RU169573U1

RU169573U1 - ROAD ROLLER

Info

Publication number: RU169573U1
Application number: RU2016135163U
Authority: RU
Inventors: Александр Андреевич Шестопалов; Эрнст Иванович Деникин; Тимур Ильдарович Габдрахманов
Original assignee: Александр Андреевич Шестопалов
Priority date: 2016-08-29
Filing date: 2016-08-29
Publication date: 2017-03-23

Abstract

Полезная модель относится к области дорожного строительства, в частности к конструкции самоходных дорожных катков, предназначенных для уплотнения слоев дорожного покрытия, устраиваемого из горячих асфальтобетонных смесей и других битумоминеральных материалов. Поставленная задача решается за счет того, что в самоходном дорожном катке, содержащем раму, опирающуюся на пару уплотнительных модулей, каждый из которых включает пневматический и гладкий цилиндрический вальцы, при этом каждый модуль оснащен механизмом его поворота относительно рамы и устройством перераспределения нагрузки между вальцами. Последний образован из пневматического вальца, связанного с регулируемым источником сжатого воздуха.Технический результат предлагаемого усовершенствования состоит в устранении из катка конструктивно и технологически сложного механического устройства перераспределения нагрузки между вальцами и заменой его более простым, основанным на использовании пневматики устройством, дающим возможность плавного регулирования σво всем диапазоне изменяющейся температуры и плотности асфальтобетонной смеси.The utility model relates to the field of road construction, in particular to the design of self-propelled road rollers designed for compaction of layers of pavement made of hot asphalt mixes and other bitumen-mineral materials. The problem is solved due to the fact that in a self-propelled road roller containing a frame supported by a pair of sealing modules, each of which includes a pneumatic and smooth cylindrical roller, each module is equipped with a mechanism for its rotation relative to the frame and a load redistribution device between the rollers. The latter is formed from a pneumatic drum connected to an adjustable source of compressed air. The technical result of the proposed improvement consists in eliminating a structurally and technologically sophisticated mechanical device from the roller to redistribute the load between the rollers and replacing it with a simpler pneumatic device that allows smooth control of σ throughout range of varying temperature and density of the asphalt mix.

Description

Полезная модель относится к области дорожного строительства, в частности к конструкции самоходных дорожных катков, предназначенных для уплотнения слоев дорожного покрытия, устраиваемого из горячих асфальтобетонных смесей и других битумоминеральных материалов.The utility model relates to the field of road construction, in particular to the design of self-propelled road rollers designed for compaction of layers of pavement made of hot asphalt mixes and other bitumen-mineral materials.

