CN102561158A - 智能型磁悬浮静力光轮精碾压路机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能型磁悬浮静力光轮精碾压路机，包括前碾轮和后碾轮，后碾轮由两个实心轮和多个磁悬浮碾轮组成，前碾轮由一实心轮构成，中心铰接架位于前碾轮和后碾轮沿轴向方向的两侧，并通过轴承分别与前轮轴和后轮轴相连，使前碾轮和后碾轮连接在一起，前轮支架和后轮支架均通过中心铰接架分别套装在前碾轮和后碾轮的上方。本发明结构合理，具有对施工路面平整度的在线检测和自动补偿，可用以对施工路面的精碾，能够实现对路面平整度零返修。

Description

智能型磁悬浮静力光轮精碾压路机

技术领域

本发明涉及一种压路机。是一种运行精度高、用于路面的精碾、并能够实现路面平整度零返修的智能型磁悬浮静力光轮精碾压路机。

背景技术

沥青公路具有表面平整、行车舒适、扬尘小、养护维修简便等优点，已成为国内最普遍的公路路面形式之一。在沥青公路的施工过程中，利用静力光轮压路机将摊铺的沥青混合料碾压至平整均匀，是沥青公路施工过程中的最后也是最为关键的工序，对保证沥青路面平整度和延长通行车辆的寿命具有重要意义，但由于传统的静力光轮压路机不具备对路面平整度的在线检测和对自适应调整功能，使得人们只能采用在路面竣工后，再通过检测和返修的方式来保证路面的平整度，不仅影响了整体路面的美观，还延长了路面的施工周期，更难以获得具有较高平整度精度的沥青路面。

随着科学技术和社会经济的不断发展，人们对路面的平整度要求越来越高，这种要求促进了路面检测技术的发展，更促进了静力光轮精碾压路机的发展，但由于受传统观念的束缚，现有路面平整度仍采用竣工后人为检测和返修的方式得以保证，例如3 m直尺最大间隙值法、连续式平整度仪标准差法、激光平整度测定仪、车载式颠簸累积仪等，这些检测方法和仪器不仅存在人为因素影响大、精度低、测试效率低等问题，还容易破坏路面的整体美观性，更难以满足具有高平整精度沥青路面的施工要求，因此，若能从对沥青混合料碾压的施工过程入手，实现施工过程中对路面平整度的在线检测和自动补偿，对提高沥青公路的施工效率和施工质量具有重要的促进作用，其中，将在线检测和自动控制技术相结合应用于静力光轮压路机中制成静力光轮精碾压路机，使得前碾轮在完成对沥青混合料粗碾的同时，采集刚刚被碾路面平整度的信息，并将该信息传递给由多个相同的碾轮组成的后碾轮，后碾轮再根据该信息适时的调整其各个碾轮碾压力的大小，完成对粗碾后路面的精碾，并实现路面平整度的零返修，便是有效的技术方法之一。

本申请专利以实现静力光轮压路机工作过程中对沥青路面的精碾而获得高平整精度的沥青路面为目标，将具有较强主动控制和信息处理能力，并能精确、可靠的实现在线检测和自动补偿功能的磁悬浮支承技术与传统的静力光轮压路机相结合，研制出一种新型的智能型磁悬浮静力光轮精碾压路机，既符合沥青公路建筑行业的发展趋势，又满足路面机械行业的总体发展要求。

经检索，国内外虽已有多数压路机的相关专利申请，但未见有本申请专利所提出的将磁悬浮技术与静力光轮压路机相结合制成的具有对路面平整度在线检测和自动补偿功能、可实现路面平整度的零返修、并主要用于路面精碾过程的智能型磁悬浮静力光轮静碾压路机。

