CN104805756B - 一种内置式换向机构的垂直振动轮 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种内置式换向机构的垂直振动轮，包括车架、压轮（8），压轮（8）内由左向右布置的振动驱动组件（9）、左振动室（1）、中间振动室（2）、齿轮箱（4）、右振动室（5）和右连接组件（6）；其中：左、右振动室（1、5）则采用独立激振室的结构，固定在压轮（8）内，优化了振动轮的受力方式，提高了垂直轮的可靠性；并将齿轮箱（4）通过回转支承（3）支撑在压轮（8）上，且与车架固定连接，使得齿轮箱（4）不随压轮（8）转动，大大简化齿轮箱（4）的支撑结构。

Description

一种内置式换向机构的垂直振动轮

技术领域

本发明涉及一种垂直振动轮，尤其涉及一种内置式换向机构的垂直振动轮，适用于压路机。

背景技术

压路机为由一个或多个金属圆柱形滚轮或橡胶轮胎组成的压实装置，它可以通过压实装置的滚动和（或)振动压碎岩石、压实土壤、沥青混凝土或砾石。压路机市场上应用最为广泛的振动方式为圆周振动，即沿振动轮轴线布置的激振器周期性旋转，形成周期性离心力。

圆周振动轮在水平方向的扰动会引起表面材料的剥离，而垂直振动在理论上的水平振动位移为零，有利于提高铺层表面的压实质量。对于圆周振动来说，振动轮由于其离心力在水平方向上的干扰，振动轮的轮心轨迹是一个复杂的圆运动，由于地面在水平方向上阻力的影响，将会引起振动轮在水平面内的摆动，当机器行驶时，这种水平干扰将会影响直线行驶的稳定性。垂直振动轮没有水平振动力的干扰，其轮心的轨迹始终是一条垂直地面的直线，不会引起振动轮在水平方向的摆动，这就保证了行驶稳定性。总之，垂直振动相对圆周振动拥有诸多优点，但是垂直振动轮由于其结构复杂，可靠性低的原因未能得到广泛推广。

目前行业上也有关于垂直振动轮的改进方案，典型的如专利“压路机的一种定向振动轮”（ZL201110145520.8），将左偏心轴、中间偏心轴安装在左激振室壳体内，左激振器壳体直接装配在钢轮壳体内，右偏心轴安装在右激振室壳体内，右激振器壳体装配在振动输出轴承内，左偏心轴、中间偏心轴产生的离心力可以由左激振器壳体直接传递给钢轮壳体，右偏心轴产生的离心力由振动输出轴承传递给钢轮壳体，齿轮箱定位在右振动轴承座上并安装在右激振器壳体的端部。这样振动输出轴承只需要承受右偏心轴产生的离心力即可，“从结构上大幅降低输出轴承的负载，且减少了振动输出轴承的数量，并使振动轮结构趋于简单”。

但是，上述方案首先忽略了装配难度，左偏心轴、中间偏心轴、四个振动轴承和四个左振动轴承座先装配在左激振器壳体内，组件再行装配在钢轮壳体内，组件较重是振动轮拆装时的一大难点，如此便不利于装配和现场维修。同理，右激振器壳体组件也存在该问题，并且“齿轮箱体定位在右振动轴承座上并安装在右激振器壳体的端部”，使得整个组件更重，现场装配维修变得更加困难。其次，实际上左偏心轴和中间偏心轴旋转时产生的离心力，还需要通过左振动轴承座传递，同理右偏心轴旋转产生的离心力也需要通过右振动轴座传递，如此，离心力传递路线复杂，导致整体结构可靠性低。再者，该专利想要将减少振动输出轴承的承载，提高振动输出轴承的寿命，但改进的振动输出轴承只是减少承载，没有从根本上解决振动输出轴承的使用问题。

综上所述，亟需研发改进出一种压路机用垂直振动轮新型结构。

发明内容

针对上述现存的技术问题，通过优化振动室的结构和齿轮箱的支撑方式，从而提供一种结构简单、可靠性高的内置式换向机构的垂直振动轮。

为实现上述目的，本发明提供一种内置式换向机构的垂直振动轮，包括车架，压轮，布置在压轮内部的左连接组件、振动驱动组件、左振动室、中间振动室、齿轮箱、右振动室和右连接组件，该左、右连接组件分别与压轮两侧的车架相连。

