CN104480839A - 一种无级调幅激振器及振动压路机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种无级调幅激振器及振动压路机，包括驱动机构、传动机构和调幅机构，所述调幅机构包括并排设置的第一摆动件和第二摆动件，第一摆动件和第二摆动件的摆轴相互平行，第一摆动件和第二摆动件的摆动面位于同一平面内，所述驱动机构通过所述传动机构带动第一摆动件和第二摆动件的摆轴转动，使第一摆动件和第二摆动件相向同时摆动或反向同时摆动。本发明通过调整第一摆动件和第二摆动件的摆动角度，即可使第一摆动件和第二摆动件的偏心距发生连续变化，从而实现无级调幅，克服了现有激振器和振动压路机所存在的调幅档位少、施工工艺适应性窄、路面压实效果差等缺陷，整体结构相对简单，维护保养成本低、方便，具有较高的实用与推广价值。

Description

一种无级调幅激振器及振动压路机

技术领域

本发明涉及工程机械领域，具体说是一种无级调幅激振器及安装有该无级调幅激振器的振动压路机。

背景技术

压路机在压实作业初期需要较大的振幅以产生较大的激振力进行作业，随着密实度的逐渐增大，则采用较小的振幅进行压实即可，因为小振幅类似于静碾压路机的压实，能得到更好的表面压实效果，并能减小压碎骨料的危险。普通的振动轮的激振器，只有两档固定的振幅，施工工艺的适应性窄。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种可实现无级调幅的无级调幅激振器及振动压路机。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案一为：

一种无级调幅激振器，包括驱动机构、传动机构和调幅机构，所述调幅机构包括并排设置的第一摆动件和第二摆动件，第一摆动件和第二摆动件的摆轴相互平行，第一摆动件和第二摆动件的摆动面位于同一平面内，所述驱动机构通过所述传动机构带动第一摆动件和第二摆动件的摆轴转动，使第一摆动件和第二摆动件相向同时摆动或反向同时摆动。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案二为：

一种振动压路机，包括振动轮，振动轮内部有振动架和振动马达，振动架的两端分别通过振动轴承安装在振动轮的内部，振动马达驱动所述振动架转动，所述无级调幅激振器包括驱动机构、传动机构和调幅机构，所述调幅机构安装在振动架内且随振动架一起转动，所述调幅机构包括沿振动架的转动中心线并排设置的第一摆动件和第二摆动件，第一摆动件和第二摆动件的摆轴位于振动架的转动中心线上且相互平行，第一摆动件和第二摆动件的摆动面位于振动架的同一轴向平面内，所述驱动机构通过所述传动机构带动第一摆动件和第二摆动件的摆轴转动，使第一摆动件和第二摆动件相向同时摆动或反向同时摆动。

本发明的有益效果在于：区别于现有技术的激振器只有两档固定的振幅，本发明提供的无级调幅激振器，采用并排设置的第一摆动件和第二摆动件，通过调整第一摆动件和第二摆动件的摆动角度(0～90度，0度时第一摆动件和第二摆动件处于垂直状态，90度时第一摆动件和第二摆动件处于水平状态)，即可使第一摆动件和第二摆动件的偏心距发生连续变化(0度时偏心距最大，0～90度之间随着角度变大偏心距逐渐变小，90度时偏心距达到最小)，激振器的离心力也随之发生无级变化，应用到振动压路机上时，即可使振动压路机的振动轮的振幅实现无级变换，从而克服了现有激振器所存在的调幅档位少、施工工艺适应性窄、路面压实效果差等缺陷，整体结构相对简单，维护保养成本低、方便，具有较高的实用与推广价值。

附图说明

图1所示为本发明实施例的无级调幅激振器的结构示意图。

图2所示为图1的局部放大图。

图3所示为本发明实施例的无级调幅激振器的工作原理图一。

图4所示为本发明实施例的无级调幅激振器的工作原理图二。

图5所示为本发明实施例的无级调幅激振器的工作原理图三。

图6所示为本发明实施例的振动压路机的结构示意图。

标号说明：

1-驱动机构；2-传动机构；3-调幅机构；4-振动架；5-转动中心线；6-振动轮；7-振动马达；8-振动轴承；10-空心驱动马达；20-电动伺服推杆；21-轴承；22-挡圈；23-齿条；24-第一齿轮；25-第二齿轮；30-第一摆动件；31-第二摆动件；40-位移传感器；41-密实度传感器；230-推杆安装孔；300-摆轴；310-摆轴。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。