发明内容

本发明的目的在于提供一种运行精度高、用于路面的精碾、并能够实现路面平整度零返修的智能型磁悬浮静力光轮精碾压路机。

本发明的技术解决方案是：

一种智能型磁悬浮静力光轮精碾压路机，其特征是：包括前碾轮和后碾轮，后碾轮由两个实心轮和多个磁悬浮碾轮组成，前碾轮由一实心轮构成，中心铰接架位于前碾轮和后碾轮沿轴向方向的两侧，并通过轴承分别与前轮轴和后轮轴相连，使前碾轮和后碾轮连接在一起，前轮支架和后轮支架均通过中心铰接架分别套装在前碾轮和后碾轮的上方。

在后碾轮中，两个实心轮位于后轮轴两端，各个磁悬浮碾轮位于后轮轴的中间位置，且相邻磁悬浮碾轮之间无接触，磁悬浮碾轮外圈直径小于实心轮直径，后轮轴对应于各磁悬浮碾轮段均对称安装一对动磁极，每个磁悬浮碾轮内侧对应于每个动磁极位置处分别安装一静电磁铁。

在后轮支架的内侧，对应于每个磁悬浮碾轮水平中心线位置处均安装一对进给调节电磁铁，并沿每个磁悬浮碾轮竖直中心线均对称地安装一对上支承电磁铁和一对下支承电磁铁，在每对进给调节电磁铁和每对上支承电磁铁中分别安装一个位移传感器。

后轮轴为无磁性的形式，每个磁悬浮碾轮、静电磁铁、进给调节电磁铁、支承电磁铁和动磁极均由软磁材料制成。

前轮支架的后侧下方通过安装架安装多个路面平整度检测器，其数量与磁悬浮碾轮数量相等，且每个检测器的安装位置与磁悬浮碾轮位置相对应，检测器与控制调节电磁铁、支承电磁铁工作的控制器连接。

当磁悬浮碾轮稳定悬浮时，动磁极分别与其所对应的各静电磁铁之间的气隙值大于磁悬浮碾轮最低点与路面之间的间隙值。

每个静电磁铁、进给调节电磁铁、支承电磁铁上均绕有线圈。

各个支承电磁铁的结构参数相同，且任意时刻分别通入上支承电磁铁和下支承电磁铁线圈中的电流大小一致。

本发明结构合理，具有对施工路面平整度的在线检测和自动补偿，可用以对施工路面的精碾，能够实现对路面平整度零返修。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1是本发明一个实施例的结构示意图。

图2为图1的A-A视图；

图3为图1的B-B视图。

具体实施方式

一种智能型磁悬浮静力光轮精碾压路机，包括前碾轮和后碾轮，后碾轮由两个实心轮22、24和多个磁悬浮碾轮10组成，前碾轮由一实心轮2构成，中心铰接架6位于前碾轮和后碾轮沿轴向方向的两侧，并通过轴承分别与前轮轴3和后轮轴18相连，使得前碾轮和后碾轮连接在一起，前轮支架1和后轮支架7均通过中心铰接架6分别套装在前碾轮和后碾轮的上方，在后碾轮中，两个实心轮22、24位于后轮轴18两端，各个磁悬浮碾轮位于后轮轴18的中间位置，相互之间不接触，且磁悬浮碾轮外圈直径相等，并小于实心轮22、24的直径，后轮轴18对应于磁悬浮碾轮段对称的安装一对动磁极13、19，每个磁悬浮碾轮内侧对应于每个动磁极13、19位置处分别安装一静电磁铁14、20，在后轮支架7的内侧，对应于每个磁悬浮碾轮水平中心线位置处安装一对进给调节电磁铁，并沿每个磁悬浮碾轮竖直中心线对称的安装一对上支承电磁铁和一对下支承电磁铁，在每对进给调节电磁铁和每对上支承电磁铁中分别安装一个位移传感器。后轮轴18不具有磁性，每个磁悬浮碾轮、静电磁铁、进给调节电磁铁、支承电磁铁和动磁极均由软磁材料制成。前轮支架1的后侧下方通过安装架5安装多个路面平整度检测器4，其数量与磁悬浮碾轮数量相等，且每个检测器的安装位置与磁悬浮碾轮位置相对应，当磁悬浮碾轮稳定悬浮时，动磁极13和19分别与两者所对应的各静电磁铁之间的气隙值大于磁悬浮碾轮最低点与路面之间的间隙值，且每个静电磁铁、进给调节电磁铁、支承电磁铁上均绕有线圈。各个支承电磁铁的结构参数相同，且任意时刻分别通入上支承电磁铁和下支承电磁铁线圈中的电流大小一致。

