DE3308476C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Optimierung des
Verdichtungswertes beim Verdichten verschiedener Mate
rialien, wie Asphalt, Boden usw., mittels einer Vibrations
walze, das durch Verändern der Amplitude der Schwingungen,
die durch ein Exzenterelement der Vibrationswalze erzeugt
werden, erfolgt, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des
Verfahrens.
Beim Verdichten von Boden, Asphalt oder ähnlichem Material
mit Vibrationswalzen wurde festgestellt, daß die Vibrations
amplitude von entscheidender Wichtigkeit für die Verdich
tungswirkung der Walze ist. Normalerweise erhöht eine
Erhöhung der Amplitude den Verdichtungsgrad und auch die
Tiefenwirkung, was für den gesamten Schwingungsfrequenz
bereich zutrifft. Dies ist insbesondere bei Schotter,
steinigem Moränenschutt und klebrigen Böden der Fall.
Wenn das verdichtete Material übermäßig hart wird, kann eine
Vibrationswalze beginnen, stark unregelmäßig zu vibrieren,
wobei die gesamte Walzentrommel oder Teile von dieser die
Oberfläche des Bodens verlassen können. Es wurde festge
stellt, daß diese Vibrationen Rückprall- oder asymmetrische
Vibrationen sind. Im Falle solcher harten Vibrationen
beginnt der Rahmen der Walze und die Fahrerplattform zu
rütteln, und die zwischen den Rahmen und die Walze geschal
teten Gummielemente sind einem natürlichen Verschleiß
unterworfen.
Normalerweise wird die Verdichtung der Bahn nicht durch die
unregelmäßig harten Vibrationen verbessert, und in vielen
Fällen wird der Grad der Verdichtung durch den Einfluß von
übermäßig starken Stößen der Walze gegen den Boden ver
ringert.
Ein Verfahren zur dynamischen Bodenverdichtung, bei dem bei
Vibrationswalzen, Plattenrüttlern, Stampfern oder dergl. die
Amplitude der Schwingungen verändert wird, ist z. B. aus der
DE-AS 25 54 013 bekannt. Bei diesem Verfahren wird die
Schwingungsamplitude als Kenngröße zur Regelung der Verdich
tungsleistung verwandt. Die Amplitude wird so lange vari
iert, bis die maximale Verdichtungsleistung erreicht wird.
Dabei wird vorgeschlagen, die Verdichtungsleistung aus der
Motorleistung abzuleiten, wobei diese um die im Motor (z. B.
Hydromotor) auftretenden Verluste reduziert werden soll.
Nachteilig bei diesem Verfahren ist, daß nicht berücksich
tigt wird, daß die Verdichtungsleistung durch sich über
lagernde Schwingungen, Rückprall oder asymmetrische Schwin
gungen, die eine Funktion der Bodenbeschaffenheit sind,
aufgezehrt wird. Man kann zwar folgern, daß die Berücksich
tigung der im System verbrauchten Energie die Schwingungs
verluste einschließt, die Druckschrift DE-AS 25 54 013
liefert allerdings keinerlei Anhaltspunkte, wie diese
Verluste ermittelt werden sollen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, ein Verfahren zu
schaffen, bei dem die Verdichtungsleistung erhöht wird, ohne
daß sich die aufgebrachte Antriebsleistung durch asymmetri
sche oder sich überlagernde Schwingungen oder durch Rück
prall aufzehrt, und eine Vorrichtung zur Durchführung des
Verfahrens zu schaffen.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die
Amplitude kontinuierlich so lange erhöht wird, wie die
Schwingbewegung der Walzentrommel gleichmäßig ist, bzw. bis
die Unregelmäßigkeit der Bewegung einen vorbestimmten
spezifischen Wert überschreitet, wobei die Schwingbewegung
durch Signalumformer festgestellt wird, die an der Walzen
trommel oder dem Walzenrahmen angeordnet sind und die dann
Signale mit gegenseitig unterschiedlichen Intensitäten
erzeugen, wobei die Unterschiede zwischen den Signalen
und/oder der Abweichung der Signale von der harmonischen
Bewegung ein Maß der Größe der asymmetrischen Schwingungen
bzw. der Rückprallschwingungen darstellen und dem Schwin
gungsrückstellmechanismus des Exzenterelementes zugeführt
werden, und daß der Anstieg der Amplitude unterbrochen wird,
wenn der Unterschied oder die Abweichung einen bestimmten
spezifischen Wert erreicht, und dann verringert werden, bis
wieder ein spezifischer Lauf der Walze erreicht wird, wonach
das Verfahren wiederholt wird.