Уплотнение слоев дорожных одежд, устраиваемых из горячих асфальтобетонных смесей, выполняется самоходными дорожными катками различного типа и массы. К ним относятся катки с гладкими металлическими вальцами как статического, так и вибрационного действия, а также катки на пневматических шинах и комбинированные. Комбинированный - это двухосный каток, который сочетает в себе пневматический и гладкий металлический вибрационный валец. Мировая промышленность выпускает широкую номенклатуру названных катков, различающихся по массе и конструкции. Это обстоятельство обусловлено существующей технологией уплотнения конструктивных слоев дорожной одежды и широким диапазоном изменения прочностных свойств уплотняемого материала. Так, в начале процесса уплотнения после укладки слоя асфальтобетонной смеси асфальтоукладчиком ее температура составляет порядка 140°С. Заканчивают процесс уплотнения при температурах 70-75°С. Слой такой смеси в начале уплотнения представляет собой тяжелую вязкую жидкость, не всегда способную выдержать большую нагрузку от воздействия уплотняющих машин - дорожных катков. Эта нагрузка передается через поверхность контакта вальцов со слоем уплотняемого материала и оценивается величиной контактного давления - σ_κ. Основное правило уплотнения требует, чтобы на протяжении всего процесса уплотнения выполнялось условие σ_κ=(0,8-0,9)σ_p, где σ_κ - контактное давлением под вальцом, σ_ρ - предел прочности уплотняемого материала [Хархута Н.Я. Машины для уплотнения грунтов. Л., «Машиностроение», 1973]. Изменение предела прочности асфальтобетонной смеси в процессе уплотнения происходит от двух факторов - уплотнение материала и остывание слоя смеси. Поэтому мировая практика производства уплотняющих машин основана на выпуске широкой номенклатуры дорожных катков, различающихся как по массе, так и по характеру силового воздействия на уплотняемую среду. Каждая единица, из этой номенклатуры уплотняющих машин, используется на том или ином технологическом этапе процесса уплотнения, где ее эффективность максимальная. Однако, основное правило уплотнения, заключающееся в том, чтобы контактные давления «σ_κ», создаваемые рабочим органом (вальцом), не превышали предела прочности «σ_p» уплотняемого материала, сохраняется для всей номенклатуры машин. В связи с этим, дорожно-строительные организации вынуждены иметь в наличии разнообразные дорожные катки, различающиеся по типу и массе, что затрудняет как их обслуживание, так и применение в деле.The compaction of the layers of pavement arranged from hot asphalt mixtures is carried out by self-propelled road rollers of various types and weights. These include rollers with smooth metal rollers of both static and vibrational action, as well as rollers on pneumatic tires and combined. Combined is a biaxial roller, which combines a pneumatic and smooth metal vibratory roller. World industry produces a wide range of named rollers, varying in weight and design. This circumstance is due to the existing technology of compaction of structural layers of pavement and a wide range of changes in the strength properties of the material being compacted. So, at the beginning of the compaction process, after laying the layer of the asphalt concrete mixture with the paver, its temperature is about 140 ° C. Complete the compaction process at temperatures of 70-75 ° C. The layer of such a mixture at the beginning of compaction is a heavy viscous liquid, which is not always able to withstand the heavy load from the effects of compaction machines - road rollers. This load is transmitted through the contact surface of the rollers with the layer of material being compacted and is estimated by the value of the contact pressure - σ _κ . The basic compaction rule requires that throughout the whole compaction process the condition σ _κ = (0.8-0.9) σ _{p be} satisfied, where σ _κ is the contact pressure under the roller, σ _ρ is the tensile strength of the material being compacted [Kharkhuta N.Ya. Machines for soil compaction. L., "Mechanical Engineering", 1973]. The change in the tensile strength of the asphalt mixture during compaction occurs from two factors - compaction of the material and cooling of the layer of the mixture. Therefore, the world practice in the production of compacting machines is based on the production of a wide range of road rollers, differing both in weight and in the nature of the force acting on the medium being compacted. Each unit, from this nomenclature of sealing machines, is used at one or another technological stage of the compaction process, where its efficiency is maximum. However, the basic rule of compaction, which is that the contact pressures "σ _κ " created by the working body (drum), do not exceed the tensile strength "σ _p " of the material being compacted, is maintained for the entire range of machines. In this regard, road-building organizations are forced to have a variety of road rollers available, differing in type and weight, which complicates both their maintenance and application in practice.

Для сокращения номенклатуры дорожных катков применяются различные методы регулирования контактных давлений под вальцом за счет изменения его массы. Такие, например, как заполнение внутренней полости вальца или специальной емкости водой или бетоном, навешивание на каток подвижных грузов и т.п.To reduce the nomenclature of road rollers, various methods of regulating contact pressures under the roller by changing its mass are used. Such, for example, as filling the inner cavity of the drum or a special container with water or concrete, hanging mobile loads on the roller, etc.

Существенным недостатком описанных способов регулирования контактных давлений под вальцами дорожного катка является необходимость останавливать машину и затрачивать время на балластировку катка, изменяя его массу, а следовательно и контактные давления под вальцами катка.A significant drawback of the described methods for controlling contact pressures under the rollers of a road roller is the need to stop the machine and spend time on ballasting the roller, changing its mass, and therefore the contact pressure under the rollers of the roller.

Указанные недостатки компенсируются применением самоходного дорожного катка, описанного в SU №1401097, который принят в качестве прототипа.These disadvantages are compensated by the use of a self-propelled road roller, described in SU No. 1401097, which is adopted as a prototype.

