CN104929020A - 带皮带轮的双振捣机构、熨平板与摊铺机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带皮带轮的双振捣机构、熨平板与摊铺机，用于压实摊铺物料，包括振捣轴、振捣轴承座、振捣刀片、固定轴承座和皮带轮；振捣轴上设有固定轴承座安装段和振捣轴承座安装段；振捣轴承座安装段包括第一振捣轴承座安装段和第二振捣轴承座安装段，且第一振捣轴承座安装段和第二振捣轴承座安装段相对于固定轴承座安装段的轴线分别具有偏心量；第一振捣轴承座安装段和第二振捣轴承座安装段均位于固定轴承座安装段的内侧；振捣刀片包括分别与第一振捣轴承座连接的第一振捣刀片和与第二振捣轴承座连接的第二振捣刀片；皮带轮设置于振捣轴的一个端部且位于固定轴承座的外侧。本发明可以大大降低振捣轴的最大交变应力并能进一步提高振捣轴抵抗疲劳负载的能力。

Description

带皮带轮的双振捣机构、熨平板与摊铺机

技术领域

本发明涉及一种振捣机构，特别涉及带皮带轮的双振捣机构。本发明还涉及具有本发明的带皮带轮的双振捣机构的熨平板及摊铺机。

背景技术

熨平板是摊铺机上非常重要的工作装置，负责对摊铺物料进行抹平压实并最终成形摊铺路面。如图1所示，熨平板通常包括熨平板架1、底板2、振捣机构3与挡料板4等装置，底板2、振捣机构3和挡料板4通常都安装于熨平板架1上。底板2负责对摊铺物料成形，振捣机构3负责对摊铺物料进行初压实，挡料板4用于对振捣机构3进行导向限位并防止熨平板前侧的摊铺物料进入振捣空间内。而通常的振捣机构3通常包括振捣轴、固定轴承座、振捣轴承座、滚动轴承、振捣刀片等。固定轴承座安装于熨平板架上，振捣轴通过滚动轴承安装于固定轴承座上，振捣轴承座通过滚动轴承安装于振捣轴上，振捣轴承座直接连接振捣刀片或者通过振捣架连接振捣刀片。振捣机构类似于曲柄滑块机构，振捣轴的固定轴承座安装段和振捣轴承座安装段存在有偏心量，振捣轴绕固定轴承座转动时，带动振捣轴承座运动，并直接或通过振捣架带动振捣刀片上下运动压实摊铺物料。振捣机构按照振捣轴具有偏心量的振捣轴承座安装段和振捣刀片的个数通常分为单振捣机构和双振捣机构。单振捣机构的振捣轴上通常只包括一个具有偏心量的振捣轴承座安装段或两个具有相同偏心量的振捣轴承座安装段，振捣轴承座通过滚动轴承安装于此具有偏心量的振捣轴承座安装段，并直接或通过振捣架连接一个振捣刀片。双振捣机构的振捣轴上至少具有两个偏心量不同的安装段，前振捣轴承座和后振捣轴承座分别通过滚动轴承安装于此具有不同偏心量的振捣轴承座安装段，并直接或通过前、后振捣架分别连接前、后振捣刀片。双振捣机构的振捣轴转动一周时，可以分别通过前、后振捣刀片各对摊铺物料进行一次压实。

双振捣机构首次披露于公开号为EP0115567B1的专利。公开号为CN2490202Y、CN102720116A、CN202898999U、CN203684046U的专利还披露了一些双振捣机构的具体应用。以上这些专利中披露的双振捣机构的共同点在于，振捣轴上的两个具有不同偏心量的振捣轴承座安装段分别位于其固定轴承座安装段的两侧，两个振捣轴承座也分别位于固定轴承座的两侧。

双振捣机构的马达通常通过皮带和皮带轮来驱动振捣轴转动。双振捣机构所需要的扭矩和功率通常明显大于单振捣机构的，而且摊铺宽度越大所需要的扭矩和功率也越大，而振捣机构的扭矩和功率越大，马达与振捣轴之间的皮带所需的预紧力也越大。由于皮带轮的中心到固定轴承座的距离较大，皮带的预紧力也在振捣轴上产生了一个较大的附加弯矩，并在振捣轴的固定轴承座安装段外侧产生了较大的应力。由于振捣轴是旋转的，所以此振捣轴的应力为交变应力。

