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Technisches
Gebiet
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Die
Erfindung bezieht sich allgemein auf Asphalt- und Bodenverdichtungsarbeitsmaschinen
und insbesondere auf eine Traganordnung, die geeignet ist um eine
geteilte Walze für
solche Arbeitsmaschinen zu tragen.
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Hintergrund
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Verdichtungsarbeitsmaschinen
werden gewöhnlicherweise
zur Verdichtung von frisch ausgelegtem Asphalt, Erdboden und anderen
zu verdichtenden Substraten eingesetzt. Beispielsweise können diese
Arbeitsmaschinen Plattenverdichter oder Verdichtungsvorrichtungen
mit rollenden Walzen mit einer oder mehreren Walzen aufweisen. Die
Walzenarbeitsmaschinen wirken dahingehend, dass sie das Material
verdichten, über
das die Maschine angetrieben wird. Um effektiver das Material zu
verdichten, weist die Walzenanordnung oft einen Schwingungsmechanismus
auf, um Schwingungskräfte
auf das verdichtete Material aufzubringen.
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Es
ist die übliche
Praxis bei der Verdichtung von Asphalt, Arbeitsmaschinen zu verwenden,
die zwei sich drehende Walzen aufweisen, um wirkungsvoller das Material
zu verdichten. Verdichtungsvorrichtungen mit doppelten Walzen werden
verwendet, so dass während
jedes Durchgangs über
das zu verdichtende Material jede Walze einen Teil des Verdichtungsvorgangs
ausführt.
Diese Verdichtungsvorrichtungen mit doppelten Walzen haben entweder
einen Gelenkrahmen oder jede Walze hat die Fähigkeit, um eine vertikale
Achse zu schwenken, so dass die Arbeitsmaschine in einer erwünschten
Richtung während
des Betriebs gelenkt werden kann. Während engen Lenkvorgängen kann
der Teil der Trommel, der radial außen an der Kurve ist, über das
verdichtete Material gleiten. Dieses Gleiten kann einen Riss in dem
Material verursachen, weil der Teil der Walze, der radial außen in der
Kurve ist sich schneller drehen möchte als der innere Teil. Andererseits
kann der innere Teil der Walze den Asphalt durchpflügen oder verformen,
weil es die Tendenz des inneren Teils der Walze gibt, sich langsamer
zu drehen als der äußere Teil.
Beide der oben beschriebenen Tendenzen sind das Gegenteil des Ziels
der Endbearbeitung einer Straßenoberfläche, die
glatt und flach ist.
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Eine
Lösung
in einem Versuch, das Problem zu minimieren, das oben dargestellt
wurde, ist, eine Walze vorzusehen, die erste und zweite Walzenabschnitte
besitzt, die als geteilte Walze bekannt ist. Die geteilte Walze
teilt die Breite einer gegebenen Walze in eine Hälfte, was gestattet, dass ein äußerer Walzenabschnitt
sich während
Lenkvorgängen
schneller dreht als ein innerer Walzenabschnitt. Konstruktionen
mit geteilter Walze sind in der Technik bekannt und verwenden oft
eine Packung mit fester Reibung, um die zwei Walzenabschnitte aneinander
zu koppeln, wie beispielsweise in Hamm Operating and Service Manual
(DV-6, Ausgabe 04 83). Diese Schrift lehrt, dass man eine versetzte
Traganordnung besitzt, in der die Reibungspackung zu einer Seite
versetzt ist, und wobei der Schwingungsmechanismus zur anderen Seite
versetzt ist. Diese Unausgeglichenheit der Trommel hat eine schlechte
Verdichtung auf einer Seite und nicht auf der anderen zur Folge. Zusätzlich muss
jedoch die Reibungskraft der Reibungspackungen überwunden werden, bevor ein Durchrutschen
zwischen den Walzenabschnitten auftreten kann. Im Betrieb arbeiten
jedoch diese geteilten Walzen nicht immer in vorhersagbarer Weise, und
ein Durchrutschen zwischen den Abschnitten tritt auf, wenn dies
nicht erwünscht
ist und tritt oft nicht auf, wenn ein Durchrutschen erwünscht ist.
