CN111356807A - 通过表面压实机控制对基底的压实 - Google Patents

Abstract

一种表面压实机，包括用于压实基底的压实表面、第一马达、第二马达、支撑组件和控制器。第一马达使第一偏心轴旋转。第二马达使第二偏心轴旋转。该支撑组件连接到第一偏心轴和第二偏心轴，以将振动力传递到压实表面。该控制器控制第一马达和第二马达中的至少一个马达的速度，使得第二偏心轴的旋转速度比第一偏心轴的旋转速度快了大于1的整数倍，以产生复合位移波形，该复合位移波形使压实表面向上振动和向下振动，其中，该复合位移波形包括零幅度坐标、位于零幅度坐标上方的波段、以及位于零幅度坐标下方的相对于位于零幅度坐标上方的所述波段不对称的波段。

Description

通过表面压实机控制对基底的压实

技术领域

本发明构思涉及表面压实机，该表面压实机使偏心质量旋转，以产生引起基底的机械压实的振动力。

背景技术

表面压实机用于压实包括土壤、沥青或其它材料在内的各种基底。为此目的，表面压实机设置有一个或多个压实表面。例如，辊式压实机可设置有一个或多个圆柱形滚筒，该圆柱形滚筒提供用于压实基底的压实表面。

辊式压实机利用通过滚动的滚筒而施加的压实机重量，以压缩被滚压的基底的表面。另外，一些辊式压实机的滚筒中的一个或多个滚筒可由振动系统振动，以引起被滚压的基底的附加机械压实。该振动系统可包括一个或多个偏心质量，该一个或多个偏心质量旋转以产生激发滚筒的压实表面的振动力。待压实的基底如何对滚筒的力进行响应取决于多个变量，例如滚筒的尺寸、滚筒施加力的时间、振动幅度、振动频率以及基底特性(例如其密度和温度)。

已知的辊式压实机通常需要重复经过沥青基底5到7次，以实现通常所期望的压实密度。通过从辊表面施加更大的力，可以在每次通过时获得对基底的更大压实。然而，限制每次通过时可以施加多少力的因素包括：需要避免在辊的前方形成的基底材料的弓形波；需要避免使基底的材料纵向移位；需要避免基底的聚合体破碎；以及需要避免在基底上留下滚筒边缘标记。

例如，在压实期间，当一堆基底材料堆积并被滚筒纵向推动时，可能形成弓形波。弓形波可以由这样的压实机产生：该压实机对于所提供的滚筒直径而言具有太大的压实重量，这限制了可以使用的压实重量的量和滚筒直径。弓形波还可能在基底处于柔软区域中时通过将基底压实而产生，例如在沥青基底具有过高的压实温度时。一种用来试图避免产生弓形波的方法是首先利用充气轮胎型表面压实机或通过静态辊经过型(static rollpass)表面压实机来压实基底，因为这些表面压实机不使用振动系统来压实。然而，在工作现场使这些附加类型的表面压实机中的一种或多种可用可能会增加成本、时间和/或工作的复杂性。

发明内容

本发明构思的一个实施例涉及一种表面压实机，该表面压实机包括用于压实基底的压实表面、第一马达、第二马达、支撑组件和控制器。第一马达使第一偏心轴旋转。第二马达使第二偏心轴旋转。该支撑组件连接到第一偏心轴和第二偏心轴，以将振动力传递到压实表面。该控制器控制第一马达和第二马达中的至少一个马达的速度，使得第二偏心轴的旋转速度比第一偏心轴的旋转速度快了大于1的整数倍，以产生使压实表面向上振动和向下振动的复合位移波形，其中，复合位移波形包括零幅度坐标、位于零幅度坐标上方的波段、以及位于零幅度坐标下方的相对于位于零幅度坐标上方的波段不对称的波段。

本发明构思的另一实施例涉及一种操作表面压实机的方法，该表面压实机具有用于压实基底的压实表面、使第一偏心轴旋转的第一马达、使第二偏心轴旋转的第二马达、以及连接到第一偏心轴和第二偏心轴以将振动力传递到压实表面的支撑组件。该方法包括：操作控制器以控制第一马达和第二马达中的至少一个马达的速度，使得第二偏心轴的旋转速度比第一偏心轴的旋转速度快了大于1的整数倍，以产生使压实表面向上振动和向下振动的复合位移波形，其中，该复合位移波形包括零幅度坐标、位于零幅度坐标上方的波段和位于零幅度坐标下方的相对于位于零幅度坐标上方的所述波段不对称的波段。

本发明构思的另一个实施例涉及一种用于表面压实机的控制系统，该表面压实机具有用于压实基底的压实表面、使第一偏心轴旋转的第一马达、使第二偏心轴旋转的第二马达、以及连接到第一偏心轴和第二偏心轴以将振动力传递到压实表面的支撑组件。该控制系统包括控制器，该控制器控制第一马达和第二马达中的至少一个马达的速度，使得第二偏心轴的旋转速度比第一偏心轴的旋转速度快了大于1的整数倍，以产生使压实表面向上振动和向下振动的复合位移波形，其中，该复合位移波形包括零幅度坐标、位于零幅度坐标上方的波段、以及位于零幅度坐标下方的相对于位于零幅度坐标上方的所述波段不对称的波段。

对于本领域技术人员来说，在阅读以下附图和详细描述后，根据实施例的其它表面压实机、方法和控制系统将是明显的或变得明显。旨在将所有这些另外的表面压实机、方法和控制系统包括在本说明书中，并且受所附权利要求书保护。此外，旨在于本文中公开的所有实施例可以单独地实施或者以任何方式和/或组合来组合地实施。

各个方面

根据一个方面，一种表面压实机包括用于压实基底的压实表面、第一马达、第二马达、支撑组件和控制器。第一马达使第一偏心轴旋转。第二马达使第二偏心轴旋转。该支撑组件连接到第一偏心轴和第二偏心轴，以将振动力传递到压实表面。该控制器控制第一马达和第二马达中的至少一个马达的速度，使得第二偏心轴的旋转速度比第一偏心轴的旋转速度快了大于1的整数倍，以产生使压实表面向上振动和向下振动的复合位移波形。该复合位移波形包括零幅度坐标。一个波段位于零幅度坐标上方，并且一个波段位于零幅度坐标下方并且相对于位于零幅度坐标上方的所述波段不对称。

