ES2301747T3 - Dispositivo excitador de vibraciones para compactacion de suelo. - Google Patents

Abstract

Dispositivo excitador de vibraciones para utilizarse en una máquina de compactación del suelo, con una primera pareja de árboles de masa centrífuga (2) y con un dispositivo compensador de momento de vuelco (3), caracterizado porque como dispositivo compensador de momento de vuelco (3) está dispuesta, en la dirección del eje junto a la primera, una segunda pareja de árboles de masa centrífuga (3), y porque las parejas de árboles de masa centrífuga (3, 4) giran en contrasentido y los árboles de masa centrífuga (4, 4''; 5, 5'') diagonalmente opuestos rotan en el mismo sentido.

Description

Dispositivo excitador de vibraciones para compactación de suelo.

La invención se refiere a un dispositivo excitador de vibraciones para utilizarse en una máquina de compactación del suelo, como por ejemplo una placa vibratoria o un rodillo, con un dispositivo excitador de vibraciones, una primera pareja de árboles de masa centrífuga y un dispositivo compensador de momento de vuelco.

Las máquinas de compactación de suelo habituales, por ejemplo placas vibratorias reversibles así como rodillos vibratorios, están equipadas con una pareja de árboles de masa centrífuga en contrasentido para generar vibraciones dirigidas. Las masas centrífugas de ambos árboles rotan sincrónicamente pero con sentido de giro contrapuesto. Mediante desplazamiento de fase puede ajustarse una dirección de vibración deseada, dirigida, y generarse un movimiento de avance o retroceso de la máquina de compactación del suelo.

Según la posición de fase de las masas centrífugas se genera, sin embargo, un momento de vuelco que cambia periódicamente. Este momento de vuelco se produce porque las diferentes masas centrífugas tienen diferentes ejes de giro. Por medio de esto la fuerza centrífuga resultante de dos árboles de masa centrífuga actúa, durante el desarrollo de una rotación, siempre sobre otro punto. Aunque la dirección de la fuerza resultante permanece igual se modifican el brazo de palanca efectivo y la magnitud de la fuerza. Este momento de vuelco es indeseado, ya que actúa de forma negativa sobre el comportamiento de movimiento de la máquina de compactación de suelo.

Del documento DE 297 23 617 U se conoce una placa vibratoria que, para suprimir un momento de vuelco de este tipo, presenta un dispositivo compensador de momento de vuelco. Contiene un árbol de masa centrífuga central entre una pareja de árboles de masa centrífuga. Contiene un árbol de masa centrífuga central entre una pareja de árboles de masa centrífuga. La masa de masa centrífuga del árbol de masa centrífuga central es tan grande como toda la masa de masa centrífuga de la pareja de árboles de masa centrífuga. El árbol de masa centrífuga central gira en contrasentido respecto a la pareja de árboles de masa centrífuga que gira con el mismo sentido, en donde el número de revoluciones de todos los árboles de masa centrífuga es sincrónico. Mediante esta disposición no se produce un momento de vuelco indeseado.

La misión de la presente invención consiste en mejorar una máquina de compactación del suelo de la clase citada al comienzo y crear una alternativa sencilla y económica al dispositivo compensador de momento de vuelco, para utilizarse en una máquina de compactación del suelo.

Esta misión es resuelta por medio de que como dispositivo compensador de momento de vuelco está dispuesta, en la dirección del eje junto a la pareja de árboles de masa centrífuga, una segunda pareja de árboles de masa centrífuga. Con ello giran la primera y la segunda pareja de árboles de masa centrífuga en contrasentido y los árboles de masa centrífuga diagonalmente opuestos rotan en el mismo sentido.

La invención tiene la ventaja de que se compensan mutuamente las componentes de fuerza y los momentos de giro indeseados, de tal modo que no se produce ningún momento de vuelco.

Una ventaja adicional de la invención es que el excitador de vibraciones está estructurado de forma sencilla y simétrica con componentes del mismo tipo, de tal modo que se consiguen ventajas de costes. Debido a que la masa total de masa centrífuga se distribuye entre cuatro árboles puede aumentarse la masa total de masa centrífuga o pueden dimensionarse más pequeños los árboles de masa centrífuga.