当振捣轴所受的交变应力大于振捣轴的疲劳极限时，振捣轴在工作一段时间后就会产生疲劳断裂。所以这时，要么需要加大振捣轴的轴径，要么需要减小皮带的预紧力。但如果加大振捣轴的轴径会带来双振捣机构总体尺寸的增大的问题，这对于要求空间紧凑的熨平板来说是极为不利的。减小皮带的预紧力，则可传递的最大扭矩和功率就会减小，这时就需要不止一组马达、皮带和皮带轮传递动力给振捣机构，这会造成成本的增加和熨平板整体布局的困难。

发明内容

鉴于现有技术存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种带皮带轮的双振捣机构，该双振捣机构可以大大降低振捣轴的最大交变应力并能进一步提高振捣轴抵抗疲劳负载的能力。

为了实现上述目的，本发明提供的带皮带轮的双振捣机构，用于压实摊铺物料，包括振捣轴、振捣轴承座、振捣刀片、固定轴承座和皮带轮；所述振捣轴靠近两端部对称各设有固定轴承座安装段，所述固定轴承座设置在所述固定轴承座安装段；所述振捣轴上还设置有用于安装所述振捣轴承座的振捣轴承座安装段，所述振捣刀片与所述振捣轴承座连接；其中，

所述振捣轴承座安装段包括第一振捣轴承座安装段和第二振捣轴承座安装段，其均位于所述固定轴承座安装段的内侧，且所述第一振捣轴承座安装段和所述第二振捣轴承座安装段相对于所述固定轴承座安装段的轴线分别具有偏心量；

所述振捣轴承座包括设置在所述第一振捣轴承座安装段的第一振捣轴承座和设置在所述第二振捣轴承座安装段的第二振捣轴承座；所述振捣刀片包括分别与所述第一振捣轴承座连接的第一振捣刀片和与所述第二振捣轴承座连接的第二振捣刀片；

所述皮带轮设置于所述振捣轴的一个端部且位于所述固定轴承座的外侧。

在本发明中，上述提到的固定轴承座安装段的两侧包括沿其轴线朝向最近一侧端部的外侧，以及沿其轴线朝向所述振捣轴中部一侧的内侧。因此，所述固定轴承安装段的内侧，本领域技术人员应该明了是指朝向所述振捣轴中部的一侧。而由于皮带轮、固定轴承座、第一振捣轴承座和第二振捣轴承座分布在振捣轴的不同部位，因此本领域技术人员也应该明了，所述皮带轮设置于所述固定轴承座的外侧是指所述皮带轮安装于所述固定轴承座安装段外侧的所述振捣轴上。

作为优选，所述第一振捣轴承座安装段位于所述第二振捣轴承座安装段的内侧。

作为优选，所述第一振捣轴承座安装段和所述第二振捣轴承座安装段相对于所述固定轴承安装段的轴线的偏心方向相反。

作为优选，所述第一振捣轴承座通过可调节偏心套与所述第一振捣轴承座安装段连接，或者

所述第二振捣轴承座通过可调节偏心套与所述第二振捣轴承座安装段连接，或者所述第一振捣轴承座和所述第二振捣轴承座对应地通过可调节偏心套与所述第一振捣轴承座安装段或第二振捣轴承座安装段连接；其中，所述可调节偏心套相对于所述振捣轴能够旋转角度，用以调节所述第一振捣轴承座或所述第二振捣轴承座相对于所述固定轴承座的偏心量。

作为优选，所述皮带轮与所述振捣轴通过平键进行周向定位和连接。

作为优选，所述第一振捣刀片通过第一振捣架与所述第一振捣轴承座连接；所述第二振捣刀片通过第二振捣架与所述第二振捣轴承座连接。

作为优选，所述固定轴承座、所述第一振捣轴承座及所述第二振捣轴承座内的轴承为滚动轴承。

本发明的另一个目的是提供一种熨平板，其包括熨平板架、底板、挡料板及本发明如上所述的带皮带轮的双振捣机构。

本发明的再一个目的是提供一种摊铺机，其包括如上所述的熨平板。

采用本发明的技术方案，可以大大降低振捣轴的最大交变应力，提高振捣轴抵抗疲劳负载的能力，从而既不需要增大振捣轴的轴径，又不需要采用多组马达、皮带和皮带轮传递动力，尤其适合于摊铺宽度较大的工况。

附图说明

图1为一般的用于构成摊铺机的熨平板的结构示意图。

图2为本发明的带皮带轮的双振捣机构的结构示意图。

图3为本发明的带皮带轮的双振捣机构的侧视图。

图4为本发明的带皮带轮的双振捣机构的振捣轴的结构示意图。

图5为本发明的带皮带轮的双振捣机构的振捣轴的剖面示意简图。

图6为本发明的带皮带轮的双振捣机构的振捣轴承座受力时的受力简图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的结构做进一步详细的说明。

