EP0411349A1

EP0411349A1 - Bodenverdichtungsvorrichtung

Info

Publication number: EP0411349A1
Application number: EP90113073A
Authority: EP
Inventors: Hans Ulrich Leibundgut
Original assignee: Ammann Verdichtung AG
Current assignee: Ammann Verdichtung AG
Priority date: 1989-08-03
Filing date: 1990-07-09
Publication date: 1991-02-06
Anticipated expiration: 2010-07-09
Also published as: EP0411349B1; EP0411348A1; ATE123319T1; DE59009174D1

Abstract

Die auf das Druckausübungsorgans (1) zur Bodenverdichtung wirkende Trägheitskraft ist in ihrer Größe ohne Veränderung der Vibrationsfrequenz einstellbar, indem die Lage der Unwuchten zweier Trägheitskörper (12, 13) im Betrieb während der Rotation verstellt wird. Damit ist unabhängig voneinander die Größe der Vibrationskraft, sowie deren Richtung und deren Vibrationsfrequenz einstellbar; auch kann in unterschiedlichen Richtungen eine verschieden stark wirkende Vibrationskraft erzeugt werden. Durch diese Einstellvielfalt läßt sich eine Bodenverdichtung in Abhängigkeit von der Bodenbeschaffenheit optimal verwirklichen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bodenverdichtung, insbesondere im Erd- und Straßenbau, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und eine Bodenverdichtungsvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 7.
Ein Verfahren und eine Vorrichtung dieser Art sind aus der DE-OS 1 634 474 bekannt. Die bekannte Vorrichtung ist eine Vibrationswalze, deren Vibrationsschwingung durch zwei auf einer Welle im gleichen Drehsinn umlaufende Unwuchten erzeugt wird. Die beiden Unwuchten sind massengleich auf der Welle angeordnet und von einer Position, in der die beiden Massen symmetrisch zueinander liegen, zu einer anderen Position, in der durch die beiden Massen eine Exzentrizität erzeugt wird, verdrehbar. Bei dieser Ausbildung der beiden ge geneinander verdrehbaren Unwuchten wird vom Maximum der Vibrationskraft bis auf Null im Bruchteil einer Sekunde umgeschaltet. Dieses schnelle Umschalten läßt beim Wechsel der Fahrtrichtung bei laufender Unwucht keine Vertiefungen in der Oberfläche des Boden bzw. der Straße entstehen.
Bei der bekannten Vorrichtung kann entweder keine Verdichtung oder ein durch die Vorrichtung fest vorgegebener Wert der Verdichtung erzielt werden.
Eine Vorrichtung anderer dieser Art ist aus der DE-OS 1 634 246 bekannt. Diese bekannte Vorrichtung hat mehrere in gleichem Drehsinn, aber mit unterschiedlichen konstanten Frequenzen umlaufende Unwuchten, wodurch sich deren Zentriwinkel fortwährend ändert. Die Frequenzen lassen sich durch mechanischen Umbau verändern. Als bevorzugtes Frequenzverhältnis wird 1 : 2 gewählt. Die Phasenlagen der einzelnen umlaufenden Unwuchten zueinander werden so gewählt, daß die zum Boden zeigende Vibrationskraft der mit der schnelleren Umdrehung umlaufenden Unwucht bei jedem zweiten Umlauf mit der zum Boden zeigenden Vibrationskraft der langsamer umlaufenden Unwucht zusammenfällt. Hierdurch ist die periodisch auf den Boden zeigende Vibrationskraft größer als die periodisch in die entgegengesetzte Richtung wirkende. Es ist somit möglich, die Bodenhaftung der Walze zu erhöhen.
Bei dieser bekannten Vorrichtung kann die auf den Boden einwirkende Trägheitskraft nur durch Veränderung der Grundumdrehungszahl der Unwuchten geändert werden.
Eine weitere Vorrichtung anderer Art ist aus der DE-PS 1 111 107 bekannt. Die bekannte Vorrichtung hat drei exzentrische Trägheitskörper, die auf einer rotierenden Welle nebeneinander achsial befestigt sind. Die exzentrischen Massen zweier zur jeweils dritten benachbarten exzentrischen Masse sind nur halb so groß wie diese und lassen sich bei Stillstand der Welle gegenüber der dritten Masse verdrehen.
Ein Verdrehen ist jedoch nur nach Lösen der mechanischen Verbindungen bei Wellenstillstand möglich.
Ferner ist eine weitere, ebenfalls nicht gattungsgemäße Vorrichtung aus der AT-PS 250 423 bekannt. Die Vorrichtung (Verdichtungsmaschine) hat je ein mit einer Welle fest verbundenes Unwuchtpaar und ein lose auf dieser Welle gelagertes Unwuchtpaar Das lose auf der Welle gelagerte Unwuchtpaar dreht sich gegensinnig zu dem fest auf der Welle gelagerten. Hierdurch ergeben sich pro Umdrehung zwei diametral gegenüberliegende Positionen der Unwuchtpaare, in denen ihre resultierende Zentrifugalkraft maximal ist, und zwei Positionen, in denen diese minimal ist. Die Gerade durch die beiden Positionen minimaler Zentrifugalkraft liegt senkrecht zur Geraden durch die beiden maximalen Positionen. Durch je ein Differentialgetriebe läßt sich die feste gegenüber der losen Unwucht verstellen, wodurch die Verbindungsgerade der Positionen maximaler Zentrifugalkraft um die Welle sich verdreht; die Verbindungsgerade der Positionen minimaler Zentrifugalkraft verdreht sich hierdurch analog. Die Kraftwirkung der resultierenden Zentrifugalkräfte wirkt nur in Richtung der Verbindungsgeraden der Positionen der beiden maximalen Zentrifugalkräfte Durch Verstellen der Unwuchten mit dem Differentialgetriebe wird die Neigung der Geraden verstellt.
Eine Veränderung der auf den Boden wirkenden Verdichtungskraft ist nur dadurch möglich, daß die Richtung der Kraftwirkung geändert wird. Wird eine zum Boden schräge Kraftrichtung gewählt, so treten zusätzlich Kraftkomponeten auf, welche die Vorrichtung nach vorn oder nach rückwärts bewegen Diese Bewegungskräfte müssen vom Antriebssystem der Vorrichtung ausgeglichen werden, um eine gleichmäßige Vor- und Rückwärtsbewegung der Vorrichtung zu ermöglichen.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bodenverdichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem bzw. bei der der Wert der periodisch auf den Boden wirkenden Trägheitskraft in bezug auf die unterschiedliche Bodenbeschaffenheit des zu verdichtenden Bodens während des Verdichtungsbetriebes einstellbar ist.
Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist hinsichtlich des Verfahrens Gegenstand des Patentanspruchs 1 und hinsichtlich der Bodenverdichtungsvorrichtung Gegenstand des Patentanspruchs 7.
Die vorteilhafte Erzeugung großer Vibrationskräfte auf den zu verdichtenden Boden bei einem geringen Gewicht des Druckausübungsorgans ist für das Verfahren in den Ansprüchen 2 und 3 und für die Bodenverdichtungsvorrichtung in den Ansprüchen 9 und 10 beschrieben.
Weitere vorteilhafte Lösungen, bei denen die periodische Auslenkung des Druckausübungsorgans zum Boden unabhängig von dessen Vibrationsfrequenz veränderbar ist, sind in den Ansprüchen 5 bis 7 bzw. 8 und 9 dargelegt.
Die Einstellung der Größe sowie die Kraftrichtung der durch das Druckausübungsorgan auf den zu verdichtenden Boden wirkenden Vibrationskraft wird gesamthaft in den Ansprüchen 1 bis 6 bzw. 7 bis 12 beschrieben. Die Vibrationskraft, deren Vibrationsfrequenz und die Auslenkung des Druckausübungsorgans gegenüber dem Boden sind über die auf das Druckausübungsorgan und dessen einstellbares Gewichtfrei und unabhängig voneinander einstellbar.
Die in den Ansprüchen erwähnte wirksame Masse des Druckausübungsorgans, welches in der unten folgenden detaillierten Beschreibung ein Walzenkörper einer Straßenwalze ist, ist die Summe derjenigen Massen, welche starr und/oder gelenkig mit dem Druckausübungsorgan verbunden sind und durch die resultierenden Trägheitskräfte der sich bewegenden Trägheitsmassen synchron und ohne zeitliche Verschiebung der Auslenkungsmaxima mit dem Druckausübungsorgan angeregt werden. Die wirksame Masse ist somit im unten beschriebenen Beispiel die Summe der Masse des Druckausübungsorgans plus seine Lagerung und die dazu gehörenden Halterungen plus eine durch schwingungsdämpf ende Elemente stark reduzierte, auf dem Druckausübungsorgan lastende Teilmasse der gesamten Straßenwalze plus ein prozentualer Anteil der Zusatzmassen, welche zwischen dem Schwerpunkt des Druckausübungsorgans und einem annähernd nicht schwingenden Teil des Maschinengestells bewegbar sind. Je nach dem Ort zwischen dem Maschinengestell und dem Schwerpunkt des Druckausübungsorgans wirken die Zusatzmassen zwischen null und einhundert Prozent ihres Gesamtgewichts.
Vibrationsfrequenz, Vibrationskraft und Vibrationsauslenkung bezeichnen die Frequenz bzw. das Frequenzgemisch, die Kraft und die Auslenkung des Druckausübungsorgans, mit denen es aufgrund der Anregung durch die resultierende Trägheitskraft auf den zu verdichtenden Boden wirkt.
Unter unwuchtigen Trägheitskörpern werden Trägheitskörper mit exzentrischer Masseverteilung in bezug auf deren Rotationsachse verstanden, wobei nur die durch die Unwucht verursachte Zentrifugalkraft als sog. Trägheitskraft wirkt. Als Trägheitskraft wird nur die auf das Druckausübungsorgan wirkende Kraft verstanden.
Die vom Druckausübungsorgan in Richtung zum Boden übertragene Vibrationskraft kann so gerichtete werden, daß sie einen beliebigen spitzen Winkel zur Senkrechten auf der Bodenoberfläche einnimmt.
Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung und des erfindungsgemäßen Verfahrens anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Walzenkörpers einer Straßenwalze,
Fig. 2 einen Schnitt durch den Walzenkörper entlang der Linie II - II in Figur 1,
Fig. 3 eine zeitliche Darstellung der auf den Walzenkörper wirkenden resultierenden Kraft K _c, zusammengesetzt aus den Kräften K _a und K _b von mehreren Trägheitskörpern,
Fig. 4 eine schematische Darstellung eines in Figur 1 verwendeten Planetengetriebes zum Antreiben und Gegeneinanderverdrehen zweier exzentrisch angeordneter Massen der Trägheitskörper, und
Fig. 5 eine schematische Darstellung einer Variante, bei der die wirksame Masse des Druckausübungsorgan verstellbar ist.

Das in Figur 1 dargestellte Druckausübungsorgan ist ein hohlzylindrischer Walzenkörper 1, auch Bandage genannt, einer nicht dargestellten Straßenwalze und liegt auf einem zu verdichtenden Boden 3 Der Walzenkörper 1 ist mit vier Dämpfungselementen 5 an seinen beiden Stirnseiten an je einer Lagerschale 7 schwingungsgedämpft befestigt. Jede Lagerschale 7 ist in einem mit einem nicht dargestellten Chassis der Straßenwalze verbundenen Gestellteil 9 drehbar gelagert. Je nach Ausführungsart der Straßenwalze sind eine oder mehrere Walzenkörper 1, die auch angetrieben werden können, vorhanden.
Innerhalb des Walzenkörpers 1 befinden sich drei Trägheitskörper 11, 12, und 13 deren Querschnitt in Figur 2 dargestellt ist. Die Trägheitskörper 11 und 12 sind als Hohlzylinder mit je einer exzentrischen Verdickung 15 und 16 entlang jeweils einer ihrer Mantellinien ausgebildet. Die Länge des Hohlzylinders des Trägheitskörpers 11 ist um eine Toleranz kleiner als die Innenlänge des Hohlzylinders des Walzenkörpers 1, und diejenige des Trägheitskörpers 12 um eine To leranz kleiner als die Innenlänge des Hohlzylinders 11. Mittels zweier hohler Wellenstücke 17a und 17b ist der Trägheitskörper 11, und mittels je eines hohlen Wellenstücke 18a und 18b der Trägheitskörper 12 innerhalb der hohlen Wellenstücke 17a und 17b koaxial zur geometrischen Achse 20 des Walzenkörpers 1 mit jeweils zwei Lagern 22a und 22b, sowie 23a und 23b in den Stirnseiten des Walzenkörpers 1 gelagert. Der Trägheitskörper 13 ist plattenförmig ausgebildet und an einer in der geometrischen Achse 20 liegenden Welle 27 exzentrisch befestigt. Die Länge der Platte 25 ist um eine Toleranz kleiner als die Innenlänge des Trägheitskörpers 12. Der Trägheitskörper 13 ist innerhalb des Trägheitskörpers 12, dieser innerhalb des Trägheitskörpers 11 und dieser innerhalb des Walzenkörpers 1 drehbar gelagert. Die Welle 27 ist mit zwei Lagern 29 und 30 in den Stirnseiten des Hohlzylinders des Trägheitskörpers 12 auf der Welle 27 gelagert und wird innerhalb des hohlen Wellenstücks 18a mit diesem zusammen über ein Planetengetriebe 31 und dieses über eine Welle 37 vom Getriebe 32 durch einen Antrieb 33 angetrieben. Das Getriebe 32 treibt ferner über eine Welle 34 ein Zahnrad 35 an, welches mit einem weiteren Zahnrad 36 auf der hohlen Welle 17a kämmt.
Das Getriebe 32 dreht über die Welle 34, die beiden Zahnräder 35 und 36 sowie die Welle 17a den Trägheitskörper 11 und über das Planetengetriebe 31 über die Wellen 18a und 27 die Trägheitskörper 12 und 13. Da die Masseverteilung der Trägheitskörper 11, 12 und 13, wie in Figur 2 dargestellt, exzentrisch ist, ergeben sich hierdurch umlaufende Kräfte (Zentrifugalkräfte) zur Welle 27, die über die Lager 22a/22b, 23a/23b, 29 und 30 als resultierende Kraft (Vibrationskraft) auf den Walzenkörper 1 wirken.
Das in Figur 4 schematisch dargestellte Planetengetriebe 31 (es kann auch ein Differentialgetriebe mit Kegelrädern verwendet werden) wird über die Welle 37 angetrieben. Die Welle 37 wirkt auf einen Getriebeteil 39 und eine Zahnriemen scheibe 40. Der Getriebeteil 39 besitzt drei miteinander kämmende Zahnräder 39a, 39b und 39c, wobei das Zahnrad 39a auf der Achse 37 sitzt und das Zahnrad 39c auf der Achse 27, welche das Planetengetriebe 31 auf der rechten Seite in Figur 4 verläßt. Die Achsen 37 und 27 liegen auf einer Geraden und die Achse des Zahnrads 39b schneidet diese Gerade. Die Zahnriemenscheibe 40 treibt über einen Zahnriemen 41 eine Zahnriemenscheibe 42, welche über eine Welle 43 ein Zahnrad 44 bewegt, welches mit einem Zahnrad 45 kämmt. Das Zahnrad 45 sitzt auf der hohlen Welle 18a und treibt, wie bereits oben beschrieben den Trägheitskörper 12 an. Während des Betriebs ist die Achse des Zahnrads 39b feststehend. Wird nun die Achse des Zahnrads 39b um die Achse 37 verdreht, so werden die beiden Achsen 18a und 27 gegeneinander, und damit die beiden exzentrischen Massen 15 und 25 der beiden Trägheitskörper 12 und 13, d. h. ihre Masseschwerpunkte je nach Drehrichtung aufeinander zu oder voneinander weg gedreht.
Über die Welle 37 werden beide Trägheitskörper 12 und 13 mit gleicher Umdrehungszahl angetrieben. Durch ihre exzentrische Ausbildung wirken beide Trägheitskörper 12 und 13 mit einer aus den beiden Zentrifugalkräften gebildeten resultierenden Trägheitskraft K _a über die Lager 29/30, 23a/23b und 22a/22b auf den Walzenkörper 1 und lenken diesen entsprechend dessen wirksamer Masse (Gewicht des Walzenkörpers 1 plus durch die Dämpfungselemente 5 sehr stark reduziert wirkendes Gewicht der Straßenwalze) aus.
Werden nun die beiden Trägheitskörper 12 und 13 über das Planetengetreibe 31 während ihrer Rotation gegeneinander verdreht, so verringert oder vergrößert sich hierdurch die resultierende Trägheitskraft zwischen der Summe und der Differenz der Zentrifugalkräfte der einzelnen exzentrischen Masseverteilungen 16 und 25, wie aufgrund der Gesetzmäßigkeiten der technischen Mechanik leicht einzusehen ist.
Das Getriebe 32 soll nun über die Welle 34 den Trägheitskörper 11 mit der doppelten Umdrehungszahl wie die beiden Trägheitskörper 12 und 13 über das Planetengetriebe 31 antreiben. Der Wert der einfachen Umdrehungszahl ergibt sich aus der gewünschten Bodenverdichtung, welche hauptsächlich von der Beschaffenheit des Bodens 3 abhängt. Die zeitliche Zuordnung der Drehbewegungen der beiden Trägheitskörper 11, 12 und 13 ist durch das Getriebe 32 so eingestellt, daß die Verdickung 15 bei jeder zweiten Umdrehung und die Verdickung 16 und die Platte 25 bei jeder Umdrehung an ihrem bodennächsten Punkt zusammen auf einer Geraden durch die Achse 20 liegen. Die exzentrische Masseverteilung der Trägheitskörper 12 und 13 (Platte 25 und Verdickung 16) zur exzentrischen Masseverteilung des Trägheitskörpers 11 (Verdickung 15) ist nun so gewählt, daß bei einer Normdrehzahl die Zentrifugalkraft K _b des Trägheitskörpers 11 gleich groß ist, wie die resultierende Zentrifugalkraft der Trägheitskörper 12 und 13 bei der doppelten Normdrehzahl. Die hierzu benötigten Masseverteilungen, sowie deren jeweiliger exzentrischer Abstand von der Achse 20 lassen sich mit den Gesetzen der technischen Mechanik bestimmen. Die resultierende Zentrifugalkraft K _a der beiden Trägheitskörper 12 und 13 überlagern sich, wie in Figur 3 dargestellt, mit der Zentrifugalkraft K _b des Trägheitskörpers 11 zu einer gesamten resultierenden Trägheitskraft K _c, wobei pro Periode P eine maximale resultierende Kraft zum Boden 3 und zwei etwa halb so große resultierende Kräfte K _c von ihm weg gerichtet sind.
In Figur 3 sind über der Zeitachse t als Abszisse der zeitliche Verlauf während einer Periode P die jeweiligen zum Boden 3 gerichteten Kräfte K _a, K _b und K _c als Ordinate aufgetragen. Eine nach unten, gegen den Boden 3 wirkende Kraft zeigt auch hier nach unten. Die strichpunktierte Linie a gibt den Kraftverlauf der durch die Trägkeitskörper 12 und 13 hervorgerufenen resultierenden Kraft K _a, und die gestrichelte Linie b den Kraftverlauf der durch den Trägheitskörper 11 hervorgerufene Kraft K _b an. Die ausgezogene Linie c gibt den auf den Walzenkörper 1 wirkenden Kraftverlauf der resultierenden gesamten Kraft K _c an, wobei die Kraft K _a durch Verdrehen der Trägheitskörper 12 und 13 gegeneinander veränderbar und damit auch wieder der Kraftverlauf der Kraft K _c veränderbar ist.
Die vom Boden 3 weg gerichtete resultierende Kraft K _c kann so groß gewählt werden, daß sie bis auf eine Toleranz kleiner ist als die Gewichtskraft des Walzenkörpers 1, aber ohne das Gewicht der Trägheitskörper 11, 12 und 13, ohne ein Abheben des Walzenkörpers 1 vom Boden 3 befürchten zu müssen.
Anstelle dreier Massen können je nach Platzbedarf beliebig viele bewegte Massen, welche mit unterschiedlichen Umdrehungszahlen, welche ganzzahlige Vielfache einer gewünschten Grundschwingung des Druckausübungsorgan 1 sind, verwendet werden. Die optimalen Umdrehungszahlen, sowie deren Zuordnungen lassen sich bei Vorgabe des gewünschten Kraftzeitdiagramms mit bekannten mathematischen Näherungsverfahren, wie z. B. einer "angenäherten harmonischen Analyse", dargelegt in Bronstein-Semendjajew, "Taschenbuch der Mathematik", B. G. Teubner Verlagsgesellschaft, Leipzig, 1963, Seite 480 ff berechnen. Bei der Berechnung ergeben sich unendlich lange trigonometrische Reihen, welche aber mit hinreichender Genauigkeit für die erstrebte Bewegungsform schon nach den ersten Glieder abgebrochen werden können.
Als Druckausübungsorgan kann außer einem Walzenkörper 1 auch eine Platte oder ähnliches verwendet werden.
Anstelle die Kräfte senkrecht auf die Oberfläche des zu verdichtenden Bodens 3 wirken zu lassen, kann auch ein beliebiger Winkel gewählt werden. Der Winkel der maximalen Kraftwirkung hängt nur vom Winkel ab, bei dem sich die Zentrifugalkräfte der einzelnen Umdrehungen maximal überlagern. Über das Getriebe 32 läßt sich dieser Winkel einstellen.
Soll bei konstanter auf den Boden 3 über das Druckausübungsorgan einwirkender Kraft und konstanter Vibrationsfrequenz die Auslenkung des Druckausübungsorgans geändert werden, so ist die Masse des Druckausübungsorgans zu ändern. Eine derartige Änderung war bisher nicht während des Betriebs möglich; es konnte nur ein anderer Typ einer Walze verwendet werden.
Eine mögliche Ausführungsart zur Veränderung des Masse des Druckausübungsorgan, hier eines Walzenkörpers 77, der analog zum Walzenkörper 1 ausgebildet ist, ist schematisch in Figur 5 dargestellt. Zur Vereinfachung der Darstellung sind nur zwei Trägheitskörper 78a und 78b vorhanden. Der Trägheitskörper 78a ist analog zum Trägheitskörper 12 und der Trägheitskörper 78b analog zum Trägheitskörper 13 ausgebildet. Der Trägheitskörper 78a ist über eine Hohlwelle 79a und der Trägheitskörper 78b über eine Welle 79b direkt mit der Welle 37 bzw. der Welle 34 des Getriebes 32 verbunden; das Planetengetriebe 31 entfällt bei der vereinfachten Darstellung. Der Walzenkörper 77 hat an jeder Stirnseite einen zur Welle 79b koaxialen Flansch 82a und 82b, mit dem er in einem Joch 80 über zwei Wälzlager 83a und 83b gelagert ist. Das Joch 80 ist über schwingungsdämpfende Elemente 84 mit dem Gestellteil 9 der Straßenwalze befestigt. In der Mitte zwischen seinen beiden Flanschen 82a und 82b an der der Welle 79b abgewandten Seite des Jochs 80 hat dieses eine Stütze 86, von der je eine Führungsschiene 87a und 87b horizontal mit dem Gestellteil 9 verbunden ist. Beide Führungsschienen 87a und 87b sind sowohl an der Stütze 86, wie auch am Gestellteil 9 mit Gelenken 89a, 89b, 89c und 89d, wie in Figur 5 schematisch angedeutet, gelenkig befestigt. Zwei Zusatzkörper 91a und 91b sind auf den Führungsschienen 87a und 87b mit einem in sich geschlossenen Zahnriemen 92 verschiebbar angeordnet. Der Zahnriemen 92 wird über zwei an dem Gestellteil 9 befestigten Rollen 94a und 94b umgelenkt, wobei der eine Zusatzkörper 91a mit dem einen Teil des Zahnriemens 92 und der andere Zusatzkörper 91b mit dem umgelenkten Teil des Zahnrie mens 92 verbunden ist. Die Rolle 94a wird über einen weiteren Zahnriemen 95 von einer schematisch dargestellten Verstelleinrichtung 97 angetrieben. Die Zusatzkörper 91a und 91b sind derart ausgebildet, daß sie mit ihrem ganzen Gewicht auf den Führungsschienen 87a und 87b lasten; der Zahnriemen 92 dient nur zur horizontalen Verschiebung. Sie sind so am Zahnriemen 92 befestigt, daß ihre Bewegung gegenläufig erfolgt Die Führungsschienen 87a und 87b sind so ausgebildet, daß sie während des Vibrationsbetriebs nicht in Eigenschwingung kommen.
Werden die Zusatzkörper 91a und 91b mittels der Verstelleinheit 97 gegen die Gelenke 89a und 89d geschoben, so wirken sie nur mit einer vernachlässigbaren Gewichtskraft auf den Walzenkörper 77, während sie bei einem Anschlag an den Gelenken 89b und 89c mit ihrem gesamten Gewicht als Zusatzmasse wirken. Zwischen diesen beiden Extrema lassen sich alle Werte über die Lage der Zusatzkörper 91a und 91b auf den Führungsschienen 87a und 87b einstellen. Die Auslenkung des Walzenkörpers 77 ist umgekehrt proportional zur wirksamen Masse des Walzenkörpers 77 und proportional zur auf ihn wirkenden Trägheitskraft K _c. Die wirksame Masse des Walzenkörpers 77 (Druckausübungsorgan) ist die Summe der Massen des Walzenkörpers 77, des Jochs 80, der Stütze 86, zweimal der halben Masse der Führungsschienen 87a und 87b, sowie der auf den Walzenkörper 77 wirkenden jeweiligen Gewichtskraft der Zusatzkörper 91a und 91b.
Anstatt die beiden Zusatzkörper 91a und 91b nur im Raum zwischen den beiden Gestellteilen 9 zu bewegen, kann die Befestigung der Führungsschienen 87a und 87b derart gewählt werden, daß sie in den Raum außerhalb der Gestellteile 9 bewegt werden können. Befinden sich die Zusatzkörper 91a und 91b außerhalb, so wird hierdurch die wirksame Masse des Walzenkörpers 77 (Druckausübungsorgan) reduziert.
Durch die oben beschriebenen Vorrichtungen ist eine Veränderung der wirksamen Zentrifugalkräfte möglich, indem die exzentrischen Masseschwerpunkte mehrere Trägheitskörper gegeneinander oder der Masseschwerpunkt des Trägheitskörpers in bezug auf dessen Rotationsachse mittels eines Planetengetriebes verstellt werden.
Ferner ist durch Veränderung der Masse des Druckausübungsorgans dessen Auslenkung gegenüber dem Boden verstellbar.
Mit den oben beschriebenen Ausführungsformen ist unabhängig von einander die Größe der Vibrationskraft, sowie deren Richtung und deren Vibrationsfrequenz einstellbar; auch kann in unterschiedlichen Richtungen eine verschieden stark wirkende Vibrationskraft erzeugt werden. Durch diese Einstellvielfalt ist eine Bodenverdichtung in Abhängigkeit von ihrer Bodenbeschaffenheit optimal zu verwirklichen.

Claims

1. Verfahren zur Bodenverdichtung, insbesondere im Erd- und Straßenbau, bei dem zwei unwuchtig im gleichen Drehsinn umlaufende Trägheitskörper (13; 78a) auf ein Druckausübungsorgan (1; 77) wirken, wobei die gegenseitige Lage der Unwuchten während ihrer Rotation um einen Zentriwinkel verstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Zentriwinkel der beiden Unwuchten oder die Zentriwinkel mehrerer Unwuchten kontinuierlich oder schrittweise auf einen je nach dem jeweils gewünschten Verdichtungsgrad gewählten Wert im gesamten Bereich zwischen 0° entsprechend maximaler Verdichtung und 180° entsprechend minimaler oder keiner Verdichtung eingestellt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein dritter unwuchtiger Trägheitskörper (11) mit einer zweiten Umdrehungszahl synchron zur ersten Umdrehungszahl des ersten und zweiten Trägheitskörpers (13, 12) derart angetrieben wird, daß die von den Unwuchten der Trägheitskörper (11, 12, 13) auf das Druckausübungsorgan (1) übertragene resultierende Trägheitskraft in Richtung zum Boden (3) größer ist als in entgegengesetzter Richtung.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet daß der bzw. die dritten Trägheitskörper (11) gegenüber dem ersten und zweiten Trägheitskörper (13, 12) mit unterschiedlichen Umdrehungszahlen in rotierende Bewegung versetzt werden, welche derart eingestellt werden, daß sie ganzzahlige Vielfache der gewünschten Grundschwingung der periodischen Bewegung des Druckausübungsorgans (1) sind, und die Umdrehungszahlen derart synchronisiert werden, daß jeweils im Zeitpunkt, in dem die Zentrifugalkraft (K _a ) des oder der mit der niedrigeren Umdrehungszahl rotierenden Trägheitskörper (12, 13) in Richtung zum Boden (3) gerichtet ist, auch die Zentrifugalkraft (K _b ) des oder der mit der höheren Umdrehungszahl rotierenden Trägheitskörper (11) in dieselbe Richtung gerichtet ist, wobei die resultierende Trägheitskraft (K _c ) durch die Vektorsumme der Zentrifugalkräfte der Trägheitskörper (11, 12, 13) erzeugt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die wirksame Masse des Druckausübungsorgans (77) verändert wird, um dessen Auslenkung je nach Bodenbeschaffenheit gegen den Boden (3) einzustellen.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet daß, zwischen einer Lagerhalterung (80) zur Halterung des Druckausübungsorgans (77) und einem gegenüber der Lagerhalterung (80) bewegungsgedämpften Gestellteil (9) mindestens eine Zusatzmasse (91a, 91b) bei Anderung der Bodenbeschaffenheit derart verschoben wird, daß sich die wirksame Masse des Druckausübungsorgans (77) ändert.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Zusatzmassen (91a, 91b) bis zur Mitte des Druckausübungsorgans (77) synchron aufeinander zu bzw. voneinander weg bewegt werden.

7. Bodenverdichtungsvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, mit zwei mit einem Druckausübungsorgan (1; 77) verbundenen, durch eine Antriebseinrichtung (33) unwuchtig in Rotation versetzbaren Trägheitskörpern (13; 78a), gekennzeichnet durch ein Planetengetriebe (31), welches das Drehmoment der Antriebseinrichtung (33) auf den ersten und zweiten Trägheitskörper (13, 12; 78a, 78b) überträgt, und mittels welchem deren gegenseitige Unwuchtlage während der Rotation verstellbar ist, um die auf das Druckausübungsorgan (1; 77) zu übertragende, resultierende Trägheitskraft K _c in ihrer Größe während des Verdichtungsbetriebes der jeweiligen Bodenbeschaffenheit anpassen zu können.

8. Bodenverdichtungsvorrichtung nach Anspruch 7 gekennzeichnet durch mindestens einen dritten unwuchtig in Rotation versetzbaren Trägheitskörper (11), mindestens ein weiteres mit dem Planetengetriebe (31) und der Antriebseinrichtung (33) verbundenes Getriebe (32), mit dem der dritten Trägheitskörper (11) zu den ersten und zweiten Trägheitskörper (12, 13) derart synchron mit unterschiedlichen Umdrehungszahlen, die ganzzahlige Vielfache einer auf das Druckausübungsorgan (1) zu übertragenden Grundschwingung dessen gewünschter periodischen Bewegung sind, in Umdrehungen versetzbar ist, in dem jeweils zum Zeitpunkt, in dem die Zentrifugalkraft (K _a ) des oder der mit der niedrigen Umdrehungszahl rotierenden Trägheitskörper (12, 13) zum Boden (3) gerichtet ist, auch die Zentrifugalkraft (K _b ) des oder der mit der höheren Umdrehungszahl rotierenden Trägheitskörper (11) zum Boden (3) gerichtet ist, damit die von den Trägheitskörpern (11, 12, 13) auf das Druckausübungsorgan (1) übertragene, resultierende Trägheitskraft (Kc) in Richtung zum Boden (3) größer ist als entgegengesetzt.

9. Bodenverdichtungsvorrichtung nach Anspruch 8 dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine erste Welle (17a) gegenüber mindestens einer zweiten Welle (18a, 27) durch das Getriebe (32) mit einer Drehzahl, die ein ganzzahliges Vielfaches der Drehzahl der zweiten Welle ist, zueinander synchronisiert antreibbar ist, und mit jeder Welle (17a, 18a, 27) mindestens einer der Trägheitskörper (11, 12, 13) verbunden ist.

10. Bodenverdichtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die wirksame Masse des Druckausübungsorgans (1; 77) veränderbar ist, damit dessen Auslenkung hervorgerufen durch den bzw. die bewegten Trägheitskörper (11, 12, 13; 78a, 78b) gegenüber dem Boden (3) veränderbar ist.

11. Bodenverdichtungsvorrichtung nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch eine Lagerhalterung (80) zur Halterung des Druckausübungsorgans (77), welche bewegungsgedämpft mit einem tragenden Gestellteil (9) verbunden ist, und mindestens eine mit dem Gestellteil (9) und der Lagerhalterung (80) gelenkig verbundene Führungsschiene (87a, 87b), auf der mindestens eine Zusatzmasse (91a, 91b) verschiebbar angeordnet ist, um die wirksame Masse des Druckausübungsorgans (77) zu erhöhen bzw. zu erniedrigen.

12. Bodenverdichtungsvorrichtung nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch mindestens zwei auf der Lagerhalterung (80) symmetrisch zur Mitte des Druckausübungsorgans (77) angebrachte und an gegenüberliegenden Orten des Gestellteils (9) angebrachte Führungsschienen (87a, 87b) mit je einer Zusatzmasse (91a, 91b) und eine Verschiebeeinrichtung (92, 94a, 94b, 95, 97), mit der auf den Führungsschienen (87a, 87b) symmetrisch zur Mitte des Druckausübungsorgans (77) die Zusatzmassen (91a, 91b) aufeinander zu oder voneinander weg verschiebbar sind, um die wirksame Masse des Druckausübungsorgans (77) zu erhöhen oder zu erniedrigen.