CN1757859A - 具有限制振动装置的轻便型振动式刮板 - Google Patents

具有限制振动装置的轻便型振动式刮板 Download PDF

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Abstract

一种具有一限制振动装置的轻便型振动式刮板机，其运行可以减少不良振动并延长该机器的使用寿命。该轻便型振动式刮板机包括一具有参考结构的机器框架。该机器还包括一经围绕驱动轴的安装架而安装在参考结构上的发动机，该驱动轴由发动机输出驱动。一远离发动机的振动装置由发动机提供动力从而振动一刮板。该限制振动装置直接将发动机外壳与参考结构连接，该参考结构与安装架相间隔。

Description

具有限制振动装置的轻便型振动式刮板
发明背景
1.本发明的技术领域
本发明涉及一种轻便型振动式刮板机，特别是涉及一种具有一限制振动装置的轻便型振动式刮板机，其构造可以减少不需要的振动并延长该机器的使用寿命。
2.相关技术的讨论
很多刮板机利用振动的方式在混凝土精修过程中捣实并抹平混凝土层。举例来说，已知的振动式刮板机包括位于一对把手底端的在水平和横向上延伸的长刀片，该把手适于在混凝土表面上移动该湿的刮板时把握和操作。在刀片上和把手间具有马达。该马达的输出轴延伸到刀片，同时马达被连接到具有一个或多个偏心重量的振动装置，该振动装置在马达运行时将振动传递给刮板上的刀片。把手可以用最小的力对混凝土表面做一简单和持续的整平。把手上提供有节流阀控制以便马达的速度可以随着刀片在混凝土表面的移动而调整。
举个特别的例子，在US4,340,351中已公开了一振动式刮板机，其揭示了一个用于使混凝土最后平整的振动式混凝土刮板。这个刮板需要两个操作手。另一个例子US4,641,995中揭示了一个振动式混凝土刮板，其刮平窄条形混凝土，比如步道。这个刮板经一复杂装配的配重框架而安装在操作手上，并且是电力提供动力。因此，该刮板需要电力，并需要超长的延长绳来控制。这些和其他的刮板都被设计成仅仅在混凝土已经被抹平和初步填实后使用。这些刮板都不适于还根本没有抹平或填实的新浇注混凝土的大面积的“湿刮平”。
因为缺少被广泛接受的湿刮板机，用于湿刮平工艺的工业标准是按人工操作制定的。特别是，在人工的湿刮平工艺中，一8到20英尺长的2英寸×4英寸的板需由一个或两个工人人工操作，并协同多达4个称为“捣泥浆者”的劳动者工作，后者用混凝土耙将新混凝土推到适当的位置。这种人工捣泥和湿刮平过程是慢的、无效率的、劳力密集并极度疲劳，特别是对于如果需要一整天或更多的时间来浇注和完成大面积板的工作。这也经常额外的需要更多的水混合混凝土以便更容易工作。这种引起6到8英寸坍落的额外的水在工业上通常会增加混凝土的工作性能，以便允许精修工能有效的手工“湿刮平”新混凝土。尤其是这个手工过程限制了完成量，对于6人的工作组平均每天浇注6000平方米至最多8000平方米的板的进料。额外的水减少了混凝土的强度，在硬化混凝土中引起孔洞和薄弱点。
通过提供轻便型振动式“湿刮板”机以减少湿刮平所需的劳动力的建议已经被提出。特别是这些机器具有一与一驱动轴相配的发动机。该发动机一般是一种内燃发动机，包括一外壳、一燃料箱、一离合器壳等等。该驱动轴被设定用来驱动一振动装置的振动驱动轴。因此通过一夹具确保该发动机外壳或者其支架在一点通过夹具固定在振动驱动轴的外壳上。该夹具的位置大约在发动机和刀片质心之间的中点。该夹具仅仅对发动机和驱动轴提供了有限的相对于该振动装置上沿x-y参考平面的限制。刮板运行时由偏心振动装置引起的振动被传递到夹点上，并在发动机上产生了几乎在所有三个轴(x，y，z)上的剧烈振动。已经知道这些振动不仅会引起离合器外壳而且会引起把手装置、燃料箱、油封圈、发动机组等等的破损。发动机组的破损是最棘手的问题，因为到目前为止发动机是湿刮板中最贵的构件。因此在发动机组破损时通常就认为刮板已作废了。因此传统的振动湿刮板性能不可靠，同时从整体上而言阻碍了使用它们被工业所接受。
