уплотняющий рабочий орган асфальтоукладчика

Формула изобретения

Уплотняющий рабочий орган асфальтоукладчика, выполненный в виде плиты с рабочей поверхностью, представляющей собой пару секций, задняя из которых выполнена в виде цилиндра по его длине, при этом плита связана шарнирно с рамой асфальтоукладчика и генератором колебаний, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности уплотнения за счет использования в последнем эффекта осцилляции, ось шарнирной связи плиты с рамой совмещена с геометрической осью цилиндра задней секции.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к строительной технике, а именно к оборудованию для уплотнения асфальтобетонных смесей, и направлено на повышение эффективности уплотнения.

Известен рабочий орган асфальтоукладчика, содержащий подвешенные в раме базовой машины трамбующий вибробрус и выглаживающую виброплиту [1] Трамбующий брус за счет многократного вертикального воздействия на уплотняемый материал обеспечивает уплотнение, а вибрационная плита получение ровной поверхности уплотняемого слоя асфальтобетонной смеси. Однако воздействие только вертикальных нагрузок на слой уплотняемого материала не обеспечивает достижения нормируемых значений плотности асфальтобетонного покрытия. Коэффициент уплотнения слоя асфальтобетонной смеси после воздействия на нее трамбующего бруса и выглаживающей плиты обычно находится в пределах 0,90 - 0,92. Низкие значения коэффициента уплотнения отрицательно сказываются на прочности и долговечности асфальтобетонного покрытия, ввиду чего требуется дополнительное уплотнение слоя асфальтобетонной смеси укаткой. Кроме того, работа уплотняющих органов известных конструкций сопровождается большими динамическими нагрузками из-за несовершенства используемых схем и конструкций привода рабочих органов. В связи с этим их практическое использование ограничено (особенно трамбующего бруса), а надежность недостаточно высока.

Наиболее близким к предлагаемому является рабочий орган асфальтоукладчика, включающий раму с шарнирной связью и винтовым регулятором для соединения с тяговыми брусьями асфальтоукладчика, который имеет шарнирно присоединенную к раме двухсекционную уплотняющую плиту с генератором колебаний в передней ее части и упругой подвеской в задней [2] Каждая секция уплотняющей плиты выполнена в виде цилиндра по его длине. Шарнирное соединение плиты и рамы расположено в средней части плиты между генератором колебаний и упругой подвеской, выполненной в виде горизонтальной рессоры. При этом длина задней секции плиты превышает длину передней, а место их соединения расположено у шарнира соединения плиты с рамой. Генератор колебаний обеспечивает изменение частоты и амплитуды колебаний, а также может перемещаться вдоль плиты. Изменяя частоту вращения регулируют частоту колебаний плиты, а выбором длины и формы выпуклых участков обеспечивают необходимую амплитуду. Подбором соотношений длин секций можно обеспечить уплотнение асфальтобетонной смеси передней частью в ударном, а задней в вибрационном режиме. По мере уплотнения слоя площадь контакта выпуклых поверхностей со слоем асфальтобетонной смеси стремится к линии, что увеличивает удельное давление под рабочим органом, а значит и увеличивает степень уплотнения. Такой рабочий орган обеспечивает повышение эффективности уплотнения за счет одновременного использования различных амплитуд колебаний. Кроме того, снижается энергоемкость процесса за счет уплотнения двумя поверхностями от одного генератора, а подбор рационального соотношения частоты и амплитуды секций может увеличить производительность. Такая конструкция уплотняющего рабочего органа реализует более сложный по сравнению с трамбующим брусом вид нагружения. Благодаря криволинейной поверхности воздействие на частицы уплотняющего материала осуществляется не только в вертикальном направлении, но и с небольшим продольным смещением. В результате формируется более компактная структура слоя асфальтобетона. Это позволяет достичь коэффициент уплотнения 0,92 0,94. Тем не менее после использования данного рабочего органа необходимо произвести укатку уплотняемого слоя асфальтобетонной смеси для достижения нормируемых значений коэффициента уплотнения и завершения формирования сдвигоустойчивой структуры асфальтобетона, способной сопротивляться эксплуатационным нагрузкам.