为便于叙述，取某一磁悬浮碾轮10的工作过程为例，讲述智能型磁悬浮静力光轮压路机的工作原理，其余磁悬浮碾轮的工作过程与10一致。

工作之前，所有线圈均不通电，磁悬浮碾轮10与地面接触，与其对应的路面平整度检测器4以及位移传感器9、12均不工作。

工作时，上支承电磁铁11、15、下支承电磁铁17、21和进给调节电磁铁8、16中的线圈首先通电，待位移传感器9、12检测出磁悬浮碾轮10稳定悬浮后，静电磁铁14、20中线圈和路面平整度检测器4同时通电，随后，开启驱动电机，带动后轮轴18和位于后轮轴上的动磁极13、19一起做旋转运动，使得位于动碾轮内侧的静电磁铁14和20分别与动磁极13和19之间的磁阻增大，根据磁通总是向磁阻小的线路集中的原理，动磁极13和19分别以磁力吸引静电磁铁14和20，使得动磁极13和19分别与静电磁铁14和20之间的磁力产生切向分力，即使得静电磁铁14、20产生转矩，从而带动磁悬浮碾轮10随后轮轴18做同向同速旋转运动，同时，后轮轴10又带动位于其两端的实心轮22、24转动，实心轮22、24又通过中心铰接架6的作用带动前碾轮2工作，若磁悬浮碾轮10在轴向方向发生偏移时，同样根据磁通总是向磁阻小的线路集中的原理，固定于后轮支架上7的支承电磁铁11、15、17、21和进给调节电磁铁8、16分别以磁力吸引磁悬浮碾轮10，使得磁悬浮碾轮10在轴向方向上迅速回到平衡位置。前碾轮2主要用于实现对路面的粗碾，路面平整度检测器4随时记录下相关路面粗碾后的路面平整度信息，并将该信息传递给控制器，控制器经分析处理后，根据后碾轮的运行速度，及时向各支承电磁铁线圈发出控制电流信号，适时地调整磁悬浮碾轮10的碾压力，当路面平整度检测器4在某处检测出粗碾后路面的实际高度高于路面的理想高度时，经控制器分析后，根据后碾轮的运动速度，当检测器4所对应的磁悬浮碾轮10运动至此处时，在增大下支承电磁铁17、21电磁吸力的同时，减小上支承电磁铁11、15的电磁吸力，使得磁悬浮碾轮的碾压力增大，将此处的路面高度压至理想位置，反之，当路面平整度检测器4检测出某处粗碾后路面的实际高度低于路面的理想高度时，经控制器分析后，根据后碾轮的运动速度，在检测器4所对应磁悬浮碾轮10运动至此处时，在减小下支承电磁铁17、21电磁吸力的同时，增大上支承电磁铁11、15的电磁吸力，使得磁悬浮碾轮的碾压力为零，从而获得较高水平的路面平整度。由于上支承电磁铁11、15是沿磁悬浮碾轮竖直中心线对称安装，且两者的结构参数和任意时刻分别通入两者线圈中的电流大小均一致，因此上支承电磁铁11和15沿水平方向的电磁力合力相互抵消，同理，下支承电磁铁17和21沿水平方向的电磁力分力也相互抵消。若位移传感器9检测出磁悬浮碾轮10在运动过程中沿水平方向发生偏移时，通过控制器的作用，在增大一侧进给调节电磁铁电磁力的同时，减小另一侧进给调节电磁铁的电磁力，保证磁悬浮碾轮10沿水平方向始终处于平衡位置。在磁悬浮碾轮10的整个运动过程中，位移传感器9始终处于工作状态，以保证磁悬浮碾轮10在水平方向上始终处于平衡位置，而位移传感器12仅仅在支承电磁铁11、15、17、21未收到控制器发出的控制信号之前工作，以保证磁悬浮碾轮10在竖直方向上处于平衡位置，一旦支承电磁铁11、15、17、21收到控制器发出的信号并分别对上、下支承电磁铁11、15和17、21的电磁力做出调整时，位移传感器12停止工作，随后，上、下支承电磁铁11、15和17、21的电磁力将根据检测器4的检测信号进行调整。