如上所述，需要一轻便型振动式刮板机，其可以在混凝土表面上运行振动式刮板机时，减少马达上的不良振动和延长马达寿命，
发明内容
本发明提供一改良的具有一限制振动装置的轻便型振动式刮板，其配置可以减少发动机上的不需要的振动并延长该发动机的使用寿命。该设备理想的适用于湿刮板，但也可与其他的振动刮板结合使用。
根据本发明的第一个方面，一个或更多的与上述一致的需要可以通过提供一安装在一轻便型振动式刮板机上的一限制振动装置来满足，该刮板机由安装在一框架上的发动机提供动力，该发动机连接于一驱动轴以驱动一振动装置，该振动装置与该框架和一用于抹平一浇注混凝土表面的刮板连接，该限制振动装置设计为可减小发动机的振动。该限制振动装置与驱动轴径向分开，并具有第一端和与第一端相对的第二端。第一端和发动机外壳相连接，第二端和平板装置相连接。
根据本发明的第二个方面，一轻便型振动式刮板机包括一具有一参考结构的机器框架，一具有一驱动轴的发动机，该发动机经一围绕该驱动轴的安装架被安装在该参考结构上，一远离发动机的振动装置，该振动装置由发动机提供动力振动，一限制发动机振动的限制振动装置。该限制振动装置直接在与安装架相间隔的一位置上使发动机与参考结构连接。
本发明的轻便型振动式刮板机具有几个胜过先前振动板机器的优点。该振动板不干涉或者阻碍该轻便型振动式刮板机的正常运行。而且，该振动板减少了发动机上的被迫接受的不需要的振动，因此延长了发动机的寿命。
根据本发明的第三个方面，本发明提供一个延长发动机寿命的方法，该发动机具有一驱动一轻便型振动装置的驱动轴。该发动机被安装在轻便型振动式刮板机的一参考结构上。该方法包括运行发动机以驱动振动装置从而产生振动，相对于振动装置在大体上平行于驱动轴的中心轴的方向上限制发动机。该限制作用包括提供一具有一第一端和第二端的限制装置，将该限制装置的第一端连接于发动机，将该限制装置的第一端连接于该参考结构。
从下面的详细描述和相应的附图，本发明的其他特征和优点对于本领域技术人员是很明显。然而，应该明白，在指明了本发明的优选实施例的同时，该详细描述和特别实施例是为了解释给出的，不能作为限制。在不脱离本发明的精神，在本发明的保护范围内可以进行许多改变和修改，并且本发明包括所有的类似修改。
附图说明
本发明的优选实施例由下面的附图作进一步解释，附图中所有同样的参考数字代表同样的部分：
图1是本发明的轻便型振动式刮板机和限制振动装置的透视图；
图2是图1中所示的轻便型振动式刮板机的分解透视图；
图3是图1中所示的轻便型振动式刮板机的详细透视图，说明测试限制振动装置效率的参考点；
图4是图1中所示的限制振动装置的详细透视图；
图5是图4中所示的限制振动装置的侧视图；
图6是图4中所示的限制振动装置的俯视图；和
图7是图4中所示的限制振动装置的前视图。
具体实施方式
根据本发明可以构造各种如权利要求所限定的用于刮板的限制振动装置。因此，虽然现在所描述的本发明的优选实施例是关于一轻便型振动式湿刮板机，但是应该明白本发明绝不仅限于此。例如，对于各种不同的可能受到不良振动的振动刮板机也是有用的。
图1所示的是根据本发明实施例构造的一限制振动装置20和与之连接的一轻便型振动式湿刮板机25的透视图。大体上，轻便型振动式刮板机25包括一安装在框架35上的发动机30。该刮板机25进一步包括一与一振动装置40连接的长的水平刮板刀片45。该发动机30的运行可以给振动装置40动力以便将振动传递到刀片45上，以致当刀片45在新浇注(湿)的混凝土表面上操作时，该刀片45的运行可以给湿的混凝土一平滑、完成的表面。该振动式刮板机25由一操作员用从框架35延伸几英寸的把手装置50控制。该把手装置50包括一在底端与框架35连接、在顶端以握手60终结的框架58，一支架62，该支架沿框架58枢接安装以直接支承位于地面上的刮板刀片45的末端105。
