Осцилляция каток: Преимущества дорожных катков с осцилляцией – Основные средства

Содержание

Преимущества дорожных катков с осцилляцией – Основные средства

Катки с осцилляцией помогают повысить производительность и обеспечивают гладкую поверхность даже при уплотнении сложных смесей. Технология осцилляции была реализована в Германии в 1983 г. в качестве решения, позволяющего избежать переуплотнения материала, и долгое время использовалась исключительно в катках компании Hamm. Многолетние исследования и изучение опыта эксплуатации в реальных условиях доказали эффективность этой инновации, и сегодня практически все производители уплотняющей техники имеют в своем арсенале машины с осцилляционным вальцом.

Анализ результатов уплотнения асфальтобетона показывает, что сочетание вибрации и осцилляции на одном катке позволяет достичь такой же степени уплотнения, как и при использовании вибрации на двух вальцах, но за меньшее количество проходов и с некоторыми преимуществами (такое сочетание удачно компенсирует недостатки обеих технологий). Уплотняющее воздействие при осцилляции помимо статического сжатия под действием веса вальца создается за счет вращения эксцентриковых грузов, расположенных зеркально друг к другу и создающих горизонтальную реверсивную циклически изменяющуюся силу сдвига.

Частицы материала, находящиеся в асфальтобетонной смеси, под воздействием осцилляции смещаются и формируют плотную матрицу, а энергия уплотнения передается главным образом верхнему асфальтовому слою и в меньшей степени нижним слоям. Осциллирующий валец находится в постоянном контакте с уплотняемой поверхностью, при этом сила, передающая динамическую энергию асфальтовому слою, действует не вертикально. Другими словами, уплотнение происходит не за счет вертикальных колебаний, а за счет тангенциальных, то есть валец под действием сил, возникающих при вращении эксцентриков, перемещается в горизонтальном направлении вперед и назад на величину тангенциальной амплитуды. Уплотняющее усилие при этом больше, чем у статического вальца, но меньше, чем у обычного вибрационного. Валец не ударяет по уплотняемому слою, а раскатывает его, поэтому риск раздавливания щебня в составе смеси, так же как и ее переуплотнения, минимален.

Производители и модели

Одна из самых широких линеек катков с осцилляцией выпускается компанией BOMAG.

Она включает 9 моделей с рабочей массой от 7300 до 13 650 кг. Тангенциальная осцилляция от BOMAG (система TanGO) – это мягкое уплотнение, при котором в отличие от стандартной вибрации валец всегда находится в контакте с поверхностью. Рабочая скорость катка в этом случае может быть увеличена без создания сдвиговой волны. Уплотнение TanGo предотвращает разрушение частиц щебня и не допускает отскока вальца. Система TanGo не только проста в эксплуатации, но и отличается низкими эксплуатационными расходами.

На корпус вальца BOMAG дает гарантию 6000 моточасов. Это очень важно, так как при осцилляции валец более подвержен истиранию и повышенному износу в отличие от вальцов у катков со стандартной вибрацией из-за большей площади контакта с поверхностью и горизонтальной направленности вибрации. Большой срок службы вальца у Bomag достигнут благодаря применению высокостойкой к износу стали Hardox.

В отличие от других осциллирующих вальцов дебалансы в системе Bomag TanGO находятся на периферии окружности вальца. Большее плечо означает, что массу эксцентриков можно уменьшить. Таким образом, система Bomag TanGO требует меньше мощности, чем стандартные системы, и позволяет сэкономить топливо.

Кроме того, существенно снижена потребность в обслуживании, а контроль состояния, подтяжка и замена по необходимости ремней привода дебалансов осуществляются очень просто благодаря отличному доступу и специальным лючкам в боковых стенках вальца. При необходимости уплотнять более толстые слои материала может быть задействован передний валец, оборудованный стандартным двухамплитудным вибратором и системой контроля уплотнения BOMAG ECONOMIZER.

Помимо катков с тангенциальной осцилляцией в модельном ряду компании BOMAG присутствуют катки с уникальной системой BOMAG ASPHALT MANAGER. Эта система сочетает измерительную систему и направленный вибратор с автоматически изменяемой эффективной амплитудой. Такие машины имеют преимущества вибрации и осцилляции и могут с успехом заменить осцилляционный каток, ведь принцип воздействия на материал направленного вибратора, работающего в горизонтальной плоскости, очень схож с классической осцилляцией, и эффект такого вибратора на практике ничем не отличается от эффекта осцилляции.

Таким образом, BOMAG имеет в своем портфолио асфальтовые катки со всеми возможными типами вибросистем: классическая вибрация, направленная вибрация и осцилляция.

В линейке Hamm недавно появились два новых катка в классе 3 т с задними осцилляционными вальцами. Эта продукция спроектирована и разработана в Китае для развивающихся рынков. Созданные специально для арендного бизнеса машины оснащены дизельным двигателем Kubota мощностью 22 кВт. Заказчики могут выбрать 3,47-тонную мод. HD35VO с шириной вальца 1,2 м или HD30VO с шириной полосы 1 м, которая весит 3,24 т. Осцилляция заднего вальца происходит с частотой 39/30 Гц и тангенциальной амплитудой 1,14 мм.

Шарнирно-сочлененные тяжелые тандемные катки Ammann ARX 90 и ARX 110 могут производить уплотнение как с осцилляцией, так и с вибрацией. Оператор может выбрать метод уплотнения, оптимальный для конкретных условий. Когда в осцилляции нет необходимости, оператор может использовать только передний валец, оборудованный мощной двухступенчатой вибросистемой.

Частота осцилляции составляет 40 Гц, а амплитуда 1,3 мм.

С появлением новой мод. DD 105 OSC с осцилляцией компания Volvo CE расширяет свое присутствие на рынке техники для уплотнения асфальта. DD 105 OSC – это первый представитель нового поколения тандемных асфальтовых катков, разработанный для обеспечения высокой производительности при низком расходе топлива. Каток DD 105 OSC с теми же габаритными размерами, что и базовая мод. DD 105, оснащен передним вальцом с обычной вибрацией и задним с осцилляцией. При массе 9,9 т, что немного легче стандартной машины DD 105, масса которой составляет 10,5 т, валец нового катка имеет ширину 1,68 м и диаметр 1,22 м.

Осцилляция происходит с частотой 39 Гц и тангенциальной амплитудой 1,43 мм. Номинальная мощность установленного на каток двигателя Volvo D3.8 – 85 кВт. В распоряжении оператора новой машины теперь последний пакет Compact Assist, предназначенный для оптимизации качества работы и производительности машины. Система обеспечивает интеллектуальное уплотнение, отображая количество проходов, температуру слоя и значение плотности.

Конструкция вибрационной системы DD 105 OSC снижает пусковое энергопотребление на 50%, в то время как за счет экорежима можно уменьшить расход топлива на 30% без ущерба для производительности. Мощность двигателя автоматически регулируется в зависимости от условий работы. Конструкция лобового стекла кабины без передних стоек не создает помех для обзора. Вальцы со смещением позволяют оператору видеть бордюры и препятствия. Перемещаемое и вращающееся сиденье обеспечивает поле для обзора кромки вальца. Из других особенностей можно отметить автоматическую систему орошения с тройной фильтрацией и с регулируемым потоком жидкости.

Модельный ряд катков компании Caterpillar включает тандемные катки CB10, CB13, CB15 и CB16 массой от 10 до 15 т, которые могут оснащаться задним вальцом с осцилляцией, где используются капсюльные противовесы и ременной привод. Закаленный корпус вальца обеспечивает длительный период эксплуатации при различных видах работ. Инфракрасные датчики температуры, встроенные в передний и задний бамперы, обеспечивают своевременный контроль состояния смеси.

Компания Dynapac расширила свою линейку катков, добавив в нее двухвальцовую машину с осцилляцией – CO4200 VI с рабочей массой 10 т. Новая модель обеспечивает оператору дополнительные возможности и позволяет выбрать тип уплотнения, наиболее подходящий для конкретного вида работ. Например, если требуется высококачественное уплотнение на участке, где необходимо снизить уровень вибрации. Этот тандемный каток – первый в линейке продуктов Dynapac, который уплотняет с помощью осцилляции и вибрации. Новая машина была разработана на основе отзывов конечных пользователей в соответствии с требованиями рынка. Концепция осцилляции также может помочь снизить риск повреждения наполнителя низкого качества в составе уплотняемой смеси.

Вальцы катка Dynapac CO4200 VI изготавливаются из износостойкой стали Hardox 450 с твердостью 450HB. Сталь Hardox обеспечивает устойчивость к вмятинам, износостойкость, а также способствует увеличению срока службы машины. В дополнение к использованию более твердой и прочной стали новая модель катка обеспечивает легкий доступ к приводным ремням и другим компонентам через лючки в дисках вальцов.

Ремни осциллятора могут быть заменены всего за два часа, что сокращает время простоя и повышает производительность на рабочей площадке. Как и другие катки Dynapac, новый CO4200 VI имеет сбалансированную конструкцию с равным распределением рабочей массы на передний и задний модули, 5000 кг и 4900 кг соответственно. Такой дизайн обеспечивает равномерное уплотнение поверхности при каждом проходе. Новая модель характеризуется частотой колебаний 51/67 Гц с амплитудой 0,8/0,3 мм при работе в режиме вибрации и 40 Гц в режиме осцилляции с тангенциальной амплитудой 1,4 мм. Каток приводится в движение турбодизельным двигателем Cummins QSF3.8 с водяным охлаждением мощностью 104 кВт и может развивать скорость до 12 км/ч.

Sakai предлагает альтернативу традиционным каткам с осцилляцией. Мод. SW888ND-1 радикально отличается от других предложений на рынке, которые обычно имеют один валец с осцилляцией, а один с вибрацией. Оба вальца Sakai SW888ND-1 новой конструкции могут работать в режиме вибрации и осцилляции.

Это позволяет оператору использовать различные режимы уплотнения с возможностью выбора осцилляции или вибрации на обоих вальцах или только на одном вальце или комбинировать режимы. По заявлению изготовителя, такая конструкция обеспечивает повышенную производительность по сравнению с аналогами и позволяет достичь заданной плотности уплотнения вдвое меньшим числом проходов. Осцилляционный и вибрационный узлы катка SW888ND-1 приводятся в движение зубчатым приводом вместо ременного, что сокращает потребность в обслуживании. Масса машины с кабиной составляет 14,3 т. Каток имеет двигатель Deutz мощностью 90 кВт. Вальцы диаметром 1,37 м и шириной 2 м работают с частотой 46,7 Гц с максимальной амплитудой 0,55 мм.

