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Die Erfindung bezieht sich auf eine Vibrationsvorrichtung, insbesondere zum Verdichten von Baugrund,
Strassen, Rollbahnen od. dgl., mit wenigstens einer Vibrationswalze, wobei im Inneren der Vibrationswalze eine
Unwuchtwelle mit eigenem Antrieb angeordnet ist.
Um in Feststampfvorrichtungen eine Vibration zu erzeugen, wie z. B. in Walzen, Platten und Vibratoren allgemeiner Bauart, verwendet man üblicherweise eine in die zu vibrierende Vorrichtung eingelegte in Wälzlagern gelagerte und mit Exzentergewichten versehene sich drehende Welle.
Die erzeugte Fliehkraft überträgt sich über die genannten Wälzlager auf die in Vibration zu versetzende
Vorrichtung.
Es ist schon eine grosse Anzahl von Vorschlägen für Maschinen, die dem gedachten Zweck dienen, bekanntgeworden. Hiebei sind im Laufe der Zeit hinsichtlich der Zahl und Anordnung der Unwuchtmassen und der sie tragenden Wellen die verschiedenartigsten Varianten und Kombinationen entwickelt worden. Hiebei ist die Unwuchtvorrichtung innerhalb oder ausserhalb der Vibrationswalze angeordnet worden. Es wurden je zwei
Unwuchtmassen auf einer und derselben Welle angebracht, oder sie wurden auf zwei Wellen verteilt. Sie wurden gleichsinnig oder gegenläufig angetrieben und konnten dabei relativ zueinander drehfest oder verdrehbar gelagert sein, und im Falle von zwei Wellen bestand die Möglichkeit koaxialer oder paralleler Anordnung.
Koaxiale
Unwuchtwellen konnten, wenn gegenläufig, durch eine Kegelradübersetzung miteinander verbunden sein und, wenn in gleichem Sinne laufend, durch eine elastische oder starre Kupplung.
Ziel der Erfindung ist es, eine Vibrationsvorrichtung mit grossen Unwuchtmassen zu schaffen, die die vorbekannten Vorrichtungen sowohl hinsichtlich der erreichbaren Arbeitsbreite der Vibrationswalzen als auch hinsichtlich der auf die Längeneinheit der Arbeitsbreite ausübbaren Massenkräfte erheblich übertrifft.
Erreichbar ist dieses Ziel, wenn der Gestaltung der Vibrationsvorrichtung erfindungsgemäss die folgenden Merkmale zugrunde gelegt werden. Die im Inneren der Vibrationswalze angeordnete Unwuchtwelle umfasst mindestens drei Teile. Diese-vermehrbare-Zahl ermöglicht selbstverständlich eine Verbreiterung der Vibrations- oder Arbeitswalze auf jedes beliebige praktisch vorkommende Mass. Alle bekannten Ausführungen sind in axialer Richtung gesehen auf höchstens zwei Wellenelemente beschränkt. Ein Sichlösen von dieser Beschränkung war nur möglich in Verbindung mit den folgenden weiteren erfindungsgemässen Konstruktionsmerkmalen. Jedes Wellenelement ist, unabhängig von den übrigen Wellenelementen, in Wälzlagern gelagert.
Wenn mehrere Wellenelemente nicht unabhängig voneinander gelagert sind, was funktionell einer Mehrfachlagerung eines durchgehenden Wellenstranges gleichkommt, so wird die Belastungsverteilung unbestimmt, und bei den beabsichtigten grossen Fliehkräften besteht die Gefahr der Überlastung und Beschädigung einzelner Lager.
Hier kann eingefugt werden, dass es auch nicht dasselbe wäre, an Stelle einer langen Arbeitswalze mehrere kürzere in Reihe angeordnete Arbeitswalzen anzuordnen, da bei einer solchen Ausführungsform die einzelnen Walzen ungleichmässig vibrieren, und dadurch eine ungleichmässige Bodenverdichtung hervorrufen, abgesehen davon, dass zwischen zwei Walzen stets ein Spalt verbleibt, in dessen Bereich überhaupt keine Verdichtung des Bodens stattfindet. Nur die erfindungsgemässe Ausbildung ermöglicht es, beliebig lange Walzenkörper vorzusehen und die Unwuchtkräfte in gewünschter Weise zu vergrössern.