工作结束后，驱动电机首先停止旋转，前碾轮与后碾轮停止运动，随后路面平整度检测器4停止工作，最后支承电磁铁11、15、17、21、进给调节电磁铁8、16和静电磁铁14、20中线圈停止通电，磁悬浮碾轮10落于地面接触，由于当磁悬浮碾轮10稳定悬浮时，动磁极13、19分别与静电磁铁14、20之间的气隙值大于磁悬浮碾轮10最低点与路面之间的间隙值，因此，当磁悬浮碾轮落于地面时，动磁极13、19不会分别与静磁极14、20相碰。

Claims (8)

1. 一种智能型磁悬浮静力光轮精碾压路机，其特征是：包括前碾轮和后碾轮，后碾轮由两个实心轮和多个磁悬浮碾轮组成，前碾轮由一实心轮构成，中心铰接架位于前碾轮和后碾轮沿轴向方向的两侧，并通过轴承分别与前轮轴和后轮轴相连，使前碾轮和后碾轮连接在一起，前轮支架和后轮支架均通过中心铰接架分别套装在前碾轮和后碾轮的上方。

2. 根据权利要求1所述的智能型磁悬浮静力光轮精碾压路机，其特征是：在后碾轮中，两个实心轮位于后轮轴两端，各个磁悬浮碾轮位于后轮轴的中间位置，且相邻磁悬浮碾轮之间无接触，磁悬浮碾轮外圈直径小于实心轮直径，后轮轴对应于各磁悬浮碾轮段均对称安装一对动磁极，每个磁悬浮碾轮内侧对应于每个动磁极位置处分别安装一静电磁铁。

3. 根据权利要求1或2所述的智能型磁悬浮静力光轮精碾压路机，其特征是：在后轮支架的内侧，对应于每个磁悬浮碾轮水平中心线位置处均安装一对进给调节电磁铁，并沿每个磁悬浮碾轮竖直中心线均对称地安装一对上支承电磁铁和一对下支承电磁铁，在每对进给调节电磁铁和每对上支承电磁铁中分别安装一个位移传感器。

4. 根据权利要求3所述的智能型磁悬浮静力光轮精碾压路机，其特征在于：后轮轴为无磁性的形式，每个磁悬浮碾轮、静电磁铁、进给调节电磁铁、支承电磁铁和动磁极均由软磁材料制成。

5. 根据权利要求4所述的智能型磁悬浮静力光轮精碾压路机，其特征是：前轮支架的后侧下方通过安装架安装多个路面平整度检测器，其数量与磁悬浮碾轮数量相等，且每个检测器的安装位置与磁悬浮碾轮位置相对应，检测器与控制调节电磁铁、支承电磁铁工作的控制器连接。

6. 根据权利要求2所述的智能型磁悬浮静力光轮精碾压路机，其特征是：当磁悬浮碾轮稳定悬浮时，动磁极分别与其所对应的各静电磁铁之间的气隙值大于磁悬浮碾轮最低点与路面之间的间隙值。

7. 根据权利要求5所述的智能型磁悬浮静力光轮精碾压路机，其特征是：每个静电磁铁、进给调节电磁铁、支承电磁铁上均绕有线圈。

8. 根据权利要求5所述的智能型磁悬浮静力光轮精碾压路机，其特征是：各个支承电磁铁的结构参数相同，且任意时刻分别通入上支承电磁铁和下支承电磁铁线圈中的电流大小一致。

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