Каток-прототип содержит несущую раму, на которой смонтированы основные агрегаты и механизмы. К ним, в первую очередь, относятся ДВС, сопряженный с гидростанцией, кабина оператора, а также совокупность рабочих органов, на которые опирается рама. Рабочие органы объединены в пару уплотняющих модулей, каждый из которых включает пневматический и гладкий цилиндрический вальцы. Каждый модуль представляет собой платформу, установленную на раме с возможностью поворота и оснащенную соответствующим механизмом. Рабочие органы каждого модуля связаны с платформой посредством пары балансирных балок, установленных с обеих сторон платформы и связанных с нею посредством шарниров, расположенных в середине каждой балки. Рабочие органы смонтированы между балками и на ее концах. При этом пневматические вальцы расположены с внешней стороны модулей, а гладкие металлические - напротив друг друга. Платформа и балки связаны между собой с помощью, по меньшей мере, двух гидроцилиндров, которые могут располагаться со стороны одной из балок. При работе катка гидроцилиндры делают возможным поворот балок вокруг шарниров, связывающих их с платформой, что позволяет вывешивать тот или иной рабочий орган над уплотняемой поверхностью, распределяя нагрузку общей массы катка на два или три вальца.The prototype rink contains a supporting frame on which the main units and mechanisms are mounted. These primarily include the internal combustion engine, coupled with the hydroelectric station, the operator’s cabin, as well as the set of working bodies on which the frame rests. The working bodies are combined in a pair of sealing modules, each of which includes a pneumatic and smooth cylindrical roller. Each module is a platform mounted on the frame with the possibility of rotation and equipped with an appropriate mechanism. The working bodies of each module are connected to the platform by means of a pair of balancing beams installed on both sides of the platform and connected to it by hinges located in the middle of each beam. The working bodies are mounted between the beams and at its ends. In this case, pneumatic rollers are located on the outside of the modules, and smooth metal rollers are opposite each other. The platform and the beams are interconnected using at least two hydraulic cylinders, which can be located on the side of one of the beams. When the roller is operating, the hydraulic cylinders make it possible to rotate the beams around the hinges connecting them with the platform, which allows one or another working body to be hung above the sealing surface, distributing the load of the total mass of the roller to two or three rollers.

Описанный каток является универсальным уплотнительным средством, позволяющим изменять как контактное давление на уплотняемую поверхность, так и вид рабочего органа: статический, вибрационный, пневматический. При одной и той же массе катка подъем одного или двух вальцов приводит к увеличению контактных давлений «σ_к» на опорные вальцы. В противном случае при увеличении количества опорных точек (контактнов вальцов с уплотняемой поверхностью) контактные давления «σ_κ» уменьшаются.The described roller is a universal sealing tool that allows you to change both the contact pressure on the sealing surface and the type of working body: static, vibration, pneumatic. With the same mass of the roller, the rise of one or two rollers leads to an increase in contact pressure "σ _k " on the support rollers. Otherwise, with an increase in the number of reference points (contact rollers with a compacted surface), the contact pressures “σ _κ ” decrease.

Возможность поворота модулей относительно рамы позволяет значительно (минимум в 1,5 раза) увеличить ширину укатки, а, значит, и повысить производительность дорожно-строительных работ в плане уплотнения асфальтобетонной смеси.The ability to rotate the modules relative to the frame allows to significantly (at least 1.5 times) increase the width of the rolling, and, therefore, increase the productivity of road construction works in terms of compaction of asphalt mix.

Перечисленные достоинства прототипа ведут к уменьшению номенклатуры, используемых на уплотнительных работах катков, а также повышению производительности и качеству собственно уплотнения.These advantages of the prototype lead to a decrease in the nomenclature used in the sealing work of the rollers, as well as increased productivity and the quality of the actual seal.

Основным недостатком катка прототипа является конструктивная сложность уплотнительных модулей, которая выражается, прежде всего, в сложности кинематической схемы каждого модуля, предусматривающей связь и взаимодействия двух механических систем: механизма поворота и устройства распределения нагрузки между вальцами. Каждая из названных систем представляет собой достаточно сложный, с конструктивной и технологической точек зрения, узел. Кроме того, контактные давления под вальцами катка при принятом способе их регулирования, изменяются ступенчато, в зависимости от количества опорных вальцов. В то время как прочностные свойства смеси изменяются непрерывно и плавно в процессе уплотнения, как за счет нарастания плотности слоя, так и в результате остывания смеси. Другими словами, несоответствие изменения σ_κ под вальцами катка технологическим параметрам уплотняемой смеси не способствует получению качественного асфальтобетонного покрытия, т.е. технологические возможности катка-прототипа ограничены.The main disadvantage of the prototype rink is the structural complexity of the sealing modules, which is expressed, first of all, in the complexity of the kinematic scheme of each module, which provides for the connection and interaction of two mechanical systems: the rotation mechanism and the load distribution device between the rollers. Each of these systems is a fairly complex, from a structural and technological point of view, node. In addition, the contact pressure under the rollers of the roller with the adopted method of their regulation, change stepwise, depending on the number of supporting rollers. While the strength properties of the mixture change continuously and smoothly during the compaction process, both due to an increase in the density of the layer and as a result of cooling of the mixture. In other words, the mismatch of the change in σ _κ under the rollers of the roller with the technological parameters of the compacted mixture does not contribute to the production of a high-quality asphalt concrete coating, i.e. technological capabilities of the prototype rink are limited.