其中：左、右振动室设计为独立的激振室。所述的左振动室为主要由左壳体和左壳体盖组成并固定连接压轮的独立腔室，该腔室内部还设有左激振器和左振动轴承，且左激振器通过两侧的左振动轴承垂直支撑在左壳体盖和左壳体之间。所述的右振动室为主要由右壳体和右壳体盖组成并固定连接压轮的独立腔室，该腔室内部还设有右激振器和右振动轴承；且右激振器通过两侧的右振动轴承垂直支撑在右壳体和右壳体盖之间。

所述的中间振动室包括大轴承座、中间振动轴承、中间激振器，小轴承座；大、小轴承座分别固定连接压轮，中间激振器通过两侧的中间振动轴承支撑在大轴承座和小轴承座之间。

所述的齿轮箱位于中间振动室和右振动室之间，其一侧通过回转轴承活动连接压轮，另一侧通过固定轴固定连接车架。工作时，由于齿轮箱与车架连接，故而不随压轮转动，而是通过回转轴承与压轮相对旋转。

所述的振动驱动组件包括依次连接的马达、花键套和花键轴；马达通过花键套将动力传递给左激振器，然后通过花键轴将动力传递给齿轮箱，再通过齿轮箱将动力分别传递给右激振器和中间激振器，从而完成动力的传递。

并且，所述的左、右激振器静偏心矩之和等于中间激振器静偏心矩；三者初始相位相同，工作时三者转速相同，且左、右激振器均与中间激振器旋转方向相反。故而按垂直振动原理，激振器产生的离心力水平分量会互相抵消，其垂直分力相加，从而使振动压轮产生垂直振动。

进一步，所述的齿轮箱包括连成一体的左、右齿轮箱体，齿轮A、齿轮B、齿轮C、轴承A、齿轮D、齿轮E、轴承B；齿轮A、B、C、D、E通过六个轴承A、四个轴承B支撑在一起，即齿轮A、B、C分别通过两个轴承A支撑在左、右齿轮箱体内，齿轮D、E分别通过两个轴承B支撑在左、右齿轮箱体内；且齿轮A、D啮合，齿轮D、E啮合，齿轮B、E啮合，齿轮C、E啮合。由此，在动力传动方向上：花键轴将动力传递给齿轮箱的齿轮B，齿轮B通过啮合将动力传递给齿轮E，齿轮E通过齿轮啮合将动力传递给齿轮C，齿轮C通过花键啮合将动力传递给右激振器；同时齿轮E通过齿轮啮合将动力传递给齿轮D，齿轮D通过齿轮啮合将动力传递给齿轮A，齿轮A通过花键啮合将动力传递给中间激振器。

进一步，所述的压轮包括轮圈，连接轮圈内壁并分别支撑左、右振动室的左、右封口板，连接左、右封口板之间的内圈，以及连接内圈内壁、并分别支撑大、小轴承座的左、右支撑板，从而固定住左振动室、中间振动室和右振动室。更进一步，所述的齿轮箱通过回转轴承活动连接到右支撑板上，从而连接压轮，并以回转轴承为相对旋转的中心。

进一步，所述的右连接组件包括右减振器安装板、右减振器、右框架座、右行走轴承、右减振器支座、右压板、轴承盖；右框架座通过右行走轴承安装在右壳体盖上；右减振器安装板一侧安装在右框架座上，另一侧通过右减振器连接右减振器支座；右减振器支座固定在车架上；轴承盖连接右框架座和固定轴端部；右压板位于固定轴外周，并连接在右壳体盖上。

进一步，所述的左连接组件包括左压板、马达连接盘、左行走轴承、左框架座、左减振器安装板、左减振器支座和左减振器；左框架座通过左行走轴承安装在左壳体盖上，左减振器安装板一侧安装在左框架座上，另一侧通过左减振器连接左减振器支座；左减振器支座固定在车架上；马达连接盘连接在，并连接马达；左压板位于花键套外周，并连接在左壳体盖上。

