Vibrationswalze Die Erfindung betrifft eine Vibrationswalze mit Wal zenrädern und mit einem Schwingungserzeuger zur Er zeugung gerichteter Schwingungen.
Bei bekannten Vibrationswalzen erzeugt der Schwin gungserzeuger, üblicherweise ein Unwuchtrüttler mit ge gensinnig rotierenden Unwuchten, gerichtete Schwingun gen in einer vertikalen Ebene. Damit ist bei vorgegebener Frequenz auch die wirksame Schwingschlagkraft vorge geben. Es hat sich nun gezeigt, dass je nach den Boden verhältnissen auch eine zu grosse Schwingschlagkraft nachteilig sein und einer optimalen Verdichtungswirkung entgegenstehen kann. Es ist daher vorteilhaft, wenn man die Schwingschlagkraft veränderlich machen kann.
Es sind verschiedene Anordnungen bekannt, die eine Veränderung der Schwingungsamplitude von Unwucht- rüttlern ermöglichen. Sie bestehen im wesentlichen aus zwei gemeinsam umlaufenden und gegeneinander ver- drehbaren Fliehgewichten. Hierdurch wird die resultie rende Fliehkraft verändert. Die Verdrehung der Flieh gewichte gegeneinander erfordert umständliche Manipu lationen. Wenn man die resultierende Fliehkraft während des Laufes verändern will, ergibt das eine teure und auf wendige Konstruktion.
Der Erfindung liegt vor ellem die Aufgabe zugrunde, mit relativ einfachen Mitteln die wirksame Schwing schlagkraft einer Vibrationswalze während des Betriebs veränderbar zu machen. Erfindungsgemäss wird das da durch erreicht, dass die Schwingungsrichtung des Schwin gungserzeugers veränderbar ist. Es sind also die Am plitude der Schwingungen unverändert gelassen. Die wirk same Schwingschlagkraft ist dann die vertikale Kompo nente der Schwingungen, während die horizontale Kom ponente sich nur in einer Abrollbewegung der Vibrations- walze äussert und daher nicht auf den Boden zur Ein wirkung kommt.
Die Erfindung ist anwendbar und vorteilhaft bei Wal zen, bei denen zur Fortbewegung eine der Walzentrom meln angetrieben wird.
Sofern die Walzen keine wesentlichen Steigungen zu überwinden haben, könnte man jedoch gegebenenfalls auf einen gesonderten Antrieb für die Fortbewegung verzichten und die Horizontalkomponenten der Schwin gungen für die Fortbewegung ausnutzen.
Es ist bei als Plattenrüttler ausgebildeten Bodenver dichtern an sich bekannt, durch Neigung der Schwin gungsrichtung gegenüber der Vertikalen eine Vorwärts bewegung zu erzielen.
Bekannte Plattenrüttler enthalten eine auf dem Boden anliegende Verdichtungsplatte, die durch einen darauf montierten Unwuchtrüttler in Schwingungen versetzt wird. Auf der Verdichtungsplatte ist eine im wesentlichen vom Antriebsmotor gebildete Auflast federnd abgestützt. Der Unwuchtrüttler ist als Richtschwinger ausgebildet, ent hält also beispielsweise gegensinnig rotierende Unwuch- ten, so dass die Schwingungen in einer Ebene liegen. Wenn die Schwingungsebene gegen die Vertikale geneigt ist, so dass eine horizontale Komponente der Schwingun gen auftritt, dann bewegt sich der Plattenrüttler mit der Bodenplatte hüpfend fort.
Eine Walze hüpft zwar nicht sondern rollt auf dem zu verdichtenden Boden ab. Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass trotzdem auch bei Vibrationswalzen eine gegenüber der Vertikalen geneigte, gerichtete Erre gerkraft eine Vorwärtsbewegung der Walze bewirken kann. Wenn in einem gegebenen Augenblick die Kraft des Unwuchtrüttlers schräg nach oben vorn gerichtet ist, dann wird durch die vertikale Komponente der Kraft, die nach oben gerichtet ist, das Gewicht der Walze kom pensiert. Die horizontale Komponente der Kraft ist nach vorn gerichtet und die Walze rollt unter dem Einfluss dieser Kraft ein Stück vorwärts.
Nach einer halben Um drehung der Unwucht ist die resultierende Kraft des Rüttlers schräg nach hinten unten gerichtet. Die horizon tale Komponente würde suchen, die Walze wieder ein entsprechendes Stück zurückzurollen. Durch die jetzt nach unten gerichtete vertikale Kraftkomponente, die sich zu dem Gewicht der Walze addiert, wird jedoch die Walze stärker an den Boden angedrückt. Dadurch wird die Reibung in Rückwärtsrichtung so erhöht, dass die Walze in der zweiten Hälfte der Schwingungsperiode durch die rückwärts gerichtete Horizontalkomponente nicht wieder zurückgerollt wird.
