Уплотнение вибрированием и вибротрамбованием осуществляют передачей малосвязным грунтам колебаний, в результате которых при встряхивании они приобретают-свойства жидкости, частицы их интенсивно перемещаются относительно друг друга и уплотняются. По этому принципу устроена работа прицепных вибрационных катков (см. рис. 156, ж) и самопередвигающихся вибрационных плит (см. рис. 156, з).

Гладкий прицепной каток (см. рис. 156, а) применяется для уплотнения связных грунтов и состоит из гладкого барабана-вальца, вращающегося вместе с осью на подшипниках скольжения, установленных на раме 1. Для увеличения массы катка объемное пространство барабана заполняют песком через люк. К раме спереди прикрепляют сцепное устройство, которым он присоединен к трактору. Для очистки вальцов от прилипших кусков грунта на раме устанавливают специальные скребки. Вследствие малого удельного давления на грунт 2—3,4 МПа (20—34 кгс/см2) для полного уплотнения грунта требуется 6—10 проходов катка по одному месту. Глубина уплотнения не превышает 0,25— 0,35 м.

Кулачковый прицепной каток (см. рис. 156, б) применяют для уплотнения малосвязных грунтов нормальной влажности — супесей суглинков. Каток состоит из гладкого вальца, на который надевают бандажи с кулачками 3, расставленными в шахматном порядке. Бандажи состоят из двух половин, соединяемых стяжными болтами. К раме прикреплены скребки гребенчатого типа, которые входят в промежуток между смежными рядами кулачков и очищают валец от налипающего грунта. Валец для увеличения массы заполняют балластом (песком). Кулачковые катки развивают высокое удельное давление на грунт (до 10 МПа), благодаря чему толщина уплотняемого слоя достигает 0,8 м.

Пневмоколесный прицепной каток (см. рис. 156, в) снабжен рабочим органом в виде четырех — восьми колес с пневматическими шинами, смонтированными в один ряд. Нагрузка на колеса создается балластом, размещенным в ящиках 2. Масса катка с балластом достигает 10—25 т. Пневмоколесные катки весьма эффективны для уплотнения как связных, так и несвязных грунтов, при 4—6 проходах уплотняют грунт на глубину до 0,4 м и являются наиболее экономичными и производительными уплотняющими машинами. Для заглаживания неровностей сзади к раме катка цепями прикрепляется специальный выглаживающий брус. Благодаря эластичности колес пневмокатки широко применяют для уплотнения щебеночных оснований и асфальтобетонных покрытий, так как они не подвергают дроблению щебень и гравий.

Рис. 156. Основные типы грунтоуплотняющих машин

Трамбующие машины (см. рис. 156, г) являются навесным оборудованием на тракторах и применяются для уплотнения трамбованием как гравийно-песчаных грунтов, так и щебеночных оснований, отсыпаемых слоями толщиной 1 —1,5 м. Несвязные песчаные грунты, как правило, не трамбуют, так как грунт, находящийся вблизи удара, разуплотняется. Рабочим органом машины являются трамбующие плиты, которые движутся по направляющим, установленным в державках. Канаты подъема плит огибают направляющие блоки надстройки, запасовываются в полиспаст, нижняя обойма которого соединяется с кривошипом. Свободный конец каната крепится на барабане, управляемом ленточным тормозом. При вращении кривошипа обоймы полиспаста расходятся, и плиты поднимаются. При поднятом положении плиты барабан растормаживается, и плита свободно падает вниз, причем одна плита поднимается одновременно с падением другой. Кривошип приводится во вращение карданным валом, соединенным с коленчатым валом двигателя. Скорость трактора (за счет ходо-уменьшителя) подобрана так, что при передвижении на длину, равную размеру плиты в плане, последняя производит от 4 до 6 ударов по одному месту. Высота падения плит 1,3 м, число ударов обеих плит в минуту. Масса машины равна 14 т.

Катки с падающими грузами (см. рис. 156, д) работают по принципу трамбования и эффективно применяются для уплотнения связных и малосвязных грунтов. Рабочий орган катка состоит из двух дисков, соединенных между собой траверсой. На внутренней стороне каждого диска имеются направляющие, по которым движутся грузы. При движении катка диски, вращаясь, поднимают грузы, которые удерживаются на роликах, перекатывающихся по копирам. В верхней части копиров имеется паз, в который ролики проваливаются, и под действием сил тяжести грузы движутся вниз, уплотняя грунт. Масса трамбующего груза 1,2—1,8 т, масса катка 15—16 т.

Дизель-трамбовочная машина (см. рис. 156, е) предназначена для уплотнения связных и несвязных грунтов при отсыпке железнодорожных насыпей и грунтовых оснований под различные дорожные покрытия и сооружения. Машина смонтирована на базе трактора с бульдозером и состоит из пяти дизель-трамбовок, рабочим органом которых являются трамбующие плиты, соединенные тягами с подвесной рамой. Вдоль подвесной рамы движется гидроподъемник для запуска дизель-трамбовок. Дизель-трамбовка работает по принципу трубчатого дизель-молота. При движении вниз поршень дизель-трамбовки совершает удар о шабот, который передает его на трамбующую плиту. Уплотнение производится одновременно всеми трамбовками, при этом отвал бульдозера ложится на грунт. Дизель-трамбовщик обрабатывает за один проход полосу шириной 2,83 м, производительность его 500 м2/ч.