综上所述，一方面，本发明采用部分独立激振室的结构，将左、右振动室集成化，设置成与压轮固定连接的独立腔室，不再需要通过小轴承座过渡传递离心力，优化了压轮的受力方式，并且先安装集成化的小组件，再行装配压轮上，降低了装配和加工难度，可以实现方便高效的现场维修。另一方面，本发明将垂直振动的核心换向机构齿轮箱通过回转支承支撑在压轮上，并通过固定轴与车架连接，从根本上取消了振动输出轴承，不仅大大简化齿轮箱的支撑结构，还提升了垂直轮结构的可靠性，降低了装配和现场维修的难度。

附图说明

图1为本发明的结构主剖视图；

图2为图1中A处的放大图；

图3为齿轮箱的结构左视图；

图4为图3中B-B向的旋转剖视图；

图中：1、左振动室，1-1、左壳体盖，1-2、左激振器，1-3、左壳体，1-4、左振动轴承，2、中间振动室，2-1、大轴承座，2-2、中间振动轴承，2-3、中间激振器，2-4、小轴承座，3、回转支承，4、齿轮箱，4-1、左齿轮箱体，4-2、齿轮A，4-3、齿轮B，4-4、右齿轮箱体，4-5、齿轮C，4-6、轴承A，4-7、齿轮D，4-8、齿轮E，4-9、轴承B，5、右振动室，5-1、右壳体，5-2、右壳体盖，5-3、右振动轴承，5-4、右激振器，6、右连接组件，6-1、右减振器安装板，6-2、右减振器，6-3、右框架座，6-4、右行走轴承，6-5、右减振器支座，6-6、右压板，6-7、轴承盖，7、固定轴，8、压轮，8-1、右封口板，8-2、轮圈，8-3、右支撑板，8-4、内圈，8-5、左支撑板，8-6、左封口板，9、振动驱动组件，9-1、马达，9-2、花键套，9-3、花键轴，10、左连接组件，10-1、左压板，10-2、马达连接盘，10-3、左行走轴承，10-4、左框架座，10-5、左减振器安装板，10-6、左减振器支座，10-7、左减振器。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1所示，本发明包括车架，压轮8，布置在压轮8内部的左连接组件10、振动驱动组件9、左振动室1、中间振动室2、齿轮箱4、右振动室5和右连接组件6。

其中：左振动室1主要由左壳体1-3、左壳体盖1-1、左激振器1-2和左振动轴承1-4组成。其中，左壳体1-3和左壳体盖1-1组成一个独立腔室，该独立腔室固定连接压轮8，其内部设有的左激振器1-2通过两侧的左振动轴承1-4垂直支撑在左壳体盖1-1和左壳体1-3之间。右振动室5主要由右壳体5-1、右壳体盖5-2、右激振器5-4和右振动轴承5-3组成。其中：右壳体5-1和右壳体盖5-2组成一个独立腔室，该独立腔室固定连接压轮8，其内部设有的右激振器5-4通过两侧的右振动轴承5-3垂直支撑在右壳体5-1和右壳体盖5-2之间。此外，该右振动室5除右激振器5-4连接花键不同于左激振器1-2外，其他组件均基本与左振动室1相同。

中间振动室2包括大轴承座2-1、中间振动轴承2-2、中间激振器2-3，小轴承座2-4；大、小轴承座2-1、2-4分别固定连接压轮8，中间激振器2-3通过两侧的中间振动轴承2-2支撑在大轴承座2-1和小轴承座2-3之间。

并且，左、右激振器1-2、5-4静偏心矩之和等于中间激振器2-3静偏心矩；通过以上安装，三者初始相位相同。

左振动室1、中间振动室2、右振动室5分别与压轮8的具体连接时所需的压轮8结构包括：轮圈8-2，连接轮圈8-2内壁并分别支撑左、右振动室1、5的左、右封口板8-6、8-1，连接左、右封口板8-6、8-1之间的内圈8-4，以及连接内圈8-4内壁、并分别支撑大、小轴承座2-1、2-4的左、右支撑板8-5、8-3。