在另一个方面，位于零幅度坐标下方的波段包括第一出现的向下峰、第二出现的向上峰以及第三出现的向下峰的序列，该第三出现的向下峰比第一出现的向下峰具有更大的向下幅度。

在另一个方面，位于零幅度坐标上方的波段的最大向上幅度大于位于零幅度坐标下方的波段的最大向下幅度。

在另一个方面，第一偏心轴可具有比第二偏心轴大的质量。第一偏心轴和第二偏心轴可以沿着它们的旋转轴线同轴对准，并且第二偏心轴的至少一部分可以被第一偏心轴封闭。

在一些其它方面，所述控制器可以被配置成控制第一马达和第二马达中的至少一个马达的速度，使得当第一偏心轴的质心位置处于它离基底的最大距离处时，第二偏心轴的质心位置具有在第一偏心轴和第二偏心轴的旋转方向上在第一偏心轴的质心位置之前的前旋转角度偏移(leading rotational angle offset)。第一偏心轴可以具有比第二偏心轴大的质量，并且所述控制器可以控制第一马达和第二马达中的至少一个马达的速度，使得当第一偏心轴的质心位置处于它离基底的最大距离处时，第二偏心轴的质心位置具有在第一偏心轴的质心位置之前的在约5度至约45度的范围内的前旋转角度偏移。所述控制器可以控制第一马达和第二马达中的至少一个马达的速度，使得第二偏心轴的旋转速度比第一偏心轴的旋转速度快2倍，并且使得当第一偏心轴的质心位置处于它离基底的最大距离处时，第二偏心轴的质心位置具有在第一偏心轴的质心位置之前约15度的前旋转角度偏移。所述控制器可以控制第一马达和第二马达中的至少一个马达的速度，以在第一偏心轴的质心位置处于它离基底的最大距离处时，将从第二偏心轴的质心位置到第一偏心轴的质心位置的前旋转角度偏移调节为基于以下条件而确定的值：即，多个操作模式中的哪个操作模式已经作为表面压实机的操作者的选择而被发送电信号(electrically signaled)到控制器。

在另一些方面中，该表面压实机可以是辊式压实机，并且所述压实表面可以是连接到支撑组件并封闭第一偏心轴和第二偏心轴的圆柱形滚筒。该表面压实机可以还包括：第一相位角传感器，该第一相位角传感器被配置成输出指示第一偏心轴的旋转角度的第一信号；和第二相位角传感器，该第二相位角传感器被配置成输出指示第二偏心轴的旋转角度的第二信号。所述控制器可以被配置成响应于由第一信号和第二信号指示的旋转角度之间的差值来控制第一马达和第二马达中的至少一个马达的速度。

根据另一方面，提供了一种用于操作表面压实机的方法，该表面压实机具有用于压实基底的压实表面、使第一偏心轴旋转的第一马达、使第二偏心轴旋转的第二马达、以及连接到第一偏心轴和第二偏心轴以将振动力传递到压实表面的支撑组件。该方法包括：操作控制器以控制第一马达和第二马达中的至少一个马达的速度，使得第二偏心轴的旋转速度比第一偏心轴的旋转速度快了大于1的整数倍，以产生使压实表面向上振动和向下振动的复合位移波形。该复合位移波形包括零幅度坐标。一个波段位于零幅度坐标上方，并且一个波段位于零幅度坐标下方并且相对于位于零幅度坐标上方的所述波段不对称。

在另一方面，位于零幅度坐标下方的波段包括第一出现的向下峰、第二出现的向上峰以及第三出现的向下峰的序列，该第三出现的向下峰比第一出现的向下峰具有更大的向下幅度。

在另一方面，位于零幅度坐标上方的波段的最大向上幅度大于位于零幅度坐标下方的波段的最大向下幅度。

在一些其它方面，该方法可以操作所述控制器以控制第一马达和第二马达中的至少一个马达的速度，使得当第一偏心轴的质心位置处于它离基底的最大距离处时，第二偏心轴的质心位置具有在第一偏心轴和第二偏心轴的旋转方向上在第一偏心轴的质心位置之前的前旋转角度偏移。第一偏心轴可以具有比第二偏心轴大的质量，并且该方法可以操作所述控制器以控制第一马达和第二马达中的至少一个马达的速度，使得当第一偏心轴的质心位置处于它离基底的最大距离处时，第二偏心轴的质心位置具有在第一偏心轴的质心位置之前的在约5度至约45度的范围内的前旋转角度偏移。该方法可以操作所述控制器以控制第一马达和第二马达中的至少一个马达的速度，使得第二偏心轴的旋转速度比第一偏心轴的旋转速度快2倍，并且使得当第一偏心轴的质心位置处于它离基底的最大距离处时，第二偏心轴的质心位置具有在第一偏心轴的质心位置之前约15度的前旋转角度偏移。该方法可以操作所述控制器以控制第一马达和第二马达中的至少一个马达的速度，以在第一偏心轴的质心位置处于它离基底的最大距离处时，将从第二偏心轴的质心位置到第一偏心轴的质心位置的前旋转角度偏移调节为基于以下条件而确定的值：即，多个操作模式中的哪个操作模式已经作为表面压实机的操作者的选择而被发送电信号到所述控制器。

在另一方面，该表面压实机可以还包括：第一相位角传感器，该第一相位角传感器被配置成输出指示第一偏心轴的旋转角度的第一信号；和第二相位角传感器，该第二相位角传感器被配置成输出指示第二偏心轴的旋转角度的第二信号。该方法可以响应于由第一信号和第二信号指示的旋转角度之间的差值来操作所述控制器，以控制第一马达和第二马达中的至少一个马达的速度。

