CN100529263C - 压实辊 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种压实辊，其包括至少一个带振动驱动器的滚动体(2，3)，该驱动器包括具有失衡器的可驱动激励器轴(14)，所述轴相对滚动体(2，3)轴向安装于所述滚动体内，该失衡器包括相对滚动体居中布置的失衡缸(16)，失衡缸由激励器轴(14)支持，并具有可以相对于滚动体(2，3)的轴线借助调节装置液压径向调节的失衡活塞(17)。

Description

压实辊

技术领域

本发明涉及一种压实辊，该具有至少一个带振动驱动器的滚动体，该振动驱动器包括可驱动激励器轴，所述可驱动激励器轴具有失衡器，所述轴相对该滚动体轴向安装在所述滚动体内，该失衡器包括相对滚动体的轴线居中布置的失衡缸，并且该失衡缸由激励器轴支撑，并具有失衡活塞，该活塞可以相对滚动体的轴线以液压的方式径向调节，并且液压流体可以借助一个外部调节装置经激励器轴内的钻孔供给该失衡缸，同时使标称振幅连续变化地适应铺路环境，该调节装置具有动力缸，该动力缸具有动力活塞和与失衡缸相连通的腔室。

背景技术

在土方工程或筑路建设中，希望尽可能快地将非结合的、水力结合或含沥青结合材料压实到规定的普氏(Proctor)或马歇尔(Marshall)密度，但是同时要防止过压实，尤其是在磨耗层情况下，减少矿物组分的粒子破碎。

在含沥青的路面上，为了确保层间良好地粘结，或在磨耗层情况下确保高度夹持力，在压实过程中应避免表面光滑。在含沥青材料的情况下，由于材料的冷却使压塑性降低，并且在最不利的情形中不能达到规定的最终密度，因此为了压实次数少，绝对需要设定最佳系统参数。当压实排水沥青(drain asphalt)(开孔沥青)时，靠近表面的区域内的孔不能封闭，以便获得所想要的排水，并且当汽车在轮胎与路面间的接触区内滚动时，能减少所谓的“气泵(air-pumping)”的效果。

在滚动体的振动幅度过大的地方，或振动频率接近如桥结构或其它结构的自然频率的地方，那些地方可能发生损坏，因此在这些情形中，尤其是涉及具有传统偏心加载转动轴的压实辊的情况下，必需关闭振动，以避免损坏。结果，然后为了达到规定的最终密度，如果完全借助静态压实辊(static roller)达到最终的密度，需要多次静态压实辊通过。

公知的用于压实非结合土壤和水力或含沥青层的振动压实辊配置有偏心加载的转动轴。在这种情形中，提供了至少一中固定的失衡。如通常情形，还可能额外提供变换重量(changeover weight)，以便产生两个不同的标称振幅。但是，不能在两个标称幅度间调节振幅。

同样公知的，与欧洲专利EP0053598B类似，沥青压实可以利用滚动体借助公知为振荡，而不是环形或方向性振动来进行。但是，由于在此材料仅被一个静态的线性载荷来压实，并交替地承受剪应力，而到一定深度上压实不会发生。在滚动体和地面间的强制的滑动不可避免地导致牵引问题。振荡力矩由两个失衡的轴产生，这两个轴平行于辊的转动轴安装，并且它们的失衡偏斜180°，沿同一方向同步运行。在含沥青的材料情况下，振荡效果会导致不想要的波纹，光滑的效果以及封闭孔隙。

在压实辊中，同样公知的是在可围绕滚动体轴转动的失衡器和固定失衡器之间的角度可调节，以使得所形成的失衡能以无极变化的方式设定。

德国文献DE69425111T2公开了一种压实辊，其失衡可以通过液压缸和连杆以无极变化的方式调节，该失衡器布置成相对于滚动体轴可横向转动。但是，这是十分昂贵和复杂的。

在德国专利申请DE4129182A1和欧洲专利申请EP0954187A2中描述的压实辊中，方向性振动器包括至少两个激励器轴，它们沿相反方向运动，并且其产生的力可以以无极变化的方式从水平方向转到竖直方向，而无需力矩。标称振幅或失衡在这个系统内没有改变。尤其在涉及水平振动的情况下，这也是会发生不想要的波纹、光滑效果和闭孔的情况。

德国专利申请DE10031617A1也公开了一种用于土壤压实机的振动发生器，其中一根激励器轴设置有一个失衡器、一个相对该激励器轴径向布置并具有一个弹簧加载的活塞的缸，该活塞被用于借助通过改变转速而改变的离心力使失衡自动调节的目的。除具有可变偏心度和转速的离心力的高度非线性不能完全补偿金属或液压弹簧的弹力这个事实之外，同样在此每个频率被精确地配有一个振幅。另外，从停止状态起，起动该失衡轴只能以高度失衡加速。

