RU2318948C2 - Method and device for vibro-impact ground and construction material compaction with the use of rollers - Google Patents

Method and device for vibro-impact ground and construction material compaction with the use of rollers Download PDF

Info

Publication number
RU2318948C2
RU2318948C2 RU2006105285/03A RU2006105285A RU2318948C2 RU 2318948 C2 RU2318948 C2 RU 2318948C2 RU 2006105285/03 A RU2006105285/03 A RU 2006105285/03A RU 2006105285 A RU2006105285 A RU 2006105285A RU 2318948 C2 RU2318948 C2 RU 2318948C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
roller
sections
crank shaft
frame
compaction
Prior art date
Application number
RU2006105285/03A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2006105285A (en
Inventor
Владимир Никитич Тарасов
Original Assignee
Владимир Никитич Тарасов
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Владимир Никитич Тарасов filed Critical Владимир Никитич Тарасов
Priority to RU2006105285/03A priority Critical patent/RU2318948C2/en
Publication of RU2006105285A publication Critical patent/RU2006105285A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2318948C2 publication Critical patent/RU2318948C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Road Paving Machines (AREA)
  • Investigation Of Foundation Soil And Reinforcement Of Foundation Soil By Compacting Or Drainage (AREA)
  • Soil Working Implements (AREA)

Abstract

FIELD: construction, particularly road rollers used for ground and construction material compaction during road and aerodrome construction.
SUBSTANCE: method involves moving roller across surface to be compacted; creating dynamic compacting stresses in support surface of the roller; converting static roller weight action into impact action to be applied to contact surface, which is compacted with three-sectional roller; rotating central roller section with respect to outer ones about crank mechanism; installing side roller sections so that side sections are spaced from central one; compacting ground in said spaces by vertical vibration of compacting bars installed in end spaces between roller sections. Compaction device comprises tractor, roller, frame, weights, crank shaft, crank shaft drive and roller movement mechanism. Central roller section may freely rotate with crank supported by bearings, which are installed in side roller sections. Bearing supports are secured to roller frame. Compacting bars are installed in spaces between roller sections and are secured to roller frame. Crank shaft drive is made as hydraulic engine.
EFFECT: simplified compaction device structure.
2 cl, 7 dwg

Description

Изобретение относится к строительству, в частности к дорожным каткам для уплотнения грунтов и материалов при строительстве дорог и аэродромов.The invention relates to the construction, in particular, to road rollers for compaction of soils and materials in the construction of roads and airfields.

Известен способ уплотнения грунтов и материалов катками, реализуемый в устройстве [Дорожные машины. Отраслевой каталог, М.: ЦНИИТЭстроймаш, 1987. - 508 с.], по которому производят перекатывание вальца по уплотняемой поверхности материала, нагружение опорной поверхности вальца статическими грузами, указанные операции повторяют многократно (5...10 раз) для получения требуемой плотности поверхности.A known method of compaction of soils and materials with rollers, implemented in the device [Road machines. Industry catalog, M .: TSNIITEstroimash, 1987. - 508 p.], Which rolls the roll on a compacted surface of the material, loads the supporting surface of the roll with static loads, these operations are repeated many times (5 ... 10 times) to obtain the required surface density .

Недостатком данного способа статического уплотнения является малая производительность катка, обусловленная необходимостью многократных повторных проходов катка по одному месту уплотняемой поверхности, а также большая масса катка.The disadvantage of this method of static compaction is the low capacity of the roller, due to the need for repeated re-passes of the roller in one place of the sealing surface, as well as the large mass of the roller.

Известен способ уплотнения грунтов и материалов виброкатками, реализуемый в устройстве [а.с. №639988, кл. Е01С 19/28, опубл. 1978. Бюл. №48], включающий операции перекатывания вальца по уплотняемой поверхности, формирование на оси вальца при помощи неуравновешенных вращающихся грузов возмущающей центробежной силы, которая осуществляет уплотнение грунтов и материалов.A known method of compaction of soils and materials with vibratory rollers, implemented in the device [and.with. No. 639988, class E01C 19/28, publ. 1978. Bull. No. 48], including the operation of rolling the roller on the surface to be compacted, the formation of the perturbing centrifugal force on the roller axis with the help of unbalanced rotating loads, which compacts soils and materials.