В тандемном вибрационном катке XCMG XD133VO используется система осцилляции с изменяемой частотой (29–34 Гц) и двумя амплитудами (1,59/1,91 мм), а также вибрационная система с высокой частотой. Машина массой 13 т имеет широкий диапазон применения, от начального уплотнения до финишных работ, а также может служить для уплотнения оснований.

Каток управляется с помощью передовой интеллектуальной системы управления с применением CAN-интерфейса. В рабочем режиме процессы начала движения и торможения катка оптимизированы так, чтобы избежать формирования сдвиговой волны материала перед вальцом, улучшить гладкость поверхности дороги и снизить вероятность образования трещин. В XD133VO реализован ряд функций для энергосбережения и снижения выбросов, таких как интеллектуальное охлаждение, автоматическая дроссельная заслонка и т. п. Каток приводится в действие двигателем Deutz BF4M 1013 мощностью 118 кВт.

О применении осцилляции

Поскольку осцилляционные колебания создают более мягкое уплотняющее усилие, применение таких катков особенно важно при уплотнении тонких слоев. Катки с осцилляцией хорошо подходят для укатки мягких смесей, для работы на мостах или рядом со зданиями, а также допускают уплотнение смеси с температурой на 15–20 °С ниже, чем обычно. При формировании стыков холодных и горячих полос они не разрушают остывший слой. Использование режима осцилляции на начальном этапе, пока смесь слишком горячая, и после остывания смеси до температуры, критической для вибрации, поможет максимально использовать технологическое время, имеющееся в запасе у оператора на укатку. Оператор должен следить за указателем температуры уплотняемой поверхности, своевременно отключать вибрацию, когда она снижается до критических значений, и продолжать уплотнение с включенной осцилляцией.

Однако при оптимальной температуре смеси лучше использовать вибрационное уплотнение с более высокой энергией. Чтобы достичь лучших результатов, рекомендуется на тонких слоях использовать только осцилляцию на заднем вальце, а на толстых слоях включать вибрацию на переднем вальце и осцилляцию на заднем. И для вибрации, и для осцилляции важно контролировать скорость хода катка. Каток с осцилляционным вальцом не повредит уложенные под землей трубы или оптоволоконные кабели. Чувствительное оборудование или исторические здания поблизости тоже не пострадают.

Для работы с системой осцилляции не требуются дополнительные настройки или обучение персонала, саморегулируемая амплитуда сама подстраивается под жесткость материала. Многие дорожно-строительные работы, для которых раньше использовались статические или комбинированные катки, могут быть более эффективно выполнены катками с осцилляцией. Каток с осцилляционным вальцом, как правило, оставляет после себя более гладкую поверхность. Характер осцилляционного уплотнения подразумевает более продолжительный контакт с материалом по сравнению с обычной вибрацией. Со временем это может привести к уменьшению толщины обечайки вальца и сокращению срока его эксплуатации. Поэтому некоторые производители усиливают кромку осцилляционных вальцов наварными накладками либо изготавливают вальцы из более прочного материала. Кроме того, такие вальцы требуют дополнительного обслуживания, так как работают в более тяжелых условиях, поэтому важно регулярно проверять состояние их амортизаторов и приводных ремней, а также следить за износом рабочей поверхности

Осцилляция: многообразные применения

Преимущество 4: низкая вибрационная нагрузка

Вальцы с осцилляцией во время уплотнения не отрываются от грунта. Поэтому при осцилляции, в сравнении с вибрацией, только 15 % колебаний передается в зону вокруг катка. То есть осциллирующие катки можно без проблем использовать для динамического уплотнения даже вблизи виброчувствительных зданий и сооружений. А так как эти катки также значительно тише, то они вносят свой вклад в охрану окружающей среды. Еще одно преимущество: низковибрационное уплотнение не только бережет компоненты, но и не подвергает высокой нагрузке оператора катка.

Преимущество 5: бережное уплотнение

При вибрационном уплотнении, начиная с определенной жесткости материала, существует опасность разрушения структуры или зерен материала. При осцилляции этого не произойдет: она обеспечивает неразрушающее перемещение зерен. То есть осцилляция предотвращает нежелательное разрушение зерен и переуплотнение. Кроме того, уплотнение с осцилляцией создает плотные, долговечные швы, не повреждая холодный асфальт.

Преимущество 6: увеличение температурного диапазона

Благодаря технологии осцилляции увеличивается диапазон температур, при которых возможно уплотнение. Теперь уплотнительные работы можно проводить при более низких температурах без разрушения покрытия. Поэтому осцилляция особенно хорошо подходит для уплотнения тонких слоев или быстро остывающих участков, например, на мостах. Кроме того, это свойство повышает гибкость строительных процессов.

Подрядчики выигрывают от осцилляции

Многие подрядные организации знакомы с преимуществами динамического уплотнения методом осцилляции и знают, что эта технология поможет им работать очень рентабельно и даже повысить качество выполняемых работ. Поэтому строительные фирмы все чаще приобретают осциллирующие катки, и сегодня каждый пятый тандемный дорожный каток, который покидает завод в Тиршенройте, оснащается вальцом с осцилляцией.

Технологии катков Hamm

Последние годы лидером на рынке дорожных катков является фирма Hamm, входящая в группу компаний Wirtgen. Она производит широчайший спектр моделей и выпускает машины, подходящие для всех задач, связанных с уплотнением грунта или дорожного полотна. Самыми распространенными являются серии 3000- грунтовые катки весом от 5 до 25 тонн, тандемные катки HD и DV серий, статические катки GRW и HW серий. Все они заслуженно лидируют в списках продаж и помогают им в этом ряд технологий, используемых компанией для улучшения качества работы. Вот основные из них:

 

  1. Осцилляция.

Еще в прошлом веке катки начали оснащаться вибраторами-системами, создающими дополнительное давление на поверхность за счет движения некомпенсированной массы внутри барабана катка. Осцилляция — следующий шаг в этой технологии. В отличии от вибрационных катков, катки с осцилляцией имеют другое расположение эксцентриков и энергия вибрации идет не под прямым углом вниз, а имеет определенный угол (смотри рисунки).

 

Что достигается за счет этой технологии? В первую очередь это значительно меньшая площадь, на которую воздействует уплотнение катка. В сравнении с вибрацией всего 10% энергии уходит направляется не туда, куда нужно и воздействует на окружающие постройки. Вся энергия направляется ровно туда, куда нужно. При этом не происходит значительное усложнение конструкции катка, принцип действия основан на глубоком понимании физических законов.

Эта технология позволяет работать каткам на мостах, в центре при плотной застройке. Система управления будет автоматически подстраивать параметры осцилляции под тип грунта. Еще одно преимущество: вибрацию нельзя использовать, когда температура асфальта упадет ниже определенного значения. То же самое и с осцилляцией, однако за счет более мягкого воздействия на уплотняемую поверхность температурный порог снижается в среднем на 20% (зависит от марки асфальта).

 

  1. Грунтовые катки с технологией VIO

Эта опция позволяет совместить в одном барабане систему вибрации и осцилляции. При этом оператор вручную выбирает, какой тип уплотнения ему нужен в данный момент. Переключение может быть выполнено даже в движении. Наиболее часто применяют подобные катки в городских условиях, вблизи зданий, в сложных условиях на песочных грунтах

 

  1. Система Hammtronic

Это-второй, виртуальный, оператор катка. Он предвидит все действия машиниста и , если это необходимо, автоматически корректирует их для достижения лучшего результата.

Цель этой системы — оптимизировать функции машины и обеспечить экономичное использование ресурсов. Она уведичивает продуктивность работ и снижает потребление дизельного топлива на 30-50% в то же время продлевая жизнь машины. Hammtronic управляет передним и задним приводом, предотвращая прокручивание осей и дает преодолевать подъем до 70% ( зависит от модели катка). Также согласуется между собой режим вибрации/осцилляции и скорость движения катка, для улучшения результатов уплотнения и меньшего расхода топлива. Все параметры выводятся на оператору в удобной форме.

 

  1. Фирменное трехточечное шарнирное соединение.

Эта инновация обеспечивает идеальную поворачиваемость, маневренность, надежность и непревзойденный комфорт оператора. Помогает лучше распределять вес катка на обе оси и лучше 4-х точечного соединения двигаться по прямой.

  1. HCQ

HCQ-Hamm Compaction quality. Фирменная система контроля за уплотнением компании HAMM. Это новейшая система контроля параметров, имеет несколько встроенных подсистем: комплекс, измеряющий температуру асфальта, нагрузку на дорожное полотно и систему, дающую привязку к GPS - координатам и карте. Эта технология еще редко используется в России и только приходит к нам на рынок, однако все больше объектов, таке как КАД в Санкт-Петербурге, МКАД, горные дороги в Сочи и многие другие, требуют повышенного качества уплотнения дорожного полотна. И здесь уже будет сложно обойтись без этих новейших разработок.


Осцилляторный валец дорожного катка с изменяемой величиной крутильных колебаний

 

Полезная модель относится к дорожно-строительной технике и предназначена для уплотнения дорожных покрытий, оснований и грунтов. Задачей полезной модели является снижение энергоемкости уплотнения дорожно-строительных материалов и повышение эффективности работы вибрационных катков за счет снижения количества требуемых проходов. Осцилляторный валец дорожного катка вращается с помощью гидромотора 1, который посредством редуктора 2 соединен с ободом 3, поверхность которого покрыта слоем резины 4. Внутри вальца расположены поперечные ребра 5, на которых оппозитно установлены два дебалансных вала 6, соединенных с ведущим валом 8 через зубчатую передачу 7. Дебалансные валы состоят из неподвижных эксцентриков 10, выполненных заодно с ними, и подвижных эксцентриков 11. Ввиду того, что эксцентриковые массы валов 6 смещены на 180°, на валец передаются крутильные колебания (осцилляции). При изменении направления вращения дебалансных валов 8 изменяется эксцентриситет масс r, что ведет к изменению момента вращения и, как следствие, к изменению величины крутильных колебаний вибровозбудителя. Таким образом устанавливают две величины крутильных колебаний осцилляторного вальца: высокую - при уплотнении толстых слоев или низкую - при уплотнении тонких слоев асфальтобетонной смеси. 5 ил.

