SE1300309A1 - Excenteraxel för kompakteringsmaskin - Google Patents

Abstract

Excenteraxel l för kompakteringsmaskin, innefattande en första 3 och enandra 4 rotoraxel anordnade med längdutbredning längs en rotationsaxel 2,en första 5 och andra 6 övergångsaxel samt en mittaxel 7, i sin ena ändeförbunden till den första rotoraxeln 3 via den första övergångsaxeln 5 och isin andra ände förbunden till den andra rotoraxeln 4 via den andraövergångsaxeln 6. Mittaxelns 7 längdutbredning är anordnad i sammariktning som rotationsaxeln 2. Varje sektion av mittaxeln 7 begränsas tilldet yttre av en approximativt cirkelformad kurva 8 med en diameter D.Kurvan 8 sammanfaller med eller är belägen på ett minsta avstånd A på0.2D eller kortare från rotationsaxelns 2 skämingspunkt 9 i sektionsplanet.

Description

25 30 35 40 2 klasser och medför en sänkning av excenteraxelns masströghetsmoment på upp till 44 % jämfört med tidigare kända och optimerade axlar.

Uppfinning kommer att närmare beskrivas med hjälp av de bifogade figurerna 1-7. Figur 1-2 visar en excenteraxel i en isometrisk vy respektive i en vy från sidan. Figuren 3 visar en förstorad sektion av ett första och föredraget utföringsexempel av excenteraxeln från figur 1-2. Figur 4-5 visar förstorade sektioner av ett andra och tredje utföringsexempel av excenteraxeln från figur 1-2. Figur 6 visar ett diagram över excenteraxelns egenskaper. Figur 7 åskådliggör omfattningen av begreppet ”approximativt cirkelforrnad kurva”.

Figur 1 visar en excenteraxel 1 anordnad roterbar runt en rotationsaxel 2 i valsen på en asfaltsvält (ej visad). Excenteraxelns 1 båda axeländar har maskinbearbetade ytor för de lagringar (ej visade) som ger axeln 1 dess roterbarhet. Den ena axeländen (den till höger) är förbunden via ett kilspår och lämpliga maskinelement till en hydraulisk motor (ej visad) som roterar axeln 1 runt rotationsaxeln 2. Den roterande excenteraxeln 1 påverkar på avsett sätt valsen till att vibrera och kompaktera asfalten. Excenteraxeln 1 är utformad gjuten i segjärn. Det är även möjligt att utforma axeln 1 i smidesstål eller i svetsbara stål.

Excenteraxeln 1 i Figur 2 innefattar en första 3 och andra 4 rotoraxel anordnade med längdutbredning längs rotationsaxeln 2, en första 5 och andra 6 övergångsaxel samt en mittaxel 7, i sin ena ände förbuden till den första rotoraxeln 3 via den första övergångsaxeln 5 och i sin andra ände förbunden till den andra rotoraxeln 4 via den andra övergångsaxeln 6.

Mittaxeln 7 är anordnad med längdutbredning i rotationsaxelns 2 riktning.

Den första 3 och andra 4 rotoraxelns funktion är att utgöra lagersäten för de tidigare nämnda lagringarna. Som tidigare nämnts har den första rotoraxeln 3 dessutom funktionen att förbinda excenteraxeln 1 med den hydrauliska motom via ett ldlspår. Lagersätena och kilspåret är maskinbearbetade till lämpliga dimensioner och toleranser efter gjutningen av excenteraxeln 1.

Det är även möjligt att använda andra typer förbindningar som t.ex. bomförband. Den första 5 och andra 6 övergångsaxeln funktion är att förbinda rotoraxlama 3,4 med mittaxeln 7. Axlama 5,6 är utfonnade så att de fungerar som en övergång mellan rotoraxlarnas 3,4 och mittaxelns 7 olika dimensioner. Dimensionsövergången är anordnad så att mittaxeln 7 förskjuts radiellt från rotationsaxeln 2 på ett sätt som närmare kommer att beskrivas i anslutning till figurerna 3-5. Axlarna 5,6 är anordnade med en längdutbredning i rotationsaxelns 2 riktning som gör att mittaxelns 7 tyngdpunkt erhåller en lämplig placering i axiell led i valsen. Mittaxelns 7 funktion är att generera excentermoment. Mittaxeln 7 och övergångsaxlama 5,6 är anordnade med längderna L1 resp. L2,L3 i 10 15 20 25 30 35 40 3 rotationsaxelns 2 riktning. Axelns 1 fördelaktiga egenskaper erhålls genom en innovativ utformning av proportionerna mellan längdema Ll , L2, L3 samt genom en innovativ utformning av mittaxelns 7 sektion. Mittaxelns 7 längd L1 skall enligt uppfinningen utformas med så stor andel av den totala längden (Ll+L2+L3) för axlarna 5,6,7 som möjligt. Förhållandet mellan mittaxelns 7 längd Ll i rotoraxelns 2 riktning och summan av mittaxelns 7 längd L1 samt de båda övergångsaxlarnas 5,6 längder L2,L3 i samma riktning är 0,9 för den visade axeln 1. Uppfinnings fördelar kan dock erhållas ända ner till ett förhållande på 0,3. Det senare förhållandet kan t.ex. erhållas vid de relativt korta excenteraxlar som används i excentersystemen på 40-kilos vibratorplattor. Mittaxelns 7 sektion kommer att beskrivas i anslutning till figurema 3-5 och 7.

Figur 3 visar hur mittaxelns 7 sektion (tvärs mittaxelns 7 längd- utbredningsriktning) begränsas till det yttre av en approximativt cirkelformad kurva 8. Begreppet ”approximativt cirkelformad kurva” kommer att definieras i anslutning till Figur 7. I det här föredragna utföringsexemplet utgörs kurvan 8 av en cirkel, d.v.s. av en sluten kurva.

Mittaxeln 7 är utformad så att kurvan 8 sammanfaller med rotationsaxelns 2 skärningspunkt 9 i sektionsplanet (d.v.s. så att punkten 9 befinner sig på kurvan 8). Mittaxeln 7 är utformad så att varje sektion av den uppvisar identiska kurvor 8 med identiska belägenheter i förhållande till punkten 9.

Utformningen ger excenteraxeln 1 optimala egenskaper med ett förhållande R mellan dess excentermoment och masströghetsmoment på 24 m'1, samtidigt som axelns 1 vikt endast uppgår till 9,4 kg.

Figur 4 visar ett andra utföringsexempel av excenteraxeln 1. Mittaxelns 7 sektion är i detta exempel anordnad så att den approximativt cirkelformade kurvan 8, med en diameter D, är belägen på ett minsta avstånd A på 0,2D (0,2 multiplicerat med D) från rotationsaxelns 2 skämingspunkt 9 i sektionsplanet. Belägenheten är anordnad så att kurvan 8 inringar punkten 9. Kurvan 8 utgörs även i detta utföringsexempel av en cirkel och mittaxeln 7 är utformad så att varje sektion av den uppvisar identiska kurvor 8 med identiska belägenheter i förhållande till punkten 9. Excenteraxeln 1 får bra egenskaper även i detta utföringsexempel. Förhållandet R mellan dess excenterrnoment och masströghetsmoment är 21,2 m4, men förskjutningen av kurvans 8 centrum mot rotationsaxeln 2, och den erforderliga diameterökningen av kurvan 8, för bibehållandet av axelns 1 excenterrnoment, innebär en viktökning på 37 % jämfört med axeln 1 enligt första utföringsexemplet. Det är således mindre intressant att utforma mittaxeln 7 med längre avstånd A än 0,2D eftersom detta skulle medföra en ännu större viktökning. Utformning med kortare avstånd A än 0,2D, och speciellt med ett avstånd A på 0,1D eller kortare, ger dock bra egenskaper.

Det senare avståndet A kan vara en konsekvens av vidlyftiga 10 15 20 25 30 35 40 4 tillverkningstoleranser för en excenteraxel 1 som utformats enligt det första utföringsexemplet i figur 3.

Figuren 5 visar ett tredje utföringsexempel av excenteraxeln 1. Mittaxelns 7 sektion är också i detta exempel anordnad så att den approximativt cirkelformade kurvan 8, med en diameter D, är belägen på ett minsta avstånd A på 0,2D från rotationsaxelns 2 skämingspunkt 9 i sektionsplanet.

Mittaxeln 7 och kurvans 8 belägenhet är anordnad så att kurvan 8 utesluter punkten 9. Kurvan 8 utgörs även i detta utföringsexempel av en cirkel och mittaxeln 7 är utformad så att varje sektion av den uppvisar identiska kurvor 8 med identiska belägenheter i förhållande till punkten 9.

Excenteraxeln 1 får bra egenskaper även i detta utföringsexempel.

Förhållandet R mellan dess excentermoment och masströghetsmoment är 22,9 m4, men den maximala böj spänningen, i mitten av mittaxelns 7 längdutbredning, är dock 40 % högre än motsvarande värde i första utföringsexemplet. Det är således mindre intressant att utforma mittaxeln 7 med längre avstånd A än 0,2D eftersom detta skulle medföra ännu högre böjspänning. Utformning med kortare avstånd A än 0,2D, och speciellt med ett avstånd A på O,1D eller kortare, ger dock bra egenskaper. Det senare avståndet A kan även vara en konsekvens av vidlyftiga tillverkningstoleranser för en excenteraxel 1 som utformats enligt det första utföringsexemplet i figur 3. Utförande enligt det tredje utföringsexempelet är speciellt fördelaktigt när excenteraxelns l låga vikt prioriteras högre än ett optimalt förhållande R. Vikten för excenteraxeln 1 enligt tredje utföringsexemplet är upp till 17 % lägre än för axeln l enligt första utföringsexemplet.

Figur 6 visar ett diagram med en graf R, en graf M och en graf S.

Grafen R visar hur förhållandet R, mellan excenteraxelns excenterrnoment och masströghetsmoment, varierar för 1:a, 2:a, och 3 :e utföringsexemplet beroende av avståndet A. Avståndet A, är som tidigare nämnts, det minsta avståndet mellan den approximativt cirkelforrnade kurvan i en sektion av mittaxeln, och rotationsaxelns skämingspunkt i sektionsplanet. Avståndet A anges som O-0,2 delar av den approximativt cirkelformade kurvans diameter D. Grafen visar hur det bästa och högsta värdet på förhållandet R erhålls för 1:a utföringsexemplet (figur 3) där avståndet A=0, d.v.s. där rotationspunktens skämingspunkt ligger på den approximativt cirkelformade kurvan.

Grafen M visar hur excenteraxelns massa varierar för 1 za, 2:a, och 3 :e utföringsexemplet. Som tidigare nämnts, medför utförande enligt 3 :e utföringsexemplet (figur 5), lägst vikt för excenteraxeln.

Grafen S visar hur den maximala böj spänningen, i mitten av excenteraxelns längdutbredning, varierar för 1:a, 2:a, och 3:e utföringsexemplet. 10 15 20 25 30 35 40 5 Figur 7 visar exempel på sektioner av olika mittaxlar 7 och de kurvor G (raka och/eller krökta kurvor) som begränsar sektionerna. I varje exempel visas även den minsta cirkel C, med en diameter D, som omsluter samtliga kurvor G. Den minsta omslutande cirkeln C tillåts tangera eller sammanfalla med kurvoma G. Det största avståndet B mellan cirkeln C och kurvoma G är inte i något exempel större än 0,08D. Kurvor G enligt exemplen ovan, eller enligt andra exempel med liknande konfiguration och uppfyllande av villkoret ovan, omfattas av begreppet ”approximativt cirkelfonnad kurva” och skall uttryckligen anses omfattas av föreliggande ansökans patentkrav. Den minsta omslutande cirkeln C och dess diameter D skall i dessa exempel definieras som den approximativt cirkelforrnade kurvan 8 med diametern D. Den optimala kurvan 8 är, som tidigare nämnts i anslutning till figurema 3-6, en cirkel. Utföranden enligt exemplen ovan kan t.ex. vara en konsekvens av vidlyftiga toleranser eller produktionstekniska anpassningar vid tillverkningen av excenteraxlama 1.

Ovan beskrivna utföringsexempel omfattar samma excentermoment-klass, d.v.s. excenteraxlar med det specifika excentermomentet O,2lkgm. Som tidigare nämnts utgör storleken på värdet för förhållandet R, mellan axelns excentermoment och masströghetsmoment, ett bra mått på hur pass lätt- startad en axel är inom en viss excenterrnoment klass. R-värdet kan dock endast användas för jämförelse mellan axlar som har samma specifika excenterrnoment. Tillvägagångssättet för att erhålla bra R-värden är dock det samma inom alla excenterrnomentklasser. Föreliggande ansökans patentkrav skall därför anses omfatta excenteraxlar inom alla excentermoments-klasser. Likaså skall ansökan även anses omfatta excenteraxlar som i olika mittaxel-sektioner uppvisar varierande diametrar och/eller varierande belägenheter för de approximativt cirkelforrnade kurvoma. Sådana ”spolformiga” utföringsexempel på excenteraxelns mittaxel kan t.ex. vara lämpligt för att sänka böj spänningama i axeln.

Axlama är dock betydligt mer komplicerade att tillverka än de axlar som vissas i figurema 1-5.

Håltagning i excenteraxeln 1, speciellt i dess mittaxel 7, skall undvikas eftersom den orsakar kritiska spänningskoncentrationer och reducerad böjstyvhet i axeln. Det kan t.ex. verka lockande (men det är absolut inte rekommenderbart!) att anordna genomgående hål eller gängade bottenhål i mittaxeln 7 för att kunna fasta motvikter till axeln och på så vis balansera den under maskinbearbetningen. Vid tolkningen av föreliggande ansökans patentkrav skall det bortses från sektioner av mittaxeln 7 som uppvisar spår av håltagning.

Claims (1)

Patentkrav :

1. Excenteraxel 1 för kompakteringsmaskin, innefattande en första 3 och en andra 4 rotoraxel anordnade med längdutbredning längs en rotationsaxel 2, en första 5 och andra 6 övergångsaxel samt en mittaxel 7, i sin ena ände förbunden till den första rotoraxeln 3 via den första övergångsaxeln 5 och i sin andra ände förbunden till den andra rotoraxeln 4 via den andra övergångsaxeln 6 samt anordnad med längdutbredning i rotationsaxelns 2 riktning, kännetecknad av att varje sektion av mittaxeln 7 begränsas till det yttre av en approximativt cirkelformad kurva 8 med en diameter D och av att kurvan 8 sammanfaller med eller är belägen på ett minsta avstånd A på 0,2D eller kortare från rotationsaxelns 2 skärningspunkt 9 i sektionsplanet. Excenteraxel 1 enligt patenkrav 1, kännetecknad av att avståndet A är 0,lD eller kortare. . Excenteraxel 1 enligt patenkrav 1, kännetecknad av att avståndet A är 0,05D eller kortare. Excenteraxel 1 enligt något av patentkraven 1-3, kännetecknad av att förhållandet mellan mittaxelns 7 längd L1 i rotoraxelns 2 riktning och summan av mittaxelns 7 längd L1 samt de båda övergångsaxlamas 5,6 längder L2,L3 i samma riktning är 0,3-0,9. . Excenteraxel 1 enligt något av patentkraven 1-4, kännetecknad av att varje sektion av mittaxeln 7 uppvisar identiska kurvor 8 med identiska belägenheter i förhållande till punkten 9. Excenteraxel 1 enligt något av patentkraven 1-5, kännetecknad av att den approximativt cirkelforrnade kurvan 8 utgörs av en cirkel.