Преимущества дорожных катков с осцилляцией

Анализ результатов уплотнения асфальтобетона показывает, что сочетание вибрации и осцилляции на одном катке позволяет достичь такой же степени уплотнения, как и при использовании вибрации на двух вальцах, но за меньшее количество проходов и с некоторыми преимуществами (такое сочетание удачно компенсирует недостатки обеих технологий). Уплотняющее воздействие при осцилляции помимо статического сжатия под действием веса вальца создается за счет вращения эксцентриковых грузов, расположенных зеркально друг к другу и создающих горизонтальную реверсивную циклически изменяющуюся силу сдвига. Частицы материала, находящиеся в асфальтобетонной смеси, под воздействием осцилляции смещаются и формируют плотную матрицу, а энергия уплотнения передается главным образом верхнему асфальтовому слою и в меньшей степени нижним слоям. Осциллирующий валец находится в постоянном контакте с уплотняемой поверхностью, при этом сила, передающая динамическую энергию асфальтовому слою, действует не вертикально. Другими словами, уплотнение происходит не за счет вертикальных колебаний, а за счет тангенциальных, то есть валец под действием сил, возникающих при вращении эксцентриков, перемещается в горизонтальном направлении вперед и назад на величину тангенциальной амплитуды. Уплотняющее усилие при этом больше, чем у статического вальца, но меньше, чем у обычного вибрационного. Валец не ударяет по уплотняемому слою, а раскатывает его, поэтому риск раздавливания щебня в составе смеси, так же как и ее переуплотнения, минимален.

Производители и модели

Одна из самых широких линеек катков с осцилляцией выпускается компанией BOMAG. Она включает 9 моделей с рабочей массой от 7300 до 13 650 кг. Тангенциальная осцилляция от BOMAG (система TanGO) – это мягкое уплотнение, при котором в отличие от стандартной вибрации валец всегда находится в контакте с поверхностью. Рабочая скорость катка в этом случае может быть увеличена без создания сдвиговой волны. Уплотнение TanGo предотвращает разрушение частиц щебня и не допускает отскока вальца. Система TanGo не только проста в эксплуатации, но и отличается низкими эксплуатационными расходами.

На корпус вальца BOMAG дает гарантию 6000 моточасов. Это очень важно, так как при осцилляции валец более подвержен истиранию и повышенному износу в отличие от вальцов у катков со стандартной вибрацией из-за большей площади контакта с поверхностью и горизонтальной направленности вибрации. Большой срок службы вальца у Bomag достигнут благодаря применению высокостойкой к износу стали Hardox.

В отличие от других осциллирующих вальцов дебалансы в системе Bomag TanGO находятся на периферии окружности вальца. Большее плечо означает, что массу эксцентриков можно уменьшить. Таким образом, система Bomag TanGO требует меньше мощности, чем стандартные системы, и позволяет сэкономить топливо.

Кроме того, существенно снижена потребность в обслуживании, а контроль состояния, подтяжка и замена по необходимости ремней привода дебалансов осуществляются очень просто благодаря отличному доступу и специальным лючкам в боковых стенках вальца. При необходимости уплотнять более толстые слои материала может быть задействован передний валец, оборудованный стандартным двухамплитудным вибратором и системой контроля уплотнения BOMAG ECONOMIZER.

Помимо катков с тангенциальной осцилляцией в модельном ряду компании BOMAG присутствуют катки с уникальной системой BOMAG ASPHALT MANAGER. Эта система сочетает измерительную систему и направленный вибратор с автоматически изменяемой эффективной амплитудой. Такие машины имеют преимущества вибрации и осцилляции и могут с успехом заменить осцилляционный каток, ведь принцип воздействия на материал направленного вибратора, работающего в горизонтальной плоскости, очень схож с классической осцилляцией, и эффект такого вибратора на практике ничем не отличается от эффекта осцилляции.

Таким образом, BOMAG имеет в своем портфолио асфальтовые катки со всеми возможными типами вибросистем: классическая вибрация, направленная вибрация и осцилляция.

В линейке Hamm недавно появились два новых катка в классе 3 т с задними осцилляционными вальцами. Эта продукция спроектирована и разработана в Китае для развивающихся рынков. Созданные специально для арендного бизнеса машины оснащены дизельным двигателем Kubota мощностью 22 кВт. Заказчики могут выбрать 3,47-тонную мод. HD35VO с шириной вальца 1,2 м или HD30VO с шириной полосы 1 м, которая весит 3,24 т. Осцилляция заднего вальца происходит с частотой 39/30 Гц и тангенциальной амплитудой 1,14 мм.