如图2和图3所示，本发明提供的带皮带轮的双振捣机构，用于压实摊铺物料，包括振捣轴5、振捣轴承座、振捣刀片、固定轴承座6和皮带轮15；图4示出了本发明的带皮带轮的双振捣机构的振捣轴的结构示意图，如图4所示，所述振捣轴5靠近两端部对称各设有固定轴承座安装段51，所述固定轴承座6设置在所述固定轴承座安装段51；所述振捣轴5上还设置有用于安装所述振捣轴承座的振捣轴承座安装段，所述振捣刀片与所述振捣轴承座连接；其中，如图2、图3和图4所示，所述振捣轴承座安装段包括第一振捣轴承座安装段52和第二振捣轴承座安装段53，其均位于所述固定轴承座安装段51的内侧，且优选地，所述第一振捣轴承座安装段位于第二振捣轴承座安装段的内侧；所述第一振捣轴承座安装段52和所述第二振捣轴承座安装段53相对于所述固定轴承座安装段51的轴线54分别具有偏心量；这一偏心量在图4和图5中有明确的表示，如图4和图5所示，所述第一振捣轴承座安装段52的轴线55与固定轴承座安装段51的轴线54之间存在偏心量e₁；而所述第二振捣轴承座安装段53的轴线56与固定轴承座安装段51的轴线54之间存在偏心量e₂。

对应于上述第一振捣轴承座安装段52和第二振捣轴承座安装段53的设置，如图2所示，所述振捣轴承座包括设置在所述第一振捣轴承座安装段52的第一振捣轴承座8和设置在所述第二振捣轴承座安装段53的第二振捣轴承座7；所述振捣刀片包括分别与所述第一振捣轴承座8连接的第一振捣刀片13和与所述第二振捣轴承座8连接的第二振捣刀片14。其中固定轴承座6、第一振捣轴承座7和第二振捣轴承座8内的轴承在本发明中优选为滚动轴承9；所述皮带轮15设置于所述振捣轴的一个端部且位于所述固定轴承座6的外侧。

本发明提供的带皮带轮的双振捣机构，由于第一振捣轴承座安装段52和第二振捣轴承座安装段53与固定轴承座安装段51的轴线54存在偏心量e₁和e₂，而固定轴承座安装段51与振捣轴5同轴。因此在上述振捣轴5转动一周时，第一振捣轴承座安装段52和第二振捣轴承座安装段53处安装的第一振捣轴承座7和第二振捣轴承座8可以随之产生上下振动，由此带动第一振捣刀片13和第二振捣刀片14上下振动，对摊铺物料进行一次压实操作。

在本发明中，限定所述振捣轴承座安装段位于所述固定轴承座51的内侧，即第一振捣轴承座安装段52和第二振捣轴承座安装段53均位于朝向所述振捣轴5中部的一侧。由于在振捣轴的两端各对称设置有固定轴承座安装段51，因此，所述第一振捣轴承座安装段52和第二振捣轴承座安装段53也是相对于所述振捣轴5的中心对称分布。

由于在振捣操作时，主要是通过由皮带轮15驱动振捣轴5转动以带动具有一定偏心度的第一振捣轴承座安装段52和第二振捣轴承座安装段53偏心旋转，由此使得第一振捣刀片13和第二振捣刀片14产生上下振动。而压实操作过程中，最好是第一振捣刀片13和第二振捣刀片14能够上下交替地对摊铺物料进行压实操作，因此作为优选，如图4和图5所示，所述第一振捣轴承座安装段52和所述第二振捣轴承座安装段53相对于所述固定轴承安装段的轴线的偏心方向相反。

另外，作为优选，如图2所示，所述第一振捣轴承座8和/或所述第二振捣轴承座7对应地通过可调节偏心套10与所述第一振捣轴承座安装段52或第二振捣轴承座安装段53连接，所述可调节偏心套10的内圈和外圈具有一偏心量；所述可调节偏心套10相对于所述振捣轴5能够旋转角度。可以想象，所述可调节偏心套10相对于所述固定轴承座安装段51具有的偏心量，可以使得在绕振捣轴5旋转可调节偏心套10，可以使套设在其上的第一振捣轴承座52和第二振捣轴承座安装段53相对于固定轴承座安装段51的偏心量发生改变。

进一步地，在本发明中，第一振捣刀片13和第二振捣刀片14可以直接分别与第一振捣轴承座8或第二振捣轴承座7连接。但作为优选，如图2所示，所述第一振捣刀片13通过第一振捣架11与所述第一振捣轴承座8连接；所述第二振捣刀片14通过第二振捣架12与所述第二振捣轴承座7连接。

