CN105324533A - 基于流体质量修改压实作用力 - Google Patents

Abstract

一种振动压实机包括第一压实元件、第二压实元件、流体贮存器、第一传感器以及控制系统，所述第一压实元件具有设定可修改压实作用力的可变振动机构，所述第一传感器配置为测量与所述流体贮存器相关联的第一数据参数。所述控制系统配置为接收所述第一数据参数，基于所述第一数据参数确定所述第一压实元件的目标压实作用力，以及修改所述可变振动机构以将所述压实作用力设定为所述目标压实作用力。

Description

基于流体质量修改压实作用力

技术领域

本发明总体上涉及使得用于振动压实机的压实过程自动化。更具体地，本发明涉及监测数据参数以及基于所述数据参数来修改振动压实机的后缘滚筒的压实作用力。

背景技术

压实机(也广泛地被称为压实机器)频繁地用于压实新铺设沥青、泥土、砂砾以及与路面相关联的其它可压实材料。例如，在道路、公路、停车场以及类似物的建造期间，将松散的沥青沉积并散布在待铺砌路面上。可以是自动推进机器的一或多个压实机在路面上行进，借此压实机的重量将沥青压紧成固化的质块。刚性的经压实沥青具有适应巨大的车辆交通的强度，并且还提供平滑的轮廓面，所述轮廓面可便于处理交通流量和从路面引导直接降雨以及其它降水。压实机也用于在建筑工地和景观美化工程中压实泥土或最近铺设的混泥土，以产生其它结构可建造在其上的致密刚性基础。

一个此种类型的压实机器是滚筒式压实机，所述滚筒式压实机具有适合于压实特定材料的一或多个滚筒，所述压实机在所述特定材料上行驶。为了压实所述材料，滚筒式压实机或振动压实机包含具有可变振动机构的滚筒总成，所述可变振动机构(例如)包括内部偏心配重和外部偏心配重，所述内部偏心配重和外部偏心配重配置在位于内部偏心配重的空腔内的可旋转轴上。通常控制振动的幅度和频率(也称为压实作用力)来建立压实度。幅度通常由可横向移动的线性致动器控制，所述线性致动器适合于轴向地承载抵靠于能可轴向地平移的键轴，以使得所述键轴旋转转动。键轴的旋转又改变内部偏心配重和外部偏心配重的相对位置，以改变滚筒内产生的振动的幅度。振动的频率通过改变位于压实机滚筒内的驱动马达的速度来控制。通过修改幅度、频率或幅度和频率来修改压实作用力。典型的振动压实机具有带有可变振动机构的单个滚筒或各具有可变振动机构的两个滚筒。

振动压实机通常具有耦合到框架的流体槽或贮存器。举例而言，JP03694347展示一种具有水槽的压实机器。这些槽可以保存例如水和燃料的流体。振动压实机并且尤其是沥青压实机包含大的水槽，用于使得粘附至滚筒的含沥青材料的量降到最低。另外，振动压实机具有对于机器的压实作用力起很大作用的簧载质量或静态质量。静态质量越大，则压实作用力可能越大。机器上水和燃料的体积有助于机器的静态质量。

发明内容

在一个方面中，一种振动压实机包括：第一压实元件，其具有设定可修改的压实作用力的可变振动机构；第二压实元件；流体贮存器；第一传感器，其配置成测量与所述流体贮存器相关联的第一数据参数；以及控制系统。所述控制系统配置成接收所述第一数据参数，基于所述第一数据参数确定所述第一压实元件的目标压实作用力，以及修改所述可变振动机构以将压实作用力设定为所述目标压实作用力。

在另一方面中，一种振动压实机包括：框架；第一圆柱形滚筒，其耦合到所述框架并具有可修改的第一压实作用力；第二圆柱形滚筒，其耦合到所述框架并具有可修改的第二压实作用力；流体贮存器；传感器，其测量第一数据参数；以及控制系统。所述控制系统配置成：接收所述第一数据参数，基于所述第一数据参数确定所述第一圆柱形滚筒的第一目标压实作用力，基于所述第一数据参数确定所述第二圆柱形滚筒的第二目标压实作用力，将所述第一压实作用力修改成所述第一目标压实作用力，以及将所述第二压实作用力修改成所述第二目标压实作用力。