Die Aufgabe wird weiterhin durch ein mit Signalumformern und
dem Amplitudenrückstellmechanismus verbundenes elektroni
sches Steuersystem gelöst, das zwei Detektoren zum Feststel
len des Unterschiedes zwischen zwei oder mehr Signalen,
die von den Umformern erzeugt werden, und
Überträger zum Übertragen von Signalunterschieden sowie der
Signalabweichungen von der harmonischen Bewegung an den
Rückstellmechanismus des Exzenterelementes zum Rückstellen
der Schwingungsamplitude des Elementes umfaßt.
Vorzugsweise sind die Signalüberträger durch zwei oder
mehrere Beschleunigungsmesser gebildet, die in der Walzen
trommel in axialen Abständen voneinander angeordnet sind.
Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen beispielsweise
veranschaulicht und nachfolgend im einzelnen erläutert. Es
zeigen:
Fig. 1 Beispiele, die veranschaulichen, wie die unregel
mäßigen Vibrationen einen ungleichmäßigen Lauf
der Maschine mehr oder weniger hervorrufen, wenn
entweder asymmetrische Vibrationen oder Rück
prallvibrationen oder eine Kombination von beiden
auftreten,
Fig. 2 das Verhalten der Walze während des Regelzyklus.
In Fig. 1 ist unten links die Vibration der Trommel nach
19 Durchgängen und einer Nominalbeschleunigung von 6,6 g
veranschaulicht, während rechts in Fig. 1 gezeigt ist, daß
die Nominalbeschleunigung auf 5 g verringert worden ist,
wodurch wieder ein glattes und stabiles Laufen der Maschine
erreicht wird, was zu einer erhöhten Verdichtungswirkung
führt.
Die Regulierung der Amplitude kann beispielsweise durch ein
elektronisches Steuersystem erfolgen, das mit dem Rückstell
mechanismus des Exzenterelementes verbunden ist und das
Signale von den Signalumformern erhält und das ferner so
lange, wie die Schwingbewegung der Walzentrommel gleichmäßig
ist, ein kontinuierliches Signal an den Rückstellmechanismus
anlegt, die Schwingamplitude zu vergrößern. Wenn die Signale
von den Signalumformern, die an verschiedenen Stellen in der
Walzentrommel angeordnet sind, gegenseitig unterschiedliche
Intensitäten haben oder die Intensität von einem bestimmten
spezifischen Bezugswert abweicht, der einen unregelmäßigen
Lauf der Walzentrommel anzeigt, wird die Amplitude verrin
gert, bis wieder ein gleichmäßiger Lauf erreicht ist, bei
dem die Stellung des Steuersystems automatisch Impulse zum
kontinuierlich verstellbaren Exzenterelement leitet, um
dessen Schwingamplitude zu erhöhen, und das vorbeschriebene
Verfahren wird wiederholt.
Das Verhalten der Walze während des Regelzyklus ist in
Fig. 2 veranschaulicht. Diese Figur zeigt, wie die Amplitude
um einen optimalen Wert herum schwenkt.
Die zulässige Abweichung ist für eine gegebene Maschine frei
wählbar. Es ist auch vorstellbar, daß verschiedene zulässige
Abweichungen für unterschiedliche Boden- oder Lagenstärken
gewählt werden und daß die Maximalamplitude für eine
bestimmte Anwendung begrenzt werden kann. Dieser Fall kann
mittels eines einfachen Vorwählers erreicht werden.