Вибрационный прицепной каток (см. рис. 156, ж) предназначен для уплотнения несвязных и малосвязных грунтов. Связные грунты виброуплотнению подвергаются плохо. Эффективность вибрационных катков по глубине и степени уплотнения грунтов превышает эффективность катков статического действия в 8—10 раз. Наиболее распространенным является каток с гладким вальцем, смонтированный на раме, шарнирно-соединя-ющейся с трактором сцепным устройством. Возбудителем колебаний катка является вибратор 9 с дебалансами 5, привод которых осуществляется от двигателя трактора карданным валом через коробку отбора мощности. Для увеличения эффективности уплотнения вальцы заполняют балластом, а вибратор снабжают пригрузочной плитой, установленной на пружинных опорах. При вращении дебалансов вибратора возникает направленная вибрация, которая через раму катка и вальцы передается на грунт. Виброкаток уплотняет грунт на глубину до 1,5 м при зоне действия вибрации до 30 м. При толщине уплотняемого слоя грунта от 0,5 до 1,5 м требуется от 4 до 8 проходов По одному месту.

Существуют вибрационные катки, индивидуальный привод которых смонтирован на прицепной раме, а вибратор в виде вала с дебалансами — внутри барабана-вальца. В ГДР серийно выпускаются прицепные виброкатки со взаимозаменяемыми гладкими, кулачковыми и решетчатыми вальцами.

Рис. 157. Основные типы моторных катков

Вибрационные плиты изготовляют самоходными (см. рис. 156, з), прицепными, ручными и подвесными к крану (глубинными). Наиболее производительными являются самоходные площадочные вибро-уплотняющие машины. Основными частями такой машины являются плита, на которой смонтирован специальный вибратор направленного действия. Плита является основной вибрирующей частью машины, сообщающей грунту колебания. Двигатель и система управления смонтированы на подрессоренной раме, одновременно выполняющей роль пригрузочной плиты. Привод вибратора от двигателя осуществляется клиноременной передачей. Самопередвижение и поворот виброплиты обеспечиваются за счет изменения направления действия возмущающих сил. При отклонении дебалансов от вертикального направления появляется горизонтальная составляющая возмущающей силы, которая используется для передвижения плиты. Поворот осуществляется при смещении дебалансов в разные стороны. Грунт уплотняется слоями толщиной 50—60 см.

Самоходные катки. Уплотнение дорожных оснований и асфальтобетонных покрытий производится исключительно самоходными катками (рис. 157). Благодаря приложению внешней нагрузки частицы, составляющие асфальтобетонную смесь, сближаются и взаимно заклиниваются. Наличие битума приводит к образованию между частицами достаточно прочных и вместе с тем вязких связей.

Самоходные катки классифицируют: – по принципу воздействия на уплотняемый материал — статические и вибрационные; – по числу осей и вальцов (в том числе вибровальцов)— двухвальцовые двухосные (см. рис. 157, а), трехвальцовые двухосные (см. рис. 157, б), трехваль-цовые трехосные (см. рис. 157, в); – двухвальцовые двухосные (см. рис. 157, г) и трехвальцовые двухосные (см. рис. 157, д) с дополнительными вибровальцами малых диаметров; – по массе машины — легкие массой 3—5 т, средние 6—9 и тяжелые 10—15 т. Скорость передвижения самоходных катков составляет 1,5—3 км/ч для легких, 2—8 км/ч для средних и 0,8—8 км/ч для тяжелых.

Двухвальцовые двухосные катки (см. рис. 157, а) имеют ведущий и ведомый вальцы, расположенные по ходу один за другим, чем достигается равномерное уплотнение на всю ширину полосы, образующейся при проходе катка. Относительно небольшая ширина катков 1—1,2 м позволяет использовать их при выполнении работ в стесненных условиях (укатка тротуаров и др.). Все основные узлы катка смонтированы на основной несущей раме.

Трехвальцовые двухосные катки (см. рис. 157, б) являются наиболее распространенным типом самоходных катков, которые широко используют при укатке всех видов дорожных покрытий. Эти катки имеют один направляющий 2 и два ведущих вальца. Вальцы расположены в плане так, что ведущие вальцы уплотняют две крайние полосы, а направляющий — широкую среднюю, причем ведущие вальцы перекрывают на некоторую величину К след переднего направляющего вальца. Ведущие вальцы имеют дифференциальный механизм, поэтому на крутых поворотах они не портят укатываемой поверхности. Вальцы этих катков полностью открыты, что облегчает уход за ними.

Трехвальцовые трехосные катки (см. рис. 157, в) имеют три вальца одинаковой ширины, расположенные один за другим. Последовательное расположение вальцов на жесткой раме позволяет массе катка автоматически перераспределиться на оси в зависимости от рельефа укатываемой поверхности. Поэтому все выступающие неровности на укатываемой поверхности сглаживаются за счет перераспределения массы катка на отдельные вальцы. Трехвальцовые катки обеспечивают большую ровность дорожных покрытий, что позволяет автотранспорту передвигаться с большими скоростями.