激振器的离心力计算公式和振动轮振幅的计算公式如下：

(1)激振器的离心力：F＝meω²

m-偏心块质量，单位：Kg

e-偏心距，单位：mm

ω-偏心轴转动角速度，单位：r/min。

(2)振动轮产生的振幅：A＝F/Gω²＝me/G

m-偏心块质量，单位：Kg

e-偏心距，单位：mm

G-振动轮下车重量，单位：Kg

从上述2个计算公式可知，只要m、e或G三者中任何一者发生连续变化，离心力F就会随着无级变化，振动轮的振幅A亦随着无级变换。而偏心块质量m和振动轮下车重量G通常是不变的，因此如何设计一种激振器，使偏心距e能够发生连续变化，就成为激振器能否实现无级调幅的关键。

本发明的关键构思如下：采用并排设置的第一摆动件和第二摆动件，通过调整第一摆动件和第二摆动件的摆动角度，使第一摆动件和第二摆动件的偏心距能够发生连续变化，从而实现了激振器的无级调幅功能。

具体的，请参照图1所示，本实施方式的无级调幅激振器，包括驱动机构1、传动机构2和调幅机构3，所述调幅机构3包括并排设置的第一摆动件30和第二摆动件31，第一摆动件30和第二摆动件31的摆轴300、310相互平行，第一摆动件30和第二摆动件31的摆动面位于同一平面内，所述驱动机构1通过所述传动机构2带动第一摆动件30和第二摆动件31的摆轴300、310转动，使第一摆动件30和第二摆动件31相向同时摆动或反向同时摆动。

在上述实施方式中，驱动机构1作为动力源，可以选用现有公开的任何一种驱动机构，只要能提供让第一摆动件30和第二摆动件31的摆轴300、310转动的动力即可，比如电动伺服推杆等；传动机构2作为动力传递组件，可以选用现有公开的任何一种传动机构，只要能将驱动机构1提供的动力传递给摆轴300、310并使摆轴300、310转动即可，比如齿轮、齿条传动机构、连杆传动机构等。

为了更直观的说明上述无级调幅激振器的工作原理，以下将无级调幅激振器安装到振动压路机上，通过对振动压路机进行无级调幅来进行说明：

请参照图3至图5所示，调幅机构安装在振动压路机的振动架4内且随振动架4一起转动，第一摆动件30和第二摆动件31沿振动架4的转动中心线5并排设置，第一摆动件30和第二摆动件31的摆轴300、310位于振动架4的转动中心线5上且相互平行。当振动架4转动时，第一摆动件30和第二摆动件31随着振动架4绕转动中心线5一起转动而产生离心力，振动压路机的振动轮开始振动，其振幅A随着偏心距e的变化而变化。在振动架4转动的同时，驱动机构1通过传动机构2带动第一摆动件30和第二摆动件31的摆轴300、310转动，使第一摆动件30和第二摆动件31相向同时摆动或反向同时摆动。当第一摆动件30和第二摆动件31摆动到垂直状态时，如图3所示，偏心距e最大，振动轮的振幅A亦最大；当第一摆动件30和第二摆动件31摆动到倾斜状态(0°＜θ＜90°)时，如图4所示，偏心距为eSinθ，随着θ值不断增大，偏心距却不断减少，振动轮的振幅A随着减少；当第一摆动件30和第二摆动件31摆动到水平状态时，如图5所示，偏心距e为0，振动轮的振幅A也为0。

从上述过程可知，第一摆动件30和第二摆动件31绕着摆轴300、310在0°～90°之间连续摆动变化时，振动轮的振幅A就能够在最大值与0之间发生无级变换。也就是说，采用本发明的无级调幅激振器，只要通过调整第一摆动件30和第二摆动件31的摆动角度，即可使偏心距e发生连续变化，从而实现对振动压路机的振动轮进行无级调幅。

从上述描述可知，本发明的有益效果在于：克服了现有激振器所存在的调幅档位少、施工工艺适应性窄、路面压实效果差等缺陷，整体结构相对简单，维护保养成本低、方便，具有较高的实用与推广价值。