发明内容

本发明的目的是提供一种压实辊，其对特定的路面建筑材料或局部环境，诸如桥梁和振动灵敏结构及建筑物的存在，具有最佳的振动适应性。

此发明目的可通过这样一种压实辊来实现，该压实辊具有至少一个带振动驱动器的滚动体，该振动驱动器包括可驱动激励器轴，所述可驱动激励器轴具有失衡器，所述轴相对该滚动体轴向安装在所述滚动体内，该失衡器包括相对滚动体的轴线居中布置的失衡缸，并且该失衡缸由激励器轴支撑，并具有失衡活塞，该活塞可以相对滚动体的轴线以液压的方式径向调节，并且液压流体可以借助一个外部调节装置经激励器轴内的钻孔供给该失衡缸，同时使标称振幅连续变化地适应铺路环境，该调节装置具有动力缸，该动力缸具有动力活塞和与失衡缸相连通的腔室，其特征在于，为了漏油补给的目的，动力缸与失衡缸相连通的腔室经可控阀连接到液压源，该阀在失衡活塞处于中心位置时关闭，由此增大或减小标称振幅。

承启上文，设置了一个动力缸，其腔室与该失衡缸相连通，并经一个可控阀连接到一个液压源，以用于补给漏油的目的，该阀在失衡活塞的两端位置之间的中心或中间位置关闭，由此，可以增大或减少标称振幅。

这使得进行漏油补给和标定成为可能，结果通过这样做，不会削弱压实效果。而且，可以以结构简单的方式调节滚动体振动的标称振幅。这进一步使得振动辊的振动频率和运行速度可以自动适应标称振幅，进而又一次获得最佳的压实结果。因此，可以确保厚层(如防霜层)，薄层(如用于压实沥青的表面层)和敏感层(如开孔沥青)的压实。

本发明的其它目的、优点和本发明的实施例可以通过下面的说明以及权利要求获得。

附图说明

下面参照附图中所示的示范性实施例对本发明进行更详细的说明。

图1是双轮压路机的示意侧视图；

图2是图1的双轮压路机的滚动体的截面图；

图3是图2的一个细节图；

图4a和4b是用于调节图1的双轮压路机的标称振幅的两个实施例；

图5a至5c是用于图1的双轮压路机的实施例的三个不同的工作设置；

图6a至6c是用于图1的双轮压路机的另一实施例的三个不同的工作设置。

具体实施方式

图1所示的双轮压路机包括一个带有驾驶室的上部结构1、滚动体2和3，它们经可转向地转动联接器4安装在所述上部结构1之下的前、后处。在两个滚动体2、3之间是一个发动机室5，其内装有驱动发动机，通常是柴油机。

如图2所示，前和/或后滚动体2、3包括两个沿轴向并排布置的轮胎半部(tyre halves)6a、6b和一个相应的径向延伸的轮胎端板7，该轮胎端板7具有一个中央通孔。相应的轴承凸缘8紧固在轮胎端板7上。经两个轴承凸缘8和间隔管9、通过轴承10，两个轮胎半部6a、6b彼此连接以便可绕滚动体的轴线转动，其中该轴承10例如是布置在轴承凸缘8和间隔管9之间的滚子轴承。

可转向地连接到上部结构1上的转动联接器4在两侧经阻尼件11(例如橡胶金属件)和凸缘板11a弹性地连接到相应的中空液压移动马达12上。在输出侧，移动马达12经凸缘13连接于相邻的轴承凸缘8，并由此驱动相应的轮胎半部6a、6b.

处于滚动体中央的是激励器轴14，它由液压振动马达15驱动，并经轴承相对于轴承凸缘8安装。失衡缸16居中地安装在激励器轴14内钻孔中。为此目的，失衡缸16具有一个相对应的轴环，并且在其相对侧，具有螺纹段，以用于借助锁紧环和一对螺母夹紧。失衡缸16容纳失衡活塞17，以便它可以相对于滚动体轴液压径向调节。

当通过平移失衡活塞17改变偏心度时，在激励器轴14内足以实现滚动体的最小的标称振幅的失衡可以以无极变化的方式添加。为了在最小的结构空间内获得标称振幅的调节范围尽可能大，失衡活塞17可以充有铅。

失衡活塞17配置有导向带和活塞密封环。由于充分的间隙，激励器轴14的变形(离心力造成的弯曲)未传递到失衡缸。移动失衡活塞17所需的油量通过激励器轴14内的钻孔18而实现。油压经该失衡活塞17和钻孔19的一个锥面传递到活塞的头部。

