Рабочий процесс катков с гладкими вальцами состоит из многократного перекатывания вальцов по поверхности уплотняемого грунта, т. е. цикличного воздействия на него. Деформации и связанное с ними уплотнение происходят в результате давления, создаваемого силой тяжести вальцев.

На рис. 1 показаны схемы распределения контактных давлений на грунт под неподвижным и движущимся вальцами. Для уве

Из механики грунтов известно, что при вдавливании в грунт штампа поле напряжений под ним характеризуется убыванием последних по глубине. С глубиной соответственно убывает и деформация, что исключает возможность равномерного уплотнения грунта по глубине в пределах зоны действия нагрузки.

Однако в теории машин для уплотнения грунтов при рассмотрении поля напряжений выделяют зону, в пределах которой в процессе уплотнения деформации грунта распределяются более или менее равномерно. Эту зону называют активной, а ее глубину — глубиной активной зоны. В пределах активной зоны реализуется 80—90% всей необратимой деформации, поэтому глубина активной зоны является одной из важнейших характеристик уплотняющей способности машин. Глубина активной зоны, а следовательно, и оптимальная толщина уплотняемого слоя зависят от вида и состояния грунта, а также геометрических характеристик штампа.

Некоторые катки имеют разрезные вальцы. В этом случае на одной оси располагают два вальца с малым зазором между ними. Независимое друг от друга вращение обеих половин облегчает движение машины на поворотах.

Ширина вальцев должна обеспечивать необходимую маневренность и устойчивость машины.

Эффективным средством уплотнения связных грунтов являются кулачковые катки. В отличие от катков с гладкими вальцами на их поверхности имеются бандажи с укрепленными на них кулачками. Каждый бандаж состоит из 2—3 частей, соединяемых болтами. Кулачки размещают на поверхности катка в шахматном порядке.

В начале работы кулачки полностью погружаются в грунт, в связи с чем в контакт с его поверхностью может входить и валец катка. При погружении кулачков под каждым из них образуется уплотненное ядро, как бы упирающееся в плотное основание. Так как на поверхности вальца имеется много кулачков (20—25 шт. на 1 м2), после прохода катка по поверхности грунта на нем остается соответствующее число «ядер», расположенных в шахматном порядке.

При последующих проходах катка грунт уплотняется в промежутках между ядрами. При каждом проходе кулачки погружаются в грунт на меньшую глубину, и между поверхностью грунтового слоя и вальцем катка образуется увеличивающийся просвет, указывающий на уплотнение укатываемого слоя. Характерные1.углубления, создаваемые кулачками по поверхности грунта, способствуют сдавливанию укатываемых слоев в единый массив и повышают качество его уплотнения.

Основными параметрами кулачковых катков являются общая масса катка, его геометрические размеры, а также длина и размеры контактной поверхности кулачков. Практика показала, что наиболее эффективны кулачки длиной не более 25—30 см. При большей их длине разрыхляется поверхностный слой. Существенно влияет на эффективность уплотнения также форма кулачков, которую выбирают из условия минимального разрыхления при выходе из грунта. В зависимости от формы кулачки можно разделить на два типа — реверсивные (симметричные) и нереверсивные (асимметричные). Реверсивные кулачки работают одинаково при перекатывании вальпев в обе стороны. Нереверсивные кулачки создают неравномерное давление на грунт и действуют они при движении катка только в рабочем направлении.

Прицепные кулачковые катки используют как одиночные, так и в сцепе нескольких. При сцепе из двух катков иногда первым устанавливают кулачковый, а вторым гладкий. Для достижения необходимого уплотнения грунта кулачковые катки перемещаются по одному месту обычно до шести — восьми раз.

Кулачковыми катками уплотняют только связные грунты. Для уплотнения как связных, так и несвязных грунтов используют катки на пневматических шинах, имеющие несколько колес, установленных в один ряд.

Подвески колес предусматривают жесткие и независимые.

У катков с жесткой подвеской ось колес укрепляют на продольных балках рамы, которую размещают обычно над колесами. На раме устанавливают кузов для балласта. Основной недостаток катков такой конструкции—перегрузка отдельных колес при движении катков по неровной поверхности. В результате укатываемая

полоса неравномерно хплотняется по ширине, а отдельные элементы катка перегружаются. Этих недостатков не имеют катки с независимой подвеской колес, при которой каждое колесо может перемещаться в вертикальной плоскости независимо от остальных. Каждая секция таких катков жестко связана с балластным ящиком или платформой. Балластом могут служить грунт или бетонные блоки.

Катки на пневматических шинах в отличие от катков с жесткими вальцами можно транспортировать с объекта на объект своим ходом.