CN112647394B - 用于道路铣刨机的转矩限制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种道路铣刨机的转矩限制装置。具体地，本发明提供了一种设备，其包括：用于传动系的旋转传动部件，所述旋转传动部件包括第一旋转元件和第二旋转元件，其中所述第一旋转元件和所述第二旋转元件被布置为同心地布置，使得所述第二旋转元件定位在所述第一旋转元件内；以及剪切元件，所述剪切元件在所述第一旋转元件与所述第二旋转元件之间径向延伸并且联接到所述第一旋转元件和所述第二旋转元件中的每一个，所述剪切元件具有比所述传动系中的其它部件低的断裂强度，其中如果所述剪切元件断裂，则所述第一旋转元件和所述第二旋转元件彼此分离并且彼此独立地旋转。

Description

用于道路铣刨机的转矩限制装置
技术领域
本公开大体上涉及一种铣刨机。更具体地，本公开涉及用于传动系的转矩限制装置。
背景技术
铣刨机可包括例如冷铣刨机和取料机/冷再生机的机器。冷铣刨机是用于去除铺设区域(例如道路、桥梁或停车场)的表面的至少一部分的动力机。通常，冷铣刨机包括框架、电源、定位在框架下方的铣刨组件、以及输送器系统。铣刨组件包括切削转子，该切削转子具有设置在其上的许多切削钻头。由于来自电源的电力由传动系传递至铣刨组件，因此此电力进一步传递到切削转子，从而使切削转子围绕其轴线旋转。当转子旋转时，其切削钻头接合铺设区域的现有表面的硬化沥青、混凝土或其它材料，从而去除这些现有结构的层。切削钻头的自旋动作将这些去除的层转移到输送器系统，该输送器系统将去除的材料输送到单独的动力机(例如运送卡车)，以便从作业现场移除。
由于铣刨过程的性质，铣刨机的传动系可能受到许多冲击加载事件。这是由于存在硬质材料以及道路中未检测到的掩埋物体(例如水阀和人孔)造成的，机器的切削转子可能在机器的寿命中多次撞击上述物体。当发生这些冲击事件时，机器的整个转子传动系可以经历非常高的转矩负载，这将贵重部件置于损坏风险中。
US 2018/0002876论述了包括高弹性联接件和安全剪切销的铣刨机的传动系统，其中剪切销定位在传动系统的轴与直角传动减速齿轮箱的输入端之间。
发明内容
在根据本公开的实例中，一种设备包括：用于传动系的旋转传动部件，所述旋转传动部件包括第一旋转元件和第二旋转元件，其中所述第一旋转元件和所述第二旋转元件以同心布置布置，使得所述第二旋转元件定位在所述第一旋转元件内；以及剪切元件(shearelement)，所述剪切元件在所述第一旋转元件与所述第二旋转元件之间径向延伸并且联接到所述第一旋转元件和所述第二旋转元件中的每一个，所述剪切元件具有比所述传动系中的其它部件更低的断裂强度，其中如果所述剪切元件断裂，则所述第一旋转元件和所述第二旋转元件彼此分离并且彼此独立地旋转。
在一个实例中，一种铣刨机包括：框架，所述框架保持电源；铣刨组件，所述铣刨组件包括滚筒外壳和切削转子；以及转子传动系，所述转子传动系联接在所述电源与所述切削转子之间；其中，所述传动系包括旋转传动部件，所述旋转传动部件包括第一旋转元件和第二旋转元件，其中，所述第一旋转元件和所述第二旋转元件以同心布置布置，使得所述第二旋转元件定位在所述第一旋转元件内；以及剪切元件，所述剪切元件在所述第一旋转元件与所述第二旋转元件之间径向延伸并且联接到所述第一旋转元件和所述第二旋转元件中的每一个，所述剪切元件具有比所述传动系中的其它部件更低的断裂强度，其中如果所述剪切元件断裂，则所述第一旋转元件和所述第二旋转元件彼此分离并且彼此独立地旋转。
在一个实例中，一种限制传动系中的转矩的方法包括：将剪切元件联接到传动系的旋转传动部件，其中，所述旋转传动部件包括第一旋转元件和第二旋转元件，其中，所述第一旋转元件和所述第二旋转元件以同心布置布置，使得所述第二旋转元件定位在所述第一旋转元件内，并且所述剪切元件在所述第一旋转元件与所述第二旋转元件之间径向延伸并且联接到所述第一旋转元件和所述第二旋转元件中的每一个，所述剪切元件具有比所述传动系中的其它部件更低的断裂强度；以及如果所述传动系中的扭转超过所述剪切元件的断裂强度，所述剪切元件断裂，其中，如果所述剪切元件断裂，所述第一旋转元件和所述第二旋转元件彼此分离并且彼此独立地旋转。
