Грунтовые самоходные катки
Уплотнение грунта является важной составляющей частью технологического процесса сооружения строительного объекта. Особую значимость эта проблема приобретает при строительстве автомобильных магистралей, аэродромов и других насыпных сооружений с большим объемом работ по уплотнению.
Для уплотнения различных грунтов на этих объектах применяются самоходные катки массой более 6 т, которые разделяются на две основные группы: статического и вибрационного (динамического действия).
Для уплотнения глинистых грунтов с большими объемами работ фирмы Caterpillar и Dynapac выпускают высокоскоростные статические катки трамбующего действия. Они обеспечивают заданные значения плотности грунтов за счет хорошего внедрения кулачков на вальцах с учетом их сминающего действия под воздействием большой массы машины и скорости уплотнения.
У всех моделей общая конструктивная схема: 4 вальца, попарно приводящиеся в действие мостовым редуктором с дифференциалом, и шарнирно-сочлененная рама, на которой размещается кабина, двигатель и коробка перемены передач, переключаемая на ходу; к передней полураме подсоединяется бульдозерный прямой отвал для планировки насыпного грунта.
Шарнирно-сочлененная рама позволяет с минимальными радиусами вписываться в кривые поворота, а возможность покачивания передней полураме в горизонтальной и вертикальной плоскостях обеспечивает постоянный контакт всех вальцов с грунтом, за счет чего достигается максимальное тяговое усилие и устойчивость машины. Шарнирная подвеска отвала обеспечивает постоянство толщины срезаемого грунта вне зависимости от пространственного положения передней полурамы.
Уплотняющие кулачковые вальцы монтируются на шины каждого из четырех колес, что способствует поглощению ударов и снижению вибрации, передаваемой на кабину оператора. Рисунок размещения кулачков на вальцах обеспечивает полный охват обрабатываемой ширины уплотняемого участка. Кулачки задних вальцов уплотняют зоны, оставшиеся неутрамбованными после прохождения передних кулачков. Для очистки промежутков между кулачками от на налипшего грунта при любом направлении движения используются укрепленные к полурамам стальные очистители гребенчатого типа.
Практикой установлено, что максимальная толщина укрепляемого слоя глинистых грунтов составляет 0,25 м, при этом обеспечивается требуемая плотность и максимально возможная производительность катка при 3-6 его проходах.
Для уплотнения всех типов грунтов (кальных, песчаных, а также глинистых) применяются катки вибрационного действия.
Конструктивно современные вибрационные катки состоят из двух модулей (переднего - вибровалец и заднего - одноосный пневмоколесный тягач), соединенных друг с другом шарнирно. Такое соединение существенно повышает маневренность катка при работах на криволинейных участках. Силовое оборудование включает в себя двигатель и гидростатические трансмиссии привода хода (пневмоколесного тяга и вальца) и механизма вибровозбудителя.
Вальцы могут быть гладковальцовыми и кулачковыми. Гладкие вальцы, представляющие собой барабан с толстыми стенками из износостойкой стали, применяются для укатки скально-обломочных, песчаных и супесчаных грунтов. Кулачковые вальцы - это выступы на гладкой поверхности барабана, имеющие профиль в виде усеченного конуса или пирамиды, либо эвольтвентный профиль (у фирмы Caterpillar). Кулачки устанавливаются по всей поверхности барабана шахматным или шевронным рисунком.
У фирмы Dynapac достигнута легкая взаимозаменяемость в эксплуатации гладких и кулачковых вальцов. В конструкциях других фирм (Bomag, Caterpillar) кулачковые вальцы - это гладкие барабаны, на которые монтируются трехсекционные сменные пластины с кулачками, легко заменяемые в полевых условиях по мере износа. Кулачковые вальцы применяются для уплотнения суглинков и глин.
Для очистки как гладкого, так и кулачкового вальцов от налипшего грунта используются соответственно прямой и гребенчатый скребки.
На катках с гладкими вальцами на задних колесах применяются шины обычного профиля, а с кулачковыми вальцами - с развитыми грунтозацепами.
Для проведения планировочных работ и обратной засыпки ям грунтом перед вибровальцем может монтироваться бульдозерный прямой отвал. На рынке России присутствует большое количество производителей вибрационных грунтовых катков. Рассмотрим их конструктивные особенности.
Фирма Bomag, занявшись разработкой и производством катков в послевоенное время XX века, за короткий срок заняла ведущие позиции в мире по объему продаж (25% сегмента мирового рынка) и реализации новаторских технических решений. Она выпускает типоразмерный ряд грунтовых самоходных вибрационных катков для автомагистралей, состоящий из 9 моделей (от 7,3 до 25,8 т), каждая из которых имеет две модификации: с гладким или кулачковым вальцом. Кроме того, большинство моделей обеих модификаций оснащены системой противоскольжения (индекс Н). Она позволяет регулировать тяговые усилия гидропривода хода для преодоления больших уклонов (до 50%) на переднем ходу катка как при работе вибратора, так и на транспортном ходу.