以下结合图6的受力简图分析说明本发明的带皮带轮的双振捣机构相对于现有技术所具有的有益效果。

对于双振捣机构来说，显而易见的想法是，将第一、第二振捣轴承座分别布置在固定轴承座的两侧，以使得第一、第二振捣轴承座中心离固定轴承座的距离均较小，从而当第一/第二振捣刀片对摊铺物料进行压实时，摊铺物料通过第一/第二振捣刀片和第一/第二振捣轴承座作用于振捣轴上的反作用力的力臂较小，产生的附加弯矩也较小。此时，振捣轴上承受的应力也较小，振捣轴抵抗疲劳载荷的能力更强。

事实上，必须将第一、第二振捣轴承座分别布置于固定轴承座的两侧已经成为本领域设计人员的一种定见，目前所有的双振捣机构也都采用了这一设计思路。在这种情况下，皮带轮只能布置于固定轴承座外侧的振捣轴承座的外侧以利于更换维护皮带。

进一步分析，有可能使带皮带轮的双振捣机构的振捣轴产生较大交变应力的外力主要来自于，皮带轮上的皮带预紧力和第一、第二振捣刀片压实物料时的物料的反作用力。

第一振捣刀片对摊铺物料进行第一次压实，第二振捣刀片在第一次压实的基础上再对摊铺物料进行第二次压实。也就是说第二振捣刀片下的摊铺物料的密实度显然大于第一振捣刀片下的摊铺物料的密实度，可以得知，第二振捣刀片对摊铺物料的击实力明显大于第一振捣刀片对摊铺物料的击实力，摊铺物料对第二振捣刀片的反作用力也大于对第一振捣刀片的反作用力。

皮带轮上所需的皮带预紧力基本正比于所要传递的功率，而双振捣机构的功率又基本正比于摊铺机的摊铺宽度，也即熨平板的宽度。

经研究发现，当摊铺宽度达到6m-9m时，所需的皮带预紧力就已经与摊铺物料作用于第二振捣刀片并最终作用于振捣轴的第二振捣轴承座安装段的反作用力相当，且已超过摊铺物料作用于第一振捣刀片并最终作用于振捣轴的前振捣轴安装段的反作用力。而当摊铺宽度较大，例如达到或超过12m时，所需的皮带预紧力会明显超过摊铺物料作用于第二振捣刀片并最终作用于振捣轴的第二振捣轴承座安装段的反作用力。

在现有技术的双振捣机构中，皮带轮均布置于固定轴承座外侧的振捣轴承座的外侧，皮带轮的中心离固定轴承座的距离较远，皮带预紧力的作用力臂较大，从而产生了较大的附加弯矩，振捣轴的固定轴承座安装段外侧会产生较大的交变应力。

当摊铺宽度较大时，振捣轴上由于皮带预紧力所产生的交变应力是相当可观的。为了保证此交变应力小于振捣轴的许用弯曲应力，往往需要加大振捣轴的轴径，或者减小皮带预紧力并采用多组马达、皮带和皮带轮传递动力。

加大振捣轴的轴径会引起滚动轴承、振捣轴承座等的尺寸变大并进而引起双振捣机构的总体尺寸变大，而这对于要求空间的紧凑的熨平板是极为不利的。采用多组马达、皮带和皮带轮传递动力又会造成成本的增加和熨平板整体布局的困难。

采用本发明的技术方案后，皮带轮紧邻固定轴承座布置，皮带预紧力的作用力臂大大减小，从而附加弯矩也大大减小。当摊铺宽度较大并使得皮带预紧力超过摊铺物料对于振捣刀片的反作用力时，采用本发明的技术方案具有明显的技术效果。

另外，当第一、第二振捣轴承座分别布置于固定轴承座的两侧时，布置于固定轴承座外侧的振捣轴承座对振捣轴的作用力相当于悬臂梁外侧受力；而布置于固定轴承座内侧的振捣轴承座对振捣轴的作用力相当于两点支撑梁中间受力。当位于固定轴承座两侧的振捣轴承座与固定轴承座的距离相等且分别受大小相等的作用力时，实际上当位于固定轴承座内侧的振捣轴承座受力时的振捣轴最大应力明显小于位于固定轴承座外侧的振捣轴承座受力时的。经计算可知，对于大部分双振捣机构，前者振捣轴最大应力大约为后者的60％-80％。

