Машины для уплотнения грунтов очень широко распространены в гражданском и дорожном строительстве, используются при укладке трубопроводов, рекультивационных работах, возведении спортивных площадок, обустройстве парковых зон. Грунтовый вибрационный каток отличается от большинства строительных машин узкой специализацией – он эффективно выполняет одну основную операцию – уплотнение грунтовых или насыпных оснований.
Но в последнее время многие производители, выпускающие катки для уплотнения грунта, применяют ряд усовершенствований, направленных на повышение универсальности машины, например, устанавливают съемные бульдозерные отвалы. Это расширяет диапазон выполняемых работ и повышает рентабельность машины.
Особенности типовых конструкций грунтовых катков
Несмотря на значительное количество моделей, вибрационный грунтовый каток, в большинстве случаев, имеет одну принципиальную схему. Главными частями машины являются:
- двигатель;
- ходовая часть на пневмоходу (как правило – задняя);
- гидравлическая трансмиссия;
- рулевое управление;
- рабочий валец;
- гидравлическая система вибратора;
- кабина управления.
На грунтовых вибрационных катках устанавливаются дизельные двигатели с водяным охлаждением. Диапазон мощностей моторов очень широк, как и различие в «весовых категориях» машин. Вес грунтовых катков находится в пределах 5 – 30 тонн. Естественно, различается и их производительность. Но в большинстве случаев эффективность применения машины зависит не напрямую только от веса механизма. Очень большое значение имеет способность вибрационной системы работать с различными типами грунтов.
Схема построения вибрационных грунтовых катков довольно традиционна. Двигатель и кабина управления находится в задней части машины, монтируемой на пневматическом ходу. Колеса устанавливаются широкие и прочные. В некоторых случаях они исполняют роль дополнительных уплотнителей. Их ширина подбирается так, чтобы не образовалось колеи даже при работе на грунтах довольно высокой влажности.
Валец устанавливается на специальной раме в передней части машины. Секции катка соединены между собой с помощью поворотной системы, основанием которой является вертикальный шкворень, выполняющий роль поворотной оси. Гидравлические цилиндры поворотного механизма поворачивают не только заднюю часть на пневмоколесах, но, частично, и раму с вальцем. Угол поворота моторной части достигает 30 – 35˚ градусов, а рабочего органа – около 11˚. Такой принцип шарнирного сочленения позволяет массивной машине маневрировать в достаточно больших пределах и трамбовать грунтовое основание даже в относительно труднодоступных местах.
Высокая маневренность требуется при работе на ограниченных площадях и на дорогах, изобилующих большим числом поворотов. Грунтовые вибрационные катки оборудуются гидравлической трансмиссией с приводом на задние колеса и рабочий валец. Синхронизация движения обеих частей имеет очень большое значение для эффективной работы – должна исключаться пробуксовка и скольжение вальца.
Конструкция рабочих барабанов катка
Валец грунтового катка представляет собой массивный цилиндр, на который приходится более 50% общего веса машины. Действуя на грунт большим весом, каток уменьшает расстояния между частицами грунтового основания и повышает его удельную плотность. Уплотнение грунта вибрационными катками значительно эффективнее, чем просто прокаткой барабана поверхностью грунта. Виброустановка уменьшает необходимость повторных проходов машины и повышает эффективность работы в несколько раз.
Гидравлическая вибросистема, которой оборудуется грунтовый вибрационный каток, приводится в действие от мощных насосов, напрямую соединенных с двигателем машины. Частота колебаний вальца составляет от 24 до 48 Герц (Гц). 1 Герц – одно колебание в секунду. Кроме частоты, работа вибросистемы определяется амплитудой отклонения барабана. Современные катки оборудуются специальными механизмами, позволяющими изменять амплитуду колебаний. Наиболее распространены два режима работы – отклонение 0,6- 1 мм и 1,35 – 2,2 мм.
Многие модели известных брендов имеют возможность регулирования частоты и амплитуды одновременно. Это необходимо при работе на грунтах различного состава, вязкости, плотности и влажности. Например, при первоначальной обработке основания используется проход с максимальной амплитудой и минимальной частотой. Такая операция обеспечивает уплотнение нижних слоев грунта и создание надлежащего основания для последующей обработки.
Дальнейшее увеличение частоты колебаний позволяет эффективно уплотнять слои, более близкие к поверхности. Вариативность использования вибровальцев позволяет применять грунтовые катки в самых разнообразных условиях на грунтах песчаного, глинистого или суглинистого типа. Очень эффективны эти машины для подготовки оснований из песчано-гравийных смесей, даже со скальными вкраплениями. Многие из машин оборудуются специальными вальцами с рельефной поверхностью цилиндра, так называемые кулачковые. Специальные металлические выступы на барабане не только уплотняют грунты, но и дробят крупные части.
После прохода машины с кулачковым барабаном, требуется проход катка с гладким вальцем. Верхняя часть подготавливаемого основания должна быть ровной и равномерно утрамбованной.
Наиболее известными производителями катков являются Bomag , Hamm / Wirtgen group и Vibromax (Германия), Stavostroy (Словакия), Dynapac (Швеция), Caterpillar и Ingersoll-Rand (США). Немало моделей производится в России, например, компанией ЧТЗ-Уралтрак. На рынок вышли и китайские катки довольно приемлемого качества, но гораздо дешевле европейских и американских.
Практически все новые модели характеризуются повышенным комфортом оператора – кабины утеплены, защищены от шума и вибрации, очень эргономичны и безопасны. Также большинство машин комплектуется сменным рабочим оборудованием.