根据另一方面，提供了一种用于表面压实机的控制系统，该表面压实机具有用于压实基底的压实表面、使第一偏心轴旋转的第一马达、使第二偏心轴旋转的第二马达、以及连接到第一偏心轴和第二偏心轴以将振动力传递到压实表面的支撑组件。该控制系统包括控制器，该控制器控制第一马达和第二马达中的至少一个马达的速度，使得第二偏心轴的旋转速度比第一偏心轴的旋转速度快了大于1的整数倍，以产生使压实表面向上振动和向下振动的复合位移波形。该复合位移波形包括零幅度坐标。一个波段位于零幅度坐标上方，并且一个波段位于零幅度坐标下方并且相对于位于零幅度坐标上方的所述波段不对称。

在另一方面，位于零幅度坐标下方的波段包括第一出现的向下峰、第二出现的向上峰以及第三出现的向下峰的序列，该第三出现的向下峰比第一出现的向下峰具有更大的向下幅度。

在另一方面，位于零幅度坐标上方的波段的最大向上幅度大于位于零幅度坐标下方的波段的最大向下幅度。

在一些其它方面，所述控制器可以被配置成控制第一马达和第二马达中的至少一个马达的速度，使得当第一偏心轴的质心位置处于它离基底的最大距离处时，第二偏心轴的质心位置具有在第一偏心轴和第二偏心轴的旋转方向上在第一偏心轴的质心位置之前的前旋转角度偏移。第一偏心轴可以具有比第二偏心轴大的质量，并且所述控制器可以控制第一马达和第二马达中的至少一个马达的速度，使得当第一偏心轴的质心位置处于它离基底的最大距离处时，第二偏心轴的质心位置具有在第一偏心轴的质心位置之前的在约5度至约45度的范围内的前旋转角度偏移。所述控制器可以控制第一马达和第二马达中的至少一个马达的速度，使得第二偏心轴的旋转速度比第一偏心轴的旋转速度快2倍，并且使得当第一偏心轴的质心位置处于它离基底的最大距离处时，第二偏心轴的质心位置具有在第一偏心轴的质心位置之前约15度的前旋转角度偏移。所述控制器可以控制第一马达和第二马达中的至少一个马达的速度，以在第一偏心轴的质心位置处于它离基底的最大距离处时，将从第二偏心轴的质心位置到第一偏心轴的质心位置的所述前旋转角度偏移调节为基于以下条件而确定的值：即，多个操作模式中的哪个操作模式已经作为表面压实机的操作者的选择而被发送电信号到所述控制器。

在另一方面，该表面压实机还包括：第一相位角传感器，该第一相位角传感器被配置成输出指示第一偏心轴的旋转角度的第一信号；和第二相位角传感器，该第二相位角传感器被配置成输出指示第二偏心轴的旋转角度的第二信号。所述控制器被配置成响应于由第一信号和第二信号指示的旋转角度之间的差值来控制第一马达和第二马达中的至少一个马达的速度。

附图说明

附图示出了本发明构思的某些非限制性实施例，所包括的附图用于提供对本公开的进一步理解并且被并入本申请中并构成本申请的一部分。在这些图中：

图1是根据本发明构思的一些实施例的表面压实机的侧视图；

图2是根据本发明构思的一些实施例的振动组件的透视图，该振动组件具有由一对马达旋转的主偏心轴和副偏心轴，并且该主偏心轴和副偏心轴可以与图1的表面压实机一起使用；

图3是根据本发明构思的一些实施例的可用于控制图2的主偏心轴和副偏心轴的旋转的控制系统的框图；

图4是根据本发明构思的一些实施例的图2的主偏心轴的透视图；

图5是根据本发明构思的一些实施例的图2的副偏心轴的透视图；

图6示出了由于图2的主偏心轴和副偏心轴产生的振动力而导致的偏心轴的竖直位移随时间的曲线图，该竖直位移可对应于滚筒的竖直位移；

图7示出了根据本发明构思的一些实施例的主偏心轴和副偏心轴的竖直位移随时间的曲线图，该竖直位移可对应于由于图2的主偏心轴和副偏心轴在被图3的控制器控制时所产生的振动力而导致的滚筒的竖直位移；

图8A示出了根据本发明构思的一些实施例的在被图3的控制器控制以提供图7中所示的位移时、图2的主偏心轴和副偏心轴的质心的竖直位置的曲线图；

图8B示出了根据本发明构思的一些实施例的图2的主偏心轴和副偏心轴的侧视截面图，示出了副偏心轴的质心位置相对于主偏心轴的前旋转角度偏移；

图9示出了根据发明构思的一些实施例的复合位移波形的曲线图，该复合位移波形可以对应于由于图2的主偏心轴和副偏心轴在被图3的控制器控制时产生的振动力而导致的滚筒的竖直位移，以提供所示出的前旋转角度偏移的范围；并且

图10示出了根据本发明构思的一些实施例的主偏心轴和副偏心轴的竖直位移随时间的曲线图，该竖直位移可对应于由于图2的主偏心轴和副偏心轴在被图3的控制器控制时产生的振动力而导致的滚筒的竖直位移。

具体实施方式

图1示出了根据本发明构思的一些实施例的自推进的辊式表面压实机10。表面压实机10可包括机架(chassis)16、18、在该机架的前部和后部处的可旋转滚筒12，以及包括座椅14和转向机构(例如，方向盘)以提供驾驶员对压实机的控制的驾驶员站。此外，每个滚筒可使用各自的轭架(yoke)17、19联接到机架16、18。滚筒12中的一个或两个滚筒可以在驾驶员的控制下由机架中的驱动马达驱动，以推进表面压实机10。可在该机架中设置有可铰接的联接器11，以便于围绕竖直轴线转向。滚筒12具有圆柱形外表面，该圆柱形外表面形成用于将下方的基底(例如沥青、砾石、土壤等)压实的压实表面。滚筒12中的一个或两个滚筒各自包括主偏心轴和副偏心轴，该主偏心轴和副偏心轴被如下所述地旋转，以产生帮助压实基底的振动力。

在本文中，在辊式表面压实机10的背景下通过非限制性示例来描述各种实施例。应当理解，实施例不限于本文中公开的特定构造，而是还可以与其它类型的表面压实机(包括振动板式表面压实机)一起使用。