Известно устройство уплотнения грунтов и материалов, содержащее тягач, цилиндрический валец, раму, вал вибратора, приводной механизм вибратора и механизм привода перекатывания вальца [а.с. №1189926, кл. Е01С 19/26, опубл. 1985. Бюл. №41].A device for compaction of soils and materials containing a tractor, a cylindrical roller, a frame, a vibrator shaft, a vibrator drive mechanism and a roller rolling drive mechanism [a.s. No. 1189926, class E01C 19/26, publ. 1985. Bull. No. 41].

Недостатками указанных способа и устройства являются малая эффективность высокочастотной вибрации, сложная конструкция привода вращающихся грузов и ненадежная виброизоляция вибрирующего вальца от рамы катка.The disadvantages of the above method and device are the low efficiency of high-frequency vibration, the complex design of the drive of rotating loads and unreliable vibration isolation of the vibrating roller from the roller frame.

Задачей способа является повышение эффективности технологического процесса уплотнения грунтов и материалов, упрощение конструкции путем использования более эффективного способа виброударного уплотнения.The objective of the method is to increase the efficiency of the technological process of compaction of soils and materials, simplifying the design by using a more efficient method of vibration shock compaction.

Поставленная задача способа решена за счет того, что в известном способе, включающем операцию перекатывания вальца по уплотняемой поверхности, создание динамических уплотняющих напряжений в опорной поверхности вальца согласно способу выполняют операцию преобразования статического действия грузов вальца в ударное воздействие на контактную уплотняемую поверхность трехсекционным вальцом, при этом осуществляют операцию вращения на кривошипе средней секции вальца относительно боковых секций, выполняют операцию установки боковых секций вальца с торцевыми зазорами относительно средней секции вальца, а уплотнение грунта в образованных зазорах выполняют посредством операции вертикального вибрирования уплотняющих брусьев, установленных в торцевых зазорах между секциями вальца.The task of the method is solved due to the fact that in the known method, including the operation of rolling the drum on the sealing surface, the creation of dynamic sealing stresses in the bearing surface of the roller according to the method, the operation of converting the static action of the load weights into the impact action on the contacted sealing surface with a three-section roller, while carry out the rotation operation on the crank of the middle section of the drum relative to the side sections, perform the operation of installing the side sections drum with end gaps relative to the middle section of the drum, and compaction of the soil in the formed gaps is performed by the operation of vertical vibration of the sealing bars installed in the end gaps between the sections of the drum.

Задачей устройства является упрощение конструкции виброкатка, путем реализации способа виброударного уплотнения грунтов и материалов.The objective of the device is to simplify the design of the vibratory roller, by implementing the method of vibration shock compaction of soils and materials.

Поставленная задача устройства виброударного уплотнения грунтов и материалов решена за счет того, что в известном устройстве, содержащем тягач, валец, раму, грузы, кривошипный вал, механизм привода кривошипного вала, механизм перекатывания вальца, согласно изобретению средняя секция вальца установлена с возможностью свободного вращения на кривошипе, который опирается на подшипники, установленные в боковых секциях вальца, опоры которых закреплены на раме вальца, уплотняющие брусья установлены в торцевые зазоры между секциями вальца и закреплены на раме вальца, механизм привода кривошипного вала выполнен в виде гидромотора.The object of the device for vibroshock compaction of soils and materials is solved due to the fact that in the known device comprising a tractor, a roller, a frame, loads, a crank shaft, a drive mechanism of the crank shaft, a roller rolling mechanism, according to the invention, the middle section of the roller is mounted with free rotation the crank, which is supported by bearings mounted in the side sections of the drum, the bearings of which are mounted on the frame of the roller, the sealing bars are installed in the end gaps between the sections of the roller and mounted on the roller frame, the crank shaft drive mechanism is made in the form of a hydraulic motor.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 показан общий вид катка, реализующий способ и устройство виброударного уплотнения грунтов и материалов; на фиг.2 показана конструкция вальца, реализующая способ виброударного уплотнения; на фиг.3 показан элемент виброударного цикла, в котором средняя секция вальца осуществляет удар по уплотняемой поверхности; на фиг.4 показан элемент виброударного цикла, в котором боковые секции вальца осуществляют удар по уплотняемой поверхности; на фиг.5 показана конструкция уплотняющего бруса; на фиг.6 показана диаграмма рабочего процесса способа виброударного уплотнения грунтов и материалов; на фиг.7 показан рабочий процесс уплотнения слоя грунта и материала виброударным вальцом.The invention is illustrated by drawings, where figure 1 shows a General view of the roller, implementing the method and device of vibration shock compaction of soils and materials; figure 2 shows the design of the roller that implements the method of vibration shock compaction; figure 3 shows the element of the vibro-shock cycle, in which the middle section of the roller carries out a blow on the sealing surface; figure 4 shows the element of the vibro-shock cycle, in which the side sections of the roller carry out a blow on the sealing surface; figure 5 shows the design of the sealing beam; figure 6 shows a diagram of the working process of the method of vibration shock compaction of soils and materials; Fig.7 shows the working process of compaction of the soil layer and material by a vibratory impact roller.