Los árboles de masa centrífuga no tienen que estar situados con ello unos junto a otros alineados por parejas, sino que los árboles de masa centrífuga de una de las parejas de masa centrífuga pueden estar descentrados de forma paralela al eje con respecto a los árboles de masa centrífuga de la otra pareja de árboles de masa centrífuga, en el caso de una simetría en forma de cruz. Por simetría en forma de cruz se entiende aquí una disposición en la que los árboles de masa centrífuga diagonalmente opuestos están dispuestos simétricamente por parejas con respecto al punto de cruce de sus líneas de unión.

El descentramiento paralelo al eje puede producirse dentro del mismo plano o fuera del plano. Por ejemplo un árbol de masa centrífuga izquierdo trasero podría estar descentrado hacia arriba en una cierta magnitud. Después el árbol de masa centrífuga derecho delantero debería estar descentrado hacia abajo en la misma magnitud, para establecer la simetría necesaria. Con ello puede ser además ventajoso que las distancias entre los árboles de masa centrífuga diagonalmente opuestos sean diferentes.

En el caso del dispositivo conforme a la invención existe la posibilidad de generar un movimiento direccional, por medio de que se modifique la posición de fase de un árbol de masa centrífuga.

Los árboles de masa centrífuga diagonales pueden ser básicamente accionados por separado. Los árboles de masa centrífuga diagonales están acoplados con preferencia de forma solidaria en rotación, por ejemplo a través de un engranaje. Esto tiene la ventaja de que los árboles de masa centrífuga diagonales mantienen siempre el mismo sentido de giro y la misma velocidad de giro y, de este modo, garantizan siempre la funcionalidad y la compensación de momento de vuelco. La sincronización se simplifica todavía más por medio de que todos los árboles de masa centrífuga estén acoplados de forma solidaria en rotación.

En una forma de ejecución conveniente el engranaje presenta dos coronas dentadas unidas y ruedas dentadas rectas engranadas con las mismas sobre los árboles de masa centrífuga. La ventaja estriba aquí en que a partir de componentes relativamente escasos, sencillos y conocidos se crea un engranaje que asegura el funcionamiento del dispositivo.

El engranaje está con preferencia en unión efectiva con un único accionamiento. Esto tiene la ventaja de pueden mantenerse las funciones del mismo sentido de giro y los mismos números de revoluciones de los árboles de masa centrífuga y se ahorran accionamientos adicionales.

La manipulación se simplifica por medio de que cada pareja de árboles de masa centrífuga presenta un árbol de masa centrífuga con posición de fase variable. Con preferencia se dispone además de un dispositivo sincronizador para la graduación sincronizada de la posición de fase. Puede estar configurado para una graduación de fase conjunta, con el mismo sentido, de las dos parejas de árboles de masa centrífuga o para una graduación de fase independiente. Un perfeccionamiento especialmente preferido consiste en que el dispositivo sincronizador presente un divisor de corriente de funcionamiento hidráulico.

A continuación se explica la invención con más detalle, con base en tres ejemplos de ejecución representados en el dibujo. Aquí muestran esquemáticamente:

la fig. 1 una representación en perspectiva de un dispositivo excitador de vibraciones con engranaje doble de corona dentada;

la fig. 2 una representación esquemática de diferentes posiciones de fase de los masa centrífugas del dispositivo excitador de vibraciones;

la fig. 3 una vista lateral de un segundo ejemplo de ejecución de un dispositivo excitador de vibraciones; y

la fig. 4 un tercer ejemplo de ejecución de un dispositivo excitador de vibraciones.

La fig. 1 muestra en detalle un primer dispositivo excitador de vibraciones de una máquina de compactación del suelo accionado por un accionamiento 1, en el que en paralelo a una primera pareja de árboles de masa centrífuga 2 está dispuesta, descentrada lateralmente en dirección axial, una segunda pareja de árboles de masa centrífuga 3 del mismo tipo como dispositivo compensador de momento de vuelco.

