Невероятната история на валяците

От конския впряг до двигателите с вътрешното горене

Валяците са едни от най-популярните пътностроителни машини. Благодарение на тях са създадени всички съвременни пътища, свързващи целия свят в глобална пътна мрежа. Металните исполини от десетилетия ни служат вярно при уплътняването на всякакви видове повърхности. Работата им е толкова ефективна, че намират приложение дори и в селското стопанство.

За да се превърнат в такива незаменими машини обаче, валяците трябва да изминат дълъг път към съвършенството. Път, който съществено ще ги преобрази – от недодялани механични изделия, каквито са в началото, до високотехнологичните устройства, обединили в себе си различни сфери на научно-техническия прогрес. Такива, каквито ги познаваме днес.

Всичко обаче започва преди много, много години….

С конски впрягове

През 1725г. немският учен Якоб Леополд в своя 10-томен труд “Theatrum Machinarum Generale” споменава едно необичайно устройство, представляващо тежка ролка, теглена от коне и служещо за уплътняване на почвата. Това е първото писмено сведение за първообраза на съвременните валяци.

Описаното от Леополд устройство обаче не печели популярност и бързо е затрупано от прахта на историята. За валяци отново се заговаря 32 години по-късно, през 1757г. В Англия е конструиран двуосна количка с два теглича, снабдена с утъпкващи барабани, вместо колела. За съжаление на създателите ѝ, тази количка също не успява да се пребори за място под слънцето и изчезва безславно. Истинският дебют на уплътнителните машини става факт чак през 1789г., За първи път подобно устройство е използвано за утъпкване на грунда при строеж на пътища. Това става с 3,5-тонен чугунен валяк, теглен от два коня.

През следващите години в Германия, Англия и Франция конните валяци все по-често започват да се прилагат в пътното строителство. Към 1830г. вече можем да говорим за тяхната масова употреба.

Първоначално за уплътняване на грунда се използват дървени ролки, обковани в желязо, които по-късно са заменени от каменни. И двата варианта обаче се оказват недостатъчно надеждни и постепенно са заменени от метални такива – най-често чугунени.

Едни от най-популярните конни валяци през XIX в. са тези от типа “Шатенман”. Те се състоят от чугунен цилиндър и рама, върху която е монтирана дървена кутия за пясък или чакъл, изпълняващи ролята на баласт. По-късните версии на този модел са снабдени и със спирачка.

Едновременно с това в Германия широко разпространение получават валяците с воден баласт. Те са удобни с това, че водата от баластния резервоар може да се използва и за поливане на утъпкваната повърхност. За увеличаване на масата служили различни по размер баластни кутии, разполагани на различни места по конструкцията.

Тъй като главният фактор за работата на валяка е неговото тегло, с появата на парния двигател конските впрягове постепенно са изтласкани настрана от новия механизъм, макар дълго време двата типа уплътнителни машини да се използват паралелно.

Силата на парата

През 1769г. англичанинът Джеймс Уат внася подобрения в устройството на парната машина, които за кратко време буквално я превръщат в двигател на промишлената революция от втората половина на XVIIIв. и началото на XIXв. Тя намира широко приложение във фабриките, заводите, мините и транспорта от онова време.

Опитите за внедряване на парата в пътното строителство започват с поставянето на парен двигател върху обикновен конен валяк, чийто чугунен цилиндър се задвижва чрез бутало. Този експеримент обаче се оказва неуспешен. Въпреки двете допълнителни колела, монтирани за стабилизиране на машината, тя застрашително се накланя ту напред, ту назад.

През 1860г. във Франция е извършен още един експеримент, който оформя първообраза на съвременния валяк. Съединяват се на обща рама два стандартни цилиндъра за конен впряг. В този случай цилиндрите са задвижвани от парен двигател, посредством зъбчати колела и галови вериги. Тази система също се оказва не особено удачна, но е използвана от французина Желер, който прилага неин усъвършенстван вариант през 1864г. при строителството на улици в Париж. Въпреки това, голямата маса, конструктивните недостатъци и високата цена не позволяват на машините от този тип да придобият широка популярност. Ето защо в края на XIX в. са заменени от валяците от английски тип.