Полезная модель относится к дорожно-строительной технике и предназначена для уплотнения дорожных покрытий, оснований и грунтов.

Известен гладковальцовый каток осцилляторного типа [Костельов М.П. Новый способ уплотнения дорожно-строительных материалов. // Автомобильные дороги 6, 1991. - с. 13-15.], внутри вальца которого расположены вращающиеся дебалансные валы, расположенные оппозитно на определенном плече от оси вальца со сдвинутыми на 180° эксцентриковыми массами. Это позволяет создавать на вальце изменяющийся во времени и по направлению крутящий момент, что обеспечивает его малые колебания (осцилляции) и приводит к более качественному и эффективному уплотнению покрытия.

Однако, ввиду малого пятна контакта вальца, время контакта мало, глубина проработки материала снижается, что в итоге приводит к падению эффективности уплотнения. Кроме того, гладкая поверхность вальца во время его осцилляций проскальзывает относительно покрытия, что ведет к образованию волнистости покрытия.

Из известных технических решений наиболее близким по технической сущности является вибрационный каток с возбудителем комбинированного действия [Пат. 121261 U1 Российская федерация, МПК Е01С 19/28. Валец дорожного катка комбинированного действия [текст]/ Дубков В.В., Серебренников B.C.; заявитель и патентообладатель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия (СибАДИ) (RU). - 2012123883/03; заявл. 08.06.2012; опубл. 20.10.2012.], в котором вибрационный механизм снабжен двумя оппозитно расположенными дебалансными валами со смещенными на 180° эксцентриковыми массами, и третьим дебалансным валом, состоящим из подвижного и неподвижного эксцентрика, со смещенной на 90° по отношению к двум первым эксцентриковой массой, с противоположным направлением вращения. При вращении дебалансные валы создают колебания, которые передаются на уплотняемый материал, тем самым снижая внутреннее трение в материале и сцепление между его частицами, что снижает сопротивление материала уплотнению. Данная конструкция позволяет изменять амплитуду и вынуждающую силу вибровозбудителя в процессе уплотнения дорожно-строительных материалов.

Однако данный валец нельзя использовать при уплотнении асфальтобетонных смесей на мостах и путепроводах ввиду передающейся вертикальной вибрационной нагрузки на уплотняемый материал, а, следовательно, и на конструкцию моста или путепровода.

Кроме этого в предложенном механизме нет возможности изменять момент крутильных колебаний вальца при заданной частоте вращения дебалансных валов, что имеет большое значение при уплотнении слоев асфальтобетонной смеси различной толщины.

Задачей полезной модели является возможность изменения момента крутильных колебаний при одной и той же частоте вращения дебалансных валов осциляторного вальца.

Указанный технический результат достигается тем, что осцилляторный валец дорожного катка содержит обод, покрытый слоем резины толщиной 15-20 мм, снабжен двумя оппозитно расположенными дебалансными валами со смещенными на 180° эксцентриковыми массами, состоящими из подвижных и неподвижных эксцентриков, позволяющих изменять величину крутильных колебаний в процессе уплотнения дорожно-строительных материалов.

Такая конструкция позволяет изменять величину крутильных колебаний вибровозбудителя в процессе уплотнения дорожно-строительных материалов.

При вращении дебалансные валы создают колебания, которые через валец передаются на уплотняемый материал, тем самым снижая внутреннее трение в материале и сцепление между его частицами, что снижает сопротивление материала уплотнению.

Полезная модель поясняется нижеследующим описанием и прилагаемыми чертежами, где на фиг. 1 приведено продольное сечение вальца, на фиг. 2 - сечение Б-Б, на фиг. 3 - сечение А-А, на фиг. 4, 5 - подвижные и неподвижные эксцентрики дебалансных валов.

На осцилляторный валец дорожного катка установлен гидромотор 1, который посредством редуктора 2 соединен с ободом 3. Поверхность обода 3 покрыта слоем резины 4, толщиной 15-20 мм. Внутри вальца расположены поперечные ребра 5, на которых установлены два дебалансных вала 6, оси которых равноудалены от оси вальца, при этом их эксцентриковые массы смещены относительно друг друга на 180°. Для привода валов используется зубчатая передача 7. Также на поперечных ребрах установлен ведущий вал 8, соединенный с гидромотором 9, при этом его ось совпадает с осью вальца.

Рабочий режим вибрационного механизма вальца осуществляется следующим образом. Во время рабочего хода катка гидромотор 8 через зубчатую передачу 9 приводит во вращение дебалансные валы 6. При этом ввиду того, что эксцентриковые массы валов 6 смещены на 180°, на валец передаются крутильные колебания (осцилляции).

При изменении направления вращения валов 6 изменяется эксцентриситет масс дебалансных валов r, что ведет к изменению момента вращения и, как следствие, к изменению вынуждающей силы дебалансных валов, создающих осцилляторные колебания вальца. Таким образом, можно устанавливать две величины момента крутильных колебаний: высокую - при уплотнении толстых слоев или низкую - при уплотнении тонких слоев асфальтобетонной смеси. Эта конструктивная особенность позволяет существенно расширить границы применения предлагаемого вальца вибрационного катка.

Предложенная конструкция вальца дорожного катка проявляет в себе положительные качества осцилляторных и статических катков (совместное действие крутильных колебаний и статической нагрузки). Указанные качества способствуют повышению производительности вибрационного осциляторного катка за счет уменьшения количества проходов, требуемых для достижения нормативной плотности.

Осцилляторный валец дорожного катка с изменяемой величиной крутильных колебаний, содержащий обод, покрытый слоем резины толщиной 15-20 мм, снабжен двумя оппозитно расположенными дебалансными валами со смещенными на 180° эксцентриковыми массами, отличающийся тем, что эксцентриковые массы состоят из подвижных и неподвижных эксцентриков, позволяющих изменять величину крутильных колебаний в процессе уплотнения дорожно-строительных материалов.

РИСУНКИ

ТЕХНОЛОГИИ AMMANN ОБЕСПЕЧИВАЮТ РЕНТАБЕЛЬНОСТЬ УПЛОТНИТЕЛЬНЫХ РАБОТ

Понятие «технологии», возможно, не первое слово, которое приходит на ум, когда вы видите каток в работе.

И это несколько странно.

Ведь именно технологии, использованные при производстве катков Ammann, обеспечивают высокое качество, производительность и снижение затрат — все то, что отличает прибыльный проект от убыточного.

Система интеллектуального уплотнения Ammann Compaction Expert (ACE)


Использование интеллектуальных технологий в машинах Ammann, в число которых входят как тяжелые асфальтовые и грунтовые катки, так и легкое оборудование, например, вибротрамбовки, виброплиты, навесные уплотнители и траншейные катки, служит гарантией достижения заказчиком всех поставленных им целей.

Одним из ключевых продвинутых технологических решений выступает система интеллектуального уплотнения Ammann Compaction Expert (ACE). С ее помощью операторы могут убедиться, что достигнута требуемая степень уплотнения и можно переходить к следующему участку на рабочей площадке.

Система ACE может устанавливаться на грунтовые и асфальтовые катки и, как правило, используется при реализации крупных проектов, таких как строительство аэропортов и магистралей, где предъявляются жесткие требования к качеству.

Уникальность системы ACE еще и в том, что она доступна для легких уплотнительных машин. Ею можно оснастить виброплиты Ammann серий APH и APR, навесные уплотнители серии APA и траншейные катки серии ARR.

Система ACE модифицируется в зависимости от типа и размера машины. Версия ACEforce устанавливается на более тяжелые машины, а версия ACEecon — на компактные реверсивные плиты.

Проверяя степень уплотнения и предотвращая чрезмерное уплотнение, система ACE существенно повышает качество работы.

Если говорить о производительности, система ACE позволяет грамотно распределять рабочее время, т.е. уделять внимание более значимым участкам и быстрее проходить менее важные. Это позволяет исключить лишние проходы и повысить эффективность, что положительно сказывается на рентабельности. Исключение лишних проходов способствует экономии топлива, снижает износ машины и трудозатраты. Кроме того, это дает преимущества и при техническом обслуживании машин.

Осцилляция

Осцилляция — еще одно передовое технологическое решение для повышения производительности. Оно используется на тяжелых грунтовых и асфальтовых катках и в отличие от обычной круговой вибрации позволяет устранить 90 % нагрузки на материалы. Это особенно важно, если необходимо уплотнять покрытия на мостах, над подземными коммуникациями и канализацией, а также рядом со зданиями, то есть в случаях, когда традиционное вибрационное уплотнение может привести к повреждениям.

Осцилляция использует меньшее усилие, но передает поверхности вертикальную и горизонтальную энергию уплотнения, притирая материал под вальцом. Валец находится в постоянном контакте с поверхностью, передавая на нее и статическую, и динамическую нагрузку.

Катки с осцилляцией обладают множеством преимуществ. Они могут приступать к уплотнению горячих асфальтовых слоев быстрее, чем традиционные виброкатки, и дольше работать на уже остывшем материале. В результате существенно увеличивается временной промежуток для уплотнения, что весьма удобно в условиях нехватки времени.

Кроме того, такие катки идеальны для прикатывания стыков асфальтового полотна. Притирающее воздействие осцилляции передает достаточно энергии для уплотнения горячего материала, в то же время не повреждая уже остывшую полосу.

При работе катков с осцилляцией на грунте можно не опасаться повреждения чувствительных структур или чрезмерного уплотнения.

Трехвальная система вибрации

На гидростатические реверсивные виброплиты серии APH устанавливается трехвальная система вибрации, запатентованная компанией Ammann. Оснащенные ею машины серии APH — самые крупные виброплиты Ammann — демонстрируют лучшие в отрасли показатели преодоления уклона и высокую мощность уплотнения.

Трехвальная система вибрации устраняет неравномерное перемещение, обеспечивая плавное движение гидростатических виброплит даже по тяжелому связному грунту. Равномерное движение машины, оснащенное данной системой, позволяет легко преодолевать препятствия или уплотнять материал обратной засыпки с высоким содержанием влаги. При этом устраняется эффект зарывания, из-за которого машины других производителей могут вообще не сдвинуться с места.

Простая управляемость и маневренность виброплит оказывается весьма полезной, когда требуется производить уплотнение с низкой частотой и большой амплитудой.