优选发动机30是一通常用于这种轻便型振动式刮板机的4冲孔内燃发动机。该发动机30一般包括一外壳或发动机组55、一曲轴箱60、一燃料箱65、一离合器壳70和一传统的空气补给系统(图中未显示)。该离合器使发动机的输出轴(图中未显示)连接到一基本垂直的驱动轴80上。随后，该驱动轴80通过一挠曲接头84连接于振动装置40的输入轴82(如图2所示)。该发动机30另外还包括一点火系统，在本发明的例子中，该点火系统包括一手动拉起器85。该发动机30可以由汽油或其他的燃料提供动力。
框架35包括一个由一刀片适配器支架130支承在刮板刀片45上的平板装置90。该刀片适配器支架130通过传统紧固件132与平板装置90底端连接，并且通过振动隔离器比如弹性振动支架135与框架35振动地隔离。该平板装置90包括一安装板92和一举起柄94。该举起柄94包括一套环98和一从套环98向外延伸的夹具100。该举起柄94是可反转的以便夹具100既可以如图所示的向刮板前伸展，又可以向后伸展。该发动机30经一较低的截头锥形轴壳102和一离合器外壳70上的互补的截头锥形底座104安装在安装板92上。底座104通过夹具装置106连接到轴壳102的顶端。
该振动装置40优选为偏心装置，由上述挠曲接头84和输入轴82旋转连接到驱动轴80上。例如该激振装置40包括一组可调节的偏心砝码和一个或多个固定的偏心砝码(未示出)组成。该激振装置40被容纳在一偏心外壳120内。该偏心外壳120以传统的方式连接到刀片调节器支架130的底面上。一柔性的密封环124阻止混凝土、污垢和其他的外部材料侵入振动装置40的内部。
该刮板刀片45的横截面一般呈L形状，即具有一顶面、一磨光面、一切割边和尾边。沿着刀片长度方向延伸的结构加力板140使振动能量的传输更均匀。可以利用若干适配器将刀片适配器支架130连接于不同形状的刮板刀片。
该发动机30被上述限制振动装置20限制振动，该限制振动装置20给发动机30提供的支承超过由夹具装置106提供的支承。该限制振动装置20最好将发动机30连接于框架35。限制振动装置20最好包括一形状与振动刮板机外形相适应的板150。特别是，最好如图4-7所示的，板150包括一第一部分155，通常其相对于驱动轴80的中轴160的共线方向对齐，一相对于第一部分155倾斜的第二部分165，与振动刮板机25的较窄的部分相一致。该板150的形状(例如曲线等)可以改变。该板150优选钢材，但是也可以使用铝材或其他金属或完全使用其他材料。该板150的第一部分155终止在第一顶端170，该板150的第二部分165终止在第二底端175。第一顶端170包括一对开口180，其用来接受将板155连接于发动机外壳55上的现有的连接部或孔(tap)185的紧固件。第二端175包括具有一对开口195的一翼缘部分190，该开口用来接受将板150连接于平板装置90的紧固件。该翼缘190包括一弯曲的挖剪部分200，其用来接受一轴壳102的较低的圆筒形的端部205(如图1和2所示)。紧固件(如点焊，等等)的类型可以改变。该限制振动装置20最好利用发动机外壳55中的现有的连接部185与发动机外壳55连接，并且利用平板装置90上现有的紧固件与平板装置90连接。然而，除图示紧固件以外另外和/或其他的紧固件也可以被使用。补充或替代板150的结构也可以作为一限制振动装置使用，只要所述结构提供给发动机30除夹具装置106提供的以外的支承。
该限制振动装置20的配置也减少了离合器外壳70和发动机30上由振动装置40的偏心运动引起的不需要的振动。特别是，板150限制了通常平行于驱动轴80的中心轴160的方向但在一异于驱动轴80的面的振动，承受三角形荷载和超静定荷载的合成荷载减少了发动机30的振动，因此提高了发动机的运转寿命。
在运转中，操作员开始通过启动一自动的起动器或拉动人工起动器系统85启动发动机30。离合器的接合使发动机30以一从4,000到8,000转/分钟的标准运转速度驱动驱动轴80旋转，但是优选5,000到6,000转/分钟的标准运转范围。该旋转驱动轴80使挠曲接头84和振动装置输入轴82旋转。该轴82依次驱动振动装置40的可调整偏心砝码和固定偏心砝码旋转，从而将振动传给刀片适配器支架130和并因此传给刮板刀片45。诸振动隔离器135减少了大量传递给手柄装置50和操作员的振动。