Изобретение виброударного уплотнения грунтов и материалов содержит тягач 1, среднюю секцию 2 вальца, боковые секции 3 вальца, раму вальца 4, кривошипный вал 5, привод кривошипного вала 6, подшипниковые опоры 7 средней секции вальца, опоры 8 боковых секций вальца, привод 9 перекатывания вальца, уплотняющие брусья 10, груз 11.The invention of vibration-shock compaction of soils and materials contains a tractor 1, a middle section 2 rollers, side sections 3 rollers, a roller frame 4, a crank shaft 5, a crank shaft drive 6, bearing bearings 7 of the middle section of the roller, bearings 8 of the side sections of the roller, drive 9 of the rolling rollers sealing bars 10, load 11.

Сущность способа виброударного уплотнения грунтов и материалов катком состоит в том, что валец выполнен трехсекционным, содержащим среднюю секцию 2 и боковые секции 3. Средняя секция вальца установлена с возможностью свободного вращения относительно боковых секций на кривошипном валу 5. В результате этого при опирании на уплотняемую поверхность секции вальца совершают периодические вертикальные перемещения, т.е. осуществляют преобразование статической силы тяжести грузов G в ударные воздействия N1, N2 под секциями вальца (фиг.3, 4).The essence of the method of vibro-shock compaction of soils and materials with a roller consists in that the roller is made in three sections, containing the middle section 2 and side sections 3. The middle section of the roller is installed with the possibility of free rotation relative to the side sections on the crank shaft 5. As a result, when resting on the sealing surface the roller sections make periodic vertical movements, i.e. carry out the conversion of the static gravity of cargo G to the impact N 1 , N 2 under the sections of the roller (Fig 3, 4).

На фиг.3 удар по уплотняемой поверхности осуществляет средняя секция вальца. При повороте кривошипного вала 5 на 180° удар осуществляют боковые секции вальца (фиг.4). При качении вальца кривошипный вал осуществляет вращение средней секции вальца и его вертикальное перемещение относительно боковых секций вальца. При этом происходит периодическое контактирование с уплотняемой поверхностью последовательно средней и боковых секций вальца. Если поверхность твердая, то происходит подъем боковых секций вальца над опорной поверхностью и сила тяжести груза G воспринимается средней секцией вальца G=N1.In figure 3, the impact on the sealing surface is carried out by the middle section of the drum. When the crank shaft 5 is rotated 180 °, the impact is carried out by the side sections of the drum (Fig. 4). When rolling the roller, the crank shaft rotates the middle section of the roller and moves it vertically relative to the side sections of the roller. In this case, periodic contact occurs with the sealing surface in series of the middle and side sections of the drum. If the surface is solid, then the side sections of the drum rise above the support surface and the gravity of the load G is perceived by the middle section of the drum G = N 1 .

Опорную поверхность средней секции вальца выполняют равной сумме опорных поверхностей боковых секций и уплотняющих брусьев. При этом условии под опорными поверхностями средней секции и боковых секций вальца периодически возникают динамические уплотняющие напряженияThe supporting surface of the middle section of the roller is equal to the sum of the supporting surfaces of the side sections and the sealing beams. Under this condition, dynamic sealing stresses periodically occur under the supporting surfaces of the middle section and the side sections of the roller

Figure 00000002
.
Figure 00000002
.

В случае, когда опорные поверхности всех секций вальца находятся в горизонтальной плоскости, справедливо выражениеIn the case when the supporting surfaces of all sections of the drum are in the horizontal plane, the expression

Figure 00000003
.
Figure 00000003
.

