RU2135683C1 - Compactor - Google Patents

Abstract

FIELD: road building; building of roadbeds and other bases of structures. SUBSTANCE: proposed device has elastically interconnected plates. Support rollers are installed on lower compacting plate, and vertical links with coaxially mounted members are hinge connected. Stops are installed for vertical adjustment on frame above these members. Vertical rod passing through hole in crossmember connected with frame is hinge connected to upper loading plate. Upper part of rod is connected with flexible connecting rod of crank-and-connecting rod drive consisting of drive shaft and overrunning clutch. Roller connected with hydraulic cylinder is hinge-coupled with frame. Curvature of lower compacting plate corresponds to earth deformation governing laws. EFFECT: enhanced efficiency of compacting process, improved performance characteristics of compacting devices. 2 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к строительной технике и может быть использовано при строительстве земляного полотна дорог и других оснований сооружений. The invention relates to construction equipment and can be used in the construction of subgrade roads and other foundations of structures.

Известно устройство для уплотнения грунта трамбованием, соединяемое с базовой машиной и включающее рабочий орган с плитами, приводимыми в действие кривошипно-полиспастным приводом и свободно сбрасываемыми с высоты подвеса (Хархута Н. Я. Машины для уплотнения грунтов. - Л.: Машиностроение, 1973. - 173 с.). A device is known for compaction of soil by ramming, connected to the base machine and including a working body with plates driven by a crank-pulley drive and freely discharged from the suspension height (Kharkhuta N. Ya. Machines for compaction of soils. - L .: Engineering, 1973. - 173 p.).

Также известна самоходная трамбующая машина, рабочий орган который выполнен с шарнирно укрепленным на базовой машине опорным щитом, на котором шарнирно подвешены трамбующие плиты. Причем между щитом и плитами установлены регулируемые пружины, а плиты взаимодействуют с рычагами, соединенными с шатунами кривошипно-шатунных механизмов (А.с. СССР N 247990, E 01 C, Б.И. N 23, 1969 г.). A self-propelled tamper machine is also known, the working body of which is made with a support shield pivotally mounted on the base machine, on which the tamper plates are hinged. Moreover, adjustable springs are installed between the shield and the plates, and the plates interact with levers connected to the connecting rods of the crank mechanisms (A.S. USSR N 247990, E 01 C, B.I. N 23, 1969).

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является устройство для уплотнения грунта, включающее нижнюю и верхнюю плиты, соединенные вертикальными пружинами. Устройство соединено с базовой самопередающейся машиной и осуществляет уплотнение грунта под действием силы тяжести плит (Пат. ФРГ N 1484591, E 02 D 3/06, 1973 г.). Closest to the proposed invention is a device for compaction of the soil, including the lower and upper plates connected by vertical springs. The device is connected to a basic self-transmitting machine and performs soil compaction under the action of gravity of plates (US Pat. Germany N 1484591, E 02 D 3/06, 1973).

Недостатками всех указанных устройств являются их значительная металлоемкость и невозможность регулирования энергии удара, что снижает эффективность работы устройств. The disadvantages of all these devices are their significant metal consumption and the inability to regulate impact energy, which reduces the efficiency of the devices.

Целью предлагаемого изобретения является повышение эффективности процесса уплотнения и улучшение эксплуатационных показателей уплотняющих устройств. The aim of the invention is to increase the efficiency of the compaction process and improve the performance of sealing devices.

Устройство для уплотнения грунта включает упруго соединенные между собой плиты, на нижней уплотняющей плите установлены опорные ролики, к ней также шарнирно присоединены вертикальные штанги с коаксиально смонтированными упругими элементами. Над этими элементами на раме установлены с возможностью регулирования их вертикального положения упоры с указателем их положения, причем упоры и рама имеют отверстия для прохода штанг, а к раме присоединены проушины для прицепной рамы и направляющие опорных роликов. К верхней пригрузочной плите шарнирно присоединен вертикальный шток, проходящий через отверстие в траверсе, соединенной с рамой. Верхняя часть штока соединена с гибким шатуном кривошипно-шатунного привода, содержащего приводной вал и обгонную муфту. К раме шарнирно присоединен опорный каток, соединенный с гидроцилиндром. The soil compaction device includes plates elastically connected to each other, support rollers are installed on the lower sealing plate, vertical rods with coaxially mounted elastic elements are also pivotally attached to it. Above these elements on the frame are installed with the possibility of adjusting their vertical position stops with an indication of their position, and the stops and frame have holes for the passage of the rods, and the eyes for the trailer frame and the guide rollers are attached to the frame. A vertical rod is pivotally attached to the upper unloading plate through a hole in the traverse connected to the frame. The upper part of the rod is connected to a flexible connecting rod of a crank drive containing a drive shaft and an overrunning clutch. A support roller connected to the hydraulic cylinder is pivotally attached to the frame.