Все эти технологии обеспечивают невероятные преимущества всем уплотнительным машинам Ammann — от легкого оборудования до тяжелых катков. Как результат — растет не только производительность, но и рентабельность.

Аренда катка DYNAPAC CC222HF в Москве и Московской области

Массы

Максимальная рабочая масса

8 400 кг

Рабочая масса (включая ROPS)

7 700 кг

Масса переднего модуля / заднего модуля

3 840 кг/ 3 860 кг

Сцепление

Диапазон скорости

0-13

Вертикальная осцилляция

±8°

Теоретически преодолеваемый уклон

42 %

Уплотнение

Центробежная сила, при высокой/низкой амплитуде

78 кН/ 44 кН

Номинальная амплитуда (высокая/низкая)

0,7 мм/ 0,2 мм

Статическая линейная нагрузка (передний/задний модуль)

26,5/ 26,6 кг/см

Частота вибрации, при
высокой/низкой амплитуде

51 Гц/ 71 Гц

Водяной бак

2 x 365

Двигатель

Производитель/Тип

Deutz TD 2011 L04i

Тип

С воздушным охлаждением турбо дизель

Номинальная мощность, SAE J1995

60 кВт (82 л.с.) @ 2 800 об./мин

Ёмкость топливного бака

120 л

Вариант двигателя

Производитель/Тип

 

Вариант двигателя

Производитель/Тип

 

Гибравлическая система

Привод передвижения

Регулируемый аксиально поршневой гидронасос.
Нерегулируемые радиально поршневые гидромоторы (2).
Нерегулируемые радиально поршневые гидромоторы (4-CC 232HF).

Вибрация

Регулируемый аксиально поршневой гидронасос.
Нерегулируемые аксиально поршневые гидромоторы.

Рулевое управление

Нерегулируемый шестеренный гидронасос.

Основной
тормоз

Гидростатический, зависящий от положения рукояти движения

Парковочный/ аварийный тормоз

Отказоустойчивыми multidisc тормоза на барабанах.

Глоссарий спецтехники ASPHALT MANAGER

Немецкая корпорация Bomag на протяжении более 60 лет носит звание главное передовика и новатора на международном рынке технологий и машин для уплотнения почвы, снабжая потребителей эффективными и экономически выгодными инструментами повышения рентабельности бизнеса.

Так, технология ASPHALT MANAGER технология - помогающая автоматизировать рабочий процесс и добиваться равномерного, экономичного уплотнения вне зависимости от условий строительной площадки, толщины слоя и профессионализма оператора.

Основная задача системы – облегчить ежедневный труд и избежать ошибок в процессе работы. AM характеризуется простой, понятной и гибкой работой, не требующей водителя катка проходить дополнительную подготовку. Все, что ему следует сделать, – выбрать необходимую толщину слоя, а дальше система самостоятельно выполнит все остальное.

В зависимости от достигнутой в процессе работы степени уплотнения амплитуда вибрации непрерывно меняется, благодаря чему исключается возможность переуплотнения почвы или отскока вальца. Кроме этого, за счет бесступенчато изменяемой амплитуде гарантируется мощная и вместе с тем мягкая работа системы ASPHALT MANAGER, которая является залогом оптимальной производительности в любых условиях, а также гибкости применения. Так, эта особенность технологии позволяет применять каток в стесненных условиях, к примеру, практически вплотную к домам и постройкам, минимизируя вероятность их повреждения. При этом тяжелые материалы с помощью AM уплотняются быстро и качественно.

При переключении на ручной режим каток с технологией AM способен выполнять функции катка с осцилляцией, но при этом отличаясь расширенными возможностями применения. В этой ситуации за счет осциллирующего вальца прикладываются тангенциальные усилия к обрабатываемому материалу без вертикальной составляющей амплитуды, а водитель вправе выбирать любое направление колебаний.

Еще одно преимущество ASPHALT MANAGER – отличная сочетаемость с разрезными вальцами, благодаря чему она подходит для использования в условиях, непригодных для традиционной осцилляции ввиду ее конструктивных особенностей.

Интегрированная в ASPHALT MANAGER измерительная система E-VIB информирует водителя о достигнутой степени уплотнения, позволяя ему в режиме реального времени отслеживать прогресс и за меньшее количество проходов добиваться качественной обработки поверхности. Но стоит отметить, что в том случае, если система работает в режиме осцилляции, одновременное измерение степени уплотнения невозможно ввиду физических принципов обоих процессов.

Все глаза на колебания | Для профессионалов в строительстве

Тенденции развития технологий строительного оборудования часто меняются. Хотя система качания вальцов была разработана в 80-х годах, системы становятся все более распространенными для решения сложных задач уплотнения, таких как тонкие подъемники.

Так что же такое осцилляция и как она может улучшить ваш бизнес? Мы попросили производителей роликов взвесить.

Что такое колебание?

Колебательная технология была представлена ​​в Германии в 1983 году как решение проблемы чрезмерного уплотнения.

«Изначально мы разработали осциллятор, чтобы обеспечить более быстрое и эффективное уплотнение», - говорит Ричард Эванс, вице-президент по продажам уплотнительного оборудования Hamm. «Тандемные катки с одним качающимся барабаном и одним вибрационным барабаном обеспечивают, по крайней мере, такую ​​же степень уплотнения, как и катки с двойным вибрирующим барабаном, но с меньшим количеством проходов».

С этими системами вибрации барабан остается в постоянном контакте с материалом, позволяя катку передавать динамическую энергию уплотнения асфальтовому слою в качестве альтернативы традиционной вибрации.

«Колебание - это не вертикальная сила, которая прикладывает энергию для уплотнения без удара. Другими словами, нет никакой вибрации или движения вверх-вниз. Барабан остается в контакте с поверхностью, и нет повторяющихся ударов по поверхности для уплотнения », - говорит Марк Эккерт, менеджер по продукции Volvo Construction Equipment.

Технология отменяет вертикальное движение барабана и создает только горизонтальное движение. Это обеспечивает большее усилие уплотнения, чем статическая прокатка, но меньшее усилие, чем традиционная вибрация.

«С вибрационным барабаном вы все равно продолжаете воздействовать на смесь, и в конечном итоге вы собираетесь раздавить материал», - говорит Эванс. «В вибрационном барабане поверхность - это прощающий фактор. Барабан скользит, вы не рискуете раздавить агрегаты ».

Oscillation может помочь подрядчикам достичь более высоких показателей плотности, приближая их к бонусным деньгам просто из-за того, как барабан взаимодействует со смесью.

«Колебательное движение уплотнения создается смещенными по фазе эксцентриковыми грузами, которые создают вращательное движение, измеряемое как тангенциальная амплитуда», - объясняет Брайан Даунинг, консультант по глобальным продажам компании Caterpillar, Inc.«Колебательная система создает уплотнение асфальта посредством массирующего движения, которое создает движение агрегатов, позволяя им перестроиться в более плотную матрицу. Это массирующее движение передает энергию уплотнения асфальтовому слою и меньше энергии передает окружающим конструкциям и инфраструктуре под слоем ».

Где использовать

Поскольку колебания создают более мягкое уплотняющее усилие, системы особенно важны при работе в ограниченном пространстве или на тонких подъемниках.

«Эти катки подходят для уплотнения тонких лифтов, нежных смесей, стыков, мостовых настилов или при работе рядом с конструкциями», - говорит Берт Эрдманн, менеджер по продукции для тяжелого уплотнения BOMAG. «Кроме того, система возбудителя колебаний позволяет использовать ролик при температурах мата, которые ниже, чем обычно допускаются для стандартной традиционной вибрации. В основном это связано с тем, что барабаны с колебательным возбуждением не «ударяют» по асфальтовому мату, как обычный каток, и, следовательно, они не раздавливают заполнитель, поскольку увеличение плотности достигается за счет манипуляций.”

Чувствительные области применения также идеально подходят для роликов, оснащенных системой качания.

«Традиционная вибрация может повредить окружающие конструкции и материалы», - говорит Экерт. «Колебания устраняют более высокий уровень силы, которая может повредить чувствительные приложения и окружающую среду. Операторы могут отключить вибрацию на традиционных роликах и выполнить статическое катание или использовать катки с пневматическими шинами, но колебания обеспечивают достаточную силу для достижения уплотнения быстрее, чем статическое катание, при этом не повреждая коврик или соседние конструкции.”

Это также делает вибрационное уплотнение идеальным для ночной работы.

«Многие города предпочитают использовать эти катки в ночное время, потому что они не издают такого большого шума, как традиционные вибрационные катки, потому что вы не воздействуете на материал постоянно», - говорит Эванс. «Кроме того, если вы работаете в густонаселенном районе города, вам подойдут колебательные ролики, поскольку они не создают нежелательных вибраций в окружающих конструкциях.

«Кроме того, если вы перекручиваете старые канализационные трубы, оптоволоконные кабели и т. Д., вы рискуете разрушить их с помощью вибрационного катка, - продолжает Эванс. «У вас нет такого риска с колеблющимся роликом, и вы также не создадите трещин в соседних конструкциях».

Колебание также полезно для уплотнения стыков, поскольку большинству подрядчиков по асфальтированию приходится иметь дело с горячими и холодными полосами при укладке дорожного покрытия.

«Когда вымощенная и уплотненная дорожка уже остыла, если вы подойдете и ударите новый материал с помощью вибрационного катка, вы не только протолкните новый материал вниз, но и уплотните этот холодный шов. снова и раздавить его », - говорит Эванс.«Колебание будет сдавливать этот материал вниз, не оказывая никакого отрицательного воздействия на холодную, предварительно уплотненную сторону».

Как использовать

Колебательные системы не требуют дополнительных настроек или обучения для использования, так как считается саморегулирующейся амплитудой, которую операторы могут включать и выключать. Тем не менее, колебания не следует использовать при любых обстоятельствах. Важные подрядчики используют обычную вибрацию в положении разрушения (начального прохода) уплотнения.

«Обычные вибрационные системы на начальных проходах используют более высокую энергию уплотнения, что приводит к более быстрому росту уплотнения, когда температура мата более благоприятна для уплотнения», - говорит Доулинг.

Следовательно, колебание лучше всего использовать в промежуточном и конечном положениях.

Благодаря эффективному уплотнению колебательных катков, многие подрядчики считают, что с помощью колебательного катка они могут повысить производительность, исключив третий чистовой каток на строительной площадке, и при этом добиться тех же результатов.