Шарнирно-сочлененные тяжелые тандемные катки Ammann ARX 90 и ARX 110 могут производить уплотнение как с осцилляцией, так и с вибрацией. Оператор может выбрать метод уплотнения, оптимальный для конкретных условий. Когда в осцилляции нет необходимости, оператор может использовать только передний валец, оборудованный мощной двухступенчатой вибросистемой. Частота осцилляции составляет 40 Гц, а амплитуда 1,3 мм.

С появлением новой мод. DD 105 OSC с осцилляцией компания Volvo CE расширяет свое присутствие на рынке техники для уплотнения асфальта. DD 105 OSC – это первый представитель нового поколения тандемных асфальтовых катков, разработанный для обеспечения высокой производительности при низком расходе топлива. Каток DD 105 OSC с теми же габаритными размерами, что и базовая мод. DD 105, оснащен передним вальцом с обычной вибрацией и задним с осцилляцией. При массе 9,9 т, что немного легче стандартной машины DD 105, масса которой составляет 10,5 т, валец нового катка имеет ширину 1,68 м и диаметр 1,22 м.

Осцилляция происходит с частотой 39 Гц и тангенциальной амплитудой 1,43 мм. Номинальная мощность установленного на каток двигателя Volvo D3.8 – 85 кВт. В распоряжении оператора новой машины теперь последний пакет Compact Assist, предназначенный для оптимизации качества работы и производительности машины. Система обеспечивает интеллектуальное уплотнение, отображая количество проходов, температуру слоя и значение плотности. Конструкция вибрационной системы DD 105 OSC снижает пусковое энергопотребление на 50%, в то время как за счет экорежима можно уменьшить расход топлива на 30% без ущерба для производительности. Мощность двигателя автоматически регулируется в зависимости от условий работы. Конструкция лобового стекла кабины без передних стоек не создает помех для обзора. Вальцы со смещением позволяют оператору видеть бордюры и препятствия. Перемещаемое и вращающееся сиденье обеспечивает поле для обзора кромки вальца. Из других особенностей можно отметить автоматическую систему орошения с тройной фильтрацией и с регулируемым потоком жидкости.

Модельный ряд катков компании Caterpillar включает тандемные катки CB10, CB13, CB15 и CB16 массой от 10 до 15 т, которые могут оснащаться задним вальцом с осцилляцией, где используются капсюльные противовесы и ременной привод. Закаленный корпус вальца обеспечивает длительный период эксплуатации при различных видах работ. Инфракрасные датчики температуры, встроенные в передний и задний бамперы, обеспечивают своевременный контроль состояния смеси.

Компания Dynapac расширила свою линейку катков, добавив в нее двухвальцовую машину с осцилляцией – CO4200 VI с рабочей массой 10 т. Новая модель обеспечивает оператору дополнительные возможности и позволяет выбрать тип уплотнения, наиболее подходящий для конкретного вида работ. Например, если требуется высококачественное уплотнение на участке, где необходимо снизить уровень вибрации. Этот тандемный каток – первый в линейке продуктов Dynapac, который уплотняет с помощью осцилляции и вибрации. Новая машина была разработана на основе отзывов конечных пользователей в соответствии с требованиями рынка. Концепция осцилляции также может помочь снизить риск повреждения наполнителя низкого качества в составе уплотняемой смеси.

Вальцы катка Dynapac CO4200 VI изготавливаются из износостойкой стали Hardox 450 с твердостью 450HB. Сталь Hardox обеспечивает устойчивость к вмятинам, износостойкость, а также способствует увеличению срока службы машины. В дополнение к использованию более твердой и прочной стали новая модель катка обеспечивает легкий доступ к приводным ремням и другим компонентам через лючки в дисках вальцов. Ремни осциллятора могут быть заменены всего за два часа, что сокращает время простоя и повышает производительность на рабочей площадке. Как и другие катки Dynapac, новый CO4200 VI имеет сбалансированную конструкцию с равным распределением рабочей массы на передний и задний модули, 5000 кг и 4900 кг соответственно. Такой дизайн обеспечивает равномерное уплотнение поверхности при каждом проходе. Новая модель характеризуется частотой колебаний 51/67 Гц с амплитудой 0,8/0,3 мм при работе в режиме вибрации и 40 Гц в режиме осцилляции с тангенциальной амплитудой 1,4 мм. Каток приводится в движение турбодизельным двигателем Cummins QSF3.8 с водяным охлаждением мощностью 104 кВт и может развивать скорость до 12 км/ч.