Рабочая поверхность нижней уплотняющей плиты имеет кривизну, описываемую уравнением h_i= h_сл•ε_o(1+K_n•lg n_уд), где h_i - абсолютная деформация грунта за время i-го удара; h_сл - толщина уплотняемого слоя; ε_o - относительная деформация грунта за время первого удара; K_п - опытный коэффициент, зависящий от свойств грунта; n_уд - число ударов.The working surface of the lower sealing plate has a curvature described by the equation h _i = h _sl • ε _o (1 + K _n • log n _beats ), where h _i is the absolute deformation of the soil during the i-th impact; h _sl - the thickness of the sealing layer; ε _o is the relative deformation of the soil during the first impact; K _p - experimental coefficient, depending on the properties of the soil; n _beats is the number of strokes.

Предлагаемое устройство присоединяется к базовой машине, например трактору, оборудованному бульдозерным отвалом, обеспечивает повышение скорости удара за счет накопленной энергии упругих элементов при сниженных значениях массы плит и размаха их колебаний и позволяет регулировать сообщаемую грунту энергию, что повышает эффективность процесса уплотнения. The proposed device is attached to the base machine, for example, a tractor equipped with a dozer blade, provides increased impact speed due to the accumulated energy of elastic elements with reduced values of the mass of the plates and the amplitude of their vibrations and allows you to adjust the energy communicated to the soil, which increases the efficiency of the compaction process.

Кроме того, использование нижней уплотняющей плиты с криволинейной поверхностью обеспечивает возникновение в грунте при ударе нормальных и касательных напряжений, что реализует сжатие грунта со сдвигом, направленным под плиту, и устраняет возникновение призмы волочения грунта перед плитой. In addition, the use of a lower sealing plate with a curved surface ensures the occurrence of normal and shear stresses in the soil upon impact, which implements soil compression with a shift directed under the plate and eliminates the occurrence of a prism of soil drawing in front of the plate.

На фигуре 1 представлена схема базовой машины, соединенной с устройством для уплотнения грунта. На этой схеме: 1 - устройство для уплотнения грунта; 2 - прицепная рама; 2 - гидрооборудование; 4 - базовая машина; 5 - бульдозерный отвал. The figure 1 presents a diagram of a base machine connected to a device for compaction of soil. In this diagram: 1 - a device for compaction of soil; 2 - trailed frame; 2 - hydraulic equipment; 4 - base machine; 5 - dozer blade.

На фигуре 2 представлена схема предлагаемого устройства, а на фигуре 3 - схема к построению кривизны уплотняющей поверхности нижней плиты устройства. Figure 2 presents a diagram of the proposed device, and figure 3 is a diagram for constructing the curvature of the sealing surface of the bottom plate of the device.

Устройство (фиг. 2) для уплотнения грунта состоит из нижней 6 и верхней 7 плит, соединенных между собой упругими связями 8. К нижней плите прикреплены опорные ролики 9, а шарниром 10 присоединены направляющие штанги 11 с коаксиально смонтированными на них крупными элементами 12, контактирующими с регулируемыми, например, за счет резьбового соединения 13 упорами 14, имеющими указатель 15 их положения относительно рамы 16 с присоединенными к ней проушинами 17 и направляющими 18 для опорных роликов 9. В раме и регулируемых упорах 14 имеются отверстия 19 для прохода направляющих штанг. К верхней плите 7 шарниром 20 присоединен вертикальный шток 21, проходящий через отверстие в траверсе 22, соединенной с рамой 16. Шток 21 гибким шатуном 23 и шарнирами 24 и 25 соединен с кривошипом 26, обгонной муфтой 27 и приводным валом 28. Шарнирное соединение штанг и штока обусловлено необходимостью компенсации возможных перекосов при подъеме плит и ударе нижней из них о поверхность грунта. The device (Fig. 2) for soil compaction consists of lower 6 and upper 7 plates interconnected by elastic ties 8. Support rollers 9 are attached to the bottom plate, and guide rods 11 are connected with the hinge 10 with large elements 12 coaxially mounted on them and contacting with adjustable, for example, threaded connections 13 stops 14 having a pointer 15 of their position relative to the frame 16 with eyes attached 17 and guides 18 for the support rollers 9. In the frame and adjustable stops 14 there are holes 19 for rohoda guide rods. A vertical rod 21 is connected to the upper plate 7 by a hinge 20, passing through an opening in the yoke 22 connected to the frame 16. The rod 21 is connected by a flexible connecting rod 23 and hinges 24 and 25 with a crank 26, an overrunning clutch 27 and a drive shaft 28. The hinged connection of the rods and the stem due to the need to compensate for possible distortions when lifting the plates and hitting the bottom of them on the ground surface.