附图说明
在不一定按比例绘制的附图中，相似的数字可以在不同的视图中描述相似的部件。具有不同字母后缀的相似数字可以表示相似部件的不同实例。附图通过实例而非限制的方式大体上示出了本文献中讨论的各种实施例。
图1示出了根据一个实施例的铣刨机的侧视图。
图2示出了根据一个实施例的用于传动系的传动皮带轮的透视图。
图3示出了根据一个实施例的剪切元件的透视图。
图4示出了图2的传动皮带轮的分解图。
图5示出了根据一个实施例的限制传动系中的转矩的方法的流程图。
具体实施方式
图1示出了根据一个实施例的铣刨机5的侧视图。在此实例中，铣刨机5是冷铣刨机10。本系统的各方面也可适用于其他铣刨机，例如取料机。冷铣刨机10包括框架12和连接到框架12的电源14。电源14可以任何数量的不同形式，包括但不限于奥托循环和柴油循环内燃机、电动机、混合发动机等提供。
框架12通过升降柱18由运输装置16支撑。运输装置16可以是任何种类的地面接合装置，其允许冷铣刨机10在地面(例如铺设道路或已经由冷铣刨机10处理的地面)上在前向方向上移动。例如，在所示的实施例中，运输装置16被构造为履带组件。升降柱18被构造成相对于运输装置和地面升高和降低框架12。
冷铣刨机10还包括连接到框架12的铣刨组件20。铣刨组件20包括滚筒外壳28，该滚筒外壳保持可操作地连接到电源14的可旋转切削转子22。铣刨转子22可围绕滚筒或壳体轴线旋转，所述滚筒或壳体轴线在垂直于框架轴线的方向上延伸。当可旋转切削转子22围绕其滚筒轴线自旋时，切削转子22上的切削钻头可以接合现有道路、桥梁、停车场等的硬化材料，例如，沥青和混凝土。当切削钻头接合此类硬化材料时，切削钻头移除这些硬化材料的层。接着，可旋转滚筒22及其切削钻头的自旋动作通过滚筒外壳28上的排放端口32将硬化材料传输到第一级输送器26。第一级输送器26可以联接到框架12并且位于排放端口32处或附近。
冷铣刨机10还包括操作者站或平台30，该操作者站或平台包括操作者界面，所述操作者界面用于将命令输入到控制系统以控制冷铣刨机10并且用于输出与冷铣刨机10的操作有关的信息。
转子传动系40可以联接在电源14与切削转子22之间。传动系40通常包括多个旋转传动部件，例如至少由电源14驱动的第一传动皮带轮42和驱动切削转子22的第二传动皮带轮44。传动带46在第一传动皮带轮42与第二传动皮带轮44之间延伸。在一些实例中，转子传动系40可以包括多种构造的多个传动皮带轮和传动带。传动系中的其他适用的旋转传动系部件(例如链轮或其它皮带轮或其他旋转部件)也可使用本系统。
如所指出的，由于铣刨过程的性质，铣刨机5的传动系40可能受到许多冲击加载事件。当发生这些冲击事件时，机器5的整个转子传动系40可以经历非常高的转矩负载，这将贵重部件置于损坏风险中。此外，尽管在本文中针对冷铣刨机进行了论述，但是本系统适用于经受冲击负载的任何机器传动系。
本系统可以通过将剪切元件插入传动系40中来帮助防止该问题。如下文将解释的，剪切元件被设计成在高转矩负载使传动系40的任何贵重部件断裂之前断裂。剪切元件可以位于传动系40中经历转矩的任何地方，例如在诸如链轮的旋转传动部件处，或者在第一传动皮带轮42或第二传动皮带轮44处。此外，如所指出的，传动系40可包括多个旋转传动部件，包括呈复杂布置的多个传动皮带轮和链轮，并且剪切元件可以在经历冲击负载的任何上述部件处使用。
图2示出了根据一个实施例的传动皮带轮100的透视图。传动皮带轮100由传动带102驱动，并且继而驱动铣刨机的传动系40中的另一部件。例如，传动皮带轮100可用作图1的第一传动皮带轮42或第二传动皮带轮44。在一个实例中，传动皮带轮100可以联接到切削转子22(图1)或传动系40中的其他部件。传动皮带轮100大致包括第一旋转元件110和第二旋转元件120。第一旋转元件110和第二旋转元件120以同心布置布置，使得第二旋转元件102定位在第一旋转元件110内，其间具有小间隙135。当未联接时，第一旋转元件110和第二旋转元件120彼此独立地旋转。