Недостатками указанных конструкций являются недостаточно высокая производительность, приложение преимущественно вертикальных нагрузок к уплотняемому покрытию. Для обеспечения высокой степени уплотнения необходимо увеличить общее количество нагружений участка покрытия. Этого можно добиться двумя способами. Во-первых, уменьшением скорости движения асфальтоукладчика. Во-вторых, увеличением частоты колебаний трамбующего бруса. Первый способ безусловно повлечет за собой снижение производительности. Увеличение же скорости укладки слоя асфальтобетона приводит к снижению числа воздействий на элементарный участок уплотняемого покрытия, что не позволит достичь требуемых величин предварительного уплотнения, в связи с чем увеличатся энергетические и временные затраты при последующей укатке слоя алфальтобетона. Реализация второго способа повышения производительности асфальтоукладчика ограничивается конструктивными схемами и параметрами уплотняющих рабочих органов асфальтоукладчика. Трамбующий брус представляет собой значительную неуравновешенную массу, увеличение частоты вращения которой влечет за собой существенное повышение динамических воздействий на всю конструкцию базовой машины и отрицательно сказывается на долговечности уплотняющих рабочих органов и надежности асфальтоукладчика в целом.

Отсутствие или незначительное сдвигающее воздействие таких рабочих органов не позволяет сформировать компактную сдвигоустойчивую структуру асфальтобетона, что вызывает необходимость применения вслед за асфальтоукладчиком дорожных катков, которые реализуют сдвиговое нагружение по отношению к уплотняемому материалу, обеспечивая таким образом формирование однородной структуры асфальтобетонного покрытия.

Задачей изобретения является повышение эффективности уплотнения и качества укладываемого покрытия.

Указанная цель достигается тем, что уплотняющий рабочий орган асфальтоукладчика выполнен в виде плиты с рабочей поверхностью, представляющей собой пару секций, задняя из которых выполнена в виде части цилиндра по его длине, при этом плита связана шарнирно с рамой асфальтоукладчика и с генератором колебаний, причем ось шарнирной связи плиты с рамой совмещена с геометрической осью цилиндра задней секции.

Предлагаемый рабочий орган принципиально отличается от известных конструкций тем, что реализует сложный вид нагружения уплотняемого материала, сочетая вертикальное силовое воздействие на слой асфальтобетонной смеси со знакопеременными горизонтальным воздействием, обеспечивает получение компактной, высокопрочной, сдвигоустойчивой структуры асфальтобетона при минимальном использовании дополнительных средств уплотнения, а именно дорожных катков.

На фиг. 1 схематично изображен общий вид рабочего органа на фиг. 2 - представлены экспериментальные данные, позволяющие оценить эффективность различных рабочих органов.

Рабочий орган асфальтоукладчика представляет собой двухсекционную плиту 1, задняя по ходу движения секция которой выполнена в виде части цилиндра по его длине. Рабочий орган соединен с рамой асфальтоукладчика 2 посредством шарнира 3. Ось шарнирного соединения рабочего органа с рамой асфальтоукладчика совпадает с геометрической осью цилиндра, частью которого является задняя секция рабочего органа. Передняя секция соединена с генератором колебаний 4.

Устройство работает следующим образом.

Генератор колебаний сообщает передней секции рабочего органа вертикальное перемещение с некоторой частотой и амплитудой. В результате передняя секция уплотняет слой асфальбетонной смеси аналогично традиционному трамбующему брусу, обеспечивая вертикальное нагружение материала. В то же время вертикальное перемещение, передаваемое рабочему органу генератором колебаний, создает крутящий момент относительно оси шарнира, соединяющего рабочий орган с рамой асфальтоукладчика. Величина, направление и частота изменения крутящего момента зависят от характеристик и параметров работы генератора колебаний и конструкционных параметров рабочего органа. Задняя секция рабочего органа представляет собой часть цилиндра по его длине, геометрическая ось которого совпадает с осью шарнира, соединяющего рабочий орган с рамой асфальтоукладчика, в результате чего характер движения задней секции рабочего органа соответствует режиму осцилляции. Асфальтобетонная смесь, попадая в зону действия передней секции рабочего органа, уплотняется в режиме вибротрамбования, подвергаясь воздействию вертикальной нагрузки. Затем при движении асфальтоукладчика предварительно уплотненная смесь попадает в зону действия задней секции рабочего органа, где под действием знакопеременной осциллирующей нагрузки ее плотность достигает требуемых значений, а сформированная под воздействием осцилляции структура обеспечивает высокую прочность и сдвигоустойчивость асфальтобетонного покрытия при коэффициенте уплотнения 0,94 0,96. Проведенные исследования показали, что предлагаемый рабочий орган обеспечивает повышение степени уплотнения слоя асфальтобетонной смеси по сравнению с традиционным трамбующим брусом, что позволит снизить энергезатраты при последующей укатке покрытия (фиг. 2).