«Колебательные валки можно использовать как промежуточные, так и чистовые, - говорит Эванс. «Часто мы обнаруживали, что использование обычного разрушающего ролика и осциллирующего ролика будет достаточно для достижения уплотнения.Качающийся ролик обеспечивает плавность хода, поэтому вам не нужно запускать третий ролик в статическом режиме ».

Эрдманн добавляет, что с помощью качающихся катков обычно получается очень гладкая поверхность асфальта, поскольку они «сглаживают» следы от ударов, оставленные обычными виброкатками.

Как и в случае обычных вибрационных систем, операторы должны следить за тем, чтобы скорость движения машины не превышала скорость вибрационных систем. При использовании обычных вибрационных систем оптимальное уплотнение происходит, когда скорость катка установлена ​​так, что создается 10–14 ударов на фут.

«В отличие от статической прокатки, контроль скорости прокатки важен как для колебаний, так и для вибрации», - говорит Эккерт. «Прокатка с колебаниями по сравнению со статической прокаткой сократит количество проходов, необходимых для достижения заданной плотности.

Подобно обычным вибрационным системам, слишком высокая скорость движения колебательной системы может привести к нежелательной отделке поверхности и разрыву и / или толканию слоя асфальта.

«Совет для операторов в чувствительных областях применения - использовать колебания только в заднем вальце», - продолжает Экерт.«Для более толстых подъемников, которые не используются в сложных условиях, я рекомендую задействовать вибрацию в переднем вальце и вибрацию в заднем вальце, чтобы помочь им достичь максимальных результатов уплотнения».

Эрдманн добавляет, что подрядчики также должны следить за температурой мата при использовании колебательной системы.

«Когда температура мата падает, оператор должен следить за датчиком температуры и выключать стандартный вибрационный барабан при достижении критической температуры», - говорит он.«Оператор может продолжать катание с включенной колебательной системой еще примерно на 15–20 ° F, в зависимости от типа уплотняемой смеси».

Большинство подрядчиков знают, что как только смесь достигает 175 ° F, в смеси больше не должно быть вибрации, но с колебаниями еще есть время для достижения идеальных значений плотности.

«Если у вас вообще осталась вязкость смеси, и вам все еще нужно достичь этих бонусных значений, вы можете использовать колебание до 130 ° F», - говорит Эванс.«Пока материал все еще движется, вы можете безопасно использовать колебание при любой температуре».

Это также означает, что колебание идеально подходит для уплотнения при более низких температурах, поскольку вы можете работать дольше в течение сезона.

Поддерживайте его работоспособность

Из-за характера колебательного уплотнения барабан остается в прямом контакте с поверхностью мата в течение более длительного периода времени по сравнению с обычной вибрацией.

«Со временем это потенциально может привести к износу барабана и утонению корпуса барабана, - говорит Берт Эрдманн из BOMAG.«Подрядчики, использующие ранние модели конкурирующих колебательных катков в некоторых приложениях, имели проблемы с сокращением срока службы барабана».

Однако обслуживание качающихся валков очень похоже на обслуживание обычных вибрационных машин.

«Из-за природы колебательной системы, имеющей несколько эксцентрических грузов для создания массирующего движения, существует потребность в дополнительной передаче энергии», - говорит Доулинг. «Несколько эксцентриковых грузов приводятся в движение ремнями силовой передачи. Ремень передачи мощности имеет высокую несущую способность, что обеспечивает плавную и длительную работу эксцентриковых систем.”

Поэтому важно регулярно проверять изоляторы крепления барабана и ремни на предмет повреждений, а также контролировать корпус барабана на предмет утонения или износа по краям. Операторы также должны прислушиваться к необычным шумам.

«Требуется повышенное обслуживание колебательных компонентов, таких как приводные ремни или цепи», - заключает Эккерт. «Для многих подрядчиков преимущества колебаний намного перевешивают эти проблемы».

Колебания: различные приложения

Преимущество 4: Низкие колебательные нагрузки

Качающиеся барабаны не отрываются от основания во время уплотнения.По сравнению с вибрационными барабанами, с колебательными барабанами только около 15% вибрации направляется на подложку вокруг ролика. Это означает, что качающиеся катки могут также без проблем использоваться для динамического уплотнения вблизи чувствительных к вибрации зданий или сооружений. Поскольку ролики намного тише, они помогают защитить окружающую среду. Еще одно преимущество, обеспечиваемое уплотнением с низким уровнем вибрации, заключается в том, что оно снижает износ компонентов, а также значительно снижает утомляемость приводных роликов.

Преимущество 5: безвредное для материалов уплотнение

При виброуплотнении после достижения определенного уровня жесткости возникает риск разрушения структуры материала или раздавливания частиц. Это не относится к колебаниям: они обеспечивают перераспределение частиц заполнителя без повреждений. Таким образом, колебания предотвращают дробление частиц и чрезмерное уплотнение. Кроме того, вибрационное уплотнение создает водонепроницаемые, долговечные швы, не повреждая холодный асфальт.

Преимущество 6: больший диапазон температур

Колебание расширяет температурный диапазон, в котором возможно уплотнение, поскольку его можно использовать для уплотнения без повреждений даже при более низких температурах. По этой причине осцилляция особенно подходит для уплотнения тонких слоев или на быстро охлаждаемых поверхностях, таких как мосты. Кроме того, эта характеристика увеличивает гибкость в процессе строительства.

Подрядчики получают выгоду от осцилляции

Многие подрядчики знают о преимуществах динамического уплотнения с колебаниями и знают, что с помощью этой технологии они могут не только работать чрезвычайно эффективно, но и повысить качество дорожного строительства в выгодном свете.Это причина, по которой строительные компании все чаще выбирают катки с возможностью колебания, и что сегодня каждый пятый тандемный каток, покидающий завод в Тиршенройте, оснащен колебательным барабаном.

Dynapac CO4200 66-дюймовый двухбарабанный качающийся валок • Dynapac

FORT MILL, S.C. - 12 февраля 2019 г. - Dynapac North America расширяет свою обширную линейку катков, добавив двухбарабанный качающийся каток Dynapac CO4200 66 дюймов.CO4200 предоставляет подрядчикам дополнительное решение для тяжелого уплотнения в хорошо сбалансированной и надежной машине. CO4200 представляет собой лучший в своем классе вибрационный барабан с износостойкостью, который включает в себя кожух, изготовленный из Hardox® 450. Время простоя сводится к минимуму за счет замены ремня менее чем на 2 часа.

«Эта новая машина была разработана на основе отзывов конечных пользователей нашей проверенной линейки катков, и мы очень рады представить новый двухбарабанный каток с осцилляцией на рынке Северной Америки», - сказал Виджай Паланисами-старший.Менеджер по продуктовому маркетингу. «Операторы оценят общую долговечность этой машины в сочетании с стремлением Dynapac предоставить чрезвычайно сбалансированный каток, что в конечном итоге способствует выдающимся результатам уплотнения. Эта новая машина, без сомнения, предназначена для работы и долговечна ».

Новейшая технология осцилляции, предлагаемая в тандемных катках Dynapac, отвечает особым потребностям рынка, особенно при уплотнении участков, где необходимо уменьшить вибрацию, например настилов мостов или участков, прилегающих к фундаменту, или при укладке тонкого асфальта.Концепция вибрационного уплотнения также может помочь снизить риск повреждения менее качественных заполнителей.

Dynapac CO4200 VI оснащен прочными и прочными компонентами, включая корпус барабана, изготовленный из Hardox® 450, износостойкой стали с номинальной твердостью 450 HBW. Этот особый сорт стали Hardox обеспечивает превосходную стойкость к вмятинам и истиранию, сводит к минимуму износ и способствует увеличению срока службы барабана.

Помимо использования более твердой и прочной стали, новая модель роликов также упрощает обслуживание, обеспечивая легкий доступ к ремням и другим компонентам за счет встраивания люков в барабан.Ремни можно получить и заменить всего за два часа, что в конечном итоге сокращает время простоя и увеличивает производительность на рабочем месте.

Как и другие катки Dynapac, новый CO4200 VI также отличается чрезвычайно сбалансированной рабочей массой для передних и задних модулей: 11 023 фунта (5000 кг) и 10 802 фунта (4900 кг) соответственно. Сбалансированная конструкция новой модели катка Dynapac помогает уменьшить следы катков и обеспечивает равномерно уплотняемую поверхность при каждом проходе.

Новые модели обладают силой колебаний до 27 450 фунтов (122 кН) с частотой колебаний 2400 полуколебаний в минуту (40 Гц). При работе в режиме вибрации устройство обеспечивает до 28 780 фунтов (128 кН) центробежной силы и частоту вибрации 3060 полуколебаний в минуту (51 Гц) в режиме высокой амплитуды и 18 880 фунтов (84 кН) центробежной силы и 4020 полных импульсов в минуту (67 Гц) в режиме низкой амплитуды. Каток приводится в движение двумя турбодизельными двигателями Cummins® QSF3.8 с водяным охлаждением и может развивать путевую скорость до 7.5 миль / ч (12 км / ч).

Для получения дополнительной информации о продуктах Dynapac посетите www.dynapac.us.

Dynapac - ведущий поставщик высокотехнологичных катков для грунта и асфальта, асфальтоукладчиков и фрезерного оборудования, стремящийся повысить эффективность работы клиентов. Dynapac представлена ​​во всем мире через собственные региональные офисы продаж и обслуживания, а также сотрудничает с обширной профессиональной дистрибьюторской сетью. Штаб-квартира Dynapac находится в Варденбурге, Германия, а производственные мощности расположены в Европе, Южной Америке и Азии.Dynapac входит в группу FAYAT. Служба поддержки и распространения Dynapac North America находится в Форт-Милл, штат Южная Каролина. www.dynapac.us.

Компактный мостик с колебательными роликами | Журнал AsphaltPro Magazine

Департамент транспорта штата Вашингтон (WSDOT) и Вашингтонская ассоциация асфальтобетонных покрытий (WAPA) объединились для надлежащего уплотнения настилов мостов HMA с помощью колебательных катков.