因此，发动机的速度、振动的频率和强度由连接到手柄装置50的节流控制杠杆210控制。该节流控制杠杆210的运转传递给发动机30。振动力穿过刀片适配器支架130并沿着刮板刀片45传递，同时结构加力板140加强了刀片45的强度并施加振动力均匀地穿过被浇注的混凝土。
轻便型振动式刮板机25中的限制振动装置20的运转可以减少不需要的振动和相关联的磨损，并延长该机器的使用寿命。这种反应被认为对于运行轻便型振动式刮板机是适当的。
测试显示，限制振动装置20的运转显著地减少了发动机30所经受的不需要的振动。在这些测试中，发动机30和安装板92的运动都是分别沿在发动机30的x，y，z参考点215和在平板装置90的安装板92的x，y，z参考点220测量的。在发动机以5,000转/分钟(已公开的湿刮板的标准运行速度的低限)速度运行下，表1示出以重力加速度为单位(g)测量的结果：
表1：以5,000转/分钟时振动减少量
  标准刮板   刮板w/限制振动装置
  发动机   底部   发动机   底部
  X   2.2   1.9   2.7   2.0
  Y   7.3   9.4   4.1   7.8
  Z   7.5   2.8   3.1   4.0
  总合   10.7   10.0   5.8   9.0
在发动机以6,000转/分钟速度运行下，表2示出以重力加速度为单位测量的结果：
表2：以6,000转/分钟时振动减少量
  标准刮板   刮板w/限制振动装置
  发动机   底部   发动机   底部
  X   3.4   2.3   3.1   2.1
  Y   5.6   7.0   4.0   6.3
  Z   9.5   1.8   3.8   3.3
  总合   11.5   7.6   6.3   7.4
在减少发动机30和离合器外壳70上的振动力的情况下，测试结果也显示了限制振动装置20的运行所增加的发动机30的运行寿命，是不具有限制振动装置20的同样轻便型振动式刮板的发动机标准运行寿命的2到8倍。测试是在按上述构造的但不具有限制振动装置的轻便型振动式湿刮板机和具有限制振动装置20的对应的轻便型振动式湿刮板机上进行的。该发动机是以5,000到6,000转/分的标准运行速度运行的，并且刀片浸泡在泡沫和水中以模拟混凝土。被测试的机器类型随刀片的长度(如6到10英尺)和激励器的各种设置(即一半的设置)变化。该测试结果显示不具有限制振动装置的轻便型振动式刮板机的发动机平均运行寿命是35到50小时。相比，具有限制振动装置20的对应的轻便型振动式刮板机的发动机代表性地证明了175到400小时或更多的运行寿命。被取样的机器的发动机40％的显示其运行寿命超过200小时。有几个测试超过400小时，并且没有以失败结束。
如上所述，许多改变和修改可以在本发明的保护范围内，没有脱离本发明的精神。这些改变的范围在上面已经讨论过。其他改变的范围在附加技术特征中变得很明显。

Claims (19)

1、一种轻便型振动式刮板机，包括：
(A)一刮板刀片；
(B)一安装在该刮板刀片上的机器框架；
(C)一包括一旋转输出和一发动机外壳的发动机；
(D)一振动装置，其远离发动机并且将振动传递到刀片；
(E)一驱动轴，其将发动机输出的扭矩传递到振动装置；
(F)一绕着驱动轴的发动机安装架，该安装架将发动机支承在机器框架上；
(G)一至少间接支承在刮板刀片上的参考结构；和
(H)一限制振动装置，其附设在发动机外壳上并在和发动机安装架间隔的位置附设在参考结构上，从而限制发动机在至少在基本平行于驱动轴的中心轴方向的振动。
2、根据权利要求1所述的轻便型振动式刮板机，其特征在于，参考结构包括一其上支承发动机安装架的机器框架的安装板，限制振动装置具有一附设在发动机外壳上的第一端和一终止在一翼缘的第二端，该翼缘构造成容纳将翼缘连接至安装板的紧固件。