Таким образом, задачей полезной модели является упрощение конструкции катка и улучшение его технологических возможностей.Thus, the objective of the utility model is to simplify the design of the roller and improve its technological capabilities.

Поставленная задача решается за счет того, что в самоходном дорожном катке, содержащем раму, опирающуюся на пару уплотнительных модулей, каждый из которых включает пневматический и гладкий цилиндрический вальцы, при этом каждый модуль оснащен механизмом его поворота относительно рамы и устройством перераспределения нагрузки между вальцами. Последний образован из пневматического вальца, связанного с регулируемым источником сжатого воздуха.The problem is solved due to the fact that in a self-propelled road roller containing a frame supported by a pair of sealing modules, each of which includes a pneumatic and smooth cylindrical roller, each module is equipped with a mechanism for its rotation relative to the frame and a load redistribution device between the rollers. The latter is formed of a pneumatic roller connected to an adjustable source of compressed air.

Технический результат предлагаемого усовершенствования состоит в устранении из катка конструктивно и технологически сложного механического устройства перераспределения нагрузки между вальцами и заменой его более простым, основанным на использовании пневматики устройством, дающим возможность плавного регулирования σ_κ во всем диапазоне изменяющейся температуры и плотности асфальтобетонной смеси.The technical result of the proposed improvement consists in eliminating a structurally and technologically complex mechanical device for redistributing the load between the rollers from the roller and replacing it with a simpler device based on the use of pneumatics, which makes it possible to smoothly control σ _κ over the entire range of the changing temperature and density of the asphalt concrete mixture.

На фиг. 1 дано схематическое изображение фрагмента дорожного катка. На фиг. 2 дан график, поясняющий работу катка предлагаемой конструкции. Самоходный дорожный каток содержит несущую раму 1, на которой смонтированы ДВС 2 и кабина 3 оператора. Рама 1 опирается на пару уплотнительных модулей 4, содержащих рабочие органы. Каждый модуль 4 включает пневматический и гладкий цилиндрический вальцы 5 и 6 соответственно, которые установлены на концах балок 7, охватывающих вальцы с их торцов. Балки 7 жестко связаны с вертикальной стойкой 8, которая смонтирована в раме 1 с возможностью поворота под действием механизма 9. Как известно, пневматический валец состоит из набора пневматических шин. В рассматриваемой конструкции катка внутренние полости всех шин сообщены с регулируемым источником 10 сжатого воздуха. Такая конструкция широко известна из уровня техники и, в частности, широко используется в автомобилях повышенной проходимости. Источник 10 содержит блок 11, содержащий компрессор и ресивер, который связан с регулятором 12 давления, снабженным рукояткой 13 для случая ручного процесса регулирования давления в шинах пневматического вальца 5. Оператор при этом ориентируется по монитору 14, отражающему перераспределение нагрузки с одного вальца на другой в пределах одного модуля, хотя процессом регулирования охвачены оба модуля. Картина перераспределения на мониторе может быть представлена графиком, изображенным на фиг. 2 и построенным в координатах давления воздуха в шинах пневматического вальца (Р) и контактного давления (σ_κ). Закономерность изменения σ_κ от Ρ на графике представлена условно прямыми как для пневматического вальца 5, так и гладкого цилиндрического вальца 6. Предлагаемое устройство распределения нагрузки между вальцами может управляться в автоматическом режиме пакетом специальных программ, которые заложены в ЭВМ 15.In FIG. 1 is a schematic illustration of a fragment of a road roller. In FIG. 2 is a graph explaining the operation of the roller of the proposed design. Self-propelled road roller contains a supporting frame 1, on which the internal combustion engine 2 and the operator's cab 3 are mounted. Frame 1 rests on a pair of sealing modules 4, containing working bodies. Each module 4 includes a pneumatic and smooth cylindrical rollers 5 and 6, respectively, which are installed at the ends of the beams 7, covering the rollers from their ends. The beams 7 are rigidly connected with a vertical strut 8, which is mounted in the frame 1 with the possibility of rotation under the action of the mechanism 9. As you know, a pneumatic roller consists of a set of pneumatic tires. In the considered construction of the roller, the internal cavities of all tires are in communication with an adjustable source of compressed air 10. Such a construction is widely known in the art and, in particular, is widely used in cross-country vehicles. The source 10 contains a block 11 containing a compressor and a receiver, which is connected to a pressure regulator 12, equipped with a handle 13 for the case of a manual process of regulating the pressure in the tires of the pneumatic roller 5. The operator is guided by the monitor 14, which reflects the redistribution of load from one roller to another in within one module, although both modules are covered by the regulatory process. The redistribution pattern on the monitor can be represented by the graph depicted in FIG. 2 and constructed in the coordinates of the air pressure in the tires of the pneumatic roller (P) and contact pressure (σ _κ ). The pattern of changes in σ _κ from Ρ on the graph is conventionally straightforward for both the pneumatic roller 5 and the smooth cylindrical roller 6. The proposed load balancing device between the rollers can be automatically controlled by a package of special programs that are embedded in computer 15.