Sakai предлагает альтернативу традиционным каткам с осцилляцией. Мод. SW888ND-1 радикально отличается от других предложений на рынке, которые обычно имеют один валец с осцилляцией, а один с вибрацией. Оба вальца Sakai SW888ND-1 новой конструкции могут работать в режиме вибрации и осцилляции. Это позволяет оператору использовать различные режимы уплотнения с возможностью выбора осцилляции или вибрации на обоих вальцах или только на одном вальце или комбинировать режимы. По заявлению изготовителя, такая конструкция обеспечивает повышенную производительность по сравнению с аналогами и позволяет достичь заданной плотности уплотнения вдвое меньшим числом проходов. Осцилляционный и вибрационный узлы катка SW888ND-1 приводятся в движение зубчатым приводом вместо ременного, что сокращает потребность в обслуживании. Масса машины с кабиной составляет 14,3 т. Каток имеет двигатель Deutz мощностью 90 кВт. Вальцы диаметром 1,37 м и шириной 2 м работают с частотой 46,7 Гц с максимальной амплитудой 0,55 мм.

В тандемном вибрационном катке XCMG XD133VO используется система осцилляции с изменяемой частотой (29–34 Гц) и двумя амплитудами (1,59/1,91 мм), а также вибрационная система с высокой частотой. Машина массой 13 т имеет широкий диапазон применения, от начального уплотнения до финишных работ, а также может служить для уплотнения оснований. Каток управляется с помощью передовой интеллектуальной системы управления с применением CAN-интерфейса. В рабочем режиме процессы начала движения и торможения катка оптимизированы так, чтобы избежать формирования сдвиговой волны материала перед вальцом, улучшить гладкость поверхности дороги и снизить вероятность образования трещин. В XD133VO реализован ряд функций для энергосбережения и снижения выбросов, таких как интеллектуальное охлаждение, автоматическая дроссельная заслонка и т. п. Каток приводится в действие двигателем Deutz BF4M 1013 мощностью 118 кВт.

О применении осцилляции

Поскольку осцилляционные колебания создают более мягкое уплотняющее усилие, применение таких катков особенно важно при уплотнении тонких слоев. Катки с осцилляцией хорошо подходят для укатки мягких смесей, для работы на мостах или рядом со зданиями, а также допускают уплотнение смеси с температурой на 15–20 °С ниже, чем обычно. При формировании стыков холодных и горячих полос они не разрушают остывший слой. Использование режима осцилляции на начальном этапе, пока смесь слишком горячая, и после остывания смеси до температуры, критической для вибрации, поможет максимально использовать технологическое время, имеющееся в запасе у оператора на укатку. Оператор должен следить за указателем температуры уплотняемой поверхности, своевременно отключать вибрацию, когда она снижается до критических значений, и продолжать уплотнение с включенной осцилляцией.

Однако при оптимальной температуре смеси лучше использовать вибрационное уплотнение с более высокой энергией. Чтобы достичь лучших результатов, рекомендуется на тонких слоях использовать только осцилляцию на заднем вальце, а на толстых слоях включать вибрацию на переднем вальце и осцилляцию на заднем. И для вибрации, и для осцилляции важно контролировать скорость хода катка. Каток с осцилляционным вальцом не повредит уложенные под землей трубы или оптоволоконные кабели. Чувствительное оборудование или исторические здания поблизости тоже не пострадают.

Для работы с системой осцилляции не требуются дополнительные настройки или обучение персонала, саморегулируемая амплитуда сама подстраивается под жесткость материала. Многие дорожно-строительные работы, для которых раньше использовались статические или комбинированные катки, могут быть более эффективно выполнены катками с осцилляцией. Каток с осцилляционным вальцом, как правило, оставляет после себя более гладкую поверхность. Характер осцилляционного уплотнения подразумевает более продолжительный контакт с материалом по сравнению с обычной вибрацией. Со временем это может привести к уменьшению толщины обечайки вальца и сокращению срока его эксплуатации. Поэтому некоторые производители усиливают кромку осцилляционных вальцов наварными накладками либо изготавливают вальцы из более прочного материала. Кроме того, такие вальцы требуют дополнительного обслуживания, так как работают в более тяжелых условиях, поэтому важно регулярно проверять состояние их амортизаторов и приводных ремней, а также следить за износом рабочей поверхности