进一步的，请继续参照图1与图2所示，所述驱动机构1包括电动伺服推杆20，所述传动机构2包括轴承21、挡圈22、齿条23、第一齿轮24和第二齿轮25，第一齿轮24和第二齿轮25并排设置且相互啮合，第一摆动件30的摆轴300固定在第一齿轮24的齿轮轴孔内，第二摆动件31的摆轴310固定在第二齿轮25的齿轮轴孔内，所述齿条23与第一齿轮24啮合，齿条23的一端设有推杆安装孔230，所述电动伺服推杆20的一端通过轴承21和挡圈22可转动地安装在推杆安装孔230内。

无级调幅时，通过电动伺服推杆20驱动齿条23移动，即可使第一摆动件30和第二摆动件31相向同时摆动或反向同时摆动，从而使偏心距e发生连续变化，实现无级调幅，具体过程如下：当电动伺服推杆20向齿条23方向推动齿条23时，齿条23带动第一齿轮24顺时针旋转，第一齿轮24顺时针旋转的同时带动摆轴300顺时针旋转和第二齿轮25逆时针旋转，第二齿轮25逆时针旋转的同时带动摆轴310逆时针旋转，从而使第一摆动件30和第二摆动件31反向同时摆动；当电动伺服推杆20向背离齿条23的方向拉动齿条23时，齿条23带动第一齿轮24逆时针旋转，第一齿轮24逆时针旋转的同时带动摆轴300逆时针旋转和第二齿轮25顺时针旋转，第二齿轮25顺时针旋转的同时带动摆轴310顺时针旋转，从而使第一摆动件30和第二摆动件31相向同时摆动。

从上述描述可知，本发明的有益效果在于：通过采用电动伺服推杆驱动机构和齿条、齿轮传动机构，使第一摆动件和第二摆动件的复杂摆动过程转化为电动伺服推杆的简单平移过程，大大简化了无级调幅激振器的结构和调幅操作，且运行平稳可靠，维护保养成本低。

进一步的，所述轴承21为两个背向安装的向心推力轴承。

进一步的，所述第一摆动件30的摆轴300通过第一键固定在第一齿轮24的齿轮轴孔内，所述第二摆动件31的摆轴310通过第二键固定在第二齿轮25的齿轮轴孔内。

进一步的，所述第一摆动件30和第二摆动件31为摆锤。

进一步的，请参照图6所示，还包括位移传感器40、密实度传感器41和控制器，所述位移传感器40、密实度传感器41和电动伺服推杆20分别与所述控制器电连接。在振动压路机工作过程中，路面的密实度会不断增大，振动轮6的振幅A也需要不断减小才能获得更好的压实效果并避免压碎骨料，而靠人工操作调整振动轮6的振幅A显然并不能适应路面的变化情况，导致压实效果不理想，操作繁琐，人工成本高。为此，密实度传感器41可以实时检测路面的密实度并将密实度数据传递给控制器，控制器则可以根据密实度数据计算出此时电动伺服推杆20的最佳位移(也就是振动轮6的最佳振幅)，然后向电动伺服推杆20发出指令使电动伺服推杆20按照计算出的最佳位移进行移动，而位移传感器40则可以检测电动伺服推杆20的实时位移并将位移数据反馈给控制器，方便控制器对电动伺服推杆20的实时位移进行调整直至符合最佳位移。

从上述描述可知，本发明的有益效果在于：无级调幅激振器的振幅能够随着路面密实度的逐渐变化而变化，实现振动压路机的“智能化”作业。

请参照图1、图2与图6所示，本实施方式的振动压路机，包括空心驱动马达10、振动轮6、振动架4和振动马达7，空心驱动马达10驱动所述振动轮6转动，振动架4的两端分别通过振动轴承8安装在振动轮6的内部，振动马达7驱动所述振动架4转动，还包括无级调幅激振器，所述无级调幅激振器包括驱动机构1、传动机构2和调幅机构3，所述调幅机构3安装在振动架4内且随振动架4一起转动，所述调幅机构3包括沿振动架4的转动中心线5并排设置的第一摆动件30和第二摆动件31，第一摆动件30和第二摆动件31的摆轴300、310位于振动架4的转动中心线5上且相互平行，第一摆动件30和第二摆动件31的摆动面位于振动架4的同一轴向平面内，所述驱动机构1通过所述传动机构2带动第一摆动件30和第二摆动件31的摆轴300、310转动，使第一摆动件30和第二摆动件31相向同时摆动或反向同时摆动。

从上述描述可知，本发明的有益效果在于：克服了现有的振动压路机所存在的调幅档位少、施工工艺适应性窄、路面压实效果差等缺陷，整体结构相对简单，维护保养成本低、方便，具有较高的实用与推广价值。

