В процессе совершенствования техники двигатель внутреннего сгорания заменил паровой двигатель, вальцы катка превратились в крупные железные барабаны, а само уплотнение вместо давления большой массой стало осуществляться посредством вибрации. Все это способствовало облегчению катков и увеличению эффективности уплотнения дорожного покрытия. Однако современные катки все еще имеют ряд весомых недостатков. Возможно ли устранить эти недостатки и создать еще более совершенную технику?
Как известно - "нет предела совершенства". Именно этой устоявшейся фразе соответствует изобретение "Дорожный каток" Алексея Головнина, доцента Тверского государственного технического университета. Но прежде рассмотрим особенности работы вибрационного катка.
Источник фото: dic.academic.ruПринцип работы катка - уплотнение с помощью вибрации вальца
Основной принцип работы вибрационного катка - уплотнение с помощью вибрации массивного жесткого вальца. Масса такого вальца составляет достаточно большую часть от общего веса катка, создавая при этом высокий уровень вибрации на рабочем месте оператора. Насос гидравлической системы, двигатель, элементы системы орошения также подвержены отрицательному воздействию вибрации, хоть она и не так ощутима, как для человека.
Вибрация отражается и на процессе работы катка. Вибрационный валец передает динамическую нагрузку, создаваемую дебалансным валом, при этом защищая от нее уплотняемый материал, гася виброудары. Этот процесс можно наглядно сравнить с цирковым номером, когда атлету на грудь укладывается наковальня, а другой выступающий бьет по наковальне тяжелым молотом, создавая тем самым удар смертельной для человека силы. При этом атлет переносит такие удары вполне спокойно. Весь "секрет" в том, что, проходя через наковальню, ударная волна гасится ею и уже не достигает тела человека.
Однако подшипники ощущают данную нагрузку в полном объеме, что пагубно сказывается на сроке их службы. Массивный и жесткий валец - вот причина перечисленных выше недостатков. Поэтому, чтобы устранить их, необходимо избавиться от первоисточника проблем.
Проанализировав достижения в аэрокосмической области и области робототехники, разработчики поняли, что для вибрационного укатывания можно использовать упругую деформацию достаточно тонкой цилиндрической обечайки, заставив тем самым валец работать как гибкие звенья волновых передач. Так родилась идея вибрационного волнового катка.
Источник фото: steampunker.ruПаровой дорожный каток "Ирокез"
В 1990-1992 гг. этот принцип был проверен на первых вибрационных волновых катках ДУКВ-4. Зеленоградский Центр НТТМ "Дока" организовал рабочий коллектив, который в короткие сроки справился с задачей воплощения идеи в готовую к использованию продукцию. За год были сделаны рабочие чертежи, по которым изготовили опытный образец. Опыты прошли успешно, и на Нелидовском "Машзаводе" (Тверская область) стартовал серийный выпуск виброволновых катков (масса - до 4 тонн). Такие катки были уникальны. За полтора года с начала производства завод выпустил более 200 экземпляров техники, которые были раскуплены всеми регионами государства.
Множество экономических кризисов, обрушившихся в то время на страну, не дали возможности совершенствования этой новинки. Но, к счастью, сама идея вибрационного волнового катка получила свое дальнейшее развитие.
Новый образец виброволнового катка КВ-1 в 1998 году успешно прошел приемочные испытания на ОАО "Тверьстроймаш", где он и был изготовлен. С ноября 1999 го началось серийное производство КВ-1. От модели ДУКВ-4, выпускавшейся ранее, новый каток отличается увеличенной массой (до 6,5 тонн против 4 тонн) и большей пригодностью к ремонту.
Каток КВ-1 можно сцеплять с трактором с гидросистемой, а также агрегатировать с силовым модулем трактора Т-150К. В таком исполнении каток способен послойно уплотнять заранее спланированные насыпные грунты и гравийно-щебеночные материалы, а также асфальтобетонные покрытия.
.jpg)
Изготовление и эксплуатация КВ-1 в течение 3-х лет показали, что этот вибрационный волновой каток имеет равную производительность с вибрационными катками того же типоразмера. Обечайка вибрационного волнового вальца значительно более легкая, и динамическую нагрузку от эксцентрикового вала на уплотняемый материал она передает гораздо большую. Так же в КВ-1 допустимый уровень вибрации на рабочем месте оператора машины достигается без использования спецсредств защиты (в вибрационных катках в качестве средства виброзащиты используются резинометаллические амортизаторы). Это объясняется малой массой обечайки (по сравнению с общей массой катка) в увязке со следующими характеристиками: легкодеформируемая обечайка, не связанная жестко с остальной частью катка, производит самостоятельные колебательные движения, что позволяет увеличить амплитуду колебаний, передаваемых обечайкой на уплотняемый материал без дополнительных затрат мощности. Также это увеличивает и эффективность укатки. Помимо этого, при вибрационной деформации обечайки ее нижняя и верхняя половины движутся в противофазе.
Стоимостная характеристика закупаемой техники всегда являлась и является достаточно важным вопросом для отечественных дорожных строителей. В этом плане виброволновой каток имеет большое преимущество перед вибрационным: цены отличаются примерно в 2 раза.
Материалоемкость вибрационного волнового катка в разы меньше, чем у вибрационного, а заготовкой для обечайки является простая бесшовная труба, к тому же требования к ее обработке не столь жесткие, как к вальцам. Так виброволновой каток получился более простым и технологичным.
Модель КВ-1 постоянно изменяется и совершенствуется: устраняются выявленные во время испытаний мелкие недостатки, развиваются достоинства. Этот каток дал возможность за короткий промежуток времени и при наименьших затратах успешно проверить возникшую ранее идею на практике. К сожалению, он закрывает собой только одну небольшую часть огромного рынка. Однако теперь идея имеет все перспективы дальнейшего воплощения в самоходных катках.