Департамент транспорта штата Вашингтон (WSDOT) давно использует относительно тонкие (обычно менее 2 дюймов глубиной) покрытия из горячего асфальта (HMA), часто в сочетании с гидроизоляционными мембранами, для защиты бетонных настилов мостов от поверхностного износа и повреждения от влаги. .Чтобы HMA обеспечивал непроницаемое уплотнение и хороший срок службы слоя износа, дорожное покрытие должно быть хорошо уплотнено - обычно не менее 92 процентов от максимальной теоретической плотности. Сочетание небольшой глубины мощения и температурных условий окружающей среды на настилах мостов затрудняет достижение заданной плотности даже при благоприятных условиях. К этой проблеме добавляется тот факт, что WSDOT в настоящее время ограничивает использование традиционных вибрационных катков при уплотнении HMA на настилах моста.Текущие стандартные спецификации WSDOT теперь читаются так:

«На мостовых настилах и на подходе к проезжей части длиной пять футов, непосредственно примыкающем к концу моста / спинке тротуарного сиденья, используйте катки только в статическом режиме». (Стандартная спецификация WSDOT 5-04.3 (10) A, последнее предложение).

Компания

Lakeside Industries, член WAPA, приступила к реализации проекта новой парковки с колебательным уплотнением для демонстрационных целей. Они применили прихватку, вымостили, а затем использовали каток Hamm HD + 70i в колебательном режиме.

Ограничение «только статический режим» связано с тем, что традиционные вибрационные катки прикладывают вертикальные ударные силы, которые могут передаваться на настил моста и конструкцию моста, потенциально вызывая структурные повреждения. Обеспокоенность усиливается тем фактом, что многие из мостов, которые включают слой износа HMA, являются стареющими конструкциями, что увеличивает потенциальные повреждения от вертикальных ударных вибраций.

Сочетание сложных факторов, возникающих при укладке настила моста, привело к тому, что подрядчики по укладке дорожных покрытий использовали дополнительные инструменты, время и ресурсы в своих усилиях по уплотнению без доступа к их преобладающему инструменту для уплотнения HMA, традиционному виброкатку.Большинство подрядчиков по укладке дорожных покрытий считают необходимым добавить катки для достижения большего покрытия в статическом режиме или добавить пневматический каток, который они в противном случае обычно не использовали бы в своей роликовой передаче. Поскольку настилы мостов, как правило, представляют собой небольшую часть более крупного проекта по укладке дорожного покрытия, неэффективность измененного прокатного поезда увеличивает общую стоимость проекта.

В попытке добавить новый инструмент в роликовый поезд HMA подрядчика по укладке дорожного покрытия Вашингтонская ассоциация асфальтобетонных покрытий (WAPA) начала сотрудничать с WSDOT для изучения возможности использования колебательных катков на мостовых конструкциях.

Колебательные катки передают энергию уплотнения с другой динамикой. Роликовый барабан колеблется вперед и назад, а не вверх и вниз, передавая силы в основном в горизонтальной плоскости, как это определено в разделе «Как катиться для получения бонуса», часть 2 этой серии. В результате энергия уплотнения «мягче» и локализована по сравнению с обычным виброкатком. Как вертикальная динамическая сила, так и площадь поверхности, на которую влияет динамика колебаний, значительно уменьшаются.Хотя сочетание вибрационного и колебательного уплотнения, как правило, идеально для максимального повышения эффективности уплотнения (большинство колебательных катков имеют как колебательные, так и традиционные колебательные режимы), успеха можно добиться, используя только колебательный режим катка.

Обсуждение

WAPA с WSDOT всерьез началось в середине 2016 года, когда WSDOT взяла на себя обязательство обновить свои стандарты строительства мостовых настилов HMA в попытке увеличить срок службы накладок HMA настилов моста (см. Строительный бюллетень WSDOT # 2016-05).

Представители

WAPA и WSDOT из подразделений Construction и Bridge / Structures начали диалог о том, что необходимо для увеличения срока службы покрытий HMA настила моста с учетом ограничений на использование вибрационных катков.

Вот мембрана на палубе моста Селах Крик, смотрящая на юг.

Наиболее очевидная потребность заключалась в улучшенных вариантах уплотнения, и колебательная прокатка была быстро определена как наиболее вероятная и легкодоступная технология / решение, но WSDOT требовались надежные данные для рассмотрения любых изменений в спецификации мостового покрытия «только в статическом режиме».

В качестве меры, вытекающей из первоначальных разговоров с WSDOT, WAPA обратилась к производителям катков и родственным им ассоциациям асфальтовых покрытий (SAPA) в попытке собрать убедительные доказательства относительно правильного использования колебательных катков на настилах мостов.

Производителей роликов попросили предоставить документацию, подтверждающую целесообразность использования колебаний на настилах моста, а SAPA попросили предоставить спецификации DOT состояния на основе их состояний, позволяющих использовать колебательные ролики, и, если возможно, любые данные о том, как спецификация был развит.

Вскоре стало очевидно, что, хотя колебательная прокатка широко разрешена на нескольких проектах мощения мостов высокого профиля, ни производители роликов, ни SAPA в штатах, где уже разрешено использование колебательных роликов на мостах, не имели легко доступной документации по динамике колебательных роликов воздействие на мостовые конструкции. Из-за отсутствия подтверждающих данных WSDOT и WAPA должны были сотрудничать в целях независимой разработки базовых данных, которые можно было бы использовать для подтверждения приемлемости колебательных катков для мощения настилов мостов.

Columbia Paving использовала каток Hamm в режиме колебаний для уплотнения настила моста Селах-Крик.

Первым шагом в этом процессе было продемонстрировать динамику вибрации колебательного катка и сделать это в условиях безопасной укладки (без мостового настила).

Зная, что WAPA и WSDOT стремятся получить исходные данные для поддержки использования колебательных катков, Lakeside Industries, которая является постоянным членом WAPA подрядчиком по укладке дорожных покрытий, ускорила демонстрационный проект августа.2 августа 2018 г. в Лейси, штат Вашингтон, с использованием катка Hamm HD + 70i в условиях уклона (т. Е. При укладке новой парковки). Каток от Hamm, компании Wirtgen Group со штаб-квартирой в Антиохе, штат Теннесси, был поставлен компанией Modern Machinery, которая является ассоциированным дилером оборудования WAPA.

Кроме того, Дэйв Белл из Lakeside Industries поручил фирме по мониторингу вибрации регистрировать различные режимы / типы роликов, тем самым документируя различия в динамике роликов. Мониторинг вибрации в конечном итоге регистрировал предварительную прокатку, статические (ролик со стальным колесом), традиционную вибрацию (ролик со стальным колесом), колебательную вибрацию (ролик со стальным колесом), статическую пневматическую прокатку и вибрационную пневматику.В знак поддержки этих усилий WSDOT послал четырех представителей для наблюдения и обсуждения демонстрации с WAPA и Lakeside.

Полевая демонстрация проиллюстрировала различные энергетические характеристики различных режимов прокатки. Команда WSDOT смогла легко подтвердить на основе простых наблюдений «через подошвы своих ботинок», что каток Hamm в колебательном режиме (и, кстати, вибропневматический каток) имел значительно менее агрессивную сигнатуру вибрации, чем тот же каток в традиционном вибрационном режиме.Также было отмечено, как быстро колебательные колебания рассеиваются от источника, становясь почти незаметными в пределах 10 футов от ролика.

После наблюдения за демонстрацией в классе, руководитель проекта WSDOT Энтони Мизумори, P.E., S.E. заявил: «… мы [WSDOT] думаем, что есть определенный потенциал для использования этого типа оборудования в некоторых наших проектах по устройству мостов».

После просмотра данных мониторинга вибрации, Mizumori санкционировал демонстрационный проект «следующего шага» по уплотнению с помощью колебательного катка на проекте по укладке мостов WSDOT.Неотъемлемой частью этих усилий было выполнение дополнительного мониторинга вибрации во время строительства для оценки реакции конструкции моста на колебательный режим качения.

Конец традиционного сезона мощения в штате Вашингтон быстро приближался.

Ведущие представители WSDOT по этому проекту (Мизумори и Боб Дайер, П.Е., один из помощников инженеров-строителей WSDOT) работали с WAPA, чтобы быстро определить проект моста, который все еще планировалось проложить до конца сезона.В качестве замечательной демонстрации сотрудничества WSDOT быстро определила идеального кандидата - мост № 82 / 102S возле Села, Вашингтон.

Мало того, что мост Селах-Крик планировалось заасфальтировать в середине сентября 2018 года, утвержденная линия для укладки мощения уже включает каток Hamm 120 HD, который является одной из колебательных моделей Hamm. Компания Columbia Paving, которая является постоянным членом WAPA, очень активно сотрудничала с командой WSDOT для реализации предложенного демонстрационного проекта. Представители WAPA, Columbia Paving и WSDOT встретились вечером сентября.14 августа 2018 г., чтобы наблюдать колебательное качение на мосту WSDOT. Первоначальная компания по мониторингу вибрации, Pacific Geo Engineering (PGE), получила контракт с WAPA на обеспечение измерения вибрации и подробный отчет.

Мизумори лично совершил поездку в 350 миль туда и обратно, чтобы контролировать стратегическое размещение оборудования для мониторинга и контролировать сбор данных, которые будут иметь решающее значение для оценки WSDOT. Оборудование для мониторинга было расположено посередине между первыми двумя опорами конструкции моста, место, выбранное таким образом, чтобы усилить любой возможный структурный резонанс колебательной вибрации.

Pacific Geo Engineering разместила оборудование для мониторинга вибрации на мосту Селах-Крик примерно там, где появляется эта красная точка.

Хорошо зная, что колебательные колебания вряд ли вызовут какие-либо проблемы (из-за результатов демонстрации прокатки на уклоне), демонстрация мощения палубы и сбор данных продолжались, как и планировалось, и WAPA направила данные мониторинга вибрации в WSDOT, как только Отчет PGE получен.

Было много обнадеживающих совместных действий в процессе оценки колебательной прокатки для WSDOT, но наиболее заметным результатом стало личное стремление Мизумори подготовить подробный отчет, который служит основой для решения WSDOT Bridge / Structure обновить стандартную спецификацию до обычно допускают использование колебательных роликов.