在此实例中，剪切元件130在第一旋转元件110与第二旋转元件120之间径向延伸，并且联接到该第一旋转元件和该第二旋转元件中的每一个的前表面。剪切元件130被设计成具有比传动系40中的其它部件更低的断裂强度。因此，如果剪切元件130因增加的转矩而断裂，那么第一旋转元件110和第二旋转元件120彼此分离并且彼此独立地旋转。因此，剪切元件130是牺牲元件，其用作机械熔断器并且在冲击负载情况期间防止损坏并保护部件。在冲击期间，剪切元件130被设计成以比传动系40中的其它部件的断裂强度低的特定转矩值切断。一旦切断，先前联接的两个旋转元件110、120将变得彼此分离并且彼此独立地旋转，从而减轻急剧的负载尖峰并且使有害的上游惯性与部件分离。
在此实例中，第一旋转元件110包括外皮带轮111，所述外皮带轮被构造成由传动带102驱动。第二旋转元件120包括短轴121，该短轴被构造成安装到另一旋转部件，例如传动系40中的另一传动皮带轮或切削转子22(图1)。剪切元件130安装到第一旋转元件110和第二旋转元件120中的每一个的暴露前表面。两个旋转元件110、120的前表面相对齐平，使得剪切元件130可以容易且方便地直接安装到前表面。剪切元件130的放置垂直于传动皮带轮100的旋转轴线延伸。这使得在诸如皮带轮和轴端的传动部件上能够易于接近。在可接近的暴露前表面上的这种定位可减少切断时更换元件的时间。
图3示出了根据一个实施例的剪切元件130的透视图。此处，剪切元件130包括具有中心凹口区134的细长主体132。中心凹口区134是细长主体132中的切口区，该切口区弱化剪切元件130。取决于剪切元件130被设计成在断裂之前承受的所需最大转矩，凹口区134可具有各种深度和形状。剪切元件130的形状包括凹口区134，所述凹口区用以确定剪切元件40断裂的位置和其被设计成保护的转矩额定值。
剪切元件130包括两个紧固件孔140、142，在细长主体132的中心凹口区134的每一侧上定位有一个孔。再次参考图2，两个紧固件孔140、142允许剪切元件130通过在第一旋转元件110与第二旋转元件120之间径向延伸而安装到该第一旋转元件和该第二旋转元件中的每一个的前表面，使得中心凹口区134紧邻地定位在两个旋转元件110、120之间。剪切元件130可使用诸如螺栓的一对紧固件170、172安装到旋转构件110、120。剪切元件130用两个螺栓170、172组装，所述两个螺栓平行于传动皮带轮100的旋转轴线延伸。
如图2中可见，第一旋转元件110包括凹口150并且第二旋转元件120包括凹口152。当凹口150、152对准时，剪切元件130可安装在凹口150、152中的每一个内。凹口150、152足够深，使得剪切元件130紧紧地完全装配在凹口150、152内部。此外，再次参考图3，剪切元件130可包括楔形形状，其中剪切元件130的上表面160比剪切元件130的下表面162宽。通过提供楔形形状，剪切元件130充分楔入凹口150、152中，使得由传动皮带轮100的旋转施加的转矩被剪切元件130吸收并且不传递到紧固件170、172。楔形外几何形状提供刚性结合。此外，剪切元件130相对于第一旋转元件110和第二旋转元件120定位和定向，使得凹口区134处于旋转元件110、120之间的间隙135处。因此，剪切元件130将在那个点处断裂。
第一旋转元件110和第二旋转元件120可包括多于一个凹口150、152。因此，如果剪切元件130断裂，则新的剪切元件可插入其它未使用的凹口150、152中，而不必移除断裂的剪切元件130。在本实例中，第一旋转元件110包括围绕第一旋转元件110的前表面以90度间隔布置的四个凹口150，并且第二旋转元件120包括在第二旋转元件120的前表面上彼此相对布置的两个凹口152。
在一个实例中，剪切元件130可由硬化钢形成，使得剪切元件130相对较脆且在施加高转矩负载时将断裂而不是拉伸。
图4示出了根据一个实施例的传动皮带轮100的各种部件的分解图。在此实例中，传动皮带轮100大体上可包括保持板210以及作为第二旋转元件120的一部分的短轴121。短轴121可以安装到传动系的旋转轴，例如切削转子或其它旋转部件。保持板210安装到第一旋转元件110的后侧，以便将第二旋转元件120保持在其中。