在本发明的优选实施方式中，第一、第二振捣轴承座均置于固定轴承座的内侧，相比于置于固定轴承座的外侧已经减小了振捣轴的最大应力；而且，第一振捣轴承座置于第二振捣轴承座的内侧，虽然第一振捣轴承座的中心到固定轴承座的距离较大，摊铺物料作用于第一振捣刀片并最终作用于振捣轴的前振捣轴承座安装段的反作用力的力臂较大(在三者中是最大的)，但此反作用力较小(在三者中是最小的)，所以其附加弯矩不会过大。由于皮带预紧力而产生的振捣轴的最大交变应力产生于固定轴承座安装段的外侧，由于摊铺物料作用于振捣轴的第一、第二振捣轴承座安装段的反作用力而产生的最大交变应力产生于固定轴承座安装段的内侧，且在一个循环内摊铺物料作用于振捣轴的第一、第二振捣轴承座安装段的时间是错开的，因此可以认为这三个作用力的影响是独立的，降低了这三者所产生的振捣轴的交变应力的最大值也就降低了振捣轴的最大交变应力。振捣轴受力简图如图4所示，其中，F₁为皮带预紧力，F₂为摊铺物料对第二轴承座安装段的反作用力，F₃为摊铺物料对第一轴承座安装段的反作用力，L₁为皮带轮的中心到固定轴承座的距离，L₂为第二振捣轴承座中心到固定轴承座的距离，L₃为第一振捣轴承座中心到固定轴承座的距离。

采用本发明的技术方案，可以大大降低振捣轴的最大交变应力，提高振捣轴抵抗疲劳负载的能力，从而既不需要增大振捣轴的轴径，又不需要采用多组马达、皮带和皮带轮传递动力，尤其适合于摊铺宽度较大的工况。

当然，以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.带皮带轮的双振捣机构，用于压实摊铺物料，包括振捣轴、振捣轴承座、振捣刀片、固定轴承座和皮带轮；所述振捣轴靠近两端部对称各设有固定轴承座安装段，所述固定轴承座设置在所述固定轴承座安装段；所述振捣轴上还设置有用于安装所述振捣轴承座的振捣轴承座安装段，所述振捣刀片与所述振捣轴承座连接；其特征在于，

所述振捣轴承座安装段包括第一振捣轴承座安装段和第二振捣轴承座安装段，其均位于所述固定轴承座安装段的内侧，且所述第一振捣轴承座安装段和所述第二振捣轴承座安装段相对于所述固定轴承座安装段的轴线分别具有偏心量；

所述振捣轴承座包括设置在所述第一振捣轴承座安装段的第一振捣轴承座和设置在所述第二振捣轴承座安装段的第二振捣轴承座；所述振捣刀片包括分别与所述第一振捣轴承座连接的第一振捣刀片和与所述第二振捣轴承座连接的第二振捣刀片；

所述皮带轮设置于所述振捣轴的一个端部且位于所述固定轴承座的外侧。

2.如权利要求1所述的带皮带轮的双振捣机构，其特征在于，所述第一振捣轴承座安装段位于第二振捣轴承座安装段的内侧。

3.如权利要求1所述的带皮带轮的双振捣机构，其特征在于，所述第一振捣轴承座安装段和所述第二振捣轴承座安装段相对于所述固定轴承安装段的轴线的偏心方向相反。

4.如权利要求1所述的带皮带轮的双振捣机构，其特征在于，所述第一振捣轴承座通过可调节偏心套与所述第一振捣轴承座安装段连接，或者

所述第二振捣轴承座通过可调节偏心套与所述第二振捣轴承座安装段连接，或者所述第一振捣轴承座和所述第二振捣轴承座对应地通过可调节偏心套与所述第一振捣轴承座安装段或第二振捣轴承座安装段连接；其中，所述可调节偏心套相对于所述振捣轴能够旋转角度，用以调节所述第一振捣轴承座或所述第二振捣轴承座相对于所述固定轴承座的偏心量。

5.如权利要求1所述的带皮带轮的双振捣机构，其特征在于，所述皮带轮与所述振捣轴通过平键进行周向定位和连接。

6.如权利要求1所述的带皮带轮的双振捣机构，其特征在于，所述第一振捣刀片通过第一振捣架与所述第一振捣轴承座连接；所述第二振捣刀片通过第二振捣架与所述第二振捣轴承座连接。

7.如权利要求1所述的带皮带轮的双振捣机构，其特征在于，所述固定轴承座、所述第一振捣轴承座及所述第二振捣轴承座内的轴承为滚动轴承。

8.一种熨平板，其包括熨平板架、底板、挡料板，其特征在于，还包括如权利要求1-7任一项所述的带皮带轮的双振捣机构。

9.一种摊铺机，其特征在于，还包括如权利要求8所述的熨平板。