阅读说明：本技术 用于振动压实机的具有减小的转动惯量的偏心配重系统 (Eccentric counterweight system with reduced moment of inertia for vibratory compactor ) 是由 J·L·斯特恩 M·A·洛克肯 于 2019-09-02 设计创作，主要内容包括：提供了一种用于振动机构的偏心配重系统。该偏心配重系统包括第一轴,该第一轴在第一端处由第一轴支撑件可旋转地支撑并且在第二端处由第二轴支撑件可旋转地支撑。第一轴支撑件和第二轴支撑件限定轴的第一旋转轴线。偏心配重由第一轴支撑并且具有偏离第一旋转轴线的质心。该偏心配重被支撑以便能够相对于第一轴围绕第二旋转轴线旋转,其中第二旋转轴线偏离第一旋转轴线。(An eccentric weight system for a vibratory mechanism is provided. The eccentric weight system includes a first shaft rotatably supported at a first end by a first shaft support and at a second end by a second shaft support. The first shaft support and the second shaft support define a first axis of rotation of the shaft. The eccentric weight is supported by the first shaft and has a center of mass that is offset from the first axis of rotation. The eccentric weight is supported so as to be rotatable relative to the first shaft about a second axis of rotation, wherein the second axis of rotation is offset from the first axis of rotation.)

用于振动压实机的具有减小的转动惯量的偏心配重系统

技术领域

本发明总体上涉及振动压实机机器，并且更具体地涉及用于这种机器的偏心配重系统。

背景技术

压实机在建筑和造景工业中广泛用于压实粒状材料。压实机可以具有多种不同的构造，包括振动夯实机、振动平板压实机和振动压路机(或滚轮)压实机。压实机的应用可以包括：用于地基、基脚或车道的砂、砾石或碎骨料的压实；混凝土板、沥青停车场等的基础准备。在修补或修理街道、公路、人行道、停车场等期间，压实机也可用于压实热或冷沥青混合料。

典型的振动压实机包括用于压实表面的至少一个压路机。该压路机包括振动机构，该振动机构可包括偏心轴，该偏心轴可由诸如液压马达的马达加速，以便将振动传递给压路机。通常，偏心轴具有压装或焊接在偏心轴上的一个或多个配重，以获得期望的偏心质量。可以提供第二马达来旋转压路机，从而在待压实的表面上向前/向后移动振动压实机。

偏心轴的重量可以较大，以便在压路机上提供期望的振动力。因此，与偏心轴相关联的液压马达必须能够产生较高的启动扭矩以使偏心轴加速，例如在压实作业开始时。产生该启动扭矩的需要可导致需要用于压实机的较大发动机以便为偏心轴马达提供动力，这会增加压实机的成本以及增加压实机产生的排放量。该较大的启动扭矩还可导致更高的运行成本以及偏心轴马达上的磨损。

发明内容

在一个方面，本发明描述了一种用于振动机构的偏心配重系统。该偏心配重系统包括第一轴，该第一轴在第一端处由第一轴支撑件可旋转地支撑并且在第二端处由第二轴支撑件可旋转地支撑。第一轴支撑件和第二轴支撑件限定轴的第一旋转轴线。偏心配重由第一轴支撑并且具有偏离第一旋转轴线的质心。偏心配重被支撑以便能够相对于第一轴围绕第二旋转轴线旋转，其中第二旋转轴线偏离第一旋转轴线。

在另一方面，本发明描述了一种振动压实机。该振动压实机包括具有第一竖直支撑构件和第二竖直支撑构件的压实机构。第一轴在第一端处由第一轴支撑件可旋转地支撑在第一竖直支撑构件上，并且在第二端处由第二轴支撑件可旋转地支撑在第二竖直支撑构件上。第一轴支撑件和第二轴支撑件限定轴的第一旋转轴线。偏心配重由第一轴支撑并且具有偏离第一旋转轴线的质心。偏心配重被支撑以便能够相对于第一轴围绕第二旋转轴线旋转，其中第二旋转轴线偏离第一旋转轴线。

在又一方面，本发明描述了一种用于在振动机构中产生振动的方法。该方法包括以下步骤：利用第一轴支撑件将第一轴的第一端可旋转地支撑在第一竖直支撑构件上，以及利用第二轴支撑件将第一轴的第二端可旋转地支撑在第二竖直支撑构件上。第一轴支撑件和第二轴支撑件限定轴的第一旋转轴线。偏心配重由第一轴支撑。偏心配重具有偏离第一旋转轴线的质心，并且偏心配重被支撑以便能够相对于第一轴围绕第二旋转轴线旋转，其中第二旋转轴线偏离第一旋转轴线。第一轴围绕第一旋转轴线旋转。

附图说明

图1是根据本发明的示例性振动压实机的侧视图。

图2是用于图1的振动压实机的偏心配重系统的一个实施例的等距视图。

图3是图1的振动压实机的压实压路机的剖视图，示出了图2的偏心配重系统。

图4是图2的振动压实机的压实压路机的剖视图，示出了根据本发明的偏心配重系统的另一个实施例。

具体实施方式

本发明总体上涉及一种振动压实机机器，该振动压实机机器具有与有待压实的表面滚动接触的一个或多个压路机滚轮。参照附图中的图1，示出了根据本发明的示例性振动压实机10。压实机通常用于松散表面材料(例如可进一步包装或致密化的材料)设置在表面12上的情况。当压实机10在表面12上行进时，压实机产生的振动力被传递到表面上。这些振动力与机器的重量协同作用，将松散材料压缩到更大压实和密度的状态。压实机机器可以在表面上进行一次或多次通过以提供期望的压实程度。在一个预期应用中，松散材料可以是新沉积的沥青，其将被压实成道路或类似的硬顶表面。然而，在其他应用中，材料可以是土壤、砾石、砂、填埋垃圾、混凝土等。

再次参照附图中的图1，压实机10相对于待压实的表面12示出。所示压实机10是具有可旋转地安装在主框架18上的第一压实辊14和第二压实辊16的双辊振动压实机。主框架18还支撑发动机20，在这种情况下，发动机20具有可操作地且通常地连接到其上的第一液压泵22和第二液压泵24。发动机20可以是柴油发动机、汽油发动机、气体燃料动力发动机或对本领域技术人员来说显而易见的任何其他类型的发动机。可以设想，如果需要，发动机20可替代地体现为非燃烧动力源，例如燃料电池、电池或电动机。尽管图1所示的压实机10具有包括两个压实辊14、16的特定构造，但本发明适用于可操作以压实表面材料的任何压实机机器，包括例如仅具有单个压实辊的压实机、具有振动机构的气动压实机、平板夯。本发明还适用于具有振动机构的其他机器，例如具有振动机构的料斗。

第一压实辊14和第二压实辊16中的每一个可构造成细长的中空圆柱体，该圆柱体具有封闭内部容积的圆柱形外壁26。圆柱形辊外壁26可以沿着圆柱形辊轴线延伸并限定圆柱形辊轴线。第二液压泵24可操作地连接到第二液压马达32，如图3所示，第二液压马达32布置和构造成将旋转传递到第一压实辊14，从而驱动压实机10在被压实的表面12上沿期望的方向运动。在一些实施例中，第二压实辊16也可以由第二液压马达32或单独的液压马达可旋转地驱动。也可以使用不同于液压马达的马达，比如，例如电动机。为了承受与各种表面材料的滚动接触以及压实各种表面材料，辊外壁26可以由诸如铸铁或钢等厚的刚性材料制成。尽管所示实施例示出第一压实辊和第二压实辊的外壁26具有光滑的圆柱形形状，但在其他实施例中，多个凸台或垫可从外壁26的表面突出以例如打碎被压实的材料的聚集体。

为了通过第一压实辊14将振动、振荡或其他重复力传递到被压实的材料上，第一压实辊14包括振动机构28。振动机构28可以可操作地连接到第一液压马达30，第一液压马达30又可操作地连接到由发动机20驱动的第一液压泵22。不同于液压泵和液压马达组合的马达或装置可用于驱动振动机构，比如，例如电动机。因此，本发明的振动机构不仅限于使用液压泵和马达的实施例。在这种情况下，第二压实辊16包括第二振动机构34。由于第一压实辊14和第二压实辊16在结构上和操作上类似，如图3所示，包括第一压实辊14的描述、结构和元件也适用于第二压实辊16。因此，本文将不详细描述第二压实辊16。尽管在所示实施例中压实辊14、16中的每一个包括振动机构28、34，但是应当理解，本发明还适用于仅具有装备有振动机构的单个辊的压实机。此外，本发明还适用于压实机10，其中第一压实辊14具有与第二压实辊16不同的构造或操作。

为了便于产生振动力，振动机构可以包括如图2-3所示的偏心配重系统36。偏心配重系统36可以包括支撑在旋转轴40上的偏心配重38。旋转轴40可具有第一旋转轴线42，并且偏心配重38可具有偏离第一旋转轴线42的质心。在图2-3所示的实施例中，旋转轴40是曲柄轴的形式，其包括在其两端具有曲柄部分46、48的偏离中心部分44。曲柄部分46、48各自弯曲成不与旋转轴40的第一旋转轴线42对齐。在这种情况下，偏心配重38支撑在旋转轴40的偏离中心部分44上。如下面更详细地讨论的，图2-3中所示的旋转轴40仅仅是用于旋转轴的一个示例性构造，该旋转轴将偏心配重38支撑在偏离轴的第一旋转轴线42的位置，并且本领域技术人员应当理解，旋转轴40可以具有不同于所示的构造。

类似地，图2-3所示的偏心配重38具有相对于旋转轴40的偏离中心部分44对称布置的大致圆柱形构造。然而，应当理解，偏心配重38可以具有不同于所示的构造和/或相对于旋转轴40的中心部分44非对称地支撑，以便提供期望的振动效果。例如，偏心配重38可以分成多个单独的配重元件。这些单独的配重元件可以是相对于彼此可移动的以便在该偏心配重系统的旋转过程中产生不同程度的不平衡。由这种布置产生的振动的振幅可以通过将单独的偏心配重元件相对于彼此定位以改变质量(即，质心或形心)相对于第一旋转轴线的平均分布来改变。这种系统中的振动幅度随着质心远离偏心配重的第一旋转轴线移动而增加，并且随着质心朝向第一旋转轴线移动而趋向零减小。改变配重元件绕其公共轴线的旋转速度可以改变由这种布置产生的振动的频率。

图3提供了第一压实辊14的剖视图，示出了偏心配重系统36如何被支撑在辊的内部。特别地，第一压实辊的内部可以包括轴向间隔开的相对和平行的第一竖直构件50和第二竖直构件52，其连接到第一压实辊14的弯曲外壁26的内部。旋转轴40可以在第一竖直构件50和第二竖直构件52之间延伸。更具体地，第一竖直构件50和第二竖直构件52可以分别承载第一轴支撑件56和第二轴支撑件58，其中第一轴支撑件56构造成用于可旋转地支撑旋转轴40的第一端57并且第二轴支撑件58构造成用于可旋转地支撑旋转轴40的第二端59。第一轴支撑件56和第二轴支撑件58限定旋转轴40的第一旋转轴线42。在所示实施例中，第一轴支撑件56和第二轴支撑件58为第一轴承60和第二轴承62的形式，其分别支撑在第一竖直构件50和第二竖直构件52上的第一托架64和第二托架66中。

为了驱动旋转轴40旋转，轴的第一端57可以连接到第一旋转联接器68，第一旋转联接器68又可以连接到第一液压马达30，使得第一液压马达30的旋转被传递到旋转轴40，如图3所示。另外，第二液压马达32可以经由第二联接器70连接到第一压实辊14，使得第二液压马达32的旋转可以引起第一压实辊14的旋转。第一压实辊14的旋转可以相对于表面在向前或向后的方向上推进振动压实机10，同时压实表面12。

为了减小偏心配重系统36的总质量惯性效应，偏心配重38的至少一部分可以被支撑以便能够围绕第二旋转轴线72相对于偏离第一旋转轴线42的旋转轴40旋转。例如，在图3中所示的实施例中，偏心配重38通过一个或多个轴承，特别是轴向间隔开的第三轴承74和第四轴承76可旋转地支撑在旋转轴40的中心部分44上。第三轴承74和第四轴承76构造和布置以便限定第二旋转轴线72，偏心配重38可围绕该第二旋转轴线72相对于旋转轴40旋转。偏心配重38可以代表振动机构的大部分旋转偏心质量。因此，使偏心配重38可绕第二旋转轴线72旋转基本上减小了当加速振动机构28时必须克服的惯性的旋转部分。