К раме 16 шарниром 29 через жесткий элемент 30 присоединен опорный каток 31, соединенный с гидроцилиндром 32. A support roller 31 is connected to the frame 16 by a hinge 29 through a rigid element 30 and connected to a hydraulic cylinder 32.

На фигуре 3 представлена схема взаимодействия нижней плиты 7 с деформируемым грунтом, где кривая 33 описывает уплотняющую поверхность плиты; кривая 34 устанавливает зависимость абсолютной деформации Δh от числа ударов n_уд; σ_Ai - определяет амплитудное значение контактного давления на грунт, а σ_Hi и σ_Ki - нормальная и касательная составляющие этого давления; h_сл - толщина уплотняемого слоя грунта.The figure 3 presents a diagram of the interaction of the bottom plate 7 with deformable soil, where curve 33 describes the sealing surface of the plate; curve 34 establishes the dependence of the absolute strain Δh on the number of strokes n _beats ; σ _Ai - determines the amplitude value of the contact pressure on the ground, and σ _Hi and σ _Ki - the normal and tangent components of this pressure; h _SL - the thickness of the compacted soil layer.

Работает устройство следующим образом. При опущенном бульдозерном отвале 5 и выдвинутом положении гидроцилиндра 32 опорного катка 31 базовая машина 4 осуществляет послойное разравнивание отсыпанного слоя грунта основания сооружения. Затем с помощью гидроцилиндра бульдозерный отвал поднимается в транспортное положение, а гидроцилиндром 32 опорный каток 31 поднимается, приводя устройство в рабочее положение. Одновременно включается в работу гидрооборудование 3, приводится в действие вал 28 с кривошипами 26 и осуществляется перемещение базовой машины с рабочей скоростью V_p.The device operates as follows. When the bulldozer blade 5 is lowered and the hydraulic cylinder 32 of the track roller 31 is extended, the base machine 4 carries out level-by-level leveling of the ground layer of the foundation of the structure. Then, using the hydraulic cylinder, the bulldozer blade rises to the transport position, and the hydraulic roller 32 rises the support roller 31, bringing the device into working position. At the same time, the hydraulic equipment 3 is switched on, the shaft 28 with cranks 26 is driven, and the base machine is moved at a working speed V _p .

Устройство имеет две пары плит 6 и 7, работающих в противофазе. При вращении кривошипа с угловой скоростью ω происходит подъем одной пары плит, сжатие упругих элементов 12 и накопление потенциальной энергии. В этот период другая пара плит ускоренно перемещается вниз. В момент достижения кривошипом 26 крайней верхней точки A срабатывает обгонная муфта 27 и происходит ускоренное движение плит вниз, и накопленная потенциальная энергия плит 6 и 7 и упругих элементов 13 превращается в кинетическую, которая с повышенной скоростью в момент удара передается уплотняемому грунту, реализуя требуемое напряжение σ_A в пределах активной зоны h_сл.The device has two pairs of plates 6 and 7, operating in antiphase. When the crank rotates with an angular velocity ω, one pair of plates rises, elastic elements 12 are compressed, and potential energy is accumulated. During this period, another pair of plates accelerates downward. When the crank 26 reaches the extreme upper point A, the overrunning clutch 27 is actuated and the plates accelerate downward, and the accumulated potential energy of the plates 6 and 7 and the elastic elements 13 is converted into kinetic energy, which is transferred at a higher speed at the moment of impact to the compacted soil, realizing the required voltage σ _a within the active zone _slab h.