3、根据权利要求2所述的轻便型振动式刮板机，其特征在于，限制振动装置包括一具有第一和第二端的板，第一端直接连接到发动机外壳上，第二端通过紧固件直接连接到安装板。
4、根据权利要求3所述的轻便型振动式刮板机，其特征在于，该板的一部分的形状大体上与发动机外壳的配合部分的轮廓一致。
5、根据权利要求4所述的轻便型振动式刮板机，其特征在于，限制振动装置的配置可以限制基本平行于驱动轴的中心轴方向上的振动而与发动机安装架无关。
6、根据权利要求1所述的轻便型振动式刮板机，其特征在于，该发动机以5,000到6,000转/分的速度运行，该限制振动装置的运行使该发动机的运行寿命是不具有限制振动装置的同样轻便型振动式刮板机的至少两倍。
7、根据权利要求6所述的轻便型振动式刮板机，其特征在于，该限制振动装置的运行使发动机的寿命增加至四倍。
8、根据权利要求1所述的轻便型振动式刮板机，其特征在于，当发动机在5,000到6,000转/分的速度范围内运行时，该限制振动装置的运行减少了发动机的至少40％的振动。
9、根据权利要求1所述的轻便型振动式刮板机，其特征在于，当发动机在5,000到6,000转/分的速度范围内运行时，该限制振动装置的运行减少了发动机的至少25％的振动。
10、根据权利要求1所述的轻便型振动式刮板机，其特征在于，当发动机在5,000到6,000转/分的速度范围内运行时，该限制振动装置的运行使发动机的使用寿命延长至至少200个运行小时。
11、根据权利要求1所述的轻便型振动式刮板机，其特征在于，该限制振动装置包括具有第一和第二部分的金属板，该第一部分相对第二部分倾斜，一翼缘连接到第二部分并且具有用来接受将翼缘连接到参考结构的紧固件的开口。
12、一操作一振动板机器的发动机的方法，该振动板机器具有一刮板刀片，一安装在刮板刀片上的机器框架，一振动装置，一将发动机连接于振动装置的驱动轴，一围绕驱动轴的发动机安装架，其支承着机器框架上的发动机，该方法包括：
使发动机运行以驱动振动装置从而产生振动，该振动传递到刮板刀片上；以及，在发动机运行过程中，
用一将发动机连接至一参考结构的限制装置，以在大体上平行于驱动轴的中心轴的方向相对于振动装置来限制发动机，该参考结构至少间接被支承在刮板刀片上并且与发动机安装架有间隔。
13、根据权利要求12所述的方法，其特征在于，限制作用包括该发动机相对于不具有限制作用的同样的轻便型振动机减少至少40％的振动。
14、根据权利要求12所述的方法，其特征在于，限制作用包括：
提供一具有第一和第二端的限制装置，
将限制装置的第一端连接到发动机上，以及
将限制装置的第二端连接到参考结构上。
15、根据权利要求1所述的轻便型振动式刮板机，其特征在于，参考结构是机器框架的一部分。
16、根据权利要求15所述的轻便型振动式刮板机，它进一步包括一安装在机器框架上的手柄装置。
17、根据权利要求12所述的方法，其特征在于，参考结构是机器框架的一部分。
18、根据权利要求17所述的方法，还进一步包括使用一安装在机器框架上的手柄装置引导该轻便型刮板装置。
19、一种轻便型振动式刮板机，包括：
(A)一刮板刀片；
(B)一安装在该刮板刀片上的机器框架；
(C)一包括一旋转输出和一发动机外壳的发动机；
(D)一远离发动机的振动装置；
(E)一至少大体上垂直延伸的驱动轴，其将发动机输出的扭矩传递到振动装置；
(F)一至少大体上垂直延伸的绕着驱动轴的发动机安装架，该驱动轴从机器框架向上延伸，并且将发动机夹紧在其上；
(G)一设置在该机器框架上的参考结构，并且与发动机安装架的底座间隔；和
(H)一限制振动装置，其附设在发动机外壳和与发动机安装架间隔的参考结构上，从而限制发动机上在至少大体平行于驱动轴的中心轴方向的振动。
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