Die Walze bewegt sich im Mittel somit rollend vorwärts. Eine besondere An triebsverbindung zu den Walzenkörpern hin ist nicht erforderlich.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Ab bildungen dargestellt und im folgenden beschrieben: Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemässe Vibrationswalze in Seitenansicht.
Fig. 2 zeigt eine zugehörige Oberansicht und Fig. 3 ist ein Querschnitt der Vibrationswalze in der Mitte zwischen den Walzenrädern.
Fig. 4 ist ein Schnitt durch das Lenkwalzenrad längs der Linie IV-IV von Fig. 1.
Die Vibrationswalze läuft auf zwei Walzenrädern 10 und 11, die an einem Walzenrahmen 12 gelagert sind. An dem Walzenrahmen 12 sitzt ein Unwuchtrüttler 13 zur Erzeugung gerichteter Schwingungen, bei welchem die Schwingungsrichtung einstellbar ist. Der Antrieb des Unwuchtrüttlers 13 erfolgt durch einen Verbrennungs motor 14, der auf einer Motorplatte 15 angeordnet ist. Die Motorplatte 15 ist über Schwingmetallkörper 16, 17, 18 in drei Punkten federnd auf dem Walzenrahmen ab gestützt.
Das Walzenrad 10 ist über die gesamte Breite der Vibrationswalze durchgehend und ist mit einer Welle 19 starr verbunden. Die Welle 18 weist Achsstümpfe 20, 21 auf, auf denen der Walzenrahmen 12 gelagert ist.
Das zweite Walzenrad 11 ist als Lenkwalze ausge bildet, wie aus Fig. 2 und 4 am besten ersichtlich ist. Es besteht aus zwei Teilen 22 und 23, die in der Mitte im Abstand voneinander angeordnet sind. Die beiden Teile 22, 23 des Lenkwalzenrades sind unabhängig voneinander auf Lagern 24, 25, 26 und 27 auf einer nichtumlaufenden Welle 28 gelagert. Die Welle 28 sitzt in einem Block 29 und dieser Block ist auf Gleitlagern 30, 31 in einer Gabel 32 um einen vertikalen Zapfen 33 drehbar gelagert.
Die Gabel 32 wird von dem in Fig. 1 rechten Teil des Wal zenrahmens gebildet und liegt in der vertikalen Längs ebene der Vibrationswalze. Sie greift beiderseits der Welle 28 zwischen die beiden Teile 22 und 23 der Lenk walzentrommel. Wie aus Fig 1 und 4 ersichtlich ist, ist der untere Arm der Gabel 32 schlittenartig ausgebildet und der Form der Walze 11 angepasst und gleitet in der Lücke zwischen den Walzenteilen 22 und 23 auf dem Boden, so dass von der Vibrationswalze eine durchgehend plane Bodenfläche erzeugt wird. Die Lager 25 und 26 sind in doppelkonischen.
Versteifungen 33, 34 gehalten, wäh rend die Lager 24 und 27 in machen Stirnflächen 35, 36 der Walzenteile 22, 23 sitzen. Der Mantel der Walzen 22 und 23 ist über die Flächen 35, 36 soweit nach aussen vorgezogen, dass sie über die Lager 24, 27 und die darin gelagerten Achsstümpfe der Welle 28 hinausragt.
An dem Block 29 ist eine Deichsel 37 befestigt, durch welche der Block 29 zwecks Lenkung verschwenkt werden kann.
Der Rüttler 13 wird vom Motor 14 angetrieben. Zu diesem Zweck treibt der Motor 14 über einem Ketten- oder Riementrieb 38 eine Welle 39, die an der Motor platte 15 an deren Unterseite gelagert ist. Die Welle 39 ist über eine Gelenkwelle 40 mit einer Welle 41 gekuppelt, die an dem Walzenrahmen 12 gelagert ist. Die Welle 41 treibt über einen Riemen- oder Kettentrieb 42 den Rütt- ler 13.
Der Rüttler ist in irgendeiner an sich bekannten Weise so ausgebildet, dass er gerichtete Schwingungen erzeugt und dass sich die Richtung dieser Schwingungen wahl weise verändern lässt.
Vibratory roller The invention relates to a vibratory roller with Wal zenrräder and with a vibration generator for generating directed vibrations.
In known vibratory rollers, the vibration generator, usually an unbalance vibrator with counter-rotating unbalances, directed Schwingun conditions in a vertical plane. This means that the effective vibration impact force is also given at a given frequency. It has now been shown that, depending on the soil conditions, too great a vibration impact force can be disadvantageous and oppose an optimal compaction effect. It is therefore advantageous if the vibration impact force can be made variable.
Various arrangements are known which enable the vibration amplitude of unbalance vibrators to be changed. They essentially consist of two centrifugal weights that rotate together and rotate against one another. This changes the resulting centrifugal force. The rotation of the centrifugal weights against each other requires cumbersome manipulation. If you want to change the resulting centrifugal force during the run, this results in an expensive and complex construction.