Мидзумори является автором 69-страничного отчета под названием «Колебательные барабанные катки для мощения HMA на настилах мостов». Отчет описывает процесс, описанный выше, и включает все соответствующие данные, которые команда Мизумори учла при оценке вибрации колебательных роликов. В результате его усилий спецификация WSDOT была обновлена ​​1 апреля 2019 г. и стала читать:

«На настилах мостов и на подходах к проезжей части в пределах пяти футов от моста / спинки сиденья тротуара катки не должны работать в режиме вибрации, определяемом как режим, в котором барабан вибрирует вертикально.Однако, если на чертежах не указано иное, ролики могут работать в колебательном режиме, определяемом как режим, в котором барабан колеблется только в горизонтальном направлении ».

WAPA считает это обновление спецификации удовлетворительным результатом. Он показывает, как сотрудничество в работе для достижения одной и той же цели - в данном случае максимального увеличения эффективности HMA и срока службы мостовых мостовых - может быть успешным при подборе правильной команды. WSDOT и промышленность объединились, чтобы максимально повысить качество будущих покрытий HMA для мостовых настилов на благо всех вовлеченных сторон и на благо путешествующей публики.

А теперь ... как насчет вибропневматического катка на мостовых настилах?

Примечание автора. В то время как катки HAMM использовались в демонстрациях WSDOT / WAPA, многие другие производители выпускают колебательные катки, включая Sakai, Caterpillar, Bomag, Dynapac и Volvo.


Дэвид Гент - исполнительный директор Вашингтонской ассоциации асфальтобетонных покрытий (WAPA).

Введение в колебания для тяжелых тандемных катков

Представляем качание для тяжелых тандемных катков

Группа компаний Ammann рада объявить о выпуске тяжелых тандемных катков с шарнирно-сочлененной рамой ARX 90 и ARX 110 с функцией качания.Катки соответствуют стандартам выбросов Tier 3 и Tier 4 Final. Они также используют дизайн, который максимизирует эффективность и обеспечивает комфорт.

Заявки:

  • Средние и большие стройплощадки
  • Транспортное строительство (муниципальные и городские дороги, автодороги, аэродромы)
  • Строительство зданий (жилые дома и промзоны)


Колебание - ключ

Важнейшей особенностью нового продукта является осцилляция, технология, которая помогает каткам достигать уплотнения с меньшей вибрацией.

Осцилляция снижает нагрузку на материалы примерно на 90% по сравнению с традиционной круговой вибрационной системой. Это важно при уплотнении мостов, над канализацией и инженерными коммуникациями, а также возле зданий, где традиционные вибрационные методы могут вызвать повреждение.

При колебании используется меньшая сила, но передается энергия как в вертикальном, так и в горизонтальном направлении, по существу перемещая агрегаты на место. Барабаны поддерживают постоянный контакт с землей и передают статические и динамические силы.

При работе с асфальтом ARX 90 и ARX 110 могут работать на горячих матах раньше, чем традиционные катки, а также они могут дольше оставаться на холодных матах. Это значительно расширяет окно уплотнения, необходимое для стесненных во времени бригад.

Ролики также отлично подходят для герметизации асфальтовых швов. Манипулятивное (перемешивающее) колебательное движение обеспечивает достаточно энергии для разрушения горячего асфальта, но не повреждает прилегающий холодный мат. Вибрация также устраняет следы вибрации.

При работе с почвой уплотнители предотвращают повреждение чувствительных конструкций и чрезмерное уплотнение.

Для тех случаев, когда колебания не требуются, модели ARX 90 и ARX 110 с колебаниями оснащены двухступенчатым вибратором для тяжелых условий эксплуатации. Каждый барабан имеет независимый вибрационный насос. Амплитуда и частота легко регулируются из кабины. Неразъемные барабаны смещены до 17 см с обеих сторон.

ЗагрузитьНазад ко всем

ЭФФЕКТЫ УПЛОТНЕНИЯ КОЛЕБАТЕЛЬНЫХ РОЛИКОВ

Исследования вибрационного уплотнения с гладкими вальцами показали, что степень уплотнения сильно зависит от двух параметров: величины вертикального колебательного смещения барабана и количества колебаний на единицу расстояния перемещения.В лаборатории были проведены испытания моделей с мелкосерийными катками для изучения влияния этих параметров на степень уплотнения. Каток имел диаметр 12 дюймов. Приложенные силы уплотнения и толщина слоя грунта были уменьшены соответствующим образом. Частота колебаний была уменьшена, чтобы устранить эффекты вибрации, но сохранить количество колебаний на единицу расстояния перемещения в пределах диапазона, характерного для полноразмерных роликов. Варьировались средние и колебательные компоненты силы, приложенной к грунту, а также количество проходов и количество колебаний на единицу расстояния.Исследуемые почвы представляли собой кварцевый песок с крупной и средней степенью гранулометрии и мелкодисперсный глинистый песок, приготовленный с несколькими начальными состояниями плотности. Результаты испытаний показали взаимосвязь переменных испытаний с степенью уплотнения, жесткостью почвы и внутренним демпфированием. Наблюдения за жесткостью и демпфированием оказались ценными для объяснения взаимодействия полноразмерных вибрационных катков с почвой и машиной и привели к разработке аналитической модели для прогнозирования величины колебаний барабана во время вибрации.В статье описаны эти модельные испытания и представлены результаты экспериментов. Обсуждаются также последствия результатов уплотнения почвы с помощью вибрационных катков. (Автор)

  • URL записи:
  • URL-адрес сводки:
  • Наличие:
  • Дополнительные примечания:
    • Публикация этого документа спонсируется Комитетом по уплотнению земляных работ.Распространение, размещение или копирование этого PDF-файла строго запрещено без письменного разрешения Транспортного исследовательского совета Национальной академии наук. Если не указано иное, все материалы в этом PDF-файле защищены авторским правом Национальной академии наук. Копирайт © Национальная академия наук. Все права защищены.
  • Авторов:
    • Селиг, Эрнест Т
    • Ю, Тай-Сун
  • Дата публикации: 1982

Информация для СМИ

Предмет / указатель терминов

Информация для подачи

  • Регистрационный номер: 00373025
  • Тип записи: Публикация
  • ISBN: 03090
  • Файлы: TRIS, TRB
  • Дата создания: 31 мая 1983 г., 00:00

Аналитическое моделирование скачкообразного движения колебательного барабана

Кинематика

Перед выводом уравнений движения необходимо установить кинематические соотношения для движения барабана и взаимодействия грунта с барабаном.

Расстояние R от начала логарифмической спирали (точка 0), описывающая осадочную впадину, до точки контакта C во время t читается как [24]

$$ \ begin {выровнено} R ( t) = a \ exp \ left [k {{\ bar {\ varphi}} \ left (t \ right)} \ right], \ quad {\ bar {\ varphi}} (t) = {\ bar {\ varphi}} _ 0 - \ delta (t), \ end {align} $$

(8)

с параметрами спирали a и k , откалиброванными по фактической форме поверхности почвы.Угол \ ({\ bar {\ varphi}} _ 0 = \ pi - \ alpha \) представляет наклон линии соединения между 0 и ° C в момент времени \ (t = 0, \ alpha = \ arctan \ frac { 1} {k} \) - угол между касательной и радиальной линией в точке (\ (R_0, {\ bar {\ varphi}} _ 0 \)), а \ (\ delta (t) \) определяет положение барабан в отстойнике в момент времени t (см. рис. 2). Предполагается, что в момент времени \ (t = 0 \) барабан находится на дне жесткого отстойника, как показано пунктирными линиями на рис.2. Это положение (\ (R_0, {\ bar {\ varphi}} _ 0 \)) определяется радиусом \ (R_0 = a \ exp \ left ({k {{\ bar {\ varphi}} _ 0}} \ right) \) и угол \ ({\ bar {\ varphi}} _ 0 \). Для \ (k \ rightarrow 0, \ alpha \ rightarrow \ pi / 2 \) спираль приближается к окружности с радиусом a . Таким образом, с помощью предложенной модели можно захватить как симметричный полукруглый, так и асимметричный спиралевидный отстойник.

В фазе заедания барабана следующие три независимые координаты выбираются для описания движения модели 3DOF, показанной на рис.2}}}} {k} R_0 \ left [{1 - \ exp \ left ({- k \ delta} \ right)} \ right] \ end {align} $$

(9)

и длину дуги \ (L_ {BC} \) вдоль поверхности барабана (между точкой контакта C и точкой B на барабане, см. Рис. 2),

$$ \ begin {align} L_ {BC} = \ left ({\ varphi + \ delta} \ right) r \ end {выровнено} $$

(10)

равны, \ (L_ {AC} = L_ {BC} \). В формуле. 10, \ (\ varphi (t) \) обозначает полный угол поворота барабана [15].2}. \ end {align} $$

(12)

Функции \ (f_5 \) и \ (f_6 \), которые зависят от угла \ (\ delta (t) \) и параметров спирали \ (R_0 \) и k , перечислены в Приложении C.

При скольжении барабана по поверхности почвы происходит относительное движение барабана и почвы. Таким образом, в фазе скольжения длины \ (L_ {AC} \) (уравнение 9) и \ (L_ {BC} \) (уравнение 10) различны. Дифференциация разности \ (L_ {AC} -L_ {BC} \) относительно времени t дает относительную скорость \ (v_ \ mathrm {rel} \) между барабаном и грунтом (скорость скольжения),

$$ \ begin {align} v_ \ mathrm {rel} = {\ dot {\ delta}} f_5 r - {\ dot {\ varphi}} r.\ end {align} $$

(13)

Поскольку в фазе скольжения \ (v_ \ mathrm {rel} \ ne 0 \), углы \ (\ delta (t) \) и \ (\ varphi (t) \) становятся независимыми переменными. \ mathrm {(roll)} \) - соответствующие компоненты смещения M относительно осадочного желоба, которые накладываются на компоненты смещения отстойника, \ (x_A \) и \ (s_A \), соответственно.2 + \ ddot {s} _A \ end {align} $$

(18)

в терминах \ (x_A (t), s_A (t) \) и \ (\ delta (t) \). Функции \ (f_1, f_2, f_3, f_4, f_5, f_6, \), которые зависят от угла \ (\ delta (t) \), параметров спирали \ (a, k, \ alpha, R_0 \) и радиус барабана r , указаны в «Приложении C.»

Динамическое построение субструктур

Для эффективного вывода уравнений движения модель на рис. 2 разделена на барабан подсистемы ( I ) и грунт подсистемы ( II ), включая отстойник.В точке контакта C нормальный компонент N и тангенциальный компонент T силы на границе раздела прикладываются как внешние силы, как показано на фиг. 5 и 6.