齿轮箱4位于中间振动室2和右振动室5之间，其一侧通过回转轴承3活动连接到压轮8的右支撑板8-3上，另一侧通过固定轴7连接轴承盖6-7，从而固定连接车架，以保证工作状态下齿轮箱4相对车架不转动。如图2-图4所示，该齿轮箱4包括连成一体的左、右齿轮箱体4-1、4-4，齿轮A4-2、齿轮B4-3、齿轮C4-5、轴承A4-6、齿轮D4-7、齿轮E4-8、轴承B4-9；齿轮A4-2、齿轮B4-3、齿轮C4-5分别通过两个轴承A4-6支撑在左、右齿轮箱体4-1、4-4内，齿轮D4-7、齿轮E4-8通过两个轴承B4-9支撑在左、右齿轮箱体4-1、4-4内；且齿轮A、D4-2、4-7啮合，齿轮D、E4-7、4-8啮合，齿轮B、E4-3、4-8啮合，齿轮C、E4-5、4-8啮合。

振动驱动组件9包括依次连接的马达9-1、花键套9-2和花键轴9-3。

此外，右连接组件6包括右减振器安装板6-1、右减振器6-2、右框架座6-3、右行走轴承6-4、右减振器支座6-5、右压板6-6、轴承盖6-7；右框架座6-3通过右行走轴承6-4安装在右壳体盖5-2上；右减振器安装板6-1一侧安装在右框架座6-3上，另一侧通过右减振器6-2连接右减振器支座6-5；右减振器支座6-5通过螺栓固定在车架上；轴承盖6-7连接右框架座6-3，并连接固定轴7端部；右压板6-6位于固定轴7外周，并连接在右壳体盖5-2上。

左连接组件10包括左压板10-1、马达连接盘10-2、左行走轴承10-3、左框架座10-4、左减振器安装板10-5、左减振器支座10-6和左减振器10-7；左框架座10-4通过左行走轴承10-3安装在左壳体盖1-1上，左减振器安装板10-5一侧安装在左框架座10-4上，另一侧通过左减振器10-7连接左减振器支座10-6；左减振器支座10-6通过螺栓固定在车架上；马达连接盘10-2连接左框架座10-4，并连接马达9-1；左压板10-1位于花键套9-2外周，并连接在左壳体盖1-1上。

工作时，齿轮箱4通过固定轴7固定，不转动，马达9-1通过花键套9-2将动力传递给左激振器1-2，再通过花键轴9-3将动力传递给齿轮箱4的齿轮B4-3，齿轮B4-3通过啮合将动力传递给齿轮E4-8，齿轮E4-8通过啮合将动力传递给齿轮C4-5，齿轮4-5C通过花键啮合将动力传递给右激振器5-4，与左激振器1-2旋转方向相同；同时齿轮E4-8通过齿轮啮合将动力传递给齿轮D4-7，齿轮D4-7通过齿轮啮合将动力传递给齿轮A4-2，齿轮A4-2通过花键啮合将动力传递给中间激振器2-3，与左激振器1-2旋转方向相反。左激振器1-2与右激振器5-4旋转方向相同、转速相同，而与中间激振器2-3旋转方向相反、转速相同，从而实现垂直振动功能。

Claims (6)

1.一种内置式换向机构的垂直振动轮，其特征在于，包括车架，压轮（8），布置在压轮（8）内部的左连接组件（10）、振动驱动组件（9）、左振动室（1）、中间振动室（2）、齿轮箱（4）、右振动室（5）和右连接组件（6），该左、右连接组件（10、6）分别与压轮（8）两侧的车架相连；

所述的左振动室（1）为主要由左壳体（1-3）和左壳体盖（1-1）组成并固定连接压轮（8）的独立腔室，该腔室内部设有左激振器（1-2）和左振动轴承（1-4），且左激振器（1-2）通过两侧的左振动轴承（1-4）垂直支撑在左壳体盖（1-1）和左壳体（1-3）之间；

所述的中间振动室（2）包括大轴承座（2-1）、中间振动轴承（2-2）、中间激振器（2-3），小轴承座（2-4）；大、小轴承座（2-1、2-4）分别固定连接压轮（8），中间激振器（2-3）通过两侧的中间振动轴承（2-2）支撑在大轴承座（2-1）和小轴承座（2-3）之间；

所述的右振动室（5）为主要由右壳体（5-1）和右壳体盖（5-2）组成并固定连接压轮（8）的独立腔室，该腔室内部设有右激振器（5-4）和右振动轴承（5-3）；且右激振器（5-4）通过两侧的右振动轴承（5-3）垂直支撑在右壳体（5-1）和右壳体盖（5-2）之间；