为了润滑间隔管9内的空间以及相邻轴承等，在轴承凸缘8之一中具有进油和出油喷嘴20。

如图3所示，失衡活塞17加压是通过旋转轴衬21借助用于移动失衡活塞17的精确计量的油量进行的，旋转轴衬21借助橡胶弹簧22和附加的振动物22以低的振动悬于移动马达12之一上。振动物23容纳支承活塞25的适配器24，以便活塞可以移动。该活塞经管26与激励器轴14容纳的另一个活塞27相连。由于热膨胀，旋转轴衬21和激励器轴14之间的径向和轴向移动通过活塞25、27的密封件28补偿。销29防止密封件28和激励器轴14或旋转轴衬21的适配器24之间旋转滑动。

根据图4a中的实施例中，用于改变失衡活塞17的位置所需的油量通过移动动力缸34a的调节活塞34来计量。在此，调节活塞34的活塞杆30连接到一个梯形或球形的螺杆传动31上，该螺杆传动的心轴在拉应力或压应力作用下不可移动(自锁)。该螺杆传动31由一个电力或液压马达32驱动。对活塞杆的移动增量的测量，或如合适的话对螺杆传动31(优选地在此是一体的，因此未示出)的角度测量用来设定失衡活塞17的偏心度或标称振幅。为了标定和为了漏油补偿的目的，在活塞侧设置了一个第二油连接，其的2/2向阀33作为操作状态的函数能自动地转换流动位置。

根据图4b所示的实施例，采用调节活塞34及其活塞杆30改变失衡活塞17的位置所需的油量在活塞杆侧修订成可变的油量。为此目的，一个电磁的3/3向阀以如下方式循环致动，即，使调节活塞34可以移动非常小的距离。当3/3向阀35连接到压力上时，调节活塞34沿活塞侧方向移动，当连接到油箱上时，由于失衡活塞17的离心力而沿活塞杆侧方向移动。在此，3/3向阀35的锁定0位置取代图4a的螺杆传动31的自锁作用。在此，为设定失衡活塞17的离心度或标称振幅的目的，带有活塞杆30的调节活塞34的专有的功能是对移动增量的测量。偏心度和漏油补偿与图4a的那些相应。

图5a至5c描述了结合图4a的调节装置的失衡活塞17的各种位置(也同样适用于图4b的调节装置)。在下列四个工作状态过程中，失衡活塞17处于图5a所示的位置。

1.在振动装置停止和柴油机运行时，失衡活塞17的油压与2/2向阀33入口处的压力相对应，该阀基本连接以在这个操作状态下流动。结果，漏油量被补给，同时失衡活塞17克服“最小失衡度”阻挡(标定)沿最小离心度被施力。

2.振动驱动器应以最小的惯性力矩尽可能快地加速，直到达到最小的工作频率为止。结果，以最小标称振幅迅速通过共振范围，从而，连接组件，如旋转联接器4或上部结构1及其连接件只稍稍经受应力。当已经达到最小工作频率时，这个2/2向阀33阻塞油的流动。漏油补给和标定同时自动结束。

3.最小标称振幅在最大振动频率处设定。打开2/2向阀33，结果漏油被补给并进行标定。

4.当关闭振动驱动器时，为了以小的惯性力矩制动振动驱动器，失衡活塞17自动沿最小标称振幅的方向移动。一旦调节活塞34的位置与图5a所示的相一致，2/2向阀33的入口压力就被连通而流动。从这一时刻起，漏油得以补给且系统得以标定。

失衡活塞17处于图5b所示位置，同时只是手动或自动设定最大的标称幅度和最小的操作频率。2/2向阀33在此连通以流动，且油压与方向阀的入口压力相一致。在此工作状态中，漏油可得以补给，且系统标定。一旦调节活塞34达到图5b所示位置，2/2向阀33立即自动关闭。接着，标称振幅从此工作状态以无极变化的方式减小。为了避免超过失衡活塞17可允许的离心力，操作频率可沿较小标称振幅的方向如借助特征图控制经历随动控制。

当失衡活塞17处于图5c所示位置时，2/2向阀关闭，并且不可能补给漏油和标定。标称振幅以无极变化的方式从这个操作状态增加或减小。工作频率可以沿较小标称幅度的方向随动控制，就象失衡活塞17沿较大标称幅度的位置的情况一样。

当旋转驱动器关闭时，失衡活塞17立即从图5b和5c所示的位置沿最小标称振幅方向移动，这与增大工作频率无关。

为了实现最佳土壤或沥青的压实，如上所述，振动频率匹配标称振幅。作为振动频率的函数，同时可以自动设定最佳滚动速度，并为此显示给该压路机驾驶员。作为地面密度(硬度)的函数，失衡活塞17的位置既可以手动调节又可以自动控制。在双轮压路机振动辊中，可以只在前或只在后或在两个滚动体2、3上配装能以上述方式调节的失衡装置。