图2是根据本发明构思的一些实施例的振动组件200的透视图，该振动组件200具有主偏心轴230和副偏心轴500(图5)，该主偏心轴230和副偏心轴500由一对马达220和210旋转，并且可以与图1的表面压实机一起使用。根据一些实施例，副偏心轴500被至少部分地封闭在主偏心轴230的中空内部空间中。

图4是根据本发明构思的一些实施例构造的图2的主偏心轴230的透视图。图5是根据本发明构思的一些实施例构造的图2的副偏心轴500的透视图。第一马达220通过齿轮组件222和轴234连接以使主偏心轴230旋转。第二马达210通过轴232连接以使副偏心轴500旋转。在一个实施例中，第一马达220是能够使主偏心轴230旋转的液压马达，而第二马达210是能够使副偏心轴500以比主偏心轴230高的旋转速度旋转的电动马达。

主偏心轴230和副偏心轴500各自具有从其旋转轴线径向偏移的质心。在图2、图4和图5的实施例中，主偏心轴230和副偏心轴500沿它们的旋转轴线同轴对准，并且还可以与滚筒12的旋转轴线同轴对准或从滚筒12的旋转轴线径向偏移，主偏心轴230和副偏心轴500位于该滚筒12中。马达210和220可安装到滚筒12的内部空间或安装在滚筒12外部，例如安装到相应的轭架17、19。主偏心轴230具有比副偏心轴500大的质量和所产生的比副偏心轴500大的围绕其旋转轴线的偏心矩。主偏心轴230和副偏心轴500的旋转产生振动力，该振动力通过支撑组件传递到滚筒12的圆柱形辊表面，该圆柱形辊表面形成将基底压实的压实表面。支撑结构包括滚筒12的侧壁以及与马达220和210和/或轴234和232的联接器。

图6示出了通过模拟偏心轴随时间的竖直位移而产生的三个曲线图，该竖直位移可以对应于由于具有一定的质量和尺寸构造的主偏心轴230和副偏心轴500所产生的振动力而导致的滚筒12的竖直位移。参照图6，曲线600示出了主偏心轴230随时间的竖直位移幅度，并且可以对应于由于主偏心轴230的旋转所产生的振动力(即，没有来自副偏心轴500的力贡献)而导致的滚筒12的竖直位移。曲线610示出了副偏心轴500随时间的相对较小的竖直位移幅度，并且其对应于由于副偏心轴500的旋转所产生的振动力(即，没有来自主偏心轴230的力贡献)而导致的滚筒12的竖直位移。曲线620示出了主偏心轴230和副偏心轴500二者随时间的组合竖直位移，并且其可以对应于由于主偏心轴230和副偏心轴500二者的旋转所产生的组合振动力而导致的滚筒12的竖直位移。观察到的是，主偏心轴230和副偏心轴500以相同的速度旋转并且在旋转相位上对准，如曲线620中所示，这导致了它们的振动力的相加作用和滚筒12的增加的合成竖直位移。图6中所示的滚筒12的正弦形向下位移的较快速度和高幅度可能导致形成在滚筒12前方的基底材料的弓形波的形成、导致材料从基底的纵向移位、导致基底的聚合体的破碎和/或导致沿着滚筒12的圆柱形表面的边缘在基底上形成标记。

本文中公开的一些实施例源于这样的认识：即，可以控制表面压实机的旋转偏心轴之间的相对转速和相位，以影响滚筒12向下位移的速度和该位移随时间的形状，从而避免在压缩基底时可能出现的一个或多个问题。如下面将说明的，提供了一种控制系统，该控制系统被配置成根据各种所限定的关系和范围来控制主偏心轴230和副偏心轴500之间的旋转速度和旋转角度关系，以成形滚筒12或其它压实表面如何随时间向下移动以压实基底，并且这可以最小化或避免弓形波的形成、最小化或避免材料从基底的纵向移位、最小化或避免基底聚合体的破碎和/或最小化或避免基底上的滚筒边缘标记的形成。

图3是根据本发明构思的一些实施例的可用于控制图2的主偏心轴230和副偏心轴500的旋转的控制系统的框图。参照图3，该控制系统包括控制器300，该控制器300控制第一马达220和第二马达210中的至少一个马达的速度，使得副偏心轴500的旋转速度比主偏心轴230的旋转速度快了大于1的整数倍，以产生使压实表面向上振动和向下振动的复合位移波形，其中，该复合位移波形包括零幅度坐标、位于零幅度坐标上方的波段、以及位于零幅度坐标下方的相对于位于零幅度坐标上方的所述波段不对称的波段。

如下面将进一步详细说明的，在一些实施例中，控制器300控制速度，使得位于零幅度坐标下方的波段包括第一出现的向下峰、第二出现的向上峰和第三出现的向下峰的序列，该第三出现的向下峰比第一出现的向下峰具有更大的向下幅度。可以控制速度，使得位于零幅度坐标上方的波段的最大向上幅度大于位于零幅度坐标下方的波段的最大向下幅度。可以控制速度，使得当主偏心轴230的质心位置位于它离要压实的基底(例如下方的沥青、砾石、土壤等)的最大距离处时，副偏心轴500的质心位置具有在主偏心轴230的质心位置之前的前旋转角度偏移。

该控制系统还可以包括第一相位角传感器302和第二相位角传感器304，该第一相位角传感器302被配置成输出指示主偏心轴230的旋转角度的第一信号(例如，通过监测图3中的轴303)，该第二相位角传感器304被配置成输出指示副偏心轴500的旋转相位角的第二信号(例如，通过监测图3中的轴305)。控制器300可以被配置成响应于由第一信号和第二信号指示的旋转角度之间的差值来控制第一马达210和第二马达220中的至少一个马达的速度。

在一些实施例中，控制器300控制第一马达220和第二马达210中的至少一个马达的速度，使得副偏心轴500的旋转速度比主偏心轴230的旋转速度快两倍，并且使得当第一偏心轴的质心位置处于它离基底的最大距离处时，第二偏心轴的质心位置具有在第一偏心轴的质心位置之前的在约5度至约45度的范围内的前旋转角度偏移。