在又一方面中，一种振动压实的方法包括：提供振动压实机总成，其具有第一圆柱形滚筒，所述第一圆柱形滚筒具有可修改的第一压实作用力；第二圆柱形滚筒；以及流体贮存器。所述方法还包括：使第一圆柱形滚筒旋转，使第二圆柱形滚筒旋转，确定所述流体贮存器中的流体的质量，基于所述质量确定所述第一圆柱形滚筒的目标压实作用力，以及将所述第一压实作用力修改成所述目标压实作用力。

附图说明

图1是根据本发明的示范性实施例的压实机的侧视图。

图2是根据本发明的示范性实施例的流体贮存器的横截面视图。

图3是根据本发明的示范性实施例的流体贮存器的横截面视图。

具体实施方式

本发明总体上涉及一种振动压实机，其具有与待压实表面滚动接触的一或多个滚压机滚筒。压实机一般用于松散表面材料设置在表面上的情况，所述材料表征为可进一步被填充或致密化的材料。当压实机在表面上行进时，由压实机产生并施加到表面的振动力与机器的重量协同作用，将疏松材料压紧到更大压实和密度状态。压实机可在表面上行进一次或多次以提供所需压实程度。在一期望的应用中，松散材料可为新沉积的沥青，其将被压实成道路或类似的硬顶表面中。然而，在其它应用中，材料可为土壤、砂砾、沙子、土地填筑垃圾、混凝土或类似物。

图1中大体上展示压实机器100的示范性实施例。展示为振动压实机的压实机器100可为用来压实表面材料的任何机器。压实机器100具有框架105、第一压实元件110(或第一圆柱形滚筒110)和第二压实元件120(或第二圆柱形滚筒120)。第一压实元件110和第二压实元件120都可旋转地耦合到框架105以使得当压实机器100行进时，第一压实元件110和第二压实元件120在表面材料上滚动。

应了解，第一压实元件110可具有与第二压实元件120相同或不同的构造。具体地，第一压实元件110是细长的中空圆柱体，其具有封闭内部容积的圆柱形滚筒外壳。圆柱形滚压机滚筒沿圆柱形滚筒轴线延伸并限定所述轴线。为了经受住与表面材料的滚动接触且压实表面材料，滚筒外壳可由厚的刚性材料(例如铸铁或钢)制成。尽管所说明实施例将滚筒外壳的表面展示为具有平滑的圆柱形形状，但在其它实施例中，多个凸起或垫可从滚筒外壳的表面突出以(例如)破碎经压实材料的聚集。

第一压实元件110和第二压实元件120都可具有可变振动机构130。尽管图1展示第一压实元件110和第二压实元件120都具有可变振动机构130，但在其它实施例中，第一压实元件110和第二压实元件120中仅有一个可具有可变振动机构130。换句话说，本发明适用于压实机器100，其具有：(1)都具有可变振动机构130的第一压实元件110和第二压实元件120；(2)具有可变振动机构130的第一压实元件110和不具有可变振动机构130的第二压实元件120；和(3)具有可变振动机构130的第二压实元件120和不具有可变振动机构130的第一压实元件110。

可变振动机构130设置在滚压机滚筒的内部体积中。根据一个示范性实施例，可变振动机构130包含设置在滚压机滚筒内偏离滚压机滚筒绕其旋转的轴线的中心的位置处的一或多个配重或质块。当滚压机滚筒旋转时，质块的偏离中心或偏心位置引起作用到滚筒的、施加至待压实表面的振荡或振动力。配重相对于公共轴线偏心地定位并通常可相对于彼此绕公共轴线移动，以在配重的旋转过程中产生可变程度的不平衡。可通过将偏心配重相对于彼此绕其公共轴线定位，以改变质量(即，质心)相对于重块的旋转轴线的均匀分布，从而可改变由偏心旋转配重的这种设置产生的振动幅度。这种系统中，振动幅度随着质心远离配重的旋转轴线移动而增大，并且随着质心朝着旋转轴线移动而降低至零。改变配重绕其公共轴线的旋转速度可改变由旋转偏心配重的这种布置产生的振动的频率。在一些应用中，偏心定位的质块设置成在滚压机滚筒内独立于滚压机滚筒的旋转而旋转。本发明不限于上述的这些实施例。根据其它替代实施例，可使用修改第一压实元件110或第二压实元件120的压实作用力的任何可变振动机构130。

