Главная Статьи о дорожно-строительной технике Вибрационные дорожные катки: Caterpillar, Bomag и Hamm

Вибрационные дорожные катки: Caterpillar, Bomag и Hamm

Первый вибрационный каток появился в середине 20-го века. Тогда это были огромные неуклюжего вида машины. Теперь же катки представляют собой удобную технику, приятную как внешне, так и внутренне.

Со временем эволюционировал не только внешний вид. Так, нововведением, всколыхнувшим всю дорожную отрасль, стало использование вибрационного возбудителя. Благодаря его применению был увеличен уплотняющий эффект катка, снижена масса и энергетическая вооружённость машины. Но одновременно с этим проявилась и ограничительная сторона новики: для поддержания необходимых параметров вибровоздействия масса катка должна быть неизменной. Сконструированные катки с двухамплитудным вибрационным возбудителем не решают в полном объёме проблему быстрого и в тоже время качественно уплотнения

Суть такой проблемы заключается в том, что конкретная модель вибрационного катка гарантирует 100%-ое качество своей работы только с материалами конкретного состава, температуры и толщины. Т.е. при изменении любого из параметров укладываемого асфальтобетона необходима замена на машину, предназначенную именно для такого материала, что весьма недешёво. Кроме этого, необходимо последовательно менять силу уплотнения катка, что, вообщем-то, может быть решено за счёт подбора соответствующего ряда уплотнительной техники. Многообещающим видится применение катков со ступенчатым или плавным изменением амплитуды от нуля до максимального значения.

Корпорации Caterpillar производит линейку катков последнего поколения с индексом D с сочлененной рамой, включающую в себя 4 модели:

 

Модель Масса, т Ширина вальца, см
СВ-434D 7,6 142,2
СВ-534D 10 170
СВ-534D XW 11,3 200
СВ-634D 12,8 213

 

Основное отличие модели СВ-534D XW от СВ-534D - ширина вальца: в СВ-534D XW она больше. Широкому вальцу необходимо меньшее число проходов и, соответственно, он более эффективен при использовании на отечественных дорогах, где по стандартам дорожная полоса шире, чем в европейских странах.

В моделях нового поколения выполнено несколько обновлений, призванных улучшить качество работ. Так, был увеличен просвет над бордюром, и теперь стала возможным работа непосредственно у высокого бордюра. Увеличен объём водяного бака на 10%. Соотношение массы между полурамами стало 1:1. На катках установлены более мощные двигатели, которые соответствуют требованиям Tier 2. Также обеспечен обзор поверхности переднего вальца. Изменения коснулись и рабочего места водителя машины. Хорошим дополнением стала возможность использования механизма сдвига вальца в сторону и шарнирного сочленения с боковым сдвигом.

Все четыре модели выпускаются в двух вариантах исполнения рабочего места оператора:
- с открытой площадкой, на которой расположено рабочее место водителя с защитой ROPS;
- с вместительной кабиной с круговым остеклением (за исключением модели СВ-634D). На месте оператора в обоих вариантах установлены регулируемые рулевая колонка и подлокотники. Рабочее место может поворачиваться - смещаться в разных направлениях, что позволяется предоставить оператору отличный обзор двух вальцов и всех габаритных точек контакта вальцов с укатываемой поверхностью.

В дорожных катках Caterpillar используются два специально сконструированных базовых типа вибрационных возбудителей:
- с одной частотой вибрации и с двумя амплитудами;
- с одной частотой вибрации и с пятью амплитудами.
Первый тип вибровозбудителя аналогичен механизму, который устанавливается в валец грунтового катка того же производителя. Он оснащён металлической дробью в корпусе эксцентрика и корректирует свою позицию, основываясь на направлении вращения, которое изменяется оператором с рабочего места. Такая система характеризуется повышенной надёжностью и износоустойчивостью (обслуживание производится один раз в три года или при наработке трёх тысяч моточасов). Эксцентрики на переднем и заднем вальце работают с одинаковой амплитудой, но в противофазе, при этом эксцентрики первого по ходу вальца всегда совершают вращательные движения в направлении аналогичном вальцу, подбирая под себя материал. Сделано это для того, чтобы не образовывался валик материала перед данным вальцом. Изменяя в нужный момент (по мере уплотнения) направление вращения эксцентриков на 180о, оператор устраняет образование микротрещин за катком за счёт того, что задний по ходу валец подбирает под себя материал и образует напряжение сжатия в поверхностном слое.