Cada pareja de árboles de masa centrífuga 2, 3 comprende dos árboles de masa centrífuga 4, 5 ó 4', 5' orientados consecutivamente y en paralelo al eje, que giran en contrasentido, con las mismas masas de masa centrífuga 9, 10, en donde las masas centrífugas 9, 10 de una pareja de árboles de masa centrífuga 2, 3 están dispuestas con un descentramiento angular para generar fuerzas centrífugas desplazadas en fase, de tal modo que sus árboles de masa centrífuga están alineados por parejas. Aparte de esto los árboles de masa centrífuga con el mismo sentido de giro son diagonalmente opuestos. Los árboles de masa centrífuga 4, 4' que giran en el mismo sentido, por un lado, y los árboles de masa centrífuga 5, 5' que giran en contrasentido, por otro lado, tienen en cada caso la misma posición de fase cuando se marcha en línea recta. Para un movimiento direccional las posiciones de fase pueden ajustarse de forma diferenciada.

De este modo se dispone de una disposición en la que árboles de masa centrífuga dispuestos diagonalmente están descentrados axialmente de forma uniforme en contrasentido, axialmente respecto a un eje central imaginario que discurre en paralelo a los ejes de árboles de masa centrífuga.

Los árboles de masa centrífuga 4, 4', 5, 5' están acoplados entre sí de forma solidaria en rotación mediante un medio de transmisión de fuerza en unión positiva de forma, de tal modo que se aseguran los sentidos de giro y las asignaciones de fase. El medio de transmisión de fuerza está configurado en el presente ejemplo como engranaje doble de corona dentada 25. Sus coronas dentadas 6 unidas fijamente engranan por ambos lados en cada caso con una rueda dentada recta 7 y una rueda dentada recta 8 en contrasentido. Las ruedas dentadas rectas 7 y 8 están unidas encada caso de forma solidaria en rotación a los árboles de masa centrífuga 4, 4' y 5, 5'. El accionamiento 1 actúa a través del árbol de masa centrífuga 4 sobre el engranaje de corona dentada. Los árboles de masa centrífuga 9, 10 se sujetan mediante elementos de soporte 12, por ejemplo cojinetes de rodillos cilíndricos.

Las masas centrífugas diagonalmente opuestos de los árboles de masa centrífuga 5, 5' pueden modificarse en su posición de fase solas o conjuntamente con relación a las otras masas centrífugas, por medio de que las masas centrífugas 10 afectadas se descentran angularmente sobre sus árboles de masa centrífuga 5, 5'. Para esto se usan dos dispositivos giratorios 11 accionados hidráulicamente, que están dispuestos en el lado frontal de los árboles de masa centrífuga 5, 5'.

Si se gradúa la posición de fase de los dos árboles de masa centrífuga 10 diagonalmente opuestos simultáneamente, se modifica la dirección de la fuerza centrífuga resultante. De este modo se modifica también la dirección de vibración y la máquina de compactación del suelo se mueva hacia delante o hacia atrás. Si sólo se modifica la posición de fase de uno de los dos árboles 10 se establece un movimiento direccional.

En la fig. 2 se visualiza en representación tridimensional, esquemática el modo de trabajo del dispositivo excitador de vibraciones. Para esto se representan en la fig. 2 ocho posiciones de fase a) a h) de las masas centrífugas en el desarrollo de una rotación de árbol completa. Los puntos negros rellenos reproducen las respectivas posiciones angulares de las masas centrífugas 9, 10. Las masas centrífugas 9 giran en el sentido de las agujas del reloj, indicado mediante la flecha de sentido de giro curvada 13, y las masas centrífugas 10 giran en contra del sentido de las agujas del reloj, indicado mediante la flecha de sentido de giro 14. Asimismo las masas centrífugas 9, 10 de una pareja de árboles de masa centrífuga 2 ó 3 están desplazadas en fase en cada caso 90º. Las masas centrífugas diagonalmente opuestas tienen la misma fase.

En la representación se han reunido las fuerzas centrífugas de una pareja de árboles de masa centrífuga para formar en cada caso una fuerza centrífuga resultante, y se han representado como flecha negra rellena 15, 16. Las flechas 15, 16 se han indicado en cada caso en el punto de aplicación de la fuerza centrífuga resultante, y están dirigidas en cada caso en la dirección en la que actúa la fuerza centrífuga resultante. Además de esto, la longitud de la flecha representa la magnitud de la fuerza. Con ello la flecha 15 designa la fuerza centrífuga resultante 15 de una de las parejas de árboles de masa centrífuga 2 y la flecha 16 la fuerza centrífuga resultante 16 de la otra pareja de árboles de masa centrífuga 3.