图4中示出了本发明的偏心配重系统36的另一个实施例。图4中与图3的实施例中的元件基本相同的元件被赋予相同的附图标记。不同于如图2和图3所示的在任一端具有曲柄部分的偏离中心部分的曲柄轴布置，图4的实施例的旋转轴40具有位于第一轴承60和第二轴承62之间的主轴部分78和臂部分80，该臂部分80由主轴部分78支撑并相对于主轴部分78大致垂直地延伸。类似于图3的实施例，第一旋转轴线42由第一轴承60和第二轴承62限定，并且在这种情况下，第一旋转轴线42与主轴部分78的纵向轴线同轴。承载偏心配重38的外轴部分82相对于主轴部分78和第一旋转轴线42偏离地与臂部分80大致垂直地连接。在所示实施例中，外轴部分82平行于主轴部分78延伸。此外，所示的外轴部分82分成两个部段，每个部段从臂部分80轴向(相对于滚轮)向外延伸。两个部段中的每一个承载偏心配重38的相应元件，在这种情况下偏心配重38的相应元件被分成两个偏心配重元件84、86。在图4的实施例中，偏心配重38的元件84、86中的每一个通过两个轴承88支撑在相应的外轴部分82上。类似于图3的实施例，这些轴承88限定第二旋转轴线72，偏心配重元件84、86可围绕该第二旋转轴线72相对于旋转轴40旋转。

如将从图2-4中理解的，不同构造的旋转轴40布置可用于相对于轴的第一旋转轴线42偏离地支撑偏心配重38。因此，本发明不限于用于该旋转轴的任何特定布置或构造，只要该旋转轴能够直接或间接地支撑该偏心配重，该偏心配重的质心相对于轴的旋转轴线偏离即可。

在操作中，第一液压泵22向第一液压马达30供应加压流体。第一液压马达30构造成通过在轴的第一端57处的第一旋转联接器68旋转旋转轴40。当第一液压马达30在第一端施加扭矩时，旋转轴40开始旋转。当旋转轴40旋转时，由于偏心配重系统36产生离心力。在一定的转速下，偏心配重系统36达到操作频率并且由于净离心力而开始振动。该振动通过第一竖直构件50和第二竖直构件52在第一压实辊14上引起振动力。

工业实用性

本发明的振动机构，特别是偏心配重系统适用于具有振动机构的任何类型的机器，并且不限于如图1所示的双辊振动压实机或如图3所示的由液压马达和/或泵驱动的振动机构。相反，本发明适用于可操作以产生振动的任何机器。在所示实施例的情况下，操作者可以通过使用用户界面致动第一压实辊14的振动，该用户界面可以位于例如压实机10的驾驶室中。当操作者致动用户界面上的振动命令时，控制器向第一液压泵22发送命令信号，第一液压泵22又向第一液压马达30供应加压液压流体。第一液压马达30旋转偏心配重系统36的旋转轴40并将其加速到操作频率。当偏心配重系统36达到操作频率时，其由于偏心配重38的偏离布置而开始振动，并且这种振动通过第一竖直构件50和第二竖直构件52传递给第一压实辊14，第一竖直构件50和第二竖直构件52压实振动压实机10下方的表面12。

典型的偏心配重系统需要明显更大的扭矩/动力来加速偏心配重系统，例如在启动时。因此，装备有这种偏心配重系统的振动压实机必须装备有大于所需发动机的发动机，以满足振动机构的峰值功率需求。通过将旋转偏心质量的大部分重量放置在允许该质量绕第二旋转轴线旋转的轴承上，本发明的偏心配重系统能够显著减小或消除在振动机构加速期间必须克服的转动惯量。因此，本发明的偏心配重系统仅需要克服当加速该系统时偏心配重的平移惯性。相反，典型的偏心配重系统必须克服启动时对运动的完全旋转和平移惯性阻力。在一些实施例中，本发明的偏心配重系统可以将使该偏心配重系统加速显著量的动力要求降低。

本发明包括如适用法律所允许的所附权利要求书中所述主题的所有修改和等同物。此外，除非本文另有说明或与上下文明显矛盾，否则本发明涵盖上述要素在其所有可能变化形式中的任何组合。