Ein weiterer Versuch dieses Problem anzusprechen ist offenbart in
dem US-Patent 5 390 495, gewährt
am 21. Februar 1995 und Poclain Hydraulics zueigen. Dieses Patent
lehrt, dass man erste und zweite Walzenabschnitte hat, die miteinander
durch eine Bremsenanordnung gekoppelt sind, und die Anwendung von unabhängigen Antriebsmotoren,
um jeden Walzenabschnitt anzutreiben.
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Die
vorliegende Erfindung ist darauf gerichtet, eines oder mehrere der
oben dargelegten Probleme zu überwinden.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Traganordnung vorgesehen,
die geeignet ist, um eine geteilte Walze einer Verdichtungsmaschine
zu tragen. Die Traganordnung weist ein erstes Tragglied und ein
zweites Tragglied auf, die drehbar miteinander verbunden sind. Die
Traganordnung definiert ein Gehäuse,
welches einen Schwingungsmechanismus der geteilten Walze umgibt.
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Gemäß noch einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine geteilte Walze
vorgesehen, die drehbar einen Hauptrahmen einer Verdichtungsarbeitsmaschine
trägt.
Die geteilte Walze weist einen ersten Walzenabschnitt, einen zweiten
Walzenabschnitt, ein Gehäuse
und einen Schwingungsmechanismus auf. Das Gehäuse wird durch eine Traganordnung
definiert und umgibt einen Schwingungsmechanismus der geteilten
Walze. Die Traganordnung trägt
drehbar den ersten Walzenabschnitt und den zweiten Walzenabschnitt.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
eine Seitenansicht einer Arbeitsmaschine, die die vorliegende Offenbarung
verkörpert; und
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2 zeigt
eine axiale Querschnittsansicht, die entlang der Linie 2-2 durch
eine Verdichtungswalze der Arbeitsmaschine der 1 aufgenommen wurde,
die ein Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Offenbarung zeigt.
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Detaillierte
Beschreibung
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Eine
Arbeitsmaschine 10 zur Steigerung der Dichte eines zu verdichtenden
Materials oder einer ausgelegten Matte 12, wie beispielsweise
Erdboden, Kies oder Bitumenmischungen, ist in 1 gezeigt. Die
Arbeitsmaschine 10 ist beispielsweise eine Schwingungsverdichtungsvorrichtung
mit doppelter Walze, die eine erste/vordere Verdichtungswalze 14 und
eine zweite/hintere Ver dichtungswalze 16 besitzt, die drehbar
an einem Hauptrahmen 18 montiert sind. Der Hauptrahmen 18 trägt auch
einen Motor 20, der mindestens eine Leistungsquelle 22, 24 besitzt, die
in herkömmlicher
Weise damit verbunden ist. Strömungsmittelpumpen
mit variabler Verdrängung oder
elektrische Generatoren können
als austauschbare Alternativen für
die Leistungsquellen 22, 24 verwendet werden,
ohne von der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
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Insoweit
sind die vordere Walze 14 und die hintere Walze 16 strukturell
und betriebsmäßig ähnlich.
die Beschreibung, die Konstruktion und die Elemente, die die vordere
Walze 14 aufweisen, werden nun im Detail besprochen und
gelten gleichfalls für die
hintere Walze 16. Mit Bezug auf 2 weist
die vordere Walze 14 einen Schwingungsmechanismus 26 auf,
der betriebsmäßig mit
einem Schwingungsmotor 28 verbunden ist. Der Schwingungsmotor 28 ist
betriebsmäßig, beispielsweise
durch Strömungsmittelleitungen
und Steuerventile oder elektrische Leiter und Schalter mit der Leistungsquelle 22, 24 verbunden,
wobei nichts davon gezeigt ist.
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Die
vordere Walze 14 ist eine geteilte Walze 15, die
einen ersten und einen zweiten Walzenabschnitt 30, 32 aufweist.
Jeder der ersten und zweiten Walzenabschnitte 30, 32 ist
aus einer äußeren Hülle 34 aufgebaut,
die aus einer Stahlplatte hergestellt ist, die gewalzt ist und an
der Verbindungsnaht zusammengeschweißt ist. Ein erster Massenkopf
bzw. Radkörper 36 ist
fest an dem Innendurchmesser der äußeren Hülle 34 des ersten
Walzenabschnittes 30 gesichert, wie beispielsweise durch
Schweißen
und ein zweiter Radkörper 38 ist
fest am Innendurchmesser der äußeren Hülle 34 des
zweiten Walzenabschnittes 32 in der gleichen Weise gesichert.