可变振动机构130控制第一压实元件110和第二压实元件120的压实作用力。通过改变可变振动机构130中偏心配重距旋转轴线的距离，修改压实作用力的幅度部分。通过改变可变振动机构130中偏心配重绕旋转轴线的速度，修改压实作用力的频率部分。另外，可通过同时改变偏心配重距旋转轴线的距离以及偏心配重绕旋转轴线的旋转速度，修改可变振动机构130的压实作用力的幅度部分和频率部分两者。

压实机器100还包括第一流体贮存器140和第二流体贮存器145。在一个实施例中，第一流体贮存器140用于保存燃料而第二流体贮存器145用于保存水。在其它实施例中，第一流体贮存器140和第二流体贮存器145可保存其它流体或替代地保存相同类型的流体。

压实机器100还包括控制系统150，所述控制系统150通过本领域已知的有线或无线通信方法耦合到第一传感器160(见图2)和第二传感器170(见图3)。控制系统150接收与第一流体贮存器140中的流体的质量或重量相关联的来自第一传感器160的数据参数。控制系统150还接收与第二流体贮存器145中的流体的质量或重量相关联的来自第二传感器170的数据参数。在一个示范性实施例中，来自第一传感器160的数据参数是第一流体贮存器140中的流体的液位，而来自第二传感器170的数据参数是第二流体贮存器145中的流体的液位。

控制系统150还通过本领域已知的有线或无线通信方法与可变振动机构130耦合。控制系统150计算目标压实作用力并修改第一压实元件110和第二压实元件120中的可变振动机构130的压实作用力以获得如在本文中进一步描述的目标压实作用力。

图2展示根据本发明的实施例的第一流体贮存器140的横截面视图。第一流体贮存器140具有用于测量第一流体贮存器140中的流体的液位的第一传感器160。根据一个示范性实施例，第一传感器160感测第一流体槽140中的三个液位。这些流体液位测量值随后从第一传感器160传达到控制系统150以确定第一流体槽140中的流体的质量。

图3展示根据本发明的实施例的第二流体贮存器145的横截面视图。第二流体贮存器145具有用于测量第二流体贮存器145中的流体的液位的第二传感器170。根据一个示范性实施例，第二传感器170使用浮子以感测第二流体贮存器145中的流体的液位。所述流体液位测量值随后从第二传感器170传达到控制系统150以确定第二流体槽145中的流体的质量。

本发明不限于具有仅仅两个流体槽的压实机器100。压实机器100可仅具有单个流体槽，或者其可含有多个流体槽。另外，在压实机器100上，第一流体槽140和第二流体槽145不必类似于图2和图3所示的实施例。第一流体槽140和第二流体槽145的形状本质上是示范性的，并且用于保存流体的任何容器就足够。此外，第一传感器160和第二传感器170本质上也是示范性的，并且每个流体容器仅需要具有提供信号的一种类型的传感装置，所述信号可用于最终计算容器内流体的重量。这样的装置在本领域众所周知，并且任何装置都可胜任。

工业实用性

本发明发现任何压实机器100中的潜在应用，所述压实机器具有第一压实元件110和第二压实元件120的，并且其中第一压实元件110和第二压实元件120中的至少一者具有可变振动机构130，并且其中压实机器具有至少一个流体槽(例如，第一流体槽140或第二槽145)。具体地，本发明有助于通过基于第一流体槽140和第二流体槽145中的流体的质量确定目标压实作用力来确保压实机器100施加合适量的压实作用力到表面材料上。

在一个实施例中，压实机器100具有第一压实元件110和第二压实元件120。仅第二压实元件120具有可变振动机构130。压实机器100还具有第一流体槽140和第二流体槽145，所述第一流体槽140具有测量第一流体槽140中的流体液位的第一传感器160，所述第二流体槽145具有测量第二流体槽145中的流体液位的第二传感器170。控制系统150接收来自传感器160、170的流体液位测量值，确定第一流体槽140和第二流体槽150中的流体的质量或重量，并确定第二压实元件120的目标压实作用力。控制系统150随后通过改变可变振动机构130的输出来修改第二压实元件120的压实作用力，以实现目标压实作用力。这确保了合适的压实作用力被施加到表面材料上。在通过将流体质量加入到静态质量计算中获得较重静态质量的情况下，压实机器100可施加较大的压实作用力于表面材料上，从而确保压实工作利用较少的压实机器100通过次数而完成，从而为操作者节省成本。另外，当压实机器100采用流体时，可随着流体的质量降低而调整压实作用力。