Подсистема I: Барабан

Два уравнения получаются применением сохранения количества движения [26] к барабану подсистемы в горизонтальном ( x ) и вертикальном ( x ) направлениях по сравнению с Рис. 5,

$$ \ begin {выровнено} & T \ cos \ delta - N \ sin \ delta - c_ \ mathrm {d} \ dot {x} _M - k_ \ mathrm {d} x_M = m \ ddot { x} _M, \ end {align} $$

(19)

$$ \ begin {выровнено} & \ left (mg + F_z \ right) - T \ sin \ delta - N \ cos \ delta - c_ \ mathrm {d} \ dot {z} _M - k_ \ mathrm {d } z_M = m \ ddot {z} _M.\ end {align} $$

(20)

Решение этой связанной системы уравнений для N и T дает

$$ \ begin {выровнено} N = & {} \ left [\ left (mg + F_z \ right) - \ left ({m { \ ddot {z}} _ M + c_ \ mathrm {d} {\ dot {z}} _ M + k_ \ mathrm {d} z_M} \ right) \ right] \ cos \ delta - \ left ({m {\ ddot {x}} _ M + c_ \ mathrm {d} {\ dot {x}} _ M + k_ \ mathrm {d} x_M} \ right) \ sin \ delta, \ end {align} $$

(21)

$$ \ begin {выровнено} T = & {} \ left [\ left (mg + F_z \ right) - \ left ({m {\ ddot {z}} _ M + c_ \ mathrm {d} {\ dot {z}} _ M + k_ \ mathrm {d} z_M} \ right) \ right] \ sin \ delta + \ left ({m {\ ddot {x}} _ M + c_ \ mathrm {d} {\ dot {x }} _ M + k_ \ mathrm {d} x_M} \ right) \ cos \ delta.\ end {align} $$

(22)

Третье уравнение получается применением сохранения углового момента [26] по отношению к центру барабана M ,

$$ \ begin {align} I \ ddot {\ varphi} = M_M (t) - T r, \ end {align} $$

(23)

где \ (\ varphi \) обозначает полный угол поворота [15] барабана (см. Рис. 5).

Рис. 5

Подсистема I: качающийся барабан с резиновыми буферами

Рис.6

Подсистема II: подпочва, включая отстойник

Подсистема II: Подсистема

Сохранение количества движения в горизонтальном ( x ) и вертикальном ( z ) направлениях к почвенной подсистеме, показанной на рис. 6, приводит к

$$ \ begin {выровнено} & N \ sin \ delta - T \ cos \ delta = k_ \ mathrm {sh} x_A + c_ \ mathrm {sh} {\ dot {x}} _ A, \ end {align} $$

(24)

$$ \ begin {выровнено} & N \ cos \ delta + T \ sin \ delta = k_ \ mathrm {sv} s_A + c_ \ mathrm {sv} {\ dot {s}} _ A.\ end {align} $$

(25)

Эта система уравнений решается для N ,

$$ \ begin {align} N = \ left (k_ \ mathrm {sh} x_A + c_ \ mathrm {sh} {\ dot {x}} _ A \ справа) \ sin \ delta + \ left (k_ \ mathrm {sv} s_A + c_ \ mathrm {sv} {\ dot {s}} _ A \ right) \ cos \ delta. \ end {align} $$

(26)

Соединение подсистем

Условия совместимости в точке контакта C между обеими подсистемами зависят от фазы движения (заедание или проскальзывание) барабана.

В фазе Stick , где кинематические отношения Ур. 11 и 12 применимы, сила трения скольжения \ (T_ \ mathrm {f} \) между барабаном и почвой согласно закону сухого трения Кулона [21]

$$ \ begin {align} T_ \ mathrm {f} = - \ mu N \ mathrm {{знак}} \ left (v_ \ mathrm {rel} \ right) \ end {align} $$

(27)

не может быть превышено в любое время,

$$ \ begin {align} \ left | Т \ право | \ le \ left | T_ \ mathrm {f} \ right | = \ mu N \ quad (v_ \ mathrm {rel} = 0). \ mathrm {(roll)} + {s_A}} \ right) \ sin \ delta \ Big], \ end {выравнивается} \ end {выравнивается} $$

(32)

с

$$ \ begin {выровнено} \ tilde {f} _1 = f_1 \ cos \ delta - f_3 \ sin \ delta, \ quad \ tilde {f} _2 = f_2 \ cos \ delta - f_4 \ sin \ дельта.\ end {align} $$

(33)

Уравнения (30), (31) и (32) представляют собой три связанных нелинейных обыкновенных дифференциальных уравнения (ОДУ) второго порядка, которые описывают движение модели взаимодействия катка 3DOF с почвой в фазе прилипания и для чистого прикатывания. Для эффективного численного решения эта связанная система уравнений записывается в пространстве состояний, как описано в Приложении D.

Следует отметить, что для неподвижного полукруглого оседающего желоба (т.е., \ (k = 0, k_ \ mathrm {sh} \ rightarrow \ infty \) и \ (k_ \ mathrm {sv} \ rightarrow \ infty \)), уравнение. (32) приближается к решению, представленному в [26] (пример A7. \ mathrm {(roll)} + {s_A}} \ right) \ Big] \ end {выравнивается} \ end {выравнивается} $$

(34)

с

$$ \ begin {выровнено} f _ {\ mu 1} = \ cos \ delta - \ mathrm {{sign}} \ left (v_ \ mathrm {rel} \ right) \ mu \ sin \ delta, \ quad f _ {\ mu 2} = \ sin \ delta + \ mathrm {{знак}} \ left (v_ \ mathrm {rel} \ right) \ mu \ cos \ delta \ end {align} $$

(35)

Второе уравнение движения основано на формуле.(23) получено путем сохранения углового момента, где T аналогично заменяется на \ (T_ \ mathrm {f} \) в соответствии с формулой. (27), и N заменяется уравнением. (21). В полученном соотношении \ (x_M \) и \ (z_M \) и их производные по времени заменяются, как и раньше, с результатом

$$ \ begin {выровнено} \ begin {align} & \ mathrm {{sign}} \ left (v_ \ mathrm {rel} \ right) \ mu m ({\ tilde {f}} _ 3 \ ddot {\ delta} + \ ddot {x} _A \ sin \ delta + \ ddot {s} _A \ cos \ delta) + \ frac {I} {r} \ ddot {\ varphi} + {h_2} ^ \ mathrm {(sl)} = \ frac {{{M_M (t)}}} {r}, \\ \ \ & \ qquad {h_2} ^ \ mathrm {(sl)} = - \ mathrm {{sign}} \ left (v_ \ mathrm {rel} \ right) \ mu \ Big \ {(mg + {F_z}) \ cos \ delta - {{{\ tilde {f}}} _ 4} m {{{\ dot {\ delta}}} ^ 2} - {{{\ tilde {f}}} _ 3} {c_ \ mathrm {d }} {\ dot {\ delta}} - {c_ \ mathrm {d}} \ left ({\ sin \ delta {{\ dot {x}} _ A} + \ cos \ delta {{\ dot {s}}) _A}} \ right) \\ & \ quad \ qquad \ qquad \ quad - {k_ \ mathrm {d}} \ Big [\ left ({x_M ^ \ mathrm {(roll)} + {x_A}} \ right) \ sin \ delta + \ left ({z_M ^ \ mathrm {(roll)} + {s_A}} \ right) \ cos \ delta \ Big] \ Big \}, \ end {выравнивается} \ end {выравнивается} $$

(36)

, где

$$ \ begin {выровнено} {\ tilde {f}} _ 3 = f_1 \ sin \ delta + f_3 \ cos \ delta, \ quad {\ tilde {f}} _ 4 = f_2 \ sin \ delta + f_4 \ cos \ delta. \ mathrm {(roll)}} \ cos \ delta \ right).\ конец {выровненный} \ конец {выровненный} $$

(38)

Уравнения (34), (36) и (38) системы 3DOF выражают движение в фазе скольжения через четыре координаты \ (x_A, s_A, \ delta \) и \ (\ varphi \) . Таким образом, необходимо установить четвертое уравнение, которое учитывает связь между \ (x_A \) и \ (s_A \) из-за касательного фрикционного контакта в точке C . С этой целью уравнения. (24) и (25), где T заменено на \ (T_ \ mathrm {f} \) (Ур.(27)), объединяются путем исключения составляющей нормальной силы N , что приводит после некоторой алгебры к

$$ \ begin {align} f _ {\ mu 1} \ left ({{c_ \ mathrm {sh}} {{\ dot {x}} _ A} + {k_ \ mathrm {sh}} {x_A}} \ right) = f _ {\ mu 2} \ left ({{c_ \ mathrm {sv}} {{\ dot { s}} _ A} + {k_ \ mathrm {sv}} {s_A}} \ right). \ end {align} $$

(39)

Набор нелинейных ОДУ (34), (36), (38) и (39) описывает движение взаимодействующей модели каток – грунт в фазе скольжения.Представление этих уравнений в пространстве состояний для эффективного численного решения приведено в Приложении D.

Процедура решения

Отклик получается численно путем переключения между набором ОДУ первого порядка для фазы прилипания (уравнение (52) ) и набор ОДУ для фазы скольжения (уравнение (55)), в основном как описано в [13]. В фазе прилипания результаты уравнения. (52) (т.е. \ (x_A \), \ (s_A, \ delta, \ dot {x} _A, \ dot {s} _A, {\ dot {\ delta}}} \)) вставляются в исходные уравнения движения 30, 31 и 32, которые решаются для ускорений \ ({\ ddot {x}} _ A, {\ ddot {s}} _ A \) и \ (\ ddot {\ delta} \).Ускорения \ (\ ddot {x} _A, \ ddot {s} _A, \ ddot {\ delta}, \ ddot {\ varphi} \) фазы скольжения получены перестановкой уравнений. (34), (36), (38) и (53), где результаты уравнения. (55) (т.е. \ (x_A, s_A, \ delta, {\ varphi}, \ dot {x} _A, \ dot {s} _A, {\ dot {\ delta}}} \) и \ (\ dot {\ varphi} \)) были вставлены. В обеих фазах скачкообразного движения желаемые компоненты ускорения \ ({\ ddot {x}} _ M \) и \ ({\ ddot {z}} _ M \) центра барабана M достигаются за счет оценка уравнения.

About the author

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *