DE1634246A1 - Vibrationswalze - Google Patents

Description

Bopparder Maschinenbaugese11schaft mbH. 5407 Boppard/Rh., Im Güterbahnhof

Dr. Expl.

Vibrationswalze

Zur Bodenbearbeitung werden Vibrationswalzen verwendet, deren Walzenkörper durch Schwingungserreger in Vibrationen ' versetzt werden. Als Schwingungserreger dienen in erster Linie umlaufende ünwucuten (Uhwuchtläufer)»

Man hat bisher bei solchen Vibrationswalzen harmonische Schwingungen angewandt. Bei Zunahme der Vibrationskräfte wird aber die Amplitude vergrößert und die Walzenkörper werden, zeitweise nach oben beschleunigt 'bzw« abgehoben. Dadurch wird die Bodenhaftung beträchtlich verringert ₉ die für eine einwandfreie Arbeitsweise, insbesondere auch bei der Bearbeitung ansteigender Bodenflächen sehr wesentlich istο Außerdem hat es sich gezeigt, daß die Verdichtungsarbsib bei der Anwendung harmonischer Schwingungen, mit Eücksichfc auf die verschieden© Bodenbeschaffenheit^, SoB₅, die Korngröße bei sandigem Boden, sehr unterschiedlich, ist«, Besonders günstig® Verhältnisse für die Verdichtung erhält

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man im allgemeinen, wenn der oder die Schwingungserzeuger der Vibrationswalze so ausgestaltet sind, daß ihre Frequenz geändert ./erden kann» Die dafür erforderlichen 2usat3einrichtungen, die eine frequenzänderung während des Betriebes gestatten, erfordern aber einen beträchtlichen baulichen Aufwand.

Der iirfindung liegb lie auf gabs· augrunde, Yibracionuwalzen der vorstehend geschillerfceii kvt derart zu verbessern, daß eine erhöhte Bodsuhaxtring und ggfs* auch eine verbesserte Bodenverlichtungsarbeit erhalten wird,,

dine Vibrationsii/alze üux· Bol^nverdichüung mit zv/ei oder uiehr ochwinäuü^s-rseu.^err;. ist ialarch je 1:3ansclehnet, da;;> Jii ua β ab ens ein "cirwiL.gungser.-^euger derarb betrieben , werden kann, da^ eii,a .;-;■■;-liwinffim-.: ;~iü einer Frequenz ·■ eraeugt v/ird, die ί-λ·. -U.l' Ivaud-znz Isu anderen 3cawingung-serseugürs oder v-r ^awran 3ch-7in^un^ser«eugei? abweicht * 2s enfcsfceheu aadiirch unh?r:.i-7'Uische Schwingungen, welche in vielen Ft.11.eu öiu« inüwe ~uoA~-ix'f%r(ll<iht\m.£ er^dban, In asr i'razis /η.;:Λ im alLg-sinei^^n durch feouche festgestellt, ia .vel jhes Verhältnis zwischen d-..;r Proquenz, die übe 1·lagert; wird, und der Gruridfroquenz dia besben Verbalbniss« bsi icir ferdichtung ergibb_o

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Soweit die Verbesserung der Bodenhaftung in Betracht kommt, sind solche Frequenzverhältnisse besonders vorteilhaft, bei denen die nach unten gerichteten Kraftkomponenten besonders verstärkt werden«, Dies ist z.B. bei einem Frequenzverhältnis von 1:2 der Fall, wenn man die Schwingungserzeuger so koppelt, daß die Phasenlage Full stets in oder nahezu in der Senkrechten auftritt.

In manchen Fällen ist es vorteilhaft, das Frequenzverhältnis der Schwingungen so zu wählen, daß eine Schwebung erzeugt wird«,

Vorzugsweise ist die Anordnung so getroffen, daß der Antrieb aller Schwingungserzeuger von einem Motor od. dgl. derart bewirkt wird, daß die verschiedenen Schwingungserzeuger in festen DrehzahlVerhältnissen, die nicht verstellbar sind, angetrieben werden. Dadurch wird der bauliche Aufwand wesentlich verringert gegenüber Bodenverdichtern, bei denen die Bodenverdichtung unter kontinuierlicher Verstellung der Drehzahl erreicht werden soll.

Bei;einer besonders vorteilhaften Ausführungsform einer als Doppelwalze ausgebildeten- Vibrationswalze sind in jedem Walzenkörper zwei ünwuchtläufer ineinander und gleichachsig

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angeordnet. Vorzugsweise sind die die Grundfrequenz erzeugenden Unwuchtläufer in an sich bekannter i/ifeise mit gleicher Drehzahl bei einer Phasenverschiebung um 180 angetrieben. Die Unwuchtläufer für die überlagerte

laufen
Frequenz/bei dieser Ausführungsform ebenfalls mit höherer Drehzahl und ebenfalls mit 180 Phasenverschiebung und gleichsinnig um·

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigt:

Fig. 1 bis 3 verschiedene Grundschwingungen und Überlagerungsschwingungen verschiedener Frequenz sowie die daraus sich ergebenden unharmonischen Schwingungen;

Fig» 4- bis 7 in schematischer Darstellung Vibrationswalzen mit Schwingungserzeugern, die eine von der Grundfrequenz abweichende Frequenz haben.

Aus Fig. 1 ist zu ersehen, daß bei der Überlagerung von Frequenzen, die im Verhältnis 1 : 2 stehen (vgl. bei a und b), sich eine Resultierende ergibt (vgl. c), die besonders günstig für die Erhöhung der -Bodenhaftung der Walze ist. Die nach unten gerichtete resultierende Krtjft ist beträchtlich größer als die nach oben gerichtete 009829/05A7

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Kraft, die das Bestreben hat, die Walze bzw. den Walzenkörper vom Boden abzuheben. Der Vorteil fällt besonders ins Gewicht, wenn verhältnismäßig große Vibrationskräfte zu übertragen sind. Mit Zunahme der Vibrationskräfte vergrößert sich die Amplitude und es verschlechtert sich, wenn von der Frequenzüberlagerung gemäß der Erfindung nicht Gebrauch gemacht wird, die Bodenhaftung. Dagegen erhält man bei einer Überlagerung der Frequenzen im Verhältnis 1:2 (oder bei entsprechenden Frequenzverhältnissen^ deren resultierende Schwingungskurve einen ähnlichen Verlauf hat wie in Fig. 1 c dargestellt) eine beträchtliche Bodenhaftung trotz Erhöhung der Kräfte bzw. der Amplituden«. Dadurch wird es möglich, die Walze, die gemäß der Erfindung ausgebildet ist, in einem Gelände einzusetzen, in welchem größere Steigungen vorhanden sind.

Wenn man im Frequenzverhältnis 1 : 9 arbeitet, ergibt sich die in Fig„ 2 c veranschaulichte Eesultierende und beim Frequenzverhältnis 9 i 10 die in Fig. J c dargestellte Kurve einer unharmonischen Schwingung» Die Auswahl der Frequenzverhältnisse bleibt der Praxis in Abstimmung auf die zu verdichtenden Böden überlassen.

Bei den in schematischar Darstellung veranschaulichten Ausführungsbeispielen von Vibrationswalaen mit zusätzlichen

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dchwingungserzeugern für die Überlagerungsfrequenz ist der Antrieb so ausgestaltet, daß die verschiedenen, als Schwingungserzeuger vorgesehenen Unwuchtläufer in einem festen Drehzahlverhältnis laufen. Obwohl grundsätzlich eine Verstelleinrichtung, durch welche das Drehzahlverhältnis während des Betriebes der v/alze geändert werden kann_? angeordnet werden könnte, wird es vorgezogen, vom Einbau einer solchen komplizierten Vorrichtung abzusehen. Dagegen ist es möglich, durch Auswechslung von Teilen des Antriebs oder seiner Lberbragung, z_oB. durch Auswechseln von Keilriemenscheiben, gewünschtenfalls ein anderes Drehzahlverhältnis herzustellen.

In J?ig. 4- isb eine Doppel Vibrationswalze gezeigt, die aus dem (iesüell 1 und den beiden Walzenkörpern 2 besteht. uL'j die urundf requeue erzeugenden Umvueafcläufer ■} haben eine Phaaeriverocniebung von 180 gegeneinander. Dieses Dupoel-Vibrabiotis-Antriebssystem hat die vorteilhafte Wirkung, drni dec eine Julzoiikörper gegen den .Boden gedrückb v;i.i^%d, wahrem! der andere vom Boden abb'ohoben vtipd.

Gemäß der lörbindung aLnd bei dieser Doppelvibrabionswalze zwei UnwuchbLäufer 4 vorgesehen, die mit einer Drehzahl umlaufen, die doppelt so groß isb wie die Drehzahl der Unwuchtläufer 3 für die Grundfrequenz. Die Antriebsscheiben 009829/0547

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sind mit 5 und 6 und die Keilriemen mit 7 und 8 bezeichnet« Die Unwuchterzeuger liegen in der Achse der walzenkörper.

Die in Fig. 4 in Seitenansicht schematisch dargestellte Ausführungsform hat weiterhin den Vorteil, daß (vgl, i"ig.5) für die innen liegenden Unwuchtläufer 4, mit welchen die Überlagerungsfrequenz erzeugt wird, Lager 7 in den äußeren Unwuchtläufern 3 angeordnet werden können. Die relative Drehzahl zwischen der "Welle des inneren Unwuchtläufers 4 und dem Lager 7» das mit dem äußeren Unwuchtläufer 3 umläuft, ist daher (beim Drehzahlverhältnis 1:2) nur halb so groß wie die absolute Drehzahl des inneren Unwuchtläufers, Als Lager werden, wie üblich, Kugellager oder Wälzlager vorgesehen. Man erhält also eine sehr robuste und im Betrieb trotz hoher Drehzahlen nicht anfällige Konstruktion.

Bei der in Fig. 6 veranschaulichten Ausführungsform ist der die Überlagerungsschwingungen erzeugende Unwuchtläufer als ¹KTeisschwinger ausgebildet und im Gestell 1 oberhalb der beiden Unwuchtläufer 9 für die Grundfrequenz und symmetrisch zu diesen, also in der zu den Achsen der Unwuchtläufer 9 parallelen Ebene angeordnet, welche in der Mitte zwischen den Achsen der erwähnten Unwuchtläufer liegt. Wie bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 liegen die Unwuchtläufer 9 für die Grundfrequenz in der Achse der Walzen-

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körper 2. Der oberhalb der Unwuchtläufer 9 angeordnete zusätzliche Kreisschwinger 8 wirkt als Pendelschwinger. Der Antriebsmotor ist mit 10 und das Getriebe mit 11 bezeichnet. Die Unwuchtläufer 8 und 9,9 werden bei diesem Ausführungsbeispiel über einen Keilriemen od. dgl. geführt.

In Fig. 7 ist eine gemäß der Erfindung ausgestaltete Doppelvibrationswalze dargestellt, bei der, in Abweichung von der Ausführungsform nach Fig. 6, anstelle eines Kreisschwingers 8 oben im Gestell zwei gegenläufig synchronisierte Unwuchtläufer vorgesehen sind. Die Achsen der Unwuchtläufer 12,12 liegen parallel und oberhalb der Achsen der Unwuchtläufer 9|9 für die Grundfrequenz und symmetrisch zu einer senkrechten Ebene, welche gleichen Abstand von beiden Unwuchtläufern 9 hat und parallel zu deren Achsen liegt.

Der Vorteil der Anwendung überlagerter Schwingungen mit Frequenzverhältnissen, die Schwebung erzeugen, ist in dem rhythmischen An- und Abschwellen der Zentrifugalkraft, wobei dieses An- und Abschwellen durch die Überlagerung mit einer Frequenz η *>n,. - n~ erfolgt. Der Boden tfrd dadurch neben den relativ hohen Umlauffrequenzen n^i und ün der Unwuchten noch durch die relativ kleine Schwingungefrequenz η angeregt. Das ergibt den

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Vorteil, daß bei gemischten Böden, d.h. Böden mit relativ großen Körnungsdifferenzen sämtliche Korngrößen angeregt werden, wodurch der Verdichtungseffekt bedeutend erhöht wird, worin der Zweck dieser besonderen Anordnung liegt·

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Ansprüche

1. Vibrationswalze zur Bodenverdichtung mit zwei oder mehr Schwingungserzeugern, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Schwingungserzeuger derart betrieben werden kann, daß er eine Schwingung mit einer Frequenz erzeugt, die von der Frequenz des anderen Schwingungserzeugers oder der anderen Schwingungserzeuger abweicht·

2. Vibrationswalze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Frequenzen 1 : 2 beträgt und beide Schwingungserzeuger so gekoppelt sind, daß die Phasenlage Null stets in oder nahezu in der Senkrechten zum Boden auftritt.

3· Ifibrationswalze nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Frequenzen so gewählt ist, daß eine Schwebung erzeugt wird.

4. Vibrationswalze nach Anspruch 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß die /Jc fciwLngungser zeuger, z.B. Unwucht Läufer, im Betrieb in einem festen Frequenzverhältnis bzw« in festem Drehzahlverhältnis angetrieben sind.

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5« Vibrationswalze nach Anspruch 1 "bis 4, die als Doppelwalze ausgebildet ist und in jedem Walzenkörper einen Unwuchtläufer zur Erzeugung der Grundfrequenz hat, dadurch gekennzeichnet, daß gleichachsig in diesen Unwuchtläufern je ein Unwuchtläufer zur Erzeugung der überlagerten Frequenz angeddnet ist·

Vibrationswalze nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß die inneren Unwuchtläufer in an sich bekannter Weise mit gleicher Drehzahl und 180°Phasenverschiebung umlaufen, während die äußeren Unwuchterzeuger mit einer kleineren Drehzahl als die inneren Unwuchterzeuger ebenfalls mit 180°Phasenverschiebung und gleichsinnig umlaufen.

7. Vibrationswalze nach Anspruch 5 und/oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die inneren Unwuchtläufer (4·) zur Erzeugung der Überlagerungsfrequenz in Lagern laufen, welche mit den äußeren Unwuchtläufern (3) umlaufen·

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