所述的齿轮箱（4）位于中间振动室（2）和右振动室（5）之间，其一侧通过回转轴承（3）活动连接压轮（8），另一侧通过固定轴（7）固定连接车架；

所述的振动驱动组件（9）包括依次连接的马达（9-1）、花键套（9-2）和花键轴（9-3）；马达（9-1）通过花键套（9-2）将动力传递给左激振器（1-2），然后通过花键轴（9-3）将动力传递给齿轮箱（4），再通过齿轮箱（4）将动力分别传递给右激振器（5-4）和中间激振器（2-3）；

所述的左、右激振器（1-2、5-4）静偏心矩之和等于中间激振器（2-3）静偏心矩；三者初始相位相同，工作时三者转速相同，且左、右激振器（1-2、5-4）均与中间激振器（2-3）旋转方向相反。

2.根据权利要求1所述的一种内置式换向机构的垂直振动轮，其特征在于，所述的齿轮箱（4）包括连成一体的左、右齿轮箱体（4-1、4-4），齿轮A（4-2）、齿轮B（4-3）、齿轮C（4-5）、轴承A（4-6）、齿轮D（4-7）、齿轮E（4-8）、轴承B（4-9）；齿轮A（4-2）、齿轮B（4-3）、齿轮C（4-5）分别通过两个轴承A（4-6）支撑在左、右齿轮箱体（4-1、4-4）内，齿轮D（4-7）、齿轮E（4-8）分别通过两个轴承B（4-9）支撑在左、右齿轮箱体（4-1、4-4）内；

所述的花键轴（9-3）将动力传递给齿轮箱（4）的齿轮B（4-3），齿轮B（4-3）通过啮合将动力传递给齿轮E（4-8），齿轮E（4-8）通过齿轮啮合将动力传递给齿轮C（4-5），齿轮C（4-5）通过花键啮合将动力传递给右激振器（5-4）；同时齿轮E（4-8）通过齿轮啮合将动力传递给齿轮D（4-7），齿轮D（4-7）通过齿轮啮合将动力传递给齿轮A（4-2），齿轮A（4-2）通过花键啮合将动力传递给中间激振器（2-3）。

3.根据权利要求1或2所述的一种内置式换向机构的垂直振动轮，其特征在于，所述的压轮（8）包括轮圈（8-2），连接轮圈（8-2）内壁并分别支撑左、右振动室（1、5）的左、右封口板（8-6、8-1），连接左、右封口板（8-6、8-1）之间的内圈（8-4），以及连接内圈（8-4）内壁、并分别支撑大、小轴承座（2-1、2-4）的左、右支撑板（8-5、8-3）。

4.根据权利要求3所述的一种内置式换向机构的垂直振动轮，其特征在于，所述的齿轮箱（4）通过回转轴承（3）活动连接到右支撑板（8-3）上。

5.根据权利要求1或2所述的一种内置式换向机构的垂直振动轮，其特征在于，所述的右连接组件（6）包括右减振器安装板（6-1）、右减振器（6-2）、右框架座（6-3）、右行走轴承（6-4）、右减振器支座（6-5）、右压板（6-6）、轴承盖（6-7）；右框架座（6-3）通过右行走轴承（6-4）安装在右壳体盖（5-2）上；右减振器安装板（6-1）一侧安装在右框架座（6-3）上，另一侧通过右减振器（6-2）连接右减振器支座（6-5）；右减振器支座（6-5）固定在车架上；轴承盖（6-7）分别连接右框架座（6-3）和固定轴（7）端部；右压板（6-6）位于固定轴（7）外周，并连接在右壳体盖（5-2）上。

6.根据权利要求1或2所述的一种内置式换向机构的垂直振动轮，其特征在于，所述的左连接组件（10）包括左压板（10-1）、马达连接盘（10-2）、左行走轴承（10-3）、左框架座（10-4）、左减振器安装板（10-5）、左减振器支座（10-6）和左减振器（10-7）；左框架座（10-4）通过左行走轴承（10-3）安装在左壳体盖（1-1）上，左减振器安装板（10-5）一侧安装在左框架座（10-4）上，另一侧通过左减振器（10-7）连接左减振器支座（10-6）；左减振器支座（10-6）固定在车架上；马达连接盘（10-2）连接在左框架座（10-4）上，并连接马达（9-1）；左压板（10-1）位于花键套（9-2）外周，并连接在左壳体盖（1-1）上。