Гидравлические вибротрамбовки. Принцип работы, области использования и критерии выбора

Едва ли хоть одни дорожные работы пройдут успешно, если предварительно не разровнять и не утрамбовать грунт. Уплотнение грунта – это процесс изменения его физических свойств, без изменения химического состояния. Осуществляется оно преимущественно в строительных целях, при прокладке или ремонте дорожного полотна.

В следствие трамбования, частицы грунта перемещаются плотнее друг к другу из-за чего растет число контактов между ними. Но для этого нужно приложить некоторое усилие, величина которого зависит от свойств и состояния грунта.

За счет подготовки грунта методом трамбования, удается добиться ровного рельефа, надежного сцепления и длительного срока эксплуатации дорожного покрытия. Если работы осуществляются на дорогах общего назначения, при прокладке инженерных коммуникаций и уплотнении откосов, то чаще всего используют навесные гидравлические трамбовки. Они монтируются прямо на базовую машину (погрузчик, экскаватор и т.п.). С их помощью можно быстро и качественно утрамбовать грунт или подушку из сыпучих материалов (песок, щебень и т.д.).

Среди преимуществ данного оборудования, в первую очередь, стоит отметить возможность трамбования в условиях ограниченного пространства и практически под любым углом.

Если не вдаваться во все технические подробности, то принцип вибротрамбовки можно описать следующим образом: крутящий момент передается с вала гидравлического мотора на вал эксцентрика, который в свою очередь закреплен на трамбующей плите. Вибрация передается на поверхность, которая начинает трамбоваться. Но это только в общих чертах, теперь познакомимся с процессом подробнее.

Подавляющее количество вибрационных машин сегодня функционируют, используя принцип вынужденных колебаний. В этом случае, источником возбуждения служит вибровозбудитель дебалансного типа. Когда инерционный элемент находится в движении, то вынуждающая сила состоит по большей части из нормальной силы инерции (центробежной силы или F_ц).

У дебалансного центробежного возмущателя эксцентрик устанавливается в подшипниках. Он не уравновешен по отношению к оси вращения, которая определяется подшипниками. Вращение же осуществляется при помощи шестеренчатого гидравлического мотора.

Эксцентрик может использовать моментальную или статическую неуравновешенность. В отдельных случаях, встречается комбинация двух неуравновешенностей. Статическая образуется тогда, когда вращение инерционного элемента осуществляется вокруг оси, которая параллельна главной центральной оси инерции.

Мерой статической неуравновешенности принято считать статический момент массы D (кг*м). Он рассчитывается как D=m₀r, где m₀ – масса инерционного элемента в кг, а r – радиус-вектор центра данной массы по отношению к оси вращения (измеряется в метрах).

Когда инерционный элемент вращается с угловой скоростью w, то образовывается центробежная сила F_ц, которая равна D_w2=m₀rw². Именно этот параметр наиболее важен при выборе конкретной модели вибротрамбовщика для базовой машины. Если присмотреться к формулам внимательнее, то станет понятно, что центробежная сила прямо пропорциональна величине угловой скорости (в данном случае, частоте вращения) эксцентрика и статическому моменту D.

Получается, что чем большую массу инерционного элемента мы имеем, тем дальше будет смещен центр его масс по отношению к оси вращения. А значит и показатель центробежной силы будет выше. Еще одним важным параметром, помимо центробежной силы, является общая амплитуда А (измеряется в мм). Данный показатель можно выразить как А=2D/m_общ, где m_общ – это общая масса рабочего органа устройства трамбовки.

В рассматриваемом нами случае – это ни что иное, как рама, на которой установлен центробежный возмущатель. Стоит иметь в виду, что чем меньше масса рамы, тем больше будет значение амплитуды. Еще среди важных параметров стоит отметить удельный импульс силы (иногда его еще называют импульсом напряжения). Обозначается он буквой «P» и измеряется в Кн*с/см².

Деформация уплотнения грунта при регулярном ударном воздействии нагрузкой, является функцией не только величины удара, но и периода его воздействия. Грубо говоря, степень уплотнения пропорциональна удельному импульсу силы P.

Методом проб, ошибок и регулярных испытаний, были опытным путем выведены наиболее эффективные значения предельных импульсов напряжения. Они измеряются в кН*с/см². Для насыпных грунтов плотностью до 0,95 значения следующие:

• Малосвязанные (песчаные) грунты – от 0,5 до 0,7 кН*с/см²;
• Суглинистые грунты средней вязкости – от 0,5 до 1,2 кН*с/см²;
• Тяжелосуглинистые высокосвязные грунты – от 0,2 до 2,0 кН*с/см²;
• Глинистые весьма связные грунты – 0,0 до 2,7 кН*с/см².

Важный момент: при уплотнении связных грунтов необходимо увеличивать объем частоударных нагрузок ориентировочно в 1,5 раза.

Сразу стоит сказать, что все вышеперечисленные величины удельных импульсов были рассчитаны для грунтов с оптимальным уровнем влажности. Если речь идет о недоувлажненных грунтах, то рекомендуемых значений импульсов гарантированно будет недостаточно. Данные параметры были выведены не расчетным, а экспериментальным путем.

Выбирая подходящую вибротрамбовку также стоит обратить внимание на глубину уплотнения, которая измеряется в сантиметрах и обозначается буквой «t». Было доказано, что глубина уплотняемого грунта напрямую связана с площадью основания нижней рамы трамбовочного оборудования.

Данный параметр означает такую глубину уплотнения, на которой удается достигнуть необходимых параметров плотности грунта. Определено, что менее связные грунты имеют гораздо большую толщину уплотнения, по сравнению с высокосвязными. Куда чаще используется такое понятие, как объем трамбования. Из которого в последующем можно быстро рассчитать и глубину. Все что при этом требуется знать – площадь трамбующей плиты.

Ниже приведена подробная таблица с характеристиками навесных вибротрамбовок. Поэтому можно подобрать необходимую вам модель, отталкиваясь от ее параметров.

Модели вибротрамбовок Delta и Impulse на сегодняшний день являются одними из наиболее производительных. По сравнению с продукцией конкурентов они демонстрируют высокие показатели усилия трамбования и частоты импульсов. Некоторые модели превосходят аналоги в 2 и более раза. А это значит, что работы выполняются значительно быстрее и качественнее.

Если же объем ваших работ выходит за пределы трамбования грунта, то имеет смысл присмотреться и к другому навесному оборудованию от Impulse и Delta. Взять, к примеру, вибропогружатель, который может работать сразу в 2-х режимах (погружатель и трамбовщик). При этом, переключение происходит в течение одной минуты и без особых трудозатрат. Также в ассортименте производителя можно встретить навесные гидравлические буры, молоты, дорожные фрезы, сваерезки, ковши, квик-каплеры, грейферы и многое другое. Практически под каждый вид строительных работ производитель предлагает соответствующее навесное оборудование.