Ein weiteres, wesentliches, und in diesem Zusammenhang erforderliches Erfmdungsmerkmal besteht darin, dass die die Unwuchtmassen tragenden Wellenelemente zu synchronem Umlauf über homokinetische Verbindungselemente in Reihe gekuppelt sind. Alle vorbekannten Vorrichtungen haben an den betreffenden Stellen entweder starre Kupplungen oder elastische Kupplungen vorgesehen. Mit keiner der beiden Kupplungsarten wäre das Erfindungsziel erreichbar. Ist die Kupplung starr, so tritt die bereits erwähnte Wirkung der unkontrollierbaren Lastverteilung mit ihren nachteiligen Folgen ein. Ist die Kupplung elastisch, dann ist der synchrone Lauf der verschiedenen Unwuchtmassen gefährdet, im Anlauf überhaupt ausgeschlossen.
Die auftretenden Phasenverschiebungen führen zu unkontrollierbaren Schwingungen, die grosse Belastungen und im Resonanzfall schwerste Beschädigung der Maschine zur Folge haben können. Als Kupplungen kommen Zahnkupplungen, Kettenkupplungen, innere oder äussere Klauenkupplungen, Kardangelenke od. dgl. in Betracht.
Es sei noch erwähnt, dass von der gegenseitigen Verdrehbarkeit der Schwerpunkte der Unwuchtmassen, die in einigen bekannten Ausführungen anzutreffen ist, bei der erfindungsgemässen Ausführung bewusst Abstand genommen wurde. Die Verstellbarkeit dient der Lenkung der Vorrichtung und zum Teil ihrer Transportbewegung. Dies kompliziert erheblich den Aufbau der Vorrichtung, demgegenüber ist es Ziel der Erfindung, grösstmögliche Massenkräfte für die Aufgabe der Verfestigung der zu bearbeitenden Fläche aufzubringen.
Die kombinierte Unwuchtwelle wird wenigstens von einem Ende her angetrieben. Es kann aber, besonders bei einer Vielzahl von Wellenelementen, zweckmässig sein, einen Antrieb von beiden Seiten vorzusehen, um die Torsionsbeanspruchung der Wellen und Kupplungen herabzusetzen. Der Antrieb kann beispielsweise über einen Riemen- oder Kettentrieb, über einen hydraulischen Motor oder sonst über eine Vorrichtung erfolgen, die zumindest an eines der Enden der genannten Wellenfolge das notwendige Drehmoment zum Erreichen der benötigten Drehzahl erteilen kann.
Um die erwähnte Herabsetzung der Torsionsbeanspruchung noch weiter zu sichern, sieht eine
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Ausführungsform der Erfindung vor, dass auch der beiderseitige Antrieb untereinander durch homokinetische Verbindungselemente gekuppelt wird.
Wenn eine solche Koppelung vorgesehen werden soll, dann empfiehlt es sich, hiefür eine gemeinsame Vorgelegewelle und ein Riemenpaar zu wählen.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden sich aus der nachfolgenden Beschreibung ergeben sowie aus den Zeichnungen, in welchen Ausführungsbeispiele der Erfindung veranschaulicht sind.
In den Zeichnungen zeigen Fig. 1 und 2 zwei Typen von Vibrationswalzen, die durch zweckdienliche Mittel gezogen werden und dazu bestimmt sind, mit einer erfindungsgemässen Vibrationsvorrichtung versehen zu werden und Fig. 3 eine fahrbare Strassenwalze mit vibrierendem Feststampfer, in welche eine erfindungsgemässe Vorrichtung eingebaut ist. Fig. 4 veranschaulicht die Kupplung und einen einseitigen Antrieb an einer nur aus zwei Wellenelementen bestehenden Unwuchtwelle, Fig. 5 in vergrössertem Massstab eine Arbeitswalze, in welche erfindungsgemäss eine Vibrationsvorrichtung mit beiderseitigem Antrieb eingebaut ist und Fig. 6 diese Walze mit ihrer aus drei Elementen bestehenden Unwuchtwelle im Schnitt.