传动皮带轮100还包括：外皮带轮111，该外皮带轮是第一旋转元件110的一部分；以及安装在第一旋转元件110与第二旋转元件120之间的轴承220，使得两个旋转部件110、120可以在不联接在一起时自由且独立地旋转。传动皮带轮100还包括剪切毂230。剪切毂230附接到外皮带轮111的面以形成第一旋转元件110。剪切毂230包括用以接收剪切元件130的一个或多个凹口150。传动皮带轮100还包括前保持器240，该前保持器附接到短轴121以形成第二旋转元件120。螺栓180(图2)可以将第二旋转元件120安装到轴，并且第一旋转元件110联接到第二旋转元件120，其中剪切元件130被楔入凹口150、152内，并且然后使用紧固件170、172紧固。
工业适用性
本系统适用于冷铣刨机或取料机的铣刨组件。铣刨组件适合作为用于去除铺设区域(例如道路、桥梁和停车场)的表面的至少部分的冷铣刨机的铣刨单元。
如所指出的，由于铣刨过程的性质，铣刨机的转子传动系可能受到多种冲击加载事件。这是由于存在硬质材料以及道路中未检测到的掩埋物体(例如水阀和人孔)造成的，机器的切削转子可能在机器的寿命中多次撞击上述物体。当发生这些冲击事件时，机器的整个转子传动系可以经历非常高的转矩负载，这将贵重部件置于损坏风险中。
本系统提供了一种在冲击负载情况期间保护部件的技术。在本系统中，牺牲元件设置为用作机械熔断器并且防止损坏。在冲击期间，剪切元件130被设计成以比转子传动系中的其它部件的断裂强度低的特定转矩值切断。一旦切断，先前联接的两个同心定位部件将变得彼此分离并且彼此独立地旋转，从而减轻急剧的负载尖峰并且使有害的上游惯性从部件分离。
图5示出了限制传动系40中的转矩的方法300。还参照图1-4，该方法包括将剪切元件130联接(310)到传动系40，其中传动系40包括旋转传动部件，例如具有第一旋转元件110和第二旋转元件120的传动皮带轮100，其中第一旋转元件110和第二旋转元件120以同心布置布置，使得第二旋转元件120定位在第一旋转元件110内。剪切元件130在第一旋转元件110与第二旋转元件130之间径向延伸，并且联接到该第一旋转元件和该第二旋转元件中的每一个。剪切元件130具有比传动系中的其它部件低的断裂强度。所述方法还包括如果传动系40内的转矩超过剪切元件的断裂强度，那么剪切元件130断裂(320)。如果剪切元件130断裂，那么第一旋转元件110和第二旋转元件120彼此分离并且彼此独立地旋转。
如上文所论述，剪切元件130可包括具有中心凹口区134的细长主体132，且剪切元件130可包括两个紧固件孔140、142，在细长主体132的中心凹口区142的每一侧上定位有一个孔。剪切元件130可包括楔形形状，其中剪切元件130的上表面160比剪切元件的下表面162宽。如所论述的，凹口区用以确定剪切元件130将断裂的位置和其被设计成保护的转矩额定值。
此外，剪切元件130的放置垂直于旋转轴线延伸，这使得能够接近传动部件(例如皮带轮和轴端)的前表面。这可能减少剪切元件断裂时更换剪切元件的时间。
此外，如上文所述，尽管在本文中针对冷铣刨机进行了论述，但是本系统适用于经受冲击负载的任何机器传动系。
上面的详细描述意图是说明性的，而不是限制性的。因此，本公开的范围应参考所附权利要求以及这样的权利要求所赋予的等效物的完整范围来确定。

Claims (15)

1.一种设备，包括：
用于传动系的旋转传动部件，所述旋转传动部件包括第一旋转元件和第二旋转元件，其中所述第一旋转元件和所述第二旋转元件以同心布置布置，使得所述第二旋转元件定位在所述第一旋转元件内；以及
剪切元件，所述剪切元件包括楔形形状、在所述第一旋转元件与所述第二旋转元件之间径向延伸并且联接到所述第一旋转元件和所述第二旋转元件中的每一个，所述剪切元件具有比所述传动系中的其它部件低的断裂强度，其中如果所述剪切元件断裂，则所述第一旋转元件和所述第二旋转元件彼此分离并且彼此独立地旋转；
