CN112709113B - 用于压实机器的振动系统和操作振动系统的方法 - Google Patents

Abstract

一种用于压实机器的振动系统，该振动系统可选地包括键轴、输入轴、第一输出轴和第二输出轴。该键轴可以具有第一内部螺旋花键部分和第二内部螺旋花键部分。该第一内部螺旋花键部分可以相对于该第二内部螺旋花键部分反向花键连接并且沿该第二内部螺旋花键部分的轴向方向布置。该输入轴可以被配置为具有外部螺旋花键部分，该外部螺旋花键部分被配置为与该键轴的第一内部螺旋花键部分互补。该第一输出轴可以被配置为联接到该输入轴上以便与其一起旋转。该第二输出轴可以具有外部螺旋花键部分，该外部螺旋花键部分被配置为与该键轴的第二内部螺旋花键部分互补。

Description

用于压实机器的振动系统和操作振动系统的方法

技术领域

本发明涉及一种振动压实设备，更具体地涉及一种具有内部双螺旋花键轴的振动系统/机构。

背景技术

压实机(也称为压紧或压实机器)是用于将初始松散的材料例如沥青、土壤、砾石等压实成致密且更刚性的物质或表面的机器。例如，在公路、高速公路、停车场等的施工期间，松散的沥青沉积并铺展在待铺设的表面上。压实机还用于压实建筑工地和园林绿化工程上的土壤或最近铺设的混凝土，以产生致密的，刚性的基础，在该基础上可以建造其他结构。大多数压实机包括可在表面上滚动以压缩下面的材料的可旋转辊筒。除了利用辊筒的重量来提供压实材料的压力之外，一些压实机还配置为向表面产生振动力。

轴的花键连接在工业设备中是已知的，例如美国专利第9,103,077号公开了一种花键轴连接。

发明内容

在根据本发明的示例中，公开了一种用于压实机器的振动系统。该振动系统可以任选地包括：外偏心件、内偏心件、电动机、键轴、输入轴、第一输出轴和第二输出轴。该键轴可以可选地具有第一内部螺旋花键部分和第二内部螺旋花键部分。所述第一内部螺旋花键部分能够相对于所述第二内部螺旋花键部分反向花键连接，并且能够沿所述第二内部螺旋花键部分轴向布置。该输入轴可以被配置为与该电动机联接。该输入轴可以具有外部螺旋花键部分，该外部螺旋花键部分被配置为与该键轴的第一内部螺旋花键部分互补并且至少部分地定位在该第一内部螺旋花键部分内。该第一输出轴可以被配置为定位在该输入轴内并且被配置为联接到该输入轴上以便与其一起旋转。该第一输出轴可以被配置为与该内偏心件或该外偏心件中的一者相联接。该第二输出轴可以被配置为用于与该内偏心件或该外偏心件中的另一者联接。该第二输出轴可以具有外部螺旋花键部分，该外部螺旋花键部分被配置为与该键轴的第二内部螺旋花键部分互补并且至少部分地定位在该第二内部螺旋花键部分内。

在另一个示例中，公开了一种压实机器，该压实机器可以包括：机架、至少一个圆柱形辊筒和振动系统。该辊筒可以可旋转地联接到该机器框架上并且围绕滚筒轴线可旋转，该滚筒轴线被定向成总体上横向于该压实机器的行进方向。该振动系统可以与该辊筒相关联，该振动系统可以任选地包括：外偏心件、被布置在该外偏心件内的内偏心件、电动机、键轴、输入轴、第一输出轴以及第二输出轴。该键轴可以具有第一内部螺旋花键部分和第二内部螺旋花键部分。该第一内部螺旋花键部分可以相对于该第二内部螺旋花键部分反向花键连接并且沿该第二内部螺旋花键部分的轴向方向布置。该输入轴可以与该电动机联接。该输入轴可以具有与该键轴的第一内部螺旋花键部分互补并且联接的外部螺旋花键部分。该第一输出轴可以被定位在该输入轴内并且联接到该输入轴上以便与其一起旋转。该第一输出轴可以与该内偏心件或该外偏心件中的一者联接。该第二输出轴可以被配置为用于与该内偏心件或该外偏心件中的另一者联接。该第二输出轴可以具有与该键轴的第二内部螺旋花键部分互补并且联接的外部螺旋花键部分。