图7示出了通过模拟主偏心轴230和副偏心轴500的随时间的竖直位移而生成的三个曲线，该主偏心轴230和副偏心轴500具有用于图6中所示的曲线的相同质量和形状构造，并且其中，该竖直位移可以对应于滚筒12的竖直位移。与图6的位移曲线相比，为了生成图7的位移曲线，控制器300控制副偏心轴500，以使副偏心轴500比主偏心轴230旋转快了两倍，并且使得当主偏心轴230的质心位置处于它离基底的最大距离处时，副偏心轴的质心位置具有在主偏心轴230和副偏心轴500的旋转方向上在第一偏心轴的质心位置之前约15度的前旋转角度偏移。

参考图7，曲线700示出了主偏心轴230随时间的竖直位移幅度，该竖直位移幅度可以对应于由于主偏心轴230的旋转所产生的振动力(即，没有来自副偏心轴500的力贡献)而导致的滚筒12的竖直位移。曲线710示出了副偏心轴500随时间的相对较小的竖直位移，该竖直位移可以对应于由于副偏心轴500的旋转所产生的振动力(即，没有来自主偏心轴500的力贡献)而导致的滚筒12的竖直位移。曲线720示出了由主偏心轴230和副偏心轴500二者的旋转所产生的组合振动力产生的复合位移波形，该复合位移波形使压实表面向上振动和向下振动。曲线720的复合位移波形包括零幅度坐标(即，沿着Y轴的0值)、位于零幅度坐标上方的波段(即，X轴上方的波段)、以及位于零幅度坐标下方并且相对于位于零幅度坐标上方的所述波段不对称的波段(即X轴下方的波段)。

在图7中所示的曲线720的复合位移波形中，位于零幅度坐标下方的波段包括第一出现的向下峰、第二出现的向上峰和第三出现的向下峰的序列，该第三出现的向下峰比第一出现的向下峰具有更大的向下幅度。此外，在所示出的实施例中，位于零幅度坐标上方的波段的最大向上幅度大于位于零幅度坐标下方的波段的最大向下幅度。

通过控制器300使副偏心轴500比主偏心轴230旋转快了两倍并且具有约15度的前旋转角度偏移，所产生的曲线720的复合位移波形使得：与滚筒12根据图6中所示的竖直位移曲线620操作时的移动方式相比，该滚筒12更慢地向下移动以在更长的持续时间内压实基底。由曲线720的复合位移波形提供的、基底压缩的更渐进的速率可以避免在滚筒12的前方形成基底材料的弓形波、避免材料从基底的纵向移位、避免基底的聚合体的破碎和/或避免沿着滚筒12的圆柱形表面的边缘在基底上形成标记。

图8A示出了曲线800，该曲线800示出了主偏心轴230在旋转期间的质心的周期性竖直位置，并且示出了另一曲线810，该曲线810示出了副偏心轴500在旋转期间的质心的周期性竖直位置。主偏心轴230和副偏心轴500的图示旋转导致图7中所示的对应的竖直位移曲线700-720。参照图8A，控制器300进行操作以控制第一马达220和第二马达210中的至少一个马达的速度，使得：当主偏心轴230的质心位置处于它离基底的最大距离处(即，在曲线810中的最低Y位置处被示出)时，副偏心轴500的质心位置具有在主偏心轴230和副偏心轴500的旋转方向上在主偏心轴230的质心位置之前约15度的前旋转角度偏移。约15度的前旋转相位角被示出为主偏心轴230的质心位置的所标记的最小Y位置和副偏心轴500的质心位置的所标记的最小Y位置之间的间隙830。

图8B示出了图2的主偏心轴和副偏心轴的简化的侧视截面图，该侧视截面图示出了根据本发明构思的一些实施例的副偏心轴500的质心位置在主偏心轴230和副偏心轴500的旋转方向上相对于主偏心轴230的前旋转角度偏移。参照图8B，当主偏心轴230的质心位置处于它离基底的最大距离处(即，处于其最低竖直位置处)时，副偏心轴500的质心位置(由沿着虚线径向线的点指示)具有在主偏心轴230的质心位置(由沿着实线竖直径向线的点指示)之前约15度的前旋转角度偏移。

当压实机10反转方向时，主偏心轴230和副偏心轴500可被控制为在与图8B中所示的旋转方向相反的旋转方向上操作。然后，控制器300响应性地控制第一马达220和第二马达210的相对速度，以提供关于在主偏心轴230和副偏心轴500的旋转方向上从副偏心轴500到主偏心轴230的前旋转角度偏移的、沿着图8的Y轴的翻转图像。换句话说，控制器300可以通过使主偏心轴230和副偏心轴500的旋转方向反向来响应滚筒12的旋转方向的反向。该控制器然后可以控制主偏心轴230和副偏心轴500的相对速度，使得副偏心轴500的旋转速度比主偏心轴230的旋转速度快2倍，并且使得当第一偏心轴的质心位置处于它离基底的最大距离处时，第二偏心轴500的质心位置具有在第一偏心轴230的质心位置之前约15度的前旋转角度偏移(在滚筒12的旋转方向上)。

尽管控制马达210和220中的一个或两个马达的相对速度以在主偏心轴230和副偏心轴500的旋转方向上提供约15度的前旋转角度偏移能够有利地提供上文参照曲线720的实施例所讨论的复合位移波形，但已经确定的是，控制相对速度以提供从副偏心轴500的质心位置到主偏心轴230的质心位置的在约5度到约45度的范围内的前旋转角度偏移也提供了随时间的成倾斜形状(ramped shaped)的复合位移波形，该复合位移波形可操作以避免在滚筒12的前方形成基底材料的弓形波，避免材料从基底的纵向位移，避免基底的聚合体的破碎和/或避免沿着滚筒12的圆柱形表面的边缘在基底上形成标记。