Fig. 1 zeigt die Schwingungskurven der Walze für verschie
dene Anzahlen von Durchgängen. Kurve A zeigt die Walzen
schwingung nach dem ersten Durchgang, Kurve B nach sieben,
Kurve C nach neun und Kurve D nach neunzehn Durchgängen. Wie
zu erkennen ist, sind die Kurven nach neun und neunzehn
Durchgängen extrem unregelmäßig, wenn keine Amplituden
steuerung bewirkt wird. Rechts unten in Fig. 1 ist veran
schaulicht, wie eine Kurve mit Amplitudensteuerung aussieht.
Fig. 2 zeigt, wie die Amplitudenkurven bis zu einem Punkt
ansteigen, an dem der Anstieg der Amplitude durch die
Tatsache unterbrochen wird, daß die Schwingung der Walzen
trommel an diesem Punkt unregelmäßig geworden ist. Ohne
Amplitudensteuerung würde die Amplitude längs der unter
brochen dargestellten Linie weiter angestiegen sein. Das
Kriterium zur Unterbrechung des Anstiegs der Amplitude ist,
daß ein unannehmbar großer Wert des unregelmäßigen Laufens
der Walze eintritt. Sobald die Abweichung annehmbar geworden
ist, steigt die Amplitude wieder an, und der Zyklus wird
wiederholt.
Claims (3)
1. Verfahren zur Optimierung des Verdichtungswertes beim
Verdichten verschiedener Materialien, wie Asphalt, Boden
usw., mittels einer Vibrationswalze, das durch Verändern
der Amplitude der Schwingungen, die durch ein Exzenter
element der Vibrationswalze erzeugt werden, erfolgt,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Amplitude kontinuierlich so lange erhöht wird, wie die
Schwingbewegung der Walzentrommel gleichmäßig ist, bzw.
bis die Unregelmäßigkeit der Bewegung einen vorbestimm
ten spezifischen Wert überschreitet, wobei die Schwing
bewegung durch Signalumformer festgestellt wird, die an
der Walzentrommel oder dem Walzenrahmen angeordnet sind
und die dann Signale mit gegenseitig unterschiedlichen
Intensitäten erzeugen, wobei die Unterschiede zwischen
den Signalen und/oder der Abweichung der Signale von der
harmonischen Bewegung ein Maß der Größe der asymmetri
schen Schwingungen bzw. der Rückprallschwingungen dar
stellen und dem Schwingungsrückstellmechanismus des
Exzenterelementes zugeführt werden, und daß der Anstieg
der Amplitude unterbrochen wird, wenn der Unterschied
oder die Abweichung einen bestimmten spezifischen Wert
erreicht, und dann verringert werden, bis wieder ein
spezifischer Lauf der Walze erreicht wird, wonach das
Verfahren wiederholt wird.
2. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch
mit einem kontinuierlich einstellbaren umlaufenden
Exzenterelement, zwei oder mehr Signalumformern, die an
der Walzentrommel oder dem Walzenrahmen angebracht sind,
einem elektronischen Steuersystem, das mit den Signal
umformern und dem Amplitudenrückstellmechanismus des
umlaufenden Exzenterelementes verbunden ist, da
durch gekennzeichnet, daß das
Steuersystem zwei Detektoren zum Feststellen des Unter
schiedes zwischen zwei oder mehr Signalen, die
von den Umformern erzeugt werden, und Überträger
zum Übertragen der Signalunterschiede sowie der Signal
abweichungen von der harmonischen Bewegung an den
Rückstellmechanismus des Exzenterelementes zum Rück
stellen der Schwingungsamplitude des Elementes umfaßt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Signalüberträger
durch zwei oder mehrere Beschleunigungsmesser gebildet
sind, die in der Walzentrommel in axialen Abständen
voneinander angeordnet sind.
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