Процесс перераспределения нагрузки осуществляется следующим образом.The process of redistribution of load is as follows.

Условно принимается, что в исходном положении давление в шинах пневматического вальца 5 имеет максимальное значение Р_{мах п} (Фиг. 2), что соответствует максимальному давлению под пневматиком σ_{мах п}. При таком давлении в шинах контактное давление на цилиндрическом вальце равняется нулю - σ_{0 г.}При необходимости перераспределения контактного давления с пневматического вальца 5 на гладкий валец 6 в шинах снижают давление воздуха на величину Р₁, что соответствует контактному давлению под пневматическим вальцом σ_кп1. Истинное давление в шинах вальца равняется Р_{мах п} - Р. При этом пневматический валец проседает и происходит перераспределение нагрузки на гладкий валец, которая возрастает и дает под последним контактное давление, равное σ_кг1. Дальнейшее уменьшение давления воздуха в шинах до величин Р₂, Р₃, Р₄ ведет к соответствующему уменьшению контактных давлений под пневматическим вальцом до величин σ_кп2, σ_кп3, σ_кп4 и соответствующему возрастанию контактных давлений под цилиндрическим вальцом - σ_кг2, σ_кг3, σ_кг4. При давлении воздуха в шинах, равном нулю под гладким вальцом будет максимальное контактное давление σ_{мах г}. Следует особо подчеркнуть условности графического изображения представленных там зависимостей σ_κπ≈ƒ(Р) и σ_кг≈ƒ(Р). Собственно график не выражает количественных характеристик процесса перераспределения контактного давления, а дает только представление о качественном характере этого процесса перераспределения. Перераспределение контактного давления с цилиндрического вальца на пневматический осуществляется в обратном порядке.It is conventionally assumed that in the initial position, the pressure in the tires of the pneumatic roller 5 has a maximum value of P _{max p} (Fig. 2), which corresponds to the maximum pressure under the pneumatics σ _{max p} . At this pressure in the tires, the contact pressure on the cylindrical roller is zero - σ _{0 g.} If it is necessary to redistribute the contact pressure from the pneumatic roller 5 to the smooth roller 6 in the tires, the air pressure is reduced by P ₁ , which corresponds to the contact pressure under the pneumatic roller σ _kp1 . The true pressure in the tire tires is P _{max p} - P. In this case, the pneumatic roller sags and the load is redistributed onto the smooth roller, which increases and gives the contact pressure under the latter equal to σ _kg1 . A further decrease in tire pressure to P ₂ , P ₃ , P ₄ leads to a corresponding decrease in contact pressures under the pneumatic roller to σ _kp2 , σ _kp3 , σ _kp4 and a corresponding increase in contact pressure under the cylindrical roller - σ _kg2 , σ _kg3 , σ _{kg 4} . When the air pressure in the tires is zero under the smooth roller, the maximum contact pressure σ _{max g} will be The conventions of the graphical representation of the dependences σ _κπ ≈ƒ (P) and σ _kg ≈ƒ (P) presented there should be especially emphasized. The graph itself does not express the quantitative characteristics of the process of redistribution of contact pressure, but gives only an idea of the qualitative nature of this process of redistribution. Redistribution of contact pressure from a cylindrical roller to a pneumatic one is carried out in the reverse order.

Claims

A self-propelled road roller containing a frame supported by a pair of sealing modules, each of which includes a pneumatic and smooth cylindrical roller, each module being equipped with a mechanism for turning it relative to the frame and a load balancing device between the rollers, characterized in that the load balancing device is formed of pneumatic drum connected with a source of compressed air.