图9示出了通过模拟复合位移波形而产生的四条曲线，这些复合位移波形可以对应于由于与图7和图8中所示的曲线所用的具有相同速度、质量和形状构造的主偏心轴230和副偏心轴500所产生的振动力而导致的滚筒12的竖直位移，但是其中，控制器300将前旋转角度偏移调节为：对于曲线900为5度、对于曲线910为15度、对于曲线920为30度，并且对于曲线930为45度。参照这些曲线，观察到的是，45度的前旋转角度偏移提供了高度倾斜的复合位移波形，该复合位移波形可对应于滚筒12随时间朝向其达到最大向下竖直位移的程度的快速向下位移。相比之下，30度的前旋转角度偏移提供了较小倾斜的复合位移波形，该复合位移波形可对应于滚筒12随时间朝向其达到最大向下竖直位移的程度的较慢向下位移。类似地，15度的前旋转角度偏移提供了更小倾斜的复合位移波形，该复合位移波形可以对应于滚筒12随时间朝向其达到最大向下竖直位移的程度的进一步减慢的向下位移，并且5度的前旋转角度偏移进一步减小了该复合位移波形的斜率并且减慢了滚筒12随时间的向下位移。

前旋转角度偏移可以由控制器300基于表面压实机10沿着基底表面的速度来确定。基于表面压实机10的速度控制复合位移波形(其可对应于滚筒12随时间的向下压缩运动)的斜率可有益地避免本文中所述的与压实基底相关的一个或多个问题。例如，基于表面压实机10的速度低于一个或多个限定的阈值，控制器300可以控制主偏心轴230和副偏心轴500之间的前旋转角度偏移，以朝向该前旋转角度偏移的限定范围(例如，5度至约45度)的一端移动。相比之下，基于表面压实机10的速度高于一个或多个限定的阈值，控制器300可以控制主偏心轴230和副偏心轴500之间的前旋转角度偏移，以朝向该前旋转角度偏移的限定范围(例如，5度至约45度)的相反端移动。控制器300可以基于表面压实机10的当前确定的速度来更连续地改变该前旋转角度偏移。

控制器300可以被配置成控制第一马达220和第二马达210中的至少一个马达的速度，以将该前旋转角度偏移调节为基于以下条件而确定的值：即，多个操作模式中的哪个操作模式已经作为表面压实机10的操作者的选择而被发送电信号到控制器300。可替选地或另外，控制器300可被配置成：基于多个操作模式中的哪个操作模式已经作为表面压实机10的操作者的选择而被发送电信号到控制器300，控制器300控制将副偏心轴500的旋转速度提供为比主偏心轴230的旋转速度快多少倍。

在对本公开的各种实施例的以上描述中，应当理解的是，本文中使用的术语仅是出于描述特定实施例的目的，并非旨在限制本发明。除非另有定义，否则本文中使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有与本公开所属领域的普通技术人员所通常理解的相同含义。还将理解的是，诸如在常用字典中定义的那些术语应被解释为具有与其在本说明书和相关技术的上下文中的含义一致的含义，并且将不以理想化或过于正式的意义来解释，除非本文中明确这样定义了。

尽管图6至图9的曲线是通过模拟得出的(如上所述，在该模拟中，副偏心轴500的旋转速度比主偏心轴230的旋转速度快两倍)，但副偏心轴500的旋转速度可被控制成比主偏心轴230的旋转速度快了大于1的任何整数倍(例如，2、3、4倍等)。图10示出了主偏心轴230和副偏心轴500的竖直位移随时间的曲线，该竖直位移可以对应于由于图2的主偏心轴230和副偏心轴500在被图3的控制器300控制以具有更高的旋转速度差时所产生的振动力而导致的滚筒12的竖直位移。对于图10的曲线，控制器300控制副偏心轴500旋转，使其比主偏心轴230快三倍，并且使得当主偏心轴230的质心位置处于它离基底的最大距离处时，副偏心轴500的质心位置具有在主偏心轴230和副偏心轴500的旋转方向上在主偏心轴230的质心位置之前的前旋转角度偏移。

曲线1000示出了主偏心轴230随时间的竖直位移幅度，该竖直位移幅度可对应于由于主偏心轴230的旋转所产生的振动力(即，没有来自副偏心轴500的力贡献)而导致的滚筒12的竖直位移。曲线1010示出了副偏心轴500随时间的相对较小的竖直位移幅度，该竖直位移幅度可对应于由于副偏心轴500的旋转所产生的振动力(即，没有来自主偏心轴230的贡献)而导致的滚筒12的竖直位移。曲线1020示出了由主偏心轴230和副偏心轴500二者的旋转所产生的组合振动力产生的复合位移波形，该复合位移波形使压实表面向上振动和向下振动。

在图10中观察到，通过使副偏心轴500比主偏心轴230旋转快了三倍并且具有前旋转角度偏移，曲线1020的复合位移波形包括零幅度坐标(即,沿着Y轴的0值)、位于零幅度坐标上方的波段(即，X轴上方的波段)和位于零幅度坐标下方的波段(即，X轴下方的波段)。参照曲线1020的复合位移波形，位于零幅度坐标下方的波段包括第一出现的向下峰、第二出现的向上峰和第三出现的向下峰的序列，该第三出现的向下峰比第一出现的向下峰具有更大的向下幅度。

曲线1020的复合位移波形的形状使得：与滚筒12根据图6中所示的竖直位移曲线620操作时的移动方式相比，该滚筒12更缓慢地向下移动以在更长的持续时间内压实基底。由曲线1020的复合位移波形提供的、基底压缩的更渐进的速率可以避免在滚筒12的前方形成基底材料的弓形波，避免材料从基底的纵向移位，避免基底的聚合体的破碎和/或避免沿着滚筒12的圆柱形表面的边缘在基底上形成标记。

当一个元件被称为“连接”、“联接”、“响应于”、“安装”(或以上述词语的变体)到另一个元件时，它可以直接连接、联接、响应于或安装到另一个元件，或者可以存在中间元件。相比之下，当一个元件被称为“直接连接”、“直接联接”、“直接响应于”、“直接安装”(或以上述词语的变体)到另一元件时，则不存在中间元件。贯穿全文，相同的附图标记表示相同的元件。如本文中所使用的，单数形式的“一”、“一个”和“该”也旨在包括复数形式，除非上下文另外明确指出。为了简洁和/或清楚起见，可能没有详细描述众所周知的功能或构造。术语“和/或”及其缩写“/”包括一个或多个相关列出项的任何组合及所有组合。

