweils korrespondierend zu den vier Stützelementen 8 angeordnet sind.
5 zeigt beispielhaft einen rechteckförmigen Querschnitt (5.1a) und einen aus einem rechteckförmigen zu einem V umgeformten Querschnitt (5.2b).
Dabei ist jeweils der Neuzustand des Querschnitt (5.1a) bzw. (5.2a) jeweils mit einer Stärke von 8 mm dargestellt;
sowie der Querschnitt im Zustand fortgeschrittenen Verschleißes (5.1b) bzw. (5.2b) jeweils mit einer Stärke von 4 mm.
Das Flächenwiderstandsmoment (W) bzw. das Flächenträgheitsmoment I betragen bei: (5.1a) W = 747 mm³, I = 2.987 mm⁴ (5.1b) W = 187 mm³, I = 373 mm⁴ (5.2a) W = 1.220 mm³, I = 15.791 mm⁴ (5.2a) W = 567 mm³. I = 6.231 mm⁴.
6 zeigt einen Abschnitt eines Federelementes 2, welcher von einer vom zu bearbeitendem Boden (in 6 nicht dargestellt) ausgehenden Umfangslast F beaufschlagt wird und sich an zwei Stützelementen 8 in üblicher Art und Weise abstützt. Der Abstand zwischen diesen beiden Stützelementen 8, u. a. analog der Anordnung gemäß 1 oder 2, beträgt ca. 358 mm.
Die Tabelle in 7 gibt für zwei unterschiedliche Werte der Umfangslast, nämlich bei gleichmäßiger und bei punktförmiger Lastverteilung, die im Federelement 2 wirksamen Maximalwerte für das Biegemoment an. Die geringe Umfangslast von 500 N tritt auf, wenn die Walze über ebenen Boden abrollt.
Der größere Wert von 7.500 N ist anzunehmen, wenn ein Federelement über einen Stein rollt und zumindest die Hälfte der auf die Walze wirkenden Gesamtlast aufnehmen muss.
In der rechten Hälfte der Tabelle sind die unterschiedlichen Werte des Flächen-Widerstandsmomentes W und die sich daraus ergebenden maximalen im Federelement 2 wirksamen Biegespannungen eingetragen.
Die Streckgrenze, das ist die Spannung, bei deren Überschreitung bleibende Verformung eintritt, liegt bei den häufig verwendeten Federstählen im Vergütungszustand bei ca. 1.300 MPa.
Aus der Tabelle ergibt sich, dass bei gleichmäßiger Belastung bzw. Lastverteilung der Walze, auch bei fortgeschrittenem Verschleiß der Federelemente 2, keine Überbeanspruchung auftritt.
Rollt dagegen die Walze über einen Stein und liegt eine punktförmige Lastverteilung vor, so dass die Umfangslast drastisch ansteigt, zeigt sich bei dem Federelement 2 mit rechteckigem Querschnitt bei fortgeschrittenem Verschleiß eine deutliche Überschreitung der Streckgrenze, so dass das Federelement bleibend verformt wird.
Dagegen ist die Situation bei v-förmigem Querschnitt auch bei fortgeschrittenem Verschleiß unkritisch. Die Biegespannung liegt mit 1.177 MPa, die bei den üblicherweise eingesetzten Federstählen mit 1.300 MPa angenommen werden kann.
Bezugszeichenliste

1: Walzensegment
2: Federelement
3: biegeweicher End-Abschnitt
4: biegesteifer Abschnitt,
5: biegeweicher Abschnitt, mit Stützelementen korrespondierend
6: Übergang zwischen beigesteifen und biegeweichen Abschnitte
7: Grundkörper
8: Stützelement
9: Mutter-Schraube-Verbindung 9
10: Riegel
11: Nabe 11
12: Riegelplatte 12
13: Gegenplatten 13
WA: Walzenachse
F: Vom Boden aus auf die Federelemente wirkende Kraft
V: Verfahrtgeschwindigkeit