在另一示例中，公开了一种操作压实机器的振动系统的方法。该方法可以任选地包括以下各项中的任一项或任何组合：在所述压实机器的辊筒内提供外偏心件；在该外偏心件内提供内偏心件；旋转外偏心件和内偏心件；以及操作线性致动器，以经由第二输出轴的外部螺旋花键部分和键轴的内部螺旋花键部分之间的连接向键轴提供选择性线性运动和向输出轴提供选择性旋转运动。该输出轴可以联接到该外偏心件上，由此，通过该键轴的线性致动器的选择性线性运动和该输出轴的旋转运动使该外偏心件的配重部分相对于该内偏心件的配重部分可旋转地偏移。

附图说明

在不必按比例绘制的附图中，相同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类似数字可表示类似部件的不同实例。附图以示例而非限制的方式一般性地示出了本文件中所讨论的各种实施例。

图1示出了根据一个实施例的压实机器的透视图。

图2A是根据一个实施例的在图1的压实机器的滚筒中使用的振动系统的透视图。

图2B是根据一个实施例的图2A的振动系统的截面图。

图3A是根据一个实施例的图2B的振动系统的部分的放大截面图。

图3B是根据一个实施例的图3A的振动系统的部分的放大截面图，其中去除了内轴。

图4示出了根据一个实施例的包括输入轴、键轴和输出轴的图2A-3B的振动系统的部分的平面图和截面图。

具体实施方式

图1示出了根据一个实施例的压实机器100的透视图。压实机器100可以是能够在其自身动力下在表面190上行进的自推进型。压实机器100通常包括本体或机器框架110，该本体或机器框架110连接并关联使压实机器100能够工作的各种物理和结构特征。这些特征可包括安装在机器框架110顶部的操作员驾驶室150，操作员可从该驾驶室150控制和指导压实机器100的操作。因此，转向特征和类似控制装置可位于操作员驾驶室150内。为了在表面190上推进压实机器100，动力系统例如内燃机也可以安装到机器框架110上，并且可以产生转化为物理地移动机器的动力。

压实机器100可包括至少一个圆柱形辊筒120，该辊筒可围绕大致横向于压实机器100的行进方向定向的滚筒轴线旋转。圆柱形辊筒120包括第一端122和相对的第二端124，滚筒轴线DA在第一和第二端122、124之间延伸。在所公开的实施例中，压实机器100还包括联接到机器框架110的第二圆柱形辊筒140。辊筒120、140使用相应的滚筒支撑件115、117附接到机器框架110。辊筒120、140与表面190滚动接触。

该压实机器使用这些辊筒120、140来执行双辊筒振动压实以用于压实和/或增加表面190的可压实材料(例如土壤、砾石以及沥青混合物)的密度以形成垫。虽然压实机器100示出为双滚筒机器，但在至少一些实施例中，压实机器可以是单滚筒机器、裂鼓式滚筒机器或可以采用本领域已知的其他配置(例如，可以具有多于两个滚筒)。

图2A和2B示出了滚筒120的振动系统200。振动系统200可以包括电动机202、线性致动器204、换挡拨叉206、多个轴208、第一偏心件210和第二偏心件212。第一偏心件210可以包括外偏心部分214A和内偏心部分214B。第二偏心件可以包括外偏心部分216A和内偏心部分216B。