进一步的，所述驱动机构1包括电动伺服推杆20，所述传动机构2包括轴承21、挡圈22、齿条23、第一齿轮24和第二齿轮25，所述齿条23、第一齿轮24和第二齿轮25安装在振动架4内且随振动架4一起转动，所述第一齿轮24和第二齿轮25沿振动架4的转动中心线5并排设置且相互啮合，第一摆动件30的摆轴300固定在第一齿轮24的齿轮轴孔内，第二摆动件31的摆轴310固定在第二齿轮25的齿轮轴孔内，所述齿条23与第一齿轮24啮合，齿条23的一端设有推杆安装孔230，所述电动伺服推杆20的一端穿设于空心驱动马达10内，所述电动伺服推杆20的另一端通过轴承21和挡圈22可转动地安装在推杆安装孔230内。

从上述描述可知，本发明的有益效果在于：通过采用电动伺服推杆驱动机构、齿条、齿轮传动机构，使第一摆动件和第二摆动件的复杂摆动过程转化为电动伺服推杆的简单平移过程，大大简化了无级调幅激振器的结构和调幅操作，且运行平稳可靠，维护保养成本低。

进一步的，所述轴承21为两个背向安装的向心推力轴承。

进一步的，所述第一摆动件30的摆轴300通过第一键固定在第一齿轮24的齿轮轴孔内，所述第二摆动件31的摆轴310通过第二键固定在第二齿轮25的齿轮轴孔内。

进一步的，所述第一摆动件30和第二摆动件31为摆锤。

进一步的，还包括位移传感器40、密实度传感器41和控制器，所述位移传感器40、密实度传感器41和电动伺服推杆20分别与所述控制器电连接。在振动压路机工作过程中，路面的密实度会不断增大，振动轮6的振幅A也需要不断减小才能获得更好的压实效果并避免压碎骨料，而靠人工操作调整振动轮6的振幅A显然并不能适应路面的变化情况，导致压实效果不理想，操作繁琐，人工成本高。为此，密实度传感器41可以实时检测路面的密实度并将密实度数据传递给控制器，控制器则可以根据密实度数据计算出此时电动伺服推杆20的最佳位移(也就是振动轮6的最佳振幅)，然后向电动伺服推杆20发出指令使电动伺服推杆20按照计算出的最佳位移进行移动，而位移传感器40则可以检测电动伺服推杆20的实时位移并将位移数据反馈给控制器，方便控制器对电动伺服推杆20的实时位移进行调整直至符合最佳位移。

从上述描述可知，本发明的有益效果在于：振动压路机的振幅能够随着路面密实度的逐渐变化而变化，实现振动压路机的“智能化”作业。

请继续参照图1、图2与图6所示，本发明的具体实施例一为：

一种振动压路机，包括振动轮，振动轮内部有振动架和振动马达，振动架的两端分别通过振动轴承安装在振动轮的内部，振动马达驱动所述振动架转动，还包括无级调幅激振器，所述无级调幅激振器包括驱动机构、传动机构和调幅机构，所述驱动机构包括电动伺服推杆，所述传动机构包括轴承、挡圈、齿条、第一齿轮和第二齿轮，所述调幅机构包括第一摆动件和第二摆动件。

电动伺服推杆穿过空心驱动马达，其端部有2个轴承(向心推力轴承)背向装着，由挡圈固定，与齿条连接；齿条与第一齿轮啮合，第一齿轮再与第二齿轮啮合；第一齿轮和第二齿轮通过第一键和第二键分别带着第一摆动件和第二摆动件摆动；齿条、第一齿轮，第一摆动件、第二摆动件、第一键、第二键和第二齿轮安装在振动架上，能够随着振动架一起旋转；振动架通过振动轴承安装在振动轮上；振动架与振动马达连接。

振动马达旋转时，带着振动架旋转，安装在振动架上的齿条、第一齿轮、第一摆动件、第二摆动件、第一键、第二键和第二齿轮一起旋转，从而产生了离心力F，使振动轮产生周期性振动，产生了振幅A。