Первый вариант вибрационных возбудителей является базовым, но его можно усилить при помощи опционной системы Versa Vibe: - с двумя амплитудами и двумя частотами; - с двумя амплитудами и плавно регулируемой частотой.

Внутри полого внешнего эксцентрика второго варианта вибровозбудителя расположен внутренний эксцентрик, вращающийся вместе с ним. Эксцентрики заднего и переднего вальца совершают движения в одну сторону. Оператор вручную переключает амплитуду через маховик, который корректирует угловое положение эксцентриков. Специально предназначенный механизм, который входит в состав гидравлической системы, при остановке эксцентриков компенсирует потери энергии. Благодаря двухчастотной системе Vari Vibe, установленной на катке, оператор может плавно изменять амплитуду вибровозбудителя. Внутренний эксцентрик вращает механизм, находящийся в вибрационном возбудителе.

По желанию заказчика помимо системы Vari Vibe на каток могут быть дополнительно установлены такие автоматические системы управления как: система контроля скорости ASC и система Versa Vibe. При использовании ASC оператору необходимо всего лишь ввести установку скорости движения. При изменении направления система сама будет плавно останавливать и разгонять машину до нужной скорости. Вторая система (Versa Vibe) автоматически синхронизирует частоту и скорость вибрации (оператор вводит подобранное экспериментально количество ударов на единицу длины укатываемого участка дороги).

Помимо описанных выше катков с сочленённой рамой Caterpillar выпускала тандемный каток модели СВ-544. Однако его выпуск был прекращён несколько лет назад из-за невозможности установки двигателя технологии ACERT (не соответствие компоновки деталей и узлов катка). Учитывая предыдущий опыт конструкторы сразу же приступили к разработке новой линейки тандемных катков. Демонстрация первой модели (масса - 10 тонн) намечена на этот год.

На рынке дорожных катков весьма громко звучит имя Bomag. И это не удивительно, ведь компания достигла весомых успехов в этой области. Одной из главных новинок стала автоматическая система управления Asphalt-Manager. Под её управлением плавно изменяется работа механизма вибрации в зависимости от таких характеристик уплотняемого слоя как температура и степень уплотнения. Для их измерения установлены датчики (сенсоры) на внутренней поверхности вальца. Информация в режиме реального времени передаётся от датчиков к бортовому компьютеру, где происходит её обработка по заранее запрограммированным алгоритмам. На выходе формируются управляющие сигналы к исполнительным механизмам о необходимости соответствующего изменения скорости катка и уплотняющего воздействия. При такой автоматике оператор всего лишь контролирует движение по полосе из своей кабины.

Отличительной особенностью кабин для операторов катков Bomag является наличие двух рулевых колёс. Помимо того, что регулируемое кресло с пневматической подвеской поворачивается, оно ещё и передвигается вместе с консолями на платформе по рельсам от колеса к колесу.

Система Asphalt-Manager является опцией к последним поколениям тандемных и сочленённых катков собственного производства и заказывается дополнительно. При её заказе приборная панель оператора дополняется пультом с жидкокристаллическим дисплеем, на который выводится все данные о текущих изменениях параметров уплотнения. Дополнительно панель можно оборудовать принтером для вывода на печать отчётов о работе системы, и GPS-навигатором.

В вальцах расположен одночастотный двухамплитудный механизм вибрации Variomatic 2. Боковые эксцентрики вращаются в противофазе с центральными эксцентриками, с определённой амплитудой. При смене движения эксцентриков начинается работа с другим значением амплитуды. Наиболее плавная корректировка уплотняющего воздействия получается за счёт того, что вокруг центральной оси поворачивается весь механизм вибрации (от максимально возможного вертикального положения до горизонтального) .