振动系统200可以大致沿着滚筒轴线DA轴向地布置在滚筒120(图1)内。振动系统200可由在图2A和图2B中未具体示出的支撑件支撑在滚筒内。电动机202可以通过花键或其他机械连接联接至多个轴208。线性致动器204可以邻近电动机202定位并且可以经由换挡拨叉206联接到多个轴208中的一个。该多个轴208可以联接到第一偏心件210和第二偏心件212上。外偏心部分214A可以具有内部空间，内偏心部分214B被配置为定位在该内部空间内。类似地，外偏心部分216A可具有内部空间，内偏心部分216B配置为定位在该内部空间内。

第一偏心件210和第二偏心件212配置为具有偏心配重形状以在用于压实材料的滚筒上引起振动。具体地，外偏心部分214A和外偏心部分216A都具有相对于部分220加重的部分218，如图2A所示。类似地，内偏心部分214B和内偏心部分216B都具有与相对于部分224加重的部分222类似构造。当部分218、220、222和224旋转时，由于该配置的重量偏移引起传递到滚筒的振动。

在图2A和图2B的示例中，电动机202包括液压电动机，该液压电动机配置为可旋转地驱动多个轴208，并因此可旋转地驱动包括部分218、220、222和224的第一偏心件210和第二偏心件212。简要地并且如将关于图3A和3B进一步详细讨论的，线性致动器204可以包括液压致动器，该液压致动器使多个轴208中的第一轴轴向地线性运动，由此使多个轴208中的第二轴旋转。多个轴208中的该第二轴的旋转使外偏心部分214A和外偏心部分216A分别相对于内偏心部分214B和内偏心部分216B旋转。该旋转对外偏心部分214A和外偏心部分216A的配重部分218计时，使得它们相对于内偏心部分214B和内偏心部分216B的配重部分222偏移或计时。通过调整配重部分218和222之间的偏移，可以调整所产生的振动的程度。如图2A和图2B所示，配重部分218和222基本上对准(即，不计时或不偏移)，使得在该布置中将实现最大程度的振动。

图3A是图2B的截面的放大图。图3B是图3A的截面图，但是去除了最内的轴(随后讨论)。

如图3A所示，振动系统200可以包括电动机202、线性致动器204、换挡拨叉206、多个轴208和第一偏心件210，如上所述。如图3A进一步所示，多个轴208可以包括输入轴250、键轴252、第一输出轴254和第二输出轴256。另外，振动系统200可以包括推力轴承258。

在图3A的示例中，电动机202可以通过线性花键或其他便于连接的机械扭矩联接到输入轴250。因此，输入轴250能够与电动机202联接。输入轴250可以定位在键轴252内并且可以在内部联接至键轴252。线性致动器204可以通过经由换挡拨叉206和推力轴承258的连接而在外侧上联接至键轴252。第一输出轴254可以至少部分地定位(即插入)在输入轴250和第二输出轴256中。第一输出轴254可以经由线性花键或其他有助于连接的机械扭矩而与输入轴250联接，如图3B所示。第一输出轴254可以经由线性花键或其他有助于连接的机械扭矩而与内偏心件214B联接，如图3B所示。第二输出轴256可以连接至键轴252并且可以至少部分地定位(即插入)在键轴252中。第二输出轴256可以通过线性花键或其他有助于连接的机械扭矩而与外偏心件214A联接，如图3B所示。该第二输出轴256可以被配置为用于接纳该第一输出轴254的至少一部分。因此，在图3A的示例的布置中，第一输出轴254包括振动系统200的最里面的轴，并且可以至少部分地设置在第二输出轴256、输入轴250和键轴252内。

特别地，输入轴250可具有外部螺旋花键部分260(在图4中标号)，该外部螺旋花键部分260配置为与键轴252的第一内部螺旋花键部分262(在图4中标号)互补并联接。第二输出轴256可具有外部螺旋花键部分264(在图4中标号)，该外部螺旋花键部分264配置为与键轴252的第二内部螺旋花键部分266(在图4中标号)互补并联接。

