Вибрационный механизм вальца дорожного катка с регулировкой вынуждающей силы Российский патент 2023 года по МПК E01C19/28 

Изобретение относится к дорожно-строительным машинам и предназначено для уплотнения дорожных покрытий, оснований и грунта.

Известен вибрационный каток (патент US 5934824 A, кл. Е01С 19/38; Е01С 19/26, опубл. 20.02.1997), включающий в себя генератор вибрации, состоящий из двух дебалансных валов, расположенных коаксиально друг относительно друга с возможностью изменения разности фаз между дебалансными валами. Общая ось вращения дебалансных валов совпадает с осью привода вальца.

Однако недостатком данной конструкции является низкое быстродействие, поскольку муфта блокировки дифференциала увеличивает время регулировки величины вынуждающей силы. Кроме этого, регулировка производится при выключенном приводе генератора вибрации, что делает невозможным оперативное изменение величины вынуждающей силы в процессе уплотнения.

Известно устройство для создания круговой вибрации с возможностью плавного изменения величины вынуждающей силы (патент ЕР 2172279 В1, кл. В06В 1/16, опубл. 13.07.2011), включающее в себя первый и второй дебалансные грузы, закрепленные на основном валу с возможностью вращения относительно последнего, регулировочный узел, обеспечивающий вращение первого дебалансного груза относительно основного вала, а также муфту, обеспечивающую вращение второго дебалансного груза в направлении противоположном направлению вращения первого дебалансного груза.

Однако недостатком данной конструкции является трудность изготовления в связи со сложной конфигурацией составных элементов. Кроме того, конструкция содержит концентраторы напряжений в виде винтовых пазов в регулировочной втулке, а также удлиненного отверстия в основном валу, что снижает прочность конструкции.

Известен валец вибрационного катка (патент RU 146104 U1, кл. Е01С 19/00, опубл. 27.09.2014), включающий в себя два дебалансных вала, соединенных между собой подвижным шлицевым валом, перемещающимся в осевом направлении от гидроцилиндра через штангу и позволяющим валам смещаться друг относительно друга.

Однако недостатком данной конструкции является дискретное изменение вынуждающего усилия и, как следствие, ограниченное количество режимов работы вибратора вальца.

Наиболее близким к заявленному изобретению является вибрационный валец дорожного катка (патент RU 214266 U1, кл. Е01С 19/28, опубл. 18.10.2022), включающий в себя корпус, закрепленный внутри вальца, опору, гидромотор, зубчатую передачу, блокируемый дифференциал, дебалансный вал, датчик контроля частоты вращения полого вала, датчик контроля частоты вращения дебалансного вала, механизм блокировки дифференциала, гидроцилиндр, ведущий вал, полумуфту, шестерню.

Однако недостатком данной конструкции является низкое быстродействие, поскольку в процессе регулировки величины вынуждающей силы необходимо дополнительное время на разблокирование и последующее блокирование дифференциала посредством полумуфты.

Технической задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является упрощение конструкции, повышение быстродействия регулирования величины вынуждающей силы, а также обеспечение оперативности и плавности регулирования.

Поставленная задача решается тем, что вибрационный механизм с регулировкой вынуждающей силы, включающий в себя установленные внутри вальца ведущий двигатель, закрепленный на опорной пластине, вибровозбудитель, состоящий из корпуса, прикрепленного к раме вальца, внутри которого в подшипниках установлен полый вал с закрепленным на нем дебалансом, центральный вал с закрепленным на нем дебалансом, установленный внутри полого вала, причем полый и центральный валы расположены коаксиально и имеют возможность поворота друг относительно друга, а статические моменты дебалансов равны, согласно изобретению, содержит планетарный механизм, состоящий из корпуса, который с одной стороны установлен в подшипниках опоры, соединенной с рамой вальца, а с другой стороны жестко закреплен на опорной пластине, и внутри которого расположены водило, имеющее возможность поворота относительно корпуса вокруг основной оси планетарного механизма, ведущее зубчатое колесо, сателлиты и шестерни, оси вращения которых соединены с внутренними поверхностями водила и корпуса соответственно, двухвенцовое зубчатое колесо, установленное в подшипнике, ведомое зубчатое колесо, соединенное с полым валом и установленное на подшипниках, а также ведущий вал, соединенный одним концом, установленным в подшипнике, с выходным валом ведущего двигателя, и соединенный другим концом, установленным в отверстии ведомого зубчатого колеса, с центральным валом, кроме этого содержит регулировочное устройство, состоящее из двигателя, установленного на опорной пластине, шестерни, установленной на выходном валу двигателя и образующей зацепление с зубчатым венцом водила.

Такая конструкция позволяет регулировать взаимное положение дебалансов полого и центрального валов посредством поворота водила планетарного механизма на заданный угол.

Сущность изобретения поясняется рисунками, представленными на фиг. 1, фиг. 2 и фиг. 3. На фиг. 1 изображено поперечное сечение вибрационного механизма вальца дорожного катка; на фиг. 2 показана фрагментарная аксонометрическая проекция планетарного механизма; на фиг. 3 показана схема действия центробежных сил дебалансов вибровозбудителя.

Вибрационный механизм содержит ведущий двигатель 1, планетарный механизм 2, вибровозбудитель 3 и регулировочное устройство 4, установленные внутри вальца 5.