Основной частью самоходных катков статического действия является несущая рама, на которой смонтированы все узлы катка: двигатель, система управления и коробка перемены передач, от которой посредством зубчатых или цепных передач вращение передается на ведущие вальцы. Вальцы представляют собой барабаны, сваренные из листов, внутренние полости которых для увеличения массы заполняют водой или песком.

Для поворота ведомого вальца применяется механическое или гидравлическое рулевое управление. Поверхности вальцов от налипшего материала очищаются скребками^ закрепленными на раме катка. Скребки прижимаются к поверхности вальцов пружинами, сила натяжения которых регулируется гайками. Для уменьшения налипания материала на катки последние смачивают различными жидкими маслами.

Пневмоколесные катки сравнительно недавно стали применяться для уплотнения дорожных щебеночных оснований и асфальтобетонных покрытий. По способу передвижения пневмоколесные катки делятся на прицепные, полуприцепные и самоходные. Катки по массе разделяют на легкие (10—18 т), средние (20—25 т) и тяжелые (40—50 т). Подвеска пневмоколес катка может быть выполнена жесткой на одной оси с общим балластным ящиком (рис. 158, а) или независимой балансирной (см. рис. 158, б), балластный ящик в которой выполнен сек-ционно отдельно на каждое колесо. Катки первого типа выполняются прицепными, а второго — полуприцепными. Полуприцепные пневмоколесные катки изготовляют четырех- и пятисекционными.

Балластный кузов прицепного катка (см. рис. 158, а) размещен на раме и с помощью дышла соединен с тягачом. Рабочим органом катка являются четыре — семь пневмоколес, установленных на одной оси. В нерабочем положении балластный ящик устанавливается на домкраты 4. При выходе из строя одного из колес оно заменяется на запасное колесо. Недостатком катков этого типа является перегрузка одного из двух пневмоколес при наезде на неровность. Этот недостаток отсутствует в пневмокатках с независимой подвеской колес (см. рис. 158,6). При наезде на неровности пневмоколеса перемещаются относительно друг друга вместе с балластными секциями и нагрузки на них остаются всегда постоянными, равными массе колеса и секции с балластом. Крайние секции катка жестко соединены между собой в передней части дышлом, а в задней — балкой, относительно которой независимо друг от друга перемещаются внутренние секции. Пневмоколеса катков расположены так, что за один проход перекрывается вся укатываемая полоса без пропусков.

Пневмоколесный самоходный каток выполнен с ведущим задним мостом, на котором установлены четыре колеса. Передний мост управляемый выполнен трехосным с рычажно-гидравлической подвеской каждого колеса. Колеса обоих мостов установлены в шахматном порядке и снабжены устройством для централизованной подкачки шин. Это устройство позволяет изменять давление в шинах на ходу от 0,25—0,3 МПа (2,5—3 кгс/см2) в начале укатки, до 0,55—0,6 МПа (5,5—6 кгс/см2) в конце укатки. Рабочая скорость передвижения пневмо-катков находится в пределах 2,5—6 км/ч для прицепных, 15—23,2 км/ч — для полуприцепных и самоходных катков. Ширина уплотняемой полосы 2,2—2,6 м, а толщина 0,25—0,45 м. Для сглаживания неровностей, образующихся в результате воздействия пневмоколес на асфальтобетон, на заключительном этапе укатки пропускают моторные катки с гладкими вальцами.

Вибрационные катки (виброкатки), как и катки статического действия, обычно выполняются двухвальцовыми, в одном из которых встроен вибратор (рис. 159). Конструкция виброкатков аналогична каткам статического действия, за исключением вибратора кругового действия и клиноременной передачи к нему. В качестве источников колебаний катка используют вибратор, вмонтированный в заднем ведущем вальце, основной частью которого является дебалансный вал, установленный в ступицах вибровальца. Привод дебалансного вала может быть отключен от клиноременной передачи посредством фрикционной муфты. Благодаря наличию дебаланса и большой частоте вращения вала (3000—3500 об/мин) возникает центробежная сила, которая вызывает вибрацию всего вибровальца. Возмущающая сила вибратора в 4—6 раз больше массы вальца. При амплитуде колебания 0,3— 0,4 мм вибровалец работает без отрыва от уплотняемой среды с сохранением нормальной тяговой способности. Управление поворотом переднего ведомого вальца осуществляется как механической ручной передачей, так и гидравлической. Для предотвращения передачи вибрации на другие узлы вибровалец устанавливают на амортизаторах. Сиденье водителя также изолировано от вибрации. Масса виброкатков изменяется а пределах 1,8— 8 т, ширина уплотняемой полосы — от 0,85 до 1,2 м, что позволяет использовать эти катки при устройстве тротуаров и проведении ремонтных работ в стесненных условиях.

Рис. 158. Пневмоколесные катки
а — прицепной с подвеской пневмокатков на одной жесткой оси; б — самоходный с независимой подвеской катков

Рис. 159. Вибрационный Д-455А (ДУ-10А)