在图3A的示例中，电动机202的至少一部分可以与该多个轴208，并且具体是输入轴250的旋转轴线对准。线性致动器204可邻近电动机202定位(例如，在多个轴208的与第一偏心件210和第二偏心件212相同的一侧上)但偏离包括输入轴250的多个轴208的旋转轴线。

如先前所讨论的，电动机202可以被配置为用于经由输入轴250和第一输出轴254来可旋转地驱动该内偏心件(在此仅示出了214B)。电动机202可以被配置为用于经由键轴252和第二输出轴256可旋转地驱动该外偏心件(在此仅示出了214A)。线性致动器204可以经由换挡拨叉206和推力轴承258联接至键轴252上并且可以提供键轴252沿着该多个轴208的旋转轴线的线性运动。更具体地，线性致动器204可以配置为向键轴252提供选择性线性运动，并且可以通过第二输出轴256的外部螺旋花键部分264和键轴252的第二内部螺旋花键部分266之间的连接来提供第二输出轴256的选择性旋转运动。第二输出轴256可以联接到外偏心件214A上，如以上所讨论的。因此，键轴252的线性致动器204的选择性线性运动和第二输出轴256的旋转运动使外偏心件214A的配重部分218相对于内偏心件214B的配重部分222可旋转地偏移。第二输出轴256的这种旋转运动可以在与由电动机202供应的方向或旋转相反的方向上。

图4示出了输入轴250、键轴252和第二输出轴256的分解图，其中键轴252以截面示出。如前所述，输入轴250可以具有外部螺旋花键部分260，该外部螺旋花键部分260配置为与键轴252的第一内部螺旋花键部分262互补并且至少部分地容纳在键轴252的第一内部螺旋花键部分262中。第二输出轴256可具有外部螺旋花键部分264，该外部螺旋花键部分264配置为与键轴252的第二内部螺旋花键部分266互补并联接。应当注意的是，键轴252的第一内部螺旋花键部分262与第二内部螺旋花键部分266轴向间隔开，并以与第二内部螺旋花键部分266相反方向与螺旋花键连接。如图4所示，第一内部螺旋花键部分262具有与第二内部螺旋花键部分266基本相同的节距。然而，在其他示例中可以设想，第一内部螺旋花键部分262相对于第二内部螺旋花键部分266的节距可以不同。

工业实用性

本发明的振动系统200可应用于许多压实机器。

例如，所公开的振动系统200可以提供外偏心件214A、216A相对于内偏心件214B、216B的相移(在此也称为偏移或计时)，所述相移与由系统200产生的传递到压实机器100的旋转滚筒120的振动量的变化相关。

在进一步的示例中，光线202可以在辊筒前方延伸一段距离以指示辊筒120的轨迹。

所公开的振动系统200可以帮助减轻辊筒120内的空间约束。这是因为线性致动器204不需要放置在多个轴208的与电动机202相反的端部上，或者与多个轴208的旋转轴线对准，如先前已经假设的。例如，线性致动器204可以偏离多个轴208的旋转轴线并且线性致动器204可以邻近电动机202放置。结果，在此公开的示例可以更适合于在更小的机器中使用，因为它更适合于空间约束。

在附图和前面的描述中说明了各种示例。来自这些示例中的一个或多个的一个或多个特征可以被组合以形成其他示例。

上述详细说明是说明性的，而不是限制性的。因此，本发明的范围应当参考所附权利要求以及这些权利要求所赋予的等同物的全部范围来确定。

Claims (10)

1.一种用于压实机器的振动系统，所述振动系统包括：

外偏心件；

内偏心件；

电动机；

键轴，所述键轴具有第一内部螺旋花键部分和第二内部螺旋花键部分，所述第一内部螺旋花键部分相对于所述第二内部螺旋花键部分反向花键连接并且沿所述第二内部螺旋花键部分轴向布置；

输入轴，所述输入轴被配置为与所述电动机联接，其中所述输入轴具有外部螺旋花键部分，所述外部螺旋花键部分被配置为与所述键轴的所述第一内部螺旋花键部分互补并且至少部分地定位在所述键轴的所述第一内部螺旋花键部分内；