将会理解，尽管本文中可以使用术语“第一”、“第二”、“第三”等来描述各种元件/操作，但这些元件/操作不应受这些术语限制。这些术语仅用于将一个元件/操作与另一元件/操作区分开。因此，在不脱离本发明构思的教导的情况下，一些实施例中的第一元件/操作在其它实施例中可以被称为第二元件/操作。在整个说明书中，相同的附图标记或相同的参考标记表示相同或相似的元件。

如本文中所使用的，术语“包含(comprise)”、“包含(comprising)”、“包含(comprises)”、“包括(include)”、“包括(including)”、“包括(includes)”、“具有(have)”、“具有(has)”、“具有(having)”或它们的变体是开放式的，并且包括一个或多个所述特征、整数、元件、步骤、部件或功能，但并不排除一个或多个其它特征、整数、元件、步骤、部件、功能或其组的存在或添加。此外，如本文中所使用的，源自拉丁语短语“exempli gratia”的通用缩写“e.g.(例如)”可以用于引入或指定先前提到的项的一个或多个一般示例，并非旨在限制这样的项。源自拉丁语短语“id est”的通用缩写“i.e.(即)”可用于指定来自更一般叙述的特定项。

本领域技术人员将认识到，上述实施例的某些元件可以进行各种组合或删除以产生进一步的实施例，并且这些进一步的实施例落入本发明构思的范围和教导内。对于本领域的普通技术人员而言显而易见的是，在本发明构思的范围和教导内，上述实施例可以全部或部分地组合以产生另外的实施例。因此，尽管本文中出于说明性目的描述了本发明构思的特定实施例和示例，但如相关领域的技术人员将认识到的，在本发明构思的范围内可以进行各种等同修改。因此，本发明构思的范围由所附权利要求书及其等同物决定。

Claims (26)

1.一种表面压实机，包括：

压实表面，所述压实表面用于压实基底；

第一马达，所述第一马达使第一偏心轴旋转；

第二马达，所述第二马达使第二偏心轴旋转；

支撑组件，所述支撑组件连接到所述第一偏心轴和所述第二偏心轴，以将振动力传递到所述压实表面；以及

控制器，所述控制器控制所述第一马达和所述第二马达中的至少一个马达的速度，使得所述第二偏心轴的旋转速度比所述第一偏心轴的旋转速度快了大于1的整数倍，以产生使所述压实表面向上和向下振动的复合位移波形，其中，所述复合位移波形包括零幅度坐标、位于所述零幅度坐标上方的波段、以及位于所述零幅度坐标下方并且相对于位于所述零幅度坐标上方的所述波段不对称的波段。

2.根据权利要求1所述的表面压实机，其中：

位于所述零幅度坐标下方的所述波段包括第一出现的向下峰、第二出现的向上峰和第三出现的向下峰的序列，所述第三出现的向下峰比所述第一出现的向下峰具有更大的向下幅度。

3.根据权利要求1所述的表面压实机，其中：

位于所述零幅度坐标上方的所述波段的最大向上幅度大于位于所述零幅度坐标下方的所述波段的最大向下幅度。

4.根据权利要求1所述的表面压实机，其中：

所述第一偏心轴具有比所述第二偏心轴大的质量。

5.根据权利要求4所述的表面压实机，其中：

所述第一偏心轴和所述第二偏心轴沿着它们的旋转轴线同轴对准；并且

所述第二偏心轴的至少一部分被所述第一偏心轴封闭。

6.根据权利要求1所述的表面压实机，其中：

所述控制器控制所述第一马达和所述第二马达中的至少一个马达的速度，使得当所述第一偏心轴的质心位置处于它离所述基底的最大距离处时，所述第二偏心轴的质心位置具有在所述第一偏心轴和所述第二偏心轴的旋转方向上在所述第一偏心轴的所述质心位置之前的前旋转角度偏移。

7.根据权利要求6所述的表面压实机，其中：

所述第一偏心轴具有比所述第二偏心轴大的质量；并且

所述控制器控制所述第一马达和所述第二马达中的至少一个马达的速度，使得当所述第一偏心轴的所述质心位置处于它离所述基底的最大距离处时，所述第二偏心轴的所述质心位置具有在所述第一偏心轴的所述质心位置之前的在约5度至约45度的范围内的前旋转角度偏移。

8.根据权利要求7所述的表面压实机，其中：

所述控制器控制所述第一马达和所述第二马达中的至少一个马达的速度，使得所述第二偏心轴的旋转速度比所述第一偏心轴的旋转速度快2倍，并且使得当所述第一偏心轴的所述质心位置处于它离所述基底的最大距离处时，所述第二偏心轴的所述质心位置具有在所述第一偏心轴的所述质心位置之前约15度的前旋转角度偏移。

9.根据权利要求6所述的表面压实机，

其中，所述控制器控制所述第一马达和所述第二马达中的至少一个马达的速度，以在所述第一偏心轴的所述质心位置处于它离所述基底的最大距离处时，将从所述第二偏心轴的所述质心位置到所述第一偏心轴的所述质心位置的所述前旋转角度偏移调节为基于以下条件而确定的值：多个操作模式中的哪个操作模式已经作为所述表面压实机的操作者的选择而被发送电信号到所述控制器。

10.根据权利要求1所述的表面压实机，其中：

所述表面压实机包括辊式压实机；

所述压实表面包括圆柱形滚筒，所述圆柱形滚筒连接到所述支撑组件并封闭所述第一偏心轴和所述第二偏心轴。

11.根据权利要求1所述的表面压实机，还包括：

第一相位角传感器，所述第一相位角传感器被配置成输出指示所述第一偏心轴的旋转角度的第一信号；和

第二相位角传感器，所述第二相位角传感器被配置成输出指示所述第二偏心轴的旋转角度的第二信号，

其中，所述控制器响应于由所述第一信号和所述第二信号指示的所述旋转角度之间的差值来控制所述第一马达和所述第二马达中的至少一个马达的速度。

12.一种操作表面压实机的方法，所述表面压实机具有用于压实基底的压实表面、使第一偏心轴旋转的第一马达、使第二偏心轴旋转的第二马达、以及连接到所述第一偏心轴和所述第二偏心轴以将振动力传递到所述压实表面的支撑组件，所述方法包括：