Линейка сочленённых катков Bomag 4-го поколения насчитывает девять моделей: BW 141 AD-4...BW 203 AD-4. Цифра на конце как раз и обозначает поколение катков. Катки выполнены на общей базе, но отличаются между собой своей массой (от 8 до 13 тонн), шириной вальца (от 150 до 213,5 см) и мощностью двигателя (марка Deutz, от 60 до 98 кВт). При установке на машину автоматической системы управления Asphalt-Manager к названию модели добавляется индекс AM. Отметим, что установка такой системы возможна на четырёх из девяти моделей.

Линейка тандемных катков 2-го поколения включает в себя три модели: BW 170 AD-2...BW 184 AD-2. Они также сконструированы на общей базе, отличаются массой (от 8,6 до 13,25 т), мощностью двигателя (марка Cummins, 58 и 76 кВт). При оснащении системой Asphalt-Manager (а это возможно для всех моделей) общая масса катка увеличивается на 0,4 - 0,6 тонн, а в модели BW 184 AD-2 AM вальца шириной 1,8 м заменяют на 1,68 м. За счёт изменения дизайна мертвая зона перед вальцом в катках 2-го поколения уменьшена до 1 метра, что значительно улучшает обзор поверхности и края вальца. В базовой комплектации тандемные катки оборудуют вибрационными механизмами, работающими на двух частотах, с двумя амплитудами, с двумя эксцентриками.

Ещё одна компания, занимающаяся катками, разрабатывает и улучшает свою собственную концепцию вибровоздействия. Речь идёт о компании Hamm AG. Она поставляет на рынок как сочленённые катки серии HD (масса от 7,2 до 13.8 тонн), так и тандемные серии DV (масса от 4,2 до 9,5 тонн), презентация которых в прошлом году. Машины выпускаются в самых различных комплектациях:
- с задним осцилляционным вальцом и с передним вибровальцом;
- с двумя осцилляционными вальцами;
- с двумя вибровальцами.

Для серии HD кабина оператора выполнена с панорамным остеклением. Для того, чтобы оператор мог видеть край вальца, передний щиток кабины поворачивается по дуге. На данном щите установлены приборная панель, консоль с креслом и рулевой колонкой. Также машина оборудована шарнирным сочленением, предусматривающим боковой сдвиг на 1 метр в любую сторону.


Тандемные дорожные катки серии DV демонстрируют принципиально новую концепцию рабочего места оператора: отсутствие рулевого колеса, многофункциональный джойстик на правой консоли и пульт управления с жидкокристаллическим дисплеем на левой. При изменении направления движения катка автоматически изменяются сигналы джойстика. Рабочее кресло вращается на 360° и перемещается поперек кабины посредствам электропривода. Предусмотрена возможность смещения вбок самой кабины. Что же касается автоматических систем управления, то компания также предлагает систему собственной разработки - Hammtronic. Она управляет работой двигателя, вибрацией, движением, подачей воды. Как результат - повышенная эффективность и экономичность катка.

Катки фирмы Hamm AG могут оснащаться вибрационно-осцилляционными вальцами - наиболее сложной конструкцией. Но рассмотрим сперва более простые и распространённые конструкции. Первая - двухчастотный вибровалец с двумя амплитудами - конструкция с эксцентриками на центральной оси. Амплитуда меняется при перемещении груза внутри эксцентрика, который в свою очередь перемещается при изменении направления вращения. Вторая конструкция - механизм осцилляционного вальца, включающий в себя два закреплённых на разнесенных валах эксцентрика. Эксцентрики начинают двигаться во встречном вращении за счёт ременных передач от центрального вала. Частота вальца регулируется или вручную или автоматически системой, которая синхронизирует скорость катка и частоту вибрации.

У вибрационно-осцилляционного механизма же один из эксцентриков зафиксирован, а другой передвигается на валу в необходимое положение при переключении режима. При вращательном движении эксцентриков во встречном направлении механизм работает в режиме осцилляции, а при вращении в одном направлении - в режиме вибрации. Единственный минус такой системы - одна амплитуда вибрации.

 

Вибровозбудитель Caterpillar  для виброкатка