Die Stampfvorrichtung gemäss Fig. l umfasst ein Zugmittel--l--, welches über den Haken--2-und den Rahmen --3-- die Vibrationswalze --6-- zieht ; auf dem genannten Rahmen--3--befindet sich ein Motor--4--, der die Vibrationsvorrichtung der Walze--6--mittels der Kraftübertragungselemente-S-- antreibt. Die Walze--6--ist mit (nicht dargestellten) elastischen Aufhängungen versehen, welchen die Aufgabe obliegt, die übertragung der Vibrationen auf den Rahmen--3--, den Motor--4--oder das Zugmittel--l--zu verhindern.
Der Vorgang des Feststampfens gemäss Fig. 2 ist dem vorangehenden ähnlich. Dieser unterscheidet sich lediglich dadurch, dass die Kraftübertragung auf die sich drehenden Elemente durch zwei verschiedene Antriebsgruppen--5'bis 5"--erfolgt.
Das Feststampfen gemäss Fig. 3 erfolgt hingegen mit Hilfe eines selbstfahrenden Gerätes, bestehend aus nur
EMI2.1
In den drei in den Fig. 1 bis 3 schematisch dargestellten Fällen weist der Vibrationserzeuger gemäss dem Ausführungsbeispiel eine Walze--6-mit einer Unwuchtwelle aus mindestens drei Wellenelementen auf, welche den Gegenstand der Erfindung bilden.
Fig. 4 zeigt an einem Beispiel mit nur zwei Wellenelementen-12, 12'-- die unabhängige Lagerung eines jeden Elementes in Lagern--16, 16', 16", 16"'--, welche in Zwischenwänden --11-- eingebaut sind. Die
EMI2.2
--15-- umfassen.--17-- und das Wellenelement --12'-- ein Exzentergewicht --17'-- auf. Die beiden Elemente sind unter sich durch eine homokinetische Kupplung--18--, z. B. eine Klauenkupplung, gekuppelt, wodurch eine synchrone Kraftübertragung gewährleistet und gegebenenfalls eine kleine Winkelabweichung der beiden Wellen ermöglicht ist. Die am Wellenende --12'-- befestigte Riemenscheibe --19-- wird durch einen Riemen --20-- getrieben.
In Fig. 5 ist eine erfindungsgemässe Ausbildung der Welle, die hier z. B. aus drei Elementen besteht, ersichtlich. Die Unwuchtwelle ist nach beiden Seiten verlängert und beidseitig angetrieben.
Die Riemen-20 und 20'-werden durch die Riemenscheiben-24, 24'--getrieben, welche fest mit der Vorgelegewelle--21--verkeilt sind ; die Vorgelegewelle selbst wird durch den Motor über Riemen - -23-- und Riemenscheiben --22-- angetrieben.
In Fig. 6 ist die aus drei Elementen-12, 12', 12"-zusammengesetzte Unwuchtwelle, gelagert in
EMI2.3
--11--,Kupplungen-8', 8"-angeordnet. Das Element --12-- weist das Exzentergewicht-17--, das Element --12'-- das Exzentergewicht --17'-- und das Element-12"-das Exzentergewicht-17"-auf.
Die aus dieser Disposition erzielten Vorteile liegen darin, dass die Fliehkraft durch das Vermehren der Anzahl von Wellenelementen mit den zugehörigen Unwuchtmassen beliebig erhöht werden kann, ohne dass die Fliehkraft die Grenzen der zulässigen Belastungswerte eines handelsüblichen und stets lagerhaltigen Wälzlagerpaares überschreitet.
Die Unterteilung der Unwuchtwelle in mehrere Wellenelemente ist dadurch ermöglicht, dass homokinetische Verbindungselemente für die Kupplung der einzelnen Wellenelemente verwendet werden, die eine gewisse Abwinkelung der einzelnen Wellenelemente relativ zueinander zulassen, jedoch einen synchronen Antrieb aller Wellenelemente gewährleisten.