Английските валяци

Английските машини се различават от френските си събратя по наличието на цели 4 барабана, вместо 2. При това диаметърът на задните барабани е по-голям от този на предните, а те, от своя страна, са поставени така, че оформят една обща, сдвоена ролка. Характерна особеност на този тип валяци е външният им вид. Той напомня повече на шосеен локомотив, отколкото на строителна машина.

Първите подобни модели, с маса от 13 и 15 тона, са произведени от английската фирма Aveling and Porter през 1870г. Впоследствие редица немски и американски фирми като John Fowler & Co. Ltd, които първоначално се занимават с изработването на железопътна техника, също започват да произвеждат парни валяци.

При по-късните варианти на този тип машини сдвоените предни барабани отпадат и са заменени от един по-широк. Така подбраната схема определя характерните черти на валяците от този период, които са снабдени и със собствено осветление и устройство за почистване на цилиндрите.

Интересен е начинът, по който е решен проблемът със завиването. То се осъществява с помощта на верига, намотана около метална макара, разположена в средата на корпуса и прикачена към двете страни на предния цилиндър. Въртенето напред или назад на макарата води до отпускането на единия край на веригата и обтягането на другия, като по този начин, в зависимост от нуждите, барабанът се отклонява наляво или надясно.

Преходът към двигатели с вътрешно горене

В някои страни парните валяци остават на служба до края на 70-те години на XX в. Техните двигатели обаче са със сложни и обемни инсталации. Те бързо изостават от бурните темпове, с които се развиват индустрията и транспортът. Ето защо още през XIX в. се появява нуждата от по-малки, по-евтини и по-лесни за експлоатация двигатели.

През 1860 г. френският изобретател Етиен Леонар, обединявайки конструктивните елементи на парната машина, газ за горене и електрическа искра за възпламеняване, създава първия двигател с вътрешно горене, намерил приложение в практиката.

Впоследствие творението на Етиен Леонард е усъвършенствано от други изобретатели, чиито изменения водят до появата на нов тип двигатели. Техните неголеми размери, тегло и запас от мощност разкриват нови възможности при конструирането на самоходни машини. Факт, който в голяма степен се отразява и на развитието на валяците.

Франция е първата страна, в която се експериментира с уплътнителни машини, снабдени с двигатели с вътрешно горене. За съжаление, създадените там конструкции не дават удовлетворителни резултати и по-нататъшните опити са преустановени. Затова пък през 1902г. в Англия успешно е създаден първият годен за употреба валяк с ДВГ. Машината тежи 16 тона и е снабдена с керосинов двигател с 25 к.с. По същото време в Германия се появява валяк, задвижван от двигател, използващ суров петрол за гориво. Той е снабден и с регулируеми валове, компенсиращи наклона на терена.

Ерата на дизеловия агрегат

Овладяването на електрическата енергия и усъвършенстването на дизеловия двигател бележат следващата важна стъпка в развитието на валяците, която също допринася за формирането на съвременния им облик. Създадени са дизел-генераторът като източник на енергия и електрическият двигател, използван в качеството му на задвижващ елемент.

Макар първите валяци с ДВГ да не се отличават много от своите парни събратя, появата им ускорява развитието на този вид техника и оказва значително влияние върху разработките на различните специализирани модели, познати ни днес.

Бурното развите на техниката пък позволява на бял свят да се появят виброваляците, които чрез специално устройство, създаващо мощни вибрации, въздействат по-ефективно върху уплътняваната повърхност. Това, в съчетание с модерната електроника превръща на пръв поглед обикновените машини в проявление на техологиите от бъдещето, които тепърва ще служат на човечеството.