В настоящее время компания включила в существующий типоразмерный ряд катков дополнительные модификации с вибратором направленной вибрации и регулируемой амплитудой (система Varicontrol). Вибрационная система состоит из двух валов с дебалансами, установленных в вальце катка. Эти валы вращаются навстречу друг другу. Положение дебалансов может меняться на валах относительно друг друга, что позволяет получить колебания различного направления и интенсивности.
Катки с системой BVC могут реализовывать максимальные амплитуды в диапазоне 2,3-2,5 мм. Такие значения амплитуд при направленной вибрации обеспечивают достижения высоких значений плотности укатываемого грунта на глубину более 1 м, в отличие от катков с круговой вибрацией и без системы BVC. Катки BW177DH-3 (BVC) с осцилляционными колебаниями рекомендуется применять на строительных площадках, где использование катков с круговой вибрацией представляет опасность для зданий, особенно в историческом центре города. Катки BW177DH-3 (BVC) с направленными колебаниями (максимальная амплитуда 2,5 мм) рекомендуется использовать для измельчения и уплотнения взорванных скальных пород при строительстве автострад без применения дробильных установок.
Катки с системой VBC фирма рекомендует использовать совместно с вибрационными плитами, которые подвешиваются сзади катка. Гидромоторы привода вибровозбудителя плит запитываются от гидронасоса основной машины, а управление работой виброплит осуществляется из кабины оператора. Такие виброплиты целесообразно использовать для уплотнения слабосвязанных грунтов верхнего слоя, так как вибровозбудитель катка хорошо утрамбовывает грунт начиная от глубины 20 см до 2 м в зависимости от его вида и типоразмера катка.
Кроме того, Bomag выпустил новую модель BW211, занимающую промежуточное значение в типоразмерном ряду в диапазоне 9 и 12 т.
- Виброкатки Bomag могут оснащаться системами непрерывного слежения за степенью уплотнения грунта BCM совместно с бортовой компьютерной глобальной системой позиционирования (GPS). Такие системы целесообразно использовать при выполнении работ катками в большом отрыве от мест постоянной дислокации органов управления. Если система ВСМ фиксирует полученные данные о работе катка, то система GPS передает их с помощью передатчиков различного типа (включая спутниковую связь) на офисный компьютер.
- Компания Caterpillar модернизировала группу катков серий 400 и 500 массой от 5,9 до 15 т, присвоив им индекс Е, и внедрила катки новой серии 600 Е массой от 17 до 19 т.
Все катки поставляются на рынки России. Конструктивные изменения прежде всего коснулись двигателя. Вместо прежнего устанавливается дизель с электронной системой впрыска топлива. Это позволило достичь требований Евро-2 по уровню токсичности отработавших газов.
Дизайн катков серии Е - это обтекаемые формы машины с наклонным капотом, улучшающим обзор оператору сзади.
На всех катках серии Е устанавливается одночастотный двухамплитудный вибратор с нижним значением амплитуды, равным 0,9, и верхним значением - 1,8 мм.
Величина ее регулируется за счет смещения центра тяжести дебаланса при изменении направления вращения вала вибратора.
В ходовой гидротрансмиссии компания применяет двухнасосную систему с двумя гидромоторами для привода оси вальца и заднего моста пневмоколес. Такая двухконтурная система позволяет каткам Caterpillar реализовывать большие тяговые усилия, чем у его конкурентов. Это проявилось на сравнительных испытаниях по преодолению косогоров при движении вверх и вниз и работе с отвалом.
Caterpillar рекомендует комплектовать свои катки приборами котроля степени уплотнения грунта: для визуального наблюдения - Compactomer Alfa 22R, а для компьютерной обработки данных, полученных от датчиков, - CJO-10.
В последнем случае возможно подключение к спутниковой информационной системе Product Link для передачи данных о работе катка и параметров его технического состояния в органы управления эксплуатацией парка машин.
- Компания НАММ, входящая в Wirfgen Group, произвела модернизацию катков серии 3000 всего типоразмерного ряда: грунтовых, вибрационных катков с гладкими и кулачковыми вальцами. Новый ряд катков, получивший индекс НТ, оснащен микропроцессорной системой управления Hammtronic и поступил на рынки России.
Кроме того, на катках используются дизели Deutz с электронной системой управления впрыском, что обусловило снижение токсичных продуктов в выхлопных газах до норм Евро-2. Применение системы Hammtronic позволяет повысить тяговые усилия катков за счет увеличения крутящего момента гидромоторов привода хода при возрастании сопротивления движению и начала буксования. При этом скорость перемещения катка автоматически уменьшается в соответствии с ростом нагрузки. Машины модификации НТ приобрели возможность работать на крутых уклонах.