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Die
ersten und zweiten Walzenabschnitte 30, 32 sind
schwingungsmäßig vom
Hauptrahmen 18 durch Gummibefestigungen 40 isoliert.
Ein erster Antriebsmotor 42 ist zwischen dem Hauptrahmen 18 und
dem ersten Walzenabschnitt 30 positioniert. Beispielsweise
ist der erste Antriebsmotor 42 mit einer ersten Befestigungsplatte 46 verbunden,
und ein Ausgang des ersten Antriebsmotors 43 ist mit dem ersten
Radkörper 36 und
dem ersten Tragglied 52 durch Befes tigungsmittel verbunden.
Die Gummibefestigungen 40 sind zwischen dem Hauptrahmen
und der ersten Befestigungsplatte 46 positioniert und mit diesen
verbunden. Der erste Antriebsmotor 42 ist zusätzlich betriebsmäßig mit
der Leistungsquelle 22, 24 verbunden, die unter
Druck gesetztes Strömungsmittel
oder elektrischen Strom zum ersten Antriebsmotor 42 liefert,
um den ersten Walzenabschnitt 30 anzutreiben.
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In ähnlicher
Weise ist ein zweiter Antriebsmotor 44 zwischen dem Hauptrahmen 18 und
dem zweiten Walzenabschnitt 32 positioniert. Die Gummibefestigungen 40 sind
zwischen dem Hauptrahmen 18 und der zweiten Befestigungsplatte 48 positioniert und
damit verbunden. Der zweite Antriebsmotor 44 ist mit der
zweiten Befestigungsplatte 48 verbunden, und ein Ausgang
des zweiten Antriebsmotors 45 ist mit dem zweiten Radkörper 38 und
einem zweiten Tragglied 54 durch Befestigungsmittel verbunden, wobei
das zweite Tragglied in diesem Ausführungsbeispiel aus zwei Teilen
gemacht ist. Der zweite Antriebsmotor 44 ist zusätzlich betriebsmäßig mit
der Leistungsquelle 22, 24 verbunden, die ein
unter Druck gesetztes Betätigungsströmungsmittel
oder elektrischen Strom zum zweiten Antriebsmotor 44 liefert,
um den zweiten Walzenabschnitt 32 anzutreiben.
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Der
Schwingungsmechanismus 26 weist ein erstes/inneres Exzentergewicht 60 und
ein zweites/äußeres Exzentergewicht 62 auf,
die mit einer Schwingungsmechanismuswelle 64 verbunden
sind. Das erste/innere Exzentergewicht 60, welches ein bewegbares
Gewicht ist, und das zweite/äußere Exzentergewicht 62,
welches ein stationäres
Gewicht ist, sind drehbar innerhalb eines Gehäuses 58 durch Lager 68 getragen.
Der Schwingungsmotor 28 liefert, wenn er in einer ersten
Richtung angetrieben wird, eine Drehleistung an den Schwingungsmechanismus 26,
wodurch eine Schwingungskraft mit einer ersten Amplitude auf die
Verdichtungswalze 14 aufgeprägt wird. Wenn der Schwingungsmotor 28 in
einer entgegen gesetzten Richtung angetrieben wird, um Rotationsleistung
an den Schwingungsmechanismus 26 zu liefern, wird eine
Schwingungskraft mit einer zweiten Amplitude auf die Verdichtungswalze 14 aufgeprägt. Die
Amplitude des Schwingungsmechanismus 26 kann manu ell eingestellt
werden, so dass sie zwei oder mehr Amplitudeneinstellungen hat,
oder automatisch, wobei sie eine stufenlos variable Amplitude hat,
und zwar abhängig
von der Art des verwendeten Schwingungsmechanismus 26.