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 2210459 B1 [0003, 0023, 0029]
EP 2433481 B1 [0004, 0023, 0029]
DE 29714274 U1 [0006]
EP 2502476 B1 [0006, 0007]

Claims

Walzensegment für eine Walze zur Bodenverfestigung, wobei das Walzensegment (1) einen Grundkörper (7) und zumindest ein Federelement (2) besitzt, welches kreisförmig und konzentrisch um die Achse (WA) des Walzensegments (1) angeordnet ist, und das Federelement (2) biegeweiche und biegesteife Abschnitte aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die biegeweichen Abschnitte und biegesteifen Abschnitte abwechselnd über den Umfang des Walzsegmentes (1) verteilt angeordnet sind und der Grundkörper (7) zu den biegeweichen Abschnitten korrespondierende Stützelemente (8) besitzt.
Walzensegment gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (2) so ausgebildet ist, dass die biegesteifen Abschnitte ein signifikant größeres Flächenträgheitsmoment aufweisen als die biegeweichen Abschnitte.
Walzensegment gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Enden des Federelements (2) jeweils als biegeweicher End-Abschnitt (3) ausgebildet sind.
Walzensegment gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die End-Abschnitt (3) eines Federelements (2) als biegeweiche Abschnitte ausgebildet sind und fest dem korrespondierenden Stützelement verbunden sind.
Walzensegment gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Federelement (2) neben den biegeweichen End-Abschnitten (3) noch weitere biegeweiche Abschnitte aufweist und dass jedes Federelement (2) bei Betrachtung der biegeweichen Abschnitte als Gelenk eine Gelenkkette bildet, deren Auslenkung durch die korrespondierenden Stützelemente (8) begrenzt wird.
Walzensegment gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (2) einstückig ausgebildet ist, aus je einem als Flachmaterial ausgebildetem Werkstück hergestellt ist und dessen biegesteife Abschnitte durch Umformung, nämlich Längskantung, erzeugt wurden.
Walzensegment gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den biegesteifen und den biegesteifen Abschnitten je ein Übergangsabschnitt (6) angeordnet ist, in dem ein allmählicher Übergang vom biegesteifen zum biegeweichen Querschnitt gegeben ist.
Walzensegment gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein der zu den biegeweichen Abschnitten korrespondierenden Stützelemente (8) mit einem Führungselement versehen ist, dass die Auslenkung des Walzensegments parallel zur Achse des Walzensegments begrenzt.
Walze zur Bodenverfestigung mit zumindest zwei Walzensegmenten gemäß zumindest einem der Ansprüche 1 bis 8.
Walze gemäß Anspruch 9, mit über der Arbeitsbreite verteilt angeordneten streifenweise wirkenden, im Wesentlichen ringförmig ausgebildeten Walzensegmenten (1), wobei jedes der Walzensegmente (1) über wenigstens ein Federelement (2) verfügt, dessen Umfangsfläche im Wesentlichen kreisförmig und konzentrisch um die Walzenachse (WA) angeordnet ist und das biegeweiche und biegesteife Abschnitte aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die biegeweichen Abschnitte und biegesteifen Abschnitte abwechselnd über den Umfang des Walzsegmentes verteilt angeordnet sind und der Walzengrundkörper zu den biegeweichen Abschnitten korrespondierende Stützelemente besitzt.
Walze gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass je zwei zueinander benachbarte ringförmige Walzensegmente (1) so in ihrem Verdrehwinkel auf der Walzenachse angeordnet sind, dass zwischen ihnen bei Beaufschlagung mit der gleichen vom Boden ausgehenden Kraft eine Relativbewegung entsteht.
Walze nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eins der Führungselemente mit einem Querriegel (10) versehen ist, der die nach außen gerichtete radiale Auslenkung des korrespondierenden biegeweichen Abschnittes begrenzt.