在另一实施例中，压实机器100具有第一压实元件110和第二压实元件120。第一压实元件110和第二压实元件120均可具有可变振动机构130。压实机器100还具有第一流体槽140和第二流体槽145，所述第一流体槽140具有测量第一流体槽140中的流体液位的第一传感器160，所述第二流体槽145具有测量第二流体槽145中的流体液位的第二传感器170。控制系统150从传感器160、170获取流体液位测量值，确定第一流体槽140和第二流体槽150中的流体的质量或重量，并确定第一压实元件110的第一目标压实作用力和第二压实元件120的第二目标压实作用力。控制系统150随后将第一压实元件110的压实作用力修改为第一目标压实作用力并将第二压实元件120的压实作用力修改为第二目标压实作用力。这确保通过第一压实元件110和第二压实元件120施加合适的压实作用力到表面材料上。

实际上，控制系统150确定具有可变振动机构130的每个圆柱形滚筒或压实元件110、120的目标压实作用力。在仅一个滚筒具有可变振动机构130(例如第二压实元件120)的实施例中，目标压实作用力计算将考虑第一流体槽140和第二流体槽145两者中的流体质量。然而，由于第二流体槽145直接位于第二压实元件120的上方，目标压实作用力可向第二流体容器145中的流体质量施加更多的重量。类似地，在第一压实元件110和第二压实元件120均具有可变振动机构130的实施例中，第一压实元件110的目标压实作用力可将更重的重量施加于第一流体槽140中的质量，所述第一流体槽140直接位于第一压实元件110的上方，而第二压实元件120的目标压实作用力可将更重的重量施加于第二流体槽145中的质量，所述第二流体槽145直接位于第二压实元件120的上方。尽管第一流体槽140直接位于第一压实元件110上方或第二流体槽145直接位于第二压实元件120的上方并不是必须的，但本发明认为，目标压实作用力将基于压实机器100上的一或多个槽的位置朝向存在于压实机器100上的一或多个流体槽的位置偏压。

目标压实作用力也将受到第一流体槽140和第二槽145中的流体类型的影响。在第一流体贮存器140保存燃料而第二流体贮存器145保存水的实施例中，控制系统150在确定目标压实作用力时将考虑流体的特定密度特性。在其它实施例中，控制系统150在确定目标压实作用力时将考虑一或多个流体槽中的特定流体的特定密度特性。

在替代实施例中，第二压实元件120的目标压实作用力可基于第一流体槽140、第二流体槽145或者第一流体槽140和第二流体槽145的质量。换句话说，控制系统150可计算三个目标压实作用力，并且随后基于三个目标压实作用力中的仅一个来修改目标压实作用力。在具有均具有可变振动机构130的第一压实元件110和第二压实元件120的实施例中，，操作者可仅需要修改第一压实元件110或第二压实元件120中的一者的压实作用力。同样重要的是要注意，存在如下一些情况，操作者可选择根本不启动这种程序，或控制系统150可不执行所述程序。

使用第一流体槽140和第二流体槽145的流体质量来确定一或多个可变振动机构130的目标压实作用力有助于基于压实机器100的静态质量的更精确计算获得压实机器100的更好压实作用力。这一般允许压实机器100的更高压实作用力，并将对多个通过次数的需求降到最低。本发明由此有助于进一步使压实过程和总体铺砌过程自动化，并使得劳动力成本降低以及有助于操作者在压实和铺砌过程中减少潜在的高代价的错误。

尽管本发明描述了确定第一压实元件110和第二压实元件120时的流体质量，但在操作中，流体质量不是用来确定第一压实元件110和第二压实元件120的压实作用力的唯一因素。本领域技术人员已知的许多其它特性和数据参数参与确定由可变振动机构130产生的压实作用力。因此，本发明不限于将流体质量作为确定压实作用力的唯一因素。实情为，其是许多因素之一。

应理解，上述描述仅仅用于说明的目的，并不旨在以任何方式限制本发明的范围。本领域技术人员将了解，通过对附图、本发明和所附权利要求书的研究可以获得本发明的其它方面。

Claims (15)