操作控制器以控制所述第一马达和所述第二马达中的至少一个马达的速度，使得所述第二偏心轴的旋转速度比所述第一偏心轴的旋转速度快了大于1的整数倍，以产生使所述压实表面向上和向下振动的复合位移波形，其中，所述复合位移波形包括零幅度坐标、位于所述零幅度坐标上方的波段、以及位于所述零幅度坐标下方并且相对于位于所述零幅度坐标上方的所述波段不对称的波段。

13.根据权利要求12所述的方法，其中：

位于所述零幅度坐标下方的所述波段包括第一出现的向下峰、第二出现的向上峰和第三出现的向下峰的序列，所述第三出现的向下峰比所述第一出现的向下峰具有更大的向下幅度。

14.根据权利要求12所述的方法，其中：

位于所述零幅度坐标上方的所述波段的最大向上幅度大于位于所述零幅度坐标下方的所述波段的最大向下幅度。

15.根据权利要求12所述的方法，进一步包括：

操作所述控制器以控制所述第一马达和所述第二马达中的至少一个马达的速度，使得当所述第一偏心轴的质心位置处于它离所述基底的最大距离处时，所述第二偏心轴的质心位置具有在所述第一偏心轴和所述第二偏心轴的旋转方向上在所述第一偏心轴的所述质心位置之前的前旋转角度偏移。

16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述第一偏心轴具有比所述第二偏心轴大的质量，并且所述方法进一步包括：

操作所述控制器以控制所述第一马达和所述第二马达中的至少一个马达的速度，使得当所述第一偏心轴的所述质心位置处于它离所述基底的最大距离处时，所述第二偏心轴的所述质心位置具有在所述第一偏心轴的所述质心位置之前的在约5度至约45度的范围内的前旋转角度偏移。

17.根据权利要求16所述的方法，进一步包括：

操作所述控制器以控制所述第一马达和所述第二马达中的至少一个马达的速度，使得所述第二偏心轴的旋转速度比所述第一偏心轴的旋转速度快2倍，并且使得当所述第一偏心轴的所述质心位置处于它离所述基底的最大距离处时，所述第二偏心轴的所述质心位置具有在所述第一偏心轴的所述质心位置之前约15度的前旋转角度偏移。

18.根据权利要求15所述的方法，进一步包括：

操作所述控制器以控制所述第一马达和所述第二马达中的至少一个马达的速度，以在所述第一偏心轴的所述质心位置处于它离所述基底的最大距离处时，将从所述第二偏心轴的所述质心位置到所述第一偏心轴的所述质心位置的所述前旋转角度偏移调节为基于以下条件而确定的值：多个操作模式中的哪个操作模式已经作为所述表面压实机的操作者的选择而被发送电信号到所述控制器。

19.根据权利要求12所述的方法，进一步包括：

向所述控制器提供由第一相位角传感器输出的指示所述第一偏心轴的旋转角度的第一信号；并且

向所述控制器提供由第二相位角传感器输出的指示所述第二偏心轴的旋转角度的第二信号；并且

响应于由所述第一信号和所述第二信号指示的所述旋转角度之间的差值来操作所述控制器，以控制所述第一马达和所述第二马达中的至少一个马达的速度。

20.一种用于表面压实机的控制系统，所述表面压实机具有用于压实基底的压实表面、使第一偏心轴旋转的第一马达、使第二偏心轴旋转的第二马达、以及连接到所述第一偏心轴和所述第二偏心轴以将振动力传递到所述压实表面的支撑组件，所述控制系统包括：

控制器，所述控制器控制所述第一马达和所述第二马达中的至少一个马达的速度，使得所述第二偏心轴的旋转速度比所述第一偏心轴的旋转速度快了大于1的整数倍，以产生使所述压实表面向上和向下振动的复合位移波形，其中，所述复合位移波形包括零幅度坐标、位于所述零幅度坐标上方的波段、以及位于所述零幅度坐标下方并且相对于位于所述零幅度坐标上方的所述波段不对称的波段。

21.根据权利要求20所述的控制系统，其中：

位于所述零幅度坐标下方的所述波段包括第一出现的向下峰、第二出现的向上峰和第三出现的向下峰的序列，所述第三出现的向下峰比所述第一出现的向下峰具有更大的向下幅度。

22.根据权利要求20所述的控制系统，其中：

位于所述零幅度坐标上方的所述波段的最大向上幅度大于位于所述零幅度坐标下方的所述波段的最大向下幅度。

23.根据权利要求20所述的控制系统，其中：

所述控制器控制所述第一马达和所述第二马达中的至少一个马达的速度，使得当所述第一偏心轴的质心位置处于它离所述基底的最大距离处时，所述第二偏心轴的质心位置具有在所述第一偏心轴和所述第二偏心轴的旋转方向上在所述第一偏心轴的所述质心位置之前的前旋转角度偏移。

24.根据权利要求23所述的控制系统，其中：

所述第一偏心轴具有比所述第二偏心轴大的质量，并且

所述控制器控制所述第一马达和所述第二马达中的至少一个马达的速度，使得当所述第一偏心轴的所述质心位置处于它离所述基底的最大距离处时，所述第二偏心轴的所述质心位置具有在所述第一偏心轴的所述质心位置之前的在约5度至约45度的范围内的前旋转角度偏移。

25.根据权利要求24所述的控制系统，其中：

所述控制器控制所述第一马达和所述第二马达中的至少一个马达的速度，使得所述第二偏心轴的旋转速度比所述第一偏心轴的旋转速度快2倍，并且使得当所述第一偏心轴的所述质心位置处于它离所述基底的最大距离处时，所述第二偏心轴的所述质心位置具有在所述第一偏心轴的所述质心位置之前约15度的前旋转角度偏移。

26.根据权利要求20所述的控制系统，还包括：

第一相位角传感器，所述第一相位角传感器被配置成输出指示所述第一偏心轴的旋转角度的第一信号；和

第二相位角传感器，所述第二相位角传感器被配置成输出指示所述第二偏心轴的旋转角度的第二信号，

其中，所述控制器响应于由所述第一信号和所述第二信号指示的所述旋转角度之间的差值来控制所述第一马达和所述第二马达中的至少一个马达的速度。

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