Бортовой компьютер машины позволяет оптимально регулировать параметры вибрации и скорость движения катка в зависимости от степени уплотнения грунта. Диапазон амплитуд для катков модификации НТ составляет 0,6-1,95 мм. Система Hammtronic включает в себя дисплей, позволяющий оператору контролировать основные параметры рабочего процесса. Помимо этого информация о результатах работы катка и его техническом состоянии хранится в памяти компьютера для последующей передачи и анализа.
Катки модели 3307 НТ VIO оснащены вибраторами, имеющими два вращающихся дебаланса, оси которых смещены от оси вальца, что позволяет реализовывать на нем круговые вибрационные и осцилляционные колебания с амплитудами вибрации и осцилляции, равными 1,4 и 1,3 мм.
В последнем случае амплитуда колебаний имеет горизонтальное направление относительно оси вальца.
Применение такого катка аналогично применению катка Bomag BW 177DH-3 (BVC).
- Компания Stavostroj является крупнейшим производителем высококачественных катков в Европе. Грунтовые вибрационные катки этой компании приобретают фирмы Case, Orenstein&Koppel и Fiat-Kobelco, которые присваивают им свой брэнд и продают в различные страны мира, в т. ч. и Россию.
Компания Stavostroj через своего торгового представителя Marimex Alfa a.s. продает непосредственно в Россию новый типоразмерный ряд грунтовых вибрационных катков (массой 7, 9, 11, 15, 20 и 25 т) с гладкими (индекс D) и кулачковыми вальцами (индекс PD).
Катки в исполнении PD, кроме модели W2510PD, оснащаются по заказу бульдозерными отвалами. Катки с гладкими и кулачковыми вальцами могут поставляться с модификацией, в которой используется микропроцессорная система управления ASC гидропривода хода, аналогичная системам на катках рассмотренных выше фирм.
Катки массой 25, 20 и 15 т имеют мощный вибратор, возбуждающий колебания с амплитудой соответственно: 2,2; 2,1 и 2 мм и создающий центробежные силы большой величины.
Такие катки, особенно W2510 и W2010, предназначены для уплотнения скально-крупноблочных грунтов на крупных строительных объектах и обеспечивают при этом уплотнение грунтов на большую глубину и высокую производительность процесса уплотнения.
- К компаниям, определяющим мировой уровень создания вибрационных катков, принадлежит Dynapac. В настоящее время она выпускает конструктивно отработанный типоразмерный ряд катков, состоящий из 9 моделей (массой от 7,2 до 18,6 т), имеющих две модификации - с гладким и кулачковым вальцами. Исключение составляет одна модель (СА 402D), имеющая только гладкий валец.
Вибраторы, установленные на вальцах, могут создавать круговую вибрацию с двумя значениями амплитуд и частот колебаний. Максимальные значения амплитуд, которые имеют катки всего ряда, составляет 1,6; 1,7 и 1,8 мм. Такие амплитуды устанавливают для проработки скальных и сухих глинистых грунтов с целью достижения глубины уплотнения на тяжелом катке свыше 1,5 м. Для проработки тонких слоев отсыпки используется малая амплитуда со значением 0,8 и 1,0 мм.
Для непрерывного слежения за степенью уплотнения грунта на виброкатках могут устанавливаться плотномер и бортовой компьютер ССS-RA. Последний является переносным устройством и может быть подключен к офисному компьютеру с целью хранения и последующего использования информации.
Отечественные производители самоходных вибрационных грунтовых катков в настоящее время не могут предложить такую широкую гамму катков.
ЗАО "Раскат" выпускает две хорошо известные модели катков - ДУ-74 и ДУ-85 с гладким вальцем массой 9 и 13 т.
ООО "ЧТЗ-Уралтрак" выпускает одну модель катка - ВК-24 с гладким и кулачковым вальцем. Последняя модификация может оснащаться бульдозерным отвалом. Вибратор вальца катка приводится в действие от гидромотора и может бесступенчато изменять частоту вибрации. Амплитуда вибрации при 18 Гц составляет 1,98 мм, а при 20 Гц - 1,39 мм. Каток может оснащаться прибором автоматического контроля плотности укатываемого грунта.
ОАО "САСТА" выпускает одну модель W1103 массой 11 т, по его соглашению с компанией Vibromax, в двух модификациях: с гладким и кулачковым вальцами. Каток имеет две амплитуды колебаний вальца со значениями 1,6 м и 0,6 мм.
| Автор: С. Н. Троицкий Дата: 28.04.2004 Журнал Стройпрофиль 3-04 Рубрика: дорожное строительство: технологии, материалы и оборудование Внимание: Публикация является архивной и на текущий момент может быть не достоверной. |