Это означает, что способ уплотнения обеспечивает преобразование статического напряжения σ в удвоенное динамическое напряжениеThis means that the compaction method converts the static stress σ into twice the dynamic stress

σ1=σ2=2σ.σ 1 = σ 2 = 2σ.

На графике (фиг.6) показаны эпюры формирования периодических контактных давлений под средней и боковыми секциями вальца. Жирные прямоугольные периодические импульсы характеризуют взаимодействие секций вальца в случае твердой опорной поверхности, а пунктирные линии характеризуют работу секций вальцов на деформируемой уплотняемой поверхности, когда справедливо выражениеThe graph (Fig.6) shows the diagrams of the formation of periodic contact pressures under the middle and side sections of the roller. Bold rectangular periodic pulses characterize the interaction of the roll sections in the case of a solid supporting surface, and dashed lines characterize the work of the roll sections on the deformable compacted surface, when the expression

G=N1(t)+N2(t).G = N 1 (t) + N 2 (t).

Из диаграммы видно, что при N1(t)=0 N2(t)=G, a при N2(t)=0 N1(t)=G.The diagram shows that for N 1 (t) = 0 N 2 (t) = G, and for N 2 (t) = 0 N 1 (t) = G.

Таким образом, способ виброударного уплотнения обеспечивает периодические многократные воздействия секций вальца на уплотняемую поверхность в пределах одного пятна контакта.Thus, the method of vibration shock compaction provides periodic repeated exposure of the sections of the drum on the sealing surface within one contact spot.

Проекцию длины контакта lk на горизонтальную плоскость определяют из фиг.7The projection of the contact length l k on the horizontal plane is determined from Fig.7

Figure 00000004
,
Figure 00000004
,

где R - радиус вальца; h - деформация уплотняемого слоя.where R is the roller radius; h - deformation of the compacted layer.

Время tk уплотнения грунтов и материалов зависит от скорости Vk движения каткаTime t k soil compaction and materials depends on the velocity V k of movement of the roller

Figure 00000005
.
Figure 00000005
.

В течение времени tk на уплотняемый материал осуществляют несколько виброударных воздействий, число которых обозначим zk.During the time t k , several vibro-shock impacts are carried out on the material being compacted, the number of which is denoted by z k .

Тогда период одного виброудара равенThen the period of one vibration is

Figure 00000006
.
Figure 00000006
.

Частоту вращения кривошипного вала можно определить по формулеThe frequency of rotation of the crank shaft can be determined by the formula

Figure 00000007
, (об/мин).
Figure 00000007
, (rpm).

Работа устройства виброударного уплотнения грунтов и материалов осуществляется следующим образом.The operation of the device shock vibration compaction of soils and materials is as follows.

При поступательном перемещении тягача 1 секции 2, 3 вальца перекатывают по уплотняемой поверхности и одновременно при вращении кривошипного вала 5 осуществляют перемещение средней секции вальца с помощью кривошипного вала. Благодаря чередованию поверхностей опирания секций вальца на уплотняемый материал происходят периодические удары средней и боковых секций вальца по уплотняемой поверхности.With the translational movement of the tractor 1 of the section 2, 3, the rollers are rolled over the sealing surface and at the same time, when the crank shaft 5 is rotated, the middle section of the roller is moved using the crank shaft. Due to the alternation of the surfaces of the abutment of the sections of the drum on the material being compacted, periodic hits of the middle and side sections of the drum on the surface to be compacted occur.

Claims (2)