在图6a至6c所示的实施例中，设置了一个方向阀35来取代图5a至5c的液压马达32，这个阀连接到活塞杆侧上的动力缸34的腔室上，而方向阀33，在此是一个三向阀，再连接到调节活塞34上游的动力缸34腔室上。

在图6a所示的实施例中，在调节活塞34完全缩回后，振动器关闭，失衡缸16从液压源经泵37充油。为此，在振动器关闭的同时，方向阀33如图6a所示被连接。限压阀36连接到从泵37到方向阀33的管线上。如果所述阀36响应，这意味着失衡缸16被完全充满油。

参照图6b，在达到失衡缸16完全充满油的状态时，方向阀33换向，从而油可以从动力缸34a流回液压源，尤其是从调节活塞34的上游腔室经限压阀38流回，而先前的关闭的方向阀35打开，以便液压油可调节调节活塞34。接着，调节缸34a内油完全返回到液压源，由此，系统同时标定。

参照图6c，如果达到这个状态，方向阀33、35关闭，且振动器开启。如果然后达到一特定频率，如28Hz，通过方向阀35的相应开度，幅度从图6c所示的最小幅度的位置调节。

在这个实施例中，除漏油补给和标定外，在系统内也发生液压油的总量在每个振动压实停止或中断的场合中也发生至少大比例的附加交换，该系统包括缸16和34a。对于液压油的陈化和冷却这是有利的。

对于本领域技术人员很明显所例举的和说明的示范性实施例并非旨在限定本发明，而是在不脱离权利要求中所限定的本发明的精神的范围下，能作出多种改动和变型。

Claims (15)

1.一种压实辊，具有至少一个带振动驱动器的滚动体(2，3)，该振动驱动器包括可驱动激励器轴(14)，所述可驱动激励器轴具有失衡器，所述轴相对该滚动体(2，3)轴向安装在所述滚动体内，该失衡器包括相对滚动体(2，3)的轴线居中布置的失衡缸(16)，并且该失衡缸由激励器轴(14)支撑，并具有失衡活塞(17)，该活塞(17)可以相对滚动体(2，3)的轴线以液压的方式径向调节，并且液压流体可以借助一个外部调节装置经激励器轴(14)内的钻孔(18)供给该失衡缸(16)，同时使标称振幅连续变化地适应铺路环境，该调节装置具有动力缸(34a)，该动力缸具有动力活塞(34)和与失衡缸相连通的腔室，其特征在于，为了漏油补给的目的，动力缸(34a)与失衡缸(16)相连通的腔室经可控阀(33)连接到液压源，该阀在失衡活塞(17)处于中心位置时关闭，由此增大或减小标称振幅。

2.根据权利要求1所述的压实辊，其特征在于，在达到最小工作频率时，阀(33)关闭。

3.根据权利要求1所述的压实辊，其特征在于，在振动驱动器已经关闭后，可以经由可控阀(33)在失衡缸(16)和液压油源之间进行液压油交换。

4.根据权利要求2所述的压实辊，其特征在于，在振动驱动器已经关闭后，可以经由可控阀(33)在失衡缸(16)和液压油源之间进行液压油交换。

5.根据权利要求3所述的压实辊，其特征在于，在振动驱动器关闭后，经该可控制阀(33)可在动力缸(34a)和液压油源间进行液压油交换。

6.根据权利要求4所述的压实辊，其特征在于，在振动驱动器关闭后，经该可控制阀(33)可在动力缸(34a)和液压油源间进行液压油交换。

7.根据权利要求3至6中任一项所述的压实辊，其特征在于，随着动力活塞(34)回缩，可控制阀(33)可连接到液压油源上。

8.根据权利要求7所述的压实辊，其特征在于，随着动力活塞(34)回缩和失衡缸(16)充油，可控阀(33)可与液压油源连接，并且动力活塞(34)可伸展。

9.根据权利要求1至6中任一项所述的压实辊，其特征在于，失衡缸(16)经旋转轴衬(21)连接到调节装置上，该轴衬经阻尼件(22)支撑在滚动体(2，3)上。

10.根据权利要求9所述的压实辊，其特征在于，在旋转轴衬(21)与激励器轴(14)之间布置有管线(26)，该管线以转动固定的方式并由在其端部的活塞(25，27)带有轴向间隙地连接。

11.根据权利要求1至6中任一项所述的压实辊，其特征在于，动力活塞(34)可机械或液压地调节。

12.根据权利要求11所述的压实辊，其特征在于，动力活塞(34)的位置可由检测装置监测。

13.根据权利要求11所述的压实辊，其特征在于，调节装置作为滚动体(2，3)的压实性能的测量值的函数而加以控制。

14.根据权利要求12所述的压实辊，其特征在于，调节装置作为滚动体(2，3)的压实性能的测量值的函数而加以控制。

15.根据权利要求1至6中任一项所述的压实辊，其特征在于，失衡活塞(17)内填充有重金属。

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