1.一种振动压实机，其包括：

框架；

第一圆柱形滚筒，其具有可修改的第一压实作用力，其中所述第一圆柱形滚筒耦合到所述框架；

第二圆柱形滚筒，其具有可修改的第二压实作用力，其中所述第二圆柱形滚筒耦合到所述框架并设置在所述第一圆柱形滚筒后面；

流体贮存器；

传感器，其测量第一数据参数，其中所述第一数据参数是所述流体贮存器中的流体的量；以及

控制系统，其配置成：

接收所述第一数据参数；

基于所述第一数据参数确定所述第一圆柱形滚筒的第一目标压实作用力；

基于所述第一数据参数确定所述第二圆柱形滚筒的第二目标压实作用力；

将所述第一压实作用力修改为所述第一目标压实作用力；以及

将所述第二压实作用力修改为所述第二目标压实作用力。

2.根据权利要求1所述的振动压实机，其中所述控制系统基于所述流体贮存器中的所述流体的所述质量确定所述第一圆柱形滚筒的第一目标压实作用力。

3.根据权利要求2所述的振动压实机，其中所述控制系统基于所述流体贮存器中的所述流体的所述质量确定所述第二圆柱形滚筒的第二目标压实作用力。

4.根据权利要求1所述的振动压实机，其还包括第二流体贮存器和测量第二数据参数的第二传感器，其中所述第二数据参数是所述第二流体贮存器中的第二流体的量。

5.根据权利要求4所述的振动压实机，其中所述控制系统还配置成：

接收所述第二数据参数；

基于所述第二数据参数确定所述第一圆柱形滚筒的第三目标压实作用力；

基于所述第二数据参数确定所述第二圆柱形滚筒的第四目标压实作用力；

将所述第一压实作用力修改为所述第三目标压实作用力；以及

将所述第二压实作用力修改为所述第四目标压实作用力。

6.根据权利要求5所述的振动压实机，其中所述控制系统基于所述第二流体贮存器中的所述第二流体的所述质量确定所述第一圆柱形滚筒的第三目标压实作用力。

7.根据权利要求6所述的振动压实机，其中所述控制系统基于所述第二流体贮存器中的所述第二流体的所述质量确定所述第二圆柱形滚筒的第四目标压实作用力。

8.根据权利要求5所述的振动压实机，其中所述控制系统还配置成：

基于所述第一数据参数和所述第二数据参数确定所述第一圆柱形滚筒的第五目标压实作用力；

基于所述第一数据参数和所述第二数据参数确定所述第二圆柱形滚筒的第六目标压实作用力；

将所述第一压实作用力修改为所述第五目标压实作用力；以及

将所述第二压实作用力修改为所述第六目标压实作用力。

9.一种振动压实机，其包括：

第一压实元件，其具有设定可修改压实作用力的可变振动机构；

第二压实元件；

流体贮存器；

第一传感器，其配置成测量与所述流体贮存器相关联的第一数据参数；以及

控制系统，其配置成：

接收所述第一数据参数；

基于所述第一数据参数确定所述第一压实元件的目标压实作用力；以及

修改所述可变振动机构以将所述压实作用力设定为所述目标压实作用力。

10.根据权利要求9所述的振动压实机，其中所述控制系统基于所述流体贮存器中的流体的质量确定所述目标压实作用力。

11.根据权利要求9所述的振动压实机，其还包括：

第二流体贮存器；和

第二传感器，其配置成测量与所述第二流体贮存器相关联的第二数据参数。

12.根据权利要求11所述的振动压实机，其中所述控制系统还配置成：

接收所述第二数据参数；

基于所述第一数据参数和所述第二数据参数确定所述第一压实元件的第二目标压实作用力；以及

修改所述可变振动机构以将所述压实作用力设定为所述第二目标压实作用力。

13.根据权利要求12所述的振动压实机，其中所述控制系统基于所述第二流体贮存器中的第二流体的质量确定所述第二目标压实作用力。

14.根据权利要求13所述的振动压实机，其中所述第二压实元件具有设定可修改第二压实作用力的第二可变振动机构。

15.根据权利要求14所述的振动压实机，其中所述控制系统还配置成：

基于所述第一数据参数和所述第二数据参数确定所述第二压实元件的第三目标压实作用力；以及

修改所述第二可变振动机构以将所述第二压实作用力设定为所述第三目标压实作用力。