1. Способ виброударного уплотнения грунтов и материалов катками, включающий операцию перекатывания вальца по уплотняемой поверхности, создание динамических уплотняющих напряжений в опорной поверхности вальца, отличающийся тем, что при перекатывании вальца осуществляют вращение и вертикальное перемещение его средней части, установленной на кривошипном валу с зазором относительно торцевых секций вальца, уплотнение грунта и материалов в зазорах между которыми осуществляют посредством уплотняющих брусьев, закрепленных на раме вальца и размещенных в зазорах между секциями.1. The method of vibro-shock compaction of soils and materials with rollers, including the operation of rolling the roller on the surface to be compacted, creating dynamic sealing stresses in the bearing surface of the roller, characterized in that when rolling the roller, its middle part is rotated and vertically moved mounted on a crank shaft with a clearance relative to end sections of the roller, compaction of soil and materials in the gaps between which is carried out by means of sealing bars mounted on the frame of the roller and placed in the gaps between the sections. 2. Устройство виброударного уплотнения грунтов и материалов катками, содержащее тягач, валец, раму, грузы, кривошипный вал, механизм привода кривошипного вала, механизм перекатывания вальца, отличающееся тем, что средняя секция вальца установлена с возможностью свободного вращения на кривошипе, который опирается на подшипники, установленные в боковых секциях вальца, опоры которых закреплены на раме вальца, уплотняющие брусья установлены в торцевые зазоры между секциями вальца и закреплены на раме вальца, механизм привода кривошипного вала выполнен в виде гидромотора.2. A device for vibro-shock compaction of soils and materials with rollers, comprising a tractor, a roller, a frame, loads, a crank shaft, a drive mechanism for a crank shaft, a roller rolling mechanism, characterized in that the middle section of the roller is mounted for free rotation on a crank which is supported by bearings installed in the side sections of the roller, the supports of which are fixed on the roller frame, the sealing bars are installed in the end gaps between the sections of the roller and mounted on the roller frame, the crank drive mechanism la is formed as a hydraulic motor.
RU2006105285/03A 2006-02-20 2006-02-20 Method and device for vibro-impact ground and construction material compaction with the use of rollers RU2318948C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006105285/03A RU2318948C2 (en) 2006-02-20 2006-02-20 Method and device for vibro-impact ground and construction material compaction with the use of rollers

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006105285/03A RU2318948C2 (en) 2006-02-20 2006-02-20 Method and device for vibro-impact ground and construction material compaction with the use of rollers

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2006105285A RU2006105285A (en) 2007-09-10
RU2318948C2 true RU2318948C2 (en) 2008-03-10

Family

ID=38597850

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2006105285/03A RU2318948C2 (en) 2006-02-20 2006-02-20 Method and device for vibro-impact ground and construction material compaction with the use of rollers

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2318948C2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2513604C2 (en) * 2009-11-27 2014-04-20 Хамм Аг Ramming device and method of soil ramming
RU2586340C2 (en) * 2011-05-20 2016-06-10 Вольво Констракшн Эквипмент Аб Surface compactor and method for operation thereof

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2513604C2 (en) * 2009-11-27 2014-04-20 Хамм Аг Ramming device and method of soil ramming
RU2586340C2 (en) * 2011-05-20 2016-06-10 Вольво Констракшн Эквипмент Аб Surface compactor and method for operation thereof

Also Published As

Publication number Publication date
RU2006105285A (en) 2007-09-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Massarsch et al. Deep vibratory compaction of granular soils
Massarsch et al. Fundamentals of the vibratory driving of piles and sheet piles
RU2318948C2 (en) Method and device for vibro-impact ground and construction material compaction with the use of rollers
Rainer Massarsch et al. Vibratory driving of piles and sheet piles–state of practice
RU2650553C1 (en) Pavement surface treatment device
RU2301861C1 (en) Method and device for ground and material compaction with rollers (variants)
US5791815A (en) Vibrating compactor assembly for use with a concrete finishing machine
JP2006501384A (en) Ground weight drop type compaction
Biswas et al. Experimental and theoretical study on the nonlinear response of full-scale single pile under coupled vibrations
US4722635A (en) Method and device for compacting soil
Rahman et al. Review of vibration effect during piling installation to adjacent structure
RU2405881C1 (en) Method for dynamic compaction of soils and materials with rollers (versions) and device for its realisation
RU2690250C1 (en) Road vibratory roller
RU2647538C1 (en) Vibrating self-propelled compaction roller for materials and soils
Morozov et al. Compaction of dispersed granular material by a vibratory compactor with polyharmonic oscillation exciter
RU2572478C1 (en) Self-propelled vibration packer
RU114962U1 (en) DEVICE FOR SEALING ASPHALT CONCRETE MIX IN PATCH REPAIR OF ROAD COVERING
JPH046805B2 (en)
SU905349A1 (en) Vibratory roll
RU2799838C1 (en) Soil-cultivating roller
Tateyama et al. Geomechatronics–Interaction between ground and construction machinery and its application to construction robotics
CN105675240B (en) A kind of dynamic test of structure exciting device for considering Soil-structure interaction model
Esmaeilpour et al. Mitigating liquefaction-induced displacements of shallow foundation using helical piles
RU2684258C1 (en) Self-propelled vibratory roller
Aleksandrovych Research of the industrial facility underground structures settlement caused by its machinery dynamic loads

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20100221