第一输出轴，所述第一输出轴被配置为定位在所述输入轴内并且被配置为联接到所述输入轴以随其旋转，其中所述第一输出轴被配置为与所述内偏心件联接；

第二输出轴，所述第二输出轴被配置为与所述外偏心件联接，其中所述第二输出轴具有外部螺旋花键部分，所述外部螺旋花键部分被配置为与所述键轴的第二内部螺旋花键部分互补并且至少部分地定位在所述键轴的所述第二内部螺旋花键部分内。

2.根据权利要求1所述的系统，其中所述电动机被配置为经由所述输入轴和所述第一输出轴可旋转地驱动所述内偏心件，并且其中所述电动机被配置为经由所述键轴和所述第二输出轴驱动所述外偏心件。

3.根据权利要求1-2中任一项所述的系统，其中所述第一输出轴包括所述振动系统的最内部的轴并且至少部分地被布置在所述第二输出轴、所述输入轴以及所述键轴内。

4.根据权利要求1-2中任一项所述的系统，进一步包括线性致动器，所述线性致动器被配置为与所述键轴联接以提供所述键轴的线性运动。

5.根据权利要求4所述的系统，进一步包括换挡拨叉和推力轴承，所述换挡拨叉被配置为与所述线性致动器联接，所述推力轴承被配置为与所述换挡拨叉和所述键轴联接，其中所述线性致动器通过所述换挡拨叉和所述推力轴承的连接而联接到所述键轴上。

6.根据权利要求4所述的系统，其中所述线性致动器配置为经由所述第二输出轴的所述外部螺旋花键部分和所述键轴的所述第二内部螺旋花键部分之间的连接来向所述键轴提供选择性线性运动和向所述第二输出轴提供选择性旋转运动，并且其中所述第二输出轴联接到所述外偏心件，由此通过所述键轴的线性致动器的选择性线性运动和所述第二输出轴的旋转运动使所述外偏心件的配重部分相对于所述内偏心件的配重部分可旋转地偏移。

7.根据权利要求4所述的系统，其中所述电动机的至少一部分与所述输入轴的旋转轴线对准，并且其中所述线性致动器被定位成邻近所述电动机但偏离所述输入轴的旋转轴线。

8.一种操作压实机器的振动系统的方法，所述方法包括：

在所述压实机器的辊筒内提供外偏心件；

在所述外偏心件内提供内偏心件；

旋转外偏心件和内偏心件；和

操作线性致动器以经由第二输出轴的外部螺旋花键部分和键轴的第二内部螺旋花键部分之间的连接来向键轴提供选择性线性运动和向第二输出轴提供选择性旋转运动，并且其中所述第二输出轴联接到所述外偏心件上，由此通过所述键轴的线性致动器的选择性线性运动和所述第二输出轴的旋转运动使所述外偏心件的配重部分相对于所述内偏心件的配重部分可旋转地偏移。

9.根据权利要求8所述的方法，其中所述键轴设置有第一内部螺旋花键部分和所述第二内部螺旋花键部分，所述第一内部螺旋花键部分相对于所述第二内部螺旋花键部分反向花键连接并且沿所述第二内部螺旋花键部分轴向布置。

10.根据权利要求9所述的方法，其中旋转所述外偏心件和所述内偏心件包括：

将具有外部螺旋花键部分的输入轴联接到键轴的第一内部螺旋花键部分；

将第一输出轴联接到所述输入轴并且联接到所述内偏心件上；和

操作电动机以提供对输入轴、键轴、第一输出轴和第二输出轴的旋转；

其中所述线性致动器定位成邻近使所述外偏心件和所述内偏心件旋转的电动机，并且其中所述线性致动器和电动机定位成邻近所述键轴和第二输出轴的与邻近所述外偏心件和所述内偏心件的第二端部相对的端部。