The invention is based on ellem the task of making the effective oscillating impact force of a vibrating roller changeable during operation with relatively simple means. According to the invention, this is achieved because the direction of oscillation of the oscillation generator can be changed. So the amplitude of the vibrations is left unchanged. The effective vibration impact force is then the vertical component of the vibrations, while the horizontal component is only expressed in a rolling movement of the vibratory roller and therefore does not affect the ground.
The invention is applicable and advantageous in Wal zen in which one of the Walzentrom is driven to move.
If the rollers do not have to overcome significant gradients, however, you could possibly do without a separate drive for the movement and use the horizontal components of the vibrations for movement.
It is known per se in designed as a plate vibrator Bodenver to achieve a forward movement by inclining the direction of oscillation relative to the vertical.
Known plate vibrators contain a compaction plate which rests on the ground and which is set in vibration by an unbalance vibrator mounted on it. A load formed essentially by the drive motor is resiliently supported on the compression plate. The unbalance vibrator is designed as a directional vibrator, so it contains, for example, counter-rotating unbalances so that the vibrations lie in one plane. If the plane of vibration is inclined to the vertical, so that a horizontal component of the vibrations occurs, then the plate vibrator moves in a hopping manner with the base plate.
A roller does not bounce but rolls on the soil to be compacted. The invention is based on the knowledge that in spite of this, even with vibration rollers, a directed excitation force inclined to the vertical can cause the roller to move forward. If at a given moment the force of the unbalance vibrator is directed obliquely upwards and forwards, then the weight of the roller is compensated by the vertical component of the force that is directed upwards. The horizontal component of the force is directed forward and the roller rolls a little forward under the influence of this force.
After half a turn of the unbalance, the resulting force of the vibrator is directed backwards and downwards. The horizontal component would seek to roll the roller back a corresponding piece. However, due to the now downward vertical force component, which is added to the weight of the roller, the roller is pressed more strongly against the ground. This increases the friction in the reverse direction so that the roller is not rolled back in the second half of the oscillation period by the rearward-facing horizontal component.
The roller thus moves forward rolling on average. A special drive connection to the roller bodies is not required.
An embodiment of the invention is shown in the formations and described below: Fig. 1 shows a vibratory roller according to the invention in side view.
Fig. 2 shows a related top view and Fig. 3 is a cross section of the vibrating roller in the middle between the roller wheels.
FIG. 4 is a section through the steering roller wheel along the line IV-IV of FIG. 1.
The vibrating roller runs on two roller wheels 10 and 11 which are mounted on a roller frame 12. On the roller frame 12 there is an unbalance vibrator 13 for generating directed vibrations, in which the direction of vibration can be adjusted. The unbalance vibrator 13 is driven by an internal combustion engine 14 which is arranged on a motor plate 15. The motor plate 15 is resiliently supported in three points on the roller frame via vibration metal bodies 16, 17, 18.
The roller wheel 10 is continuous over the entire width of the vibrating roller and is rigidly connected to a shaft 19. The shaft 18 has stub axles 20, 21 on which the roller frame 12 is mounted.
The second roller wheel 11 is formed out as a steering roller, as can best be seen from FIGS. It consists of two parts 22 and 23 which are spaced apart in the middle. The two parts 22, 23 of the steering roller wheel are mounted independently of one another on bearings 24, 25, 26 and 27 on a non-rotating shaft 28. The shaft 28 is seated in a block 29 and this block is rotatably mounted on slide bearings 30, 31 in a fork 32 about a vertical pin 33.
The fork 32 is formed by the right part of the roller frame in FIG. 1 and lies in the vertical longitudinal plane of the vibrating roller. It engages on both sides of the shaft 28 between the two parts 22 and 23 of the steering roller drum. As can be seen from FIGS. 1 and 4, the lower arm of the fork 32 is designed like a slide and is adapted to the shape of the roller 11 and slides on the floor in the gap between the roller parts 22 and 23, so that the vibrating roller creates a continuously flat floor surface becomes. The bearings 25 and 26 are double-conical.
Stiffeners 33, 34 held while the bearings 24 and 27 make end faces 35, 36 of the roller parts 22, 23 sit. The jacket of the rollers 22 and 23 is pulled outward beyond the surfaces 35, 36 to such an extent that it protrudes beyond the bearings 24, 27 and the stub axles of the shaft 28 mounted therein.
A drawbar 37 is fastened to the block 29, by means of which the block 29 can be pivoted for the purpose of steering.
The vibrator 13 is driven by the motor 14. For this purpose, the motor 14 drives via a chain or belt drive 38 a shaft 39 which is mounted on the motor plate 15 on its underside. The shaft 39 is coupled via a cardan shaft 40 to a shaft 41 which is mounted on the roller frame 12. The shaft 41 drives the vibrator 13 via a belt or chain drive 42.
The vibrator is designed in some manner known per se so that it generates directed vibrations and that the direction of these vibrations can optionally be changed.