Регулирование энергии удара достигается за счет изменения высоты 14 за счет резьбового соединения 13, а числа ударов n_уд скоростью ω вращения приводного вала 28 и скоростью V_p движения базовой машины 4.Regulation of impact energy is achieved by changing the height 14 due to the threaded connection 13, and the number of strokes n _{beats by the} speed ω of rotation of the drive shaft 28 and the speed V _{p of the} movement of the base machine 4.

Использование нижней плиты 6 с криволинейной поверхностью 33, соответствующей кривой 34 деформирования грунта, реализует возникновение в грунте при ударе нормальных σ_Hi и касательных σ_Ki напряжений, обеспечивает уплотнение грунта, со сдвигом, направленным под плиту, устраняет возникновение перед плитой призмы волочения грунта, что в итоге повысит эффективность рабочего процесса уплотнения и снизит энергоемкость.The use of the bottom plate 6 with a curved surface 33 corresponding to the soil deformation curve 34 implements the occurrence of normal stresses σ _Hi and tangential σ _Ki in the soil, provides compaction of the soil, with a shift directed under the plate, eliminates the occurrence of soil drawing in front of the plate, which as a result, it will increase the efficiency of the compaction workflow and reduce energy intensity.

Таким образом, заявляемое устройство имеет конструктивные особенности, которые позволяют повысить скорость удара плит за счет накопленной энергии упругих элементов, снизить массу и размах колебаний плит, а также регулировать сообщаемую грунту энергию, что обеспечивает повышение эффективности работы устройства и улучшение его эксплуатационных показателей. Thus, the claimed device has structural features that can increase the speed of impact of the plates due to the accumulated energy of the elastic elements, reduce the mass and range of vibrations of the plates, as well as regulate the energy communicated to the ground, which improves the efficiency of the device and improves its performance.

Claims (2)

1. Устройство для уплотнения грунта, присоединяемое к базовой машине, включающее упруго соединенные нижнюю и верхнюю плиты, отличающееся тем, что на нижней плите установлены опорные ролики и к ней шарнирно присоединены вертикально направляющие штанги с коаксиально смонтированными на них упругими элементами, над которыми на раме установлены с возможностью регулирования вертикального положения упоры с указателями их положения, причем упоры и рама имеют отверстия для прохода штанг, а к верхней плите шарнирно присоединен вертикальный шток, проходящий через отверстие в траверсе, присоединенной к раме, а верхняя часть штока соединена с гибким шатуном кривошипно-шатунного привода, содержащего приводной вал и обгонную муфту, при этом к раме шарнирно присоединен опорный каток, соединенный с гидроцилиндром. 1. A device for compaction of the soil, attached to the base machine, including elastically connected lower and upper plates, characterized in that the support plate is mounted on the bottom plate and vertically guided rods with elastic elements coaxially mounted on them are mounted on it, above which on the frame the stops with indicators of their position are installed with the possibility of adjusting the vertical position, and the stops and the frame have holes for the passage of the rods, and a vertical rod is pivotally attached to the upper plate passing through the hole in the traverse attached to the frame, and the upper part of the rod is connected to a flexible connecting rod of the crank drive containing the drive shaft and the overrunning clutch, while the support roller connected to the hydraulic cylinder is pivotally attached to the frame. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что рабочая поверхность нижней уплотняющей плиты имеет кривизну, описываемую уравнением
h_i= h_сл•ε_o(1+K_nlgn_уд),
где h_i - абсолютная деформация грунта за время i-го удара;
h_сл - толщина уплотняемого слоя;
ε_o - относительная деформация грунта за время первого удара;
K_п - опытный коэффициент, зависящий от свойств грунта;
n_уд - число ударов.2. The device according to claim 1, characterized in that the working surface of the lower sealing plate has a curvature described by the equation
h _i = h _sl • ε _o (1 + K _n lgn _beats ),
where h _i - absolute deformation of the soil during the i-th impact;
h _sl - the thickness of the sealing layer;
ε _o is the relative deformation of the soil during the first impact;
K _p - experimental coefficient, depending on the properties of the soil;
n _beats is the number of strokes.

Images