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Um
den Schwingungsmechanismus ist eine Traganordnung 40 angeordnet,
die ein Teil eines Gehäuses 58 ist,
welches drehbar den ersten Walzenabschnitt 30 mit dem zweiten
Walzenabschnitt 32 verbindet. Die Traganordnung 50 ist
drehbar zwischen den ersten und zweiten Radkörpern 36, 38 angeschlossen,
um zu ermöglichen,
dass der erste und der zweite Walzenabschnitt 30, 32 sich
in Beziehung zueinander drehen. Wie oben erwähnt, ist das erste Tragglied 52 mit
dem ersten Radkörper 36 und
dem Ausgang des ersten Antriebsmotors 43 durch Befestigungsmittel
verbunden. Das zweite Tragglied 54, welches aus zwei getrennten
Stücken
gemacht ist, die durch Befestigungsmittel verbunden sind, ist mit dem
zweiten Radkörper 38 und
dem Ausgang des zweiten Antriebsmotors 45 durch Befestigungsmittel verbunden.
Obwohl das zweite Tragglied 54, wie es in diesem Ausführungsbeispiel
gezeigt ist, aus zwei getrennten Stücken gemacht ist, kann es auch
aus einem vollständigen
Stück sein.
Das erste Tragglied 52 ist drehbar innerhalb des zweiten
Traggliedes 54 positioniert und ist drehbar durch eine
Lageranordnung angeschlossen. In diesem Fall besteht die Lageranordnung
aus Kegelrollenlagern 56. Die Traganordnung 50 gestattet,
dass der erste Antriebsmotor 42 den ersten Walzenabschnitt 30 um
den Schwingungsmechanismus 26 entweder mit der gleichen Rate
bzw. Geschwindigkeit oder mit einer anderen Rate dreht als der zweite
Antriebsmotor 44 den zweiten Walzenabschnitt 32 um
den Schwingungsmechanismus 26 dreht.
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Natürlich ist
dies nur eine von einer Anzahl von Anordnungen, die die Traganordnung 50 annehmen
kann. Beispielsweise kann das zweite Tragglied 54 drehbar
außerhalb
des ersten Traggliedes 52 positioniert sein. Das erste
Tragglied 52 kann auch drehbar außerhalb des zweiten Traggliedes 54 positioniert
sein. Ein weiteres Beispiel kann die ersten und zweiten Tragglieder 52, 54 an
der Lageranordnung zusammen kommen lassen, wo sie drehbar verbunden
sein können,
und zwar ohne irgendeine Überlappung
der ersten und zweiten Tragglieder 52, 54. Zusätzlich können die
Lageranordnungen, die in jedem der Ausführungsbeispiele zu sehen sein
können,
Kegelrollenlager, Kugellager und Bronze-Buchsen aufweisen, sind
jedoch nicht darauf eingeschränkt.
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In
einem alternativen Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Offenbarung (nicht gezeigt) können die ersten und zweiten
Walzenabschnitte 30, 32 drehbar durch eine Traganordnung 50 verbunden sein,
und einer der ersten und zweiten Walzenabschnitte 30, 32 kann
drehbar durch einen einzigen Antriebsmotor angetrieben werden. Der
andere der ersten und zweiten Walzenabschnitte 30, 32 kann drehbar
durch einen (nicht gezeigten) Bremsenmechanismus steuerbar sein.
Der Bremsenmechanismus kann eine Anordnung aus einer Bremsbacke und
einer Scheibenbremse aufweisen, ist jedoch nicht darauf eingeschränkt, die
den ersten Walzenabschnitt 30 mit dem zweiten Walzenabschnitt 32 verbinden
kann. Der Bremsenmechanismus kann auch gestatten, dass der erste
Walzenabschnitt 30 sich mit einer anderen Geschwindigkeit
dreht als der zweite Walzenabschnitt 32. In einem Ausführungsbeispiel könnte die
(nicht gezeigte) Bremsbacke an dem Innendurchmesser des ersten Walzenabschnittes 30 angebracht
sein, und die assoziierte (nicht gezeigte) Scheibe könnte an
dem Gehäuse 58 angebracht
sein und sich ausreichend nach außen zum Innendurchmesser des
zweiten Walzenabschnittes 32 erstrecken, so dass die Bremsbacke
betreibbar ist, um mit der Scheibe in Eingriff zu kommen.