La posición de partida conforme a la fig. 2a) muestra el comienzo del movimiento de rotación. Sobre el eje longitudinal trasero 18 rota el masa centrífuga 9 en el sentido de las agujas del reloj alrededor del eje transversal 19. La masa centrífuga 10 rota en contra del sentido de las agujas del reloj alrededor del eje transversal 20. La fuerza centrífuga resultante 15 de la pareja de árboles de masa centrífuga trasera 2 se aplica al punto de corte de los ejes de unión longitudinales 18 y 19 y actúa oblicuamente hacia abajo en la dirección x-z, es decir en dirección al suelo. La misma dirección tiene la fuerza centrífuga resultante 16 de las masas centrífugas 9 y 10, situadas sobre el eje longitudinal delantero 17, de la segunda pareja de árboles de masa centrífuga 3. La fuerza centrífuga resultante 16 se aplica al punto de corte de los ejes de unión longitudinales 17 y 20. Debido a que las dos fuerzas centrífugas resultantes 15 y 16 tienen la misma magnitud y están dirigidas en paralelo, no se produce ningún momento de vuelco.

En la fig. 2b) se ha representado una segunda fase del movimiento giratorio, en la que las masas centrífugas están descentradas 45º en el sentido de giro. Las fuerzas centrífugas dentro de cada una de las parejas de árboles de masa centrífuga 2, 3 son exactamente opuestas en cada caso. Es cierto que se producen dos momentos de giro 23, 24 de la misma magnitud alrededor de un eje central horizontal 22 imaginario. Sin embargo, estos se compensan porque, a causa de los sentidos de giro contrapuestos de las parejas de árboles de masa centrífuga 2, 3, están dirigidos en contrasentido. Como resultado de ello no se produce por tanto ningún momento de vuelco en paralelo a los ejes de giro de las masas centrífugas.

En la fig. 2c) están descentradas las masas centrífugas otros 45º en el sentido de giro. Se producen fuerzas centrífugas resultantes 15 y 16 con la misma dirección y la misma magnitud en las dos parejas de árboles de masa centrífuga 2, 3. En comparación con la primera fase mostrada en la fig. 2a) están descentradas diagonalmente en sus puntos de aplicación. La dirección de actuación de las dos fuerzas centrífugas resultantes discurre oblicuamente hacia arriba.

Conforme avanza la rotación de las masas centrífugas 9, 10 y conforme aumenta la igualdad de fase de las masas centrífugas, se aproximan los puntos de aplicación de las fuerzas centrífugas resultantes 15 y 16 al eje central 22, como se muestra en la fig. 2d). Debido a que tienen la misma magnitud y dirección, no se produce ningún momento de vuelco.

En las otras fases, que se visualizan en las figuras 2e) a 2h), se repiten los estados descritos anteriormente análogamente con direcciones y puntos de aplicación intercambiados de las fuerzas centrífugas. Como resultado de ello queda con ello, sin embargo, que no se produce en ningún caso un momento de vuelco en paralelo a los ejes de giro de las masas centrífugas.

En los ejemplos de ejecución segundo y tercero representados en las figs. 3 y 4 los árboles de masa centrífuga 4, 5 de una de las parejas de árboles de masa centrífuga 2 están descentrados de forma paralela al eje con relación a los árboles de masa centrífuga 4', 5' de la otra pareja de árboles de masa centrífuga 3, en el caso de una simetría en forma de cruz. La simetría en forma de cruz se obtiene por medio de que los árboles de masa centrífuga 4,4'; 5,5' diagonalmente opuestos están dispuestos simétricamente por parejas con relación al punto de cruce 30 de sus líneas de unión 31, 32.

En la fig. 3 se visualiza una disposición paralela al eje, descentrada tridimensionalmente, hacia arriba o hacia debajo de los árboles de masa centrífuga 5, 5' diagonalmente opuestos con relación a otros los árboles de masa centrífuga 4, 4' diagonalmente opuestos situados en un plano. El descentrado Vo hacia arriba y el descentrado Vu hacia abajo son iguales.

En el cuarto ejemplo de ejecución conforme a la fig. 4 todos los árboles de masa centrífuga están situados en un plano y son diferentes las distancias entre los árboles de masa centrífuga 5, 5'; y 4, 4' en cada caso diagonalmente opuestos.

Claims (15)

1. Dispositivo excitador de vibraciones para utilizarse en una máquina de compactación del suelo, con una primera pareja de árboles de masa centrífuga (2) y con un dispositivo compensador de momento de vuelco (3), caracterizado porque como dispositivo compensador de momento de vuelco (3) está dispuesta, en la dirección del eje junto a la primera, una segunda pareja de árboles de masa centrífuga (3), y porque las parejas de árboles de masa centrífuga (3, 4) giran en contrasentido y los árboles de masa centrífuga (4, 4'; 5, 5') diagonalmente opuestos rotan en el mismo sentido.

2. Dispositivo excitador de vibraciones conforme a la reivindicación 1, caracterizado porque los árboles de masa centrífuga (4, 5) de una de las parejas de árboles de masa centrífuga (2) están alineados por parejas con los árboles de masa centrífuga (4', 5') de la otra pareja de árboles de masa centrífuga (3).

3. Dispositivo excitador de vibraciones conforme a la reivindicación 1, caracterizado porque los árboles de masa centrífuga (4, 5) de una de las parejas de árboles de masa centrífuga (2) están descentrados de forma paralela al eje con respecto a los árboles de masa centrífuga (4', 5') de la otra pareja de árboles de masa centrífuga (3), en el caso de una simetría en forma de cruz.

4. Dispositivo excitador de vibraciones conforme a la reivindicación 3, caracterizado porque las distancias entre los árboles de masa centrífuga (4, 4'; 5, 5') diagonalmente opuestos son diferentes.

5. Dispositivo excitador de vibraciones conforme a la reivindicación 3 ó 4, caracterizado porque los árboles de masa centrífuga (4, 4'; 5, 5') están situados en un plano.

6. Dispositivo excitador de vibraciones conforme a la reivindicación 3 ó 4, caracterizado porque los árboles de masa centrífuga (4, 4'; 5, 5') están dispuestos tridimensionalmente descentrados entre sí.

7. Dispositivo excitador de vibraciones conforme a una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque cada pareja de árboles de masa centrífuga (3, 4) presenta un árbol de masa centrífuga (10) con posición de fase variable.

8. Dispositivo excitador de vibraciones conforme a la reivindicación 7, caracterizado porque se dispone de un dispositivo sincronizador para la graduación sincronizada de la posición de fase.

9. Dispositivo excitador de vibraciones conforme a la reivindicación 7 ó 8, caracterizado porque el dispositivo sincronizador está configurado para una graduación de fase conjunta, con el mismo sentido, de las dos parejas de árboles de masa centrífuga (3, 4).

10. Dispositivo excitador de vibraciones conforme a la reivindicación 7 ó 8, caracterizado porque se dispone de un dispositivo para una graduación de fase independiente.

11. Dispositivo excitador de vibraciones conforme a una de las reivindicaciones 8 a 10, caracterizado porque el dispositivo sincronizador presenta un divisor de corriente de funcionamiento hidráulico.

12. Dispositivo excitador de vibraciones conforme a una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque al menos los árboles de masa centrífuga diagonales (4, 4'; 5, 5') están acoplados de forma solidaria en rotación.

13. Dispositivo excitador de vibraciones conforme a la reivindicación 12, caracterizado porque todos los árboles de masa centrífuga (4, 4'; 5, 5') están acoplados de forma solidaria en rotación.

14. Dispositivo excitador de vibraciones conforme a la reivindicación 12 ó 13, caracterizado porque el acoplamiento solidario en rotación se compone de un engranaje (25) con dos coronas dentadas (6) y ruedas dentadas rectas (7, 8) engranadas con las mismas sobre los árboles de masa centrífuga (4, 4') y (5, 5').

15. Dispositivo excitador de vibraciones conforme a la reivindicación 14, caracterizado porque el engranaje (25) está en unión efectiva con un único accionamiento (1).