其中，所述第一旋转元件包括第一凹口并且所述第二旋转元件包括第二凹口，并且
其中，当所述第一旋转元件的第一凹口和所述第二旋转元件的第二凹口对准时，剪切元件能够安装在所述第一凹口和所述第二凹口中的每一个内，使得剪切元件紧紧地装配在这些凹口内。
2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述剪切元件包括具有中心凹口区的细长主体。
3.根据权利要求2所述的设备，其中，所述剪切元件包括两个紧固件孔，在所述细长主体的中心凹口区的每一侧上定位有一个孔。
4.根据权利要求1所述的设备，其中，其中所述剪切元件的上表面比所述剪切元件的下表面宽。
5.根据权利要求1所述的设备，其中，所述剪切元件安装到所述第一旋转元件和所述第二旋转元件中的每一个的暴露的前表面。
6.根据权利要求1所述的设备，其中，所述第一旋转元件包括被构造成由传动带驱动的外皮带轮，并且所述第二旋转元件包括被构造成安装到旋转部件的短轴。
7.根据权利要求1所述的设备，其中，所述传动系联接在电源与铣刨机的切削转子之间。
8.一种铣刨机，包括：
框架，所述框架保持电源；
铣刨组件，所述铣刨组件包括滚筒外壳和切削转子；以及
转子传动系，所述转子传动系联接在所述电源与所述切削转子之间；
其中，所述传动系包括旋转传动部件，所述旋转传动部件包括第一旋转元件和第二旋转元件，其中，所述第一旋转元件和所述第二旋转元件以同心布置布置，使得所述第二旋转元件定位在所述第一旋转元件内；以及
剪切元件，所述剪切元件包括楔形形状、在所述第一旋转元件与所述第二旋转元件之间径向延伸并且联接到所述第一旋转元件和所述第二旋转元件中的每一个，所述剪切元件具有比所述传动系中的其它部件低的断裂强度，其中如果所述剪切元件断裂，则所述第一旋转元件和所述第二旋转元件彼此分离并且彼此独立地旋转；
其中，所述第一旋转元件包括第一凹口并且所述第二旋转元件包括第二凹口，并且
其中，当所述第一旋转元件的第一凹口和所述第二旋转元件的第二凹口对准时，剪切元件能够安装在所述第一凹口和所述第二凹口中的每一个内，使得剪切元件紧紧地装配在这些凹口内。
9.根据权利要求8所述的铣刨机，其中，所述第一旋转元件包括被构造成由传动带驱动的外皮带轮。
10.根据权利要求9所述的铣刨机，其中，所述剪切元件包括具有中心凹口区的细长主体。
11.根据权利要求9所述的铣刨机，其中所述剪切元件的上表面比所述剪切元件的下表面宽。
12.根据权利要求9所述的铣刨机，其中，所述剪切元件安装到所述第一旋转元件和所述第二旋转元件中的每一个的暴露前表面。
13.一种限制传动系中的转矩的方法，所述方法包括：
将包括楔形形状的剪切元件联接到传动系的旋转传动部件，其中，所述旋转传动部件包括第一旋转元件和第二旋转元件，其中，所述第一旋转元件和所述第二旋转元件以同心布置布置，使得所述第二旋转元件定位在所述第一旋转元件内，并且所述剪切元件在所述第一旋转元件与所述第二旋转元件之间径向延伸并且联接到所述第一旋转元件和所述第二旋转元件中的每一个，所述剪切元件具有比所述传动系中的其它部件低的断裂强度；其中，所述第一旋转元件包括第一凹口并且所述第二旋转元件包括第二凹口，并且
其中，当所述第一旋转元件的第一凹口和所述第二旋转元件的第二凹口对准时，剪切元件能够安装在所述第一凹口和所述第二凹口中的每一个内，使得剪切元件紧紧地装配在这些凹口内；以及
如果所述传动系中的转矩超过所述剪切元件的断裂强度，所述剪切元件断裂，其中，如果所述剪切元件断裂，则所述第一旋转元件和所述第二旋转元件彼此分离并且彼此独立地旋转。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述剪切元件包括具有带中心凹口区的细长主体，并且所述剪切元件包括两个紧固件孔，在所述细长主体的中心凹口区的每一侧上定位有一个孔。
15.根据权利要求13所述的方法，其中，所述剪切元件安装到所述第一旋转元件和所述第二旋转元件中的每一个的暴露前表面。
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