当电动伺服推杆向右推动时，齿条跟着向右移动，使第一齿轮顺时针转动和第二齿轮逆时针转动；第一摆动件和第二摆动件分别跟着第一齿轮和第二齿轮绕着摆轴300、310转动，使偏心距e发生变化，直至第一摆动件和第二摆动件转到水平位置，偏心距e＝0(注：振动架、齿条、第一齿轮、第一键、第二键和第二齿轮的总偏心距设计为0)；当电动伺服推杆向左拉动时，齿条跟着向左移动，使第一齿轮逆时针转动和第二齿轮顺时针转动；第一摆动件和第二摆动件分别跟着第一齿轮和第二齿轮绕着摆轴300、310转动，使偏心距e发生变化，直至第一摆动件和第二摆动件转到垂直位置，偏心距e最大。

综上所述，本发明提供的无级调幅激振器及振动压路机，克服了现有激振器和振动压路机所存在的调幅档位少、施工工艺适应性窄、路面压实效果差等缺陷，整体结构相对简单，维护保养成本低、方便，具有较高的实用与推广价值。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种无级调幅激振器，其特征在于：包括驱动机构、传动机构和调幅机构，所述调幅机构包括并排设置的第一摆动件和第二摆动件，第一摆动件和第二摆动件的摆轴相互平行，第一摆动件和第二摆动件的摆动面位于同一平面内，所述驱动机构通过所述传动机构带动第一摆动件和第二摆动件的摆轴转动，使第一摆动件和第二摆动件相向同时摆动或反向同时摆动。

2.根据权利要求1所述的无级调幅激振器，其特征在于：所述驱动机构包括电动伺服推杆，所述传动机构包括轴承、挡圈、齿条、第一齿轮和第二齿轮，第一齿轮和第二齿轮并排设置且相互啮合，第一摆动件的摆轴固定在第一齿轮的齿轮轴孔内，第二摆动件的摆轴固定在第二齿轮的齿轮轴孔内，所述齿条与第一齿轮啮合，齿条的一端设有推杆安装孔，所述电动伺服推杆的一端通过轴承和挡圈可转动地安装在推杆安装孔内。

3.根据权利要求2所述的无级调幅激振器，其特征在于：所述轴承为两个背向安装的向心推力轴承。

4.根据权利要求2所述的无级调幅激振器，其特征在于：所述第一摆动件的摆轴通过第一键固定在第一齿轮的齿轮轴孔内，所述第二摆动件的摆轴通过第二键固定在第二齿轮的齿轮轴孔内。

5.根据权利要求1所述的无级调幅激振器，其特征在于：所述第一摆动件和第二摆动件为摆锤。

6.一种振动压路机，包括振动轮、空心驱动马达、振动架和振动马达，空心驱动马达驱动所述振动轮转动，振动架的两端分别通过振动轴承安装在振动轮的内部，振动马达驱动所述振动架转动，其特征在于：还包括无级调幅激振器，所述无级调幅激振器包括驱动机构、传动机构和调幅机构，所述调幅机构安装在振动架内且随振动架一起转动，所述调幅机构包括沿振动架的转动中心线并排设置的第一摆动件和第二摆动件，第一摆动件和第二摆动件的摆轴位于振动架的转动中心线上且相互平行，第一摆动件和第二摆动件的摆动面位于振动架的同一轴向平面内，所述驱动机构通过所述传动机构带动第一摆动件和第二摆动件的摆轴转动，使第一摆动件和第二摆动件相向同时摆动或反向同时摆动。

7.根据权利要求6所述的振动压路机，其特征在于：所述驱动机构包括电动伺服推杆，所述传动机构包括轴承、挡圈、齿条、第一齿轮和第二齿轮，所述齿条、第一齿轮和第二齿轮安装在振动架内且随振动架一起转动，所述第一齿轮和第二齿轮沿振动架的转动中心线并排设置且相互啮合，第一摆动件的摆轴固定在第一齿轮的齿轮轴孔内，第二摆动件的摆轴固定在第二齿轮的齿轮轴孔内，所述齿条与第一齿轮啮合，齿条的一端设有推杆安装孔，所述电动伺服推杆的一端穿设于空心驱动马达内，所述电动伺服推杆的另一端通过轴承和挡圈可转动地安装在推杆安装孔内。

8.根据权利要求7所述的无级调幅激振器，其特征在于：所述轴承为两个背向安装的向心推力轴承。

9.根据权利要求7所述的无级调幅激振器，其特征在于：所述第一摆动件的摆轴通过第一键固定在第一齿轮的齿轮轴孔内，所述第二摆动件的摆轴通过第二键固定在第二齿轮的齿轮轴孔内。

10.根据权利要求6所述的无级调幅激振器，其特征在于：所述第一摆动件和第二摆动件为摆锤。