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Industrielle
Anwendbarkeit
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Im
Betrieb wird Drehantriebsleistung zu der ersten/vorderen Walze 14 durch
die ersten und zweiten Antriebsmotoren 42, 44 geliefert.
Leistung von den ersten und zweiten Antriebsmotoren 42, 44 wird durch
die ersten und zweiten Tragglieder 52, 54 der Traganordnung 50 übertragen.
Die Traganordnung 50 wird verwendet, um die Relativbewegung
zwischen den ersten und zweiten Walzenabschnitten 30, 32 zu
tragen bzw. zu unterstützen.
Die Traganordnung 50 erzeugt eine starre Verbindung zwischen den
ersten und zweiten Walzen abschnitten 30, 32, so dass
die ersten und zweiten Walzenabschnitte 30, 32 sich
frei mit gleichen oder unterschiedlichen Geschwindigkeiten drehen
können,
wie es während
des Betriebs der Verdichtungsvorrichtung angefordert sein könnte, so
dass die Walzen nicht das verdichtete Material 12 während Betriebsvorgängen mit
engem Lenkradius zerreißen.
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In
alternativen Ausführungsbeispielen
der vorliegenden Offenbarung, wie beispielsweise wenn ein einziger
Antriebsmotor in Verbindung mit einem (nicht gezeigten) Bremsenmechanismus
verwendet wird, werden der erste oder zweite Walzenabschnitt 30, 32 mit
dem anderen Walzenabschnitt, d.h. dem ersten oder dem zweiten Walzenabschnitt 30, 32 verriegelt,
wenn der Bremsenmechanismus in Eingriff ist, so dass der einzelne
Antriebsmotor bewirken wird, dass die ersten und zweiten Walzenabschnitte 30, 32 sich
mit einer gleichen Rate drehen. Wenn der Bremsenmechanismus außer Eingriff
gebracht wird, wird einer der ersten und zweiten Walzenabschnitt 30, 32 sich
schneller oder langsamer drehen dürfen als der andere, d.h. der
erste oder zweite Walzenabschnitt 30, 32, und
zwar dies während
Betriebsvorgängen
mit enger Lenkung.
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Die
vorgesehene geteilte Walze 15 sieht effektive Mittel vor,
um die unerwünschten
Charakteristiken von bekannten Walzenkonfigurationen mit einer einheitlichen
Walze zu überwinden.
Zusätzlich
dazu, dass man eine verbesserte Traganordnung 50 vorsieht,
kann der Wirkungsgrad des Schwingungsmechanismus auch durch eine
Verringerung des Gewichtes verbessert werden, dadurch dass nur ein Schwingungsmechanismus
erforderlich ist. Das Zentrieren des Schwingungsmechanismus bei
dieser Traganordnung 50 wird dabei helfen, die ersten und zweiten
Walzenabschnitte 30, 32 auszugleichen, so dass
die Verdichtung des zu verdichtenden Materials 12 gleich
ist. Weiterhin ist die Belastung und Abdichtung der Traganordnung 50 gegenüber früheren Traganordnungen
verbessert worden, und zwar mit einer Aufteilung der Lageranordnung
auf die ersten und zweiten Tragglieder 52, 54.
Die Traganordnung 50 kann weiter verbessert werden durch
Aufweiten der ersten und zweiten Tragglieder 52, 54 und
durch Ausspreizen der Lageranordnung noch weiter auseinander über den
Schwingungsmechanismus 26 hinaus.
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Es
wird dem Fachmann offensichtlich sein, dass verschiedene Modifikationen
und Variationen an dem System und an dem Verfahren der vorliegenden
Erfindung vorgenommen werden können,
ohne vom Umfang oder Kern der Erfindung abzuweichen. Andere Ausführungsbeispiele
der Erfindung werden dem Fachmann aus einer Betrachtung der Beschreibung
und aus der praktischen Ausführung
der hier offenbarten Erfindung offensichtlich werden. Es ist beabsichtigt,
dass die Beschreibung und die Beispiele nur als beispielhaft angesehen
werden, wobei ein wahrer Umfang und Kern der Erfindung durch die
folgenden Ansprüche
und ihre äquivalenten
Ausführungen
gezeigt wird.