Планетарный механизм 2 включает в себя корпус 6, внутри которого расположены водило 7, ведущее зубчатое колесо 8, сателлиты 9, двухвенцовое зубчатое колесо 10, шестерни 11, ведомое зубчатое колесо 12, а также ведущий вал 13. Корпус 6 с одной стороны жестко закреплен на опорной пластине 14, а с другой стороны установлен в подшипниках 15 опоры 16, соединенной с рамой вальца 5. Водило 7 имеет возможность поворота относительно корпуса 6 вокруг основной оси планетарного механизма 2. Оси вращения сателлитов 9 и шестерней 11 соединены с внутренними поверхностями водила 7 и корпуса 6 соответственно. Выходной вал ведущего двигателя 1, установленного на опорной пластине 14, соединен с ведущим валом 13, один конец которого установлен в подшипнике 17, а другой - в отверстии ведомого зубчатого колеса 12, установленного на подшипниках 18. Двухвенцовое зубчатое колесо 10 установлено в подшипнике 19.

Вибровозбудитель 3 включает в себя корпус 20, прикрепленный к раме вальца 5, внутри которого в подшипниках 21 установлен полый вал 22 с закрепленным на нем дебалансом 23. Внутри полого вала 22 установлен центральный вал 24 с закрепленным на нем дебалансом 25. Полый вал 22 и центральный вал 24 расположены коаксиально и имеют возможность поворота друг относительно друга. Статические моменты дебалансов 23 и 25 равны.

Ведущий вал 13 соединен с центральным валом 24, а ведомое зубчатое колесо 12 соединено с полым валом 22.

Регулировочное устройство 4 включает в себя двигатель 26, установленный на опорной пластине 14, шестерню 27, установленную на выходном валу двигателя 26 и образующую зацепление с зубчатым венцом водила 7.

Вибрационный механизм работает следующим образом. Центральный вал 24 приводится во вращение ведущим двигателем 1 через ведущий вал 13, а полый вал 22 приводится во вращение ведущим двигателем 1 посредством планетарного механизма 2, что вызывает возникновение центробежных сил F_ц1 и F_ц2, геометрическая сумма которых равна текущему значению вынуждающей силы F_в. При остановленном двигателе 26 частоты вращения полого вала 22 и центрального вала 24 равны, при этом значение вынуждающей силы неизменно и определяется взаимным положением дебалансов 23 и 25.

Для изменения величины вынуждающей силы производится пуск двигателя 26, что приводит к повороту водила 7 посредством шестерни 27 относительно корпуса 6 планетарного механизма 2. Поворот водила 7 на некоторый угол вызывает поворот в том же направлении центрального вала 24 относительно полого вала 22. Таким образом, поворот водила 7 дает возможность изменять угол ϕ между центробежными силами F_ц1 и F_ц2, генерируемыми дебалансами 23 и 25 соответственно, а следовательно, и текущее значение вынуждающей силы F_в, как в сторону увеличения, так и в сторону уменьшения от нулевого до максимального значения. После достижения требуемого значения вынуждающей силы осуществляется останов двигателя 26.

Таким образом, данное изобретение позволяет упростить конструкцию за счет сравнительно простой конфигурации элементов, повысить быстродействие регулирования значения вынуждающей силы за счет отсутствия затрат времени на блокировку/разблокировку планетарного механизма, обеспечить оперативность регулирования за счет возможности выполнения регулировки без остановки вибрационного механизма, а также обеспечить плавность регулирования, обусловленную конструкцией регулировочного устройства.

Изобретение предназначено для уплотнения дорожных покрытий, оснований и грунта. Технический результат - упрощение конструкции, повышение быстродействия регулирования величины вынуждающей силы, а также обеспечение оперативности и плавности ее регулирования. Вибрационный механизм вальца дорожного катка с регулировкой вынуждающей силы включает установленные внутри вальца ведущий двигатель, закрепленный на опорной пластине, вибровозбудитель, состоящий из корпуса, прикрепленного к раме вальца, внутри которого в подшипниках установлен полый вал с закрепленным на нем дебалансом, центральный вал с закрепленным на нем дебалансом, установленный внутри полого вала. Полый и центральный валы расположены коаксиально и имеют возможность поворота друг относительно друга, а статические моменты дебалансов равны. Планетарный механизм состоит из корпуса, который с одной стороны установлен в подшипниках опоры, соединенной с рамой вальца, а с другой стороны жестко закреплен на опорной пластине, и внутри которого расположены водило, имеющее возможность поворота относительно корпуса вокруг основной оси планетарного механизма, ведущее зубчатое колесо, сателлиты и шестерни, оси вращения которых соединены с внутренними поверхностями водила и корпуса соответственно, двухвенцовое зубчатое колесо, установленное в подшипнике, ведомое зубчатое колесо, соединенное с полым валом и установленное на подшипниках, а также ведущий вал, соединенный одним концом, установленным в подшипнике, с выходным валом ведущего двигателя, и соединенный другим концом, установленным в отверстии ведомого зубчатого колеса, с центральным валом. Регулировочное устройство состоит из двигателя, установленного на опорной пластине, шестерни, установленной на выходном валу двигателя и образующей зацепление с зубчатым венцом водила. 3 ил.

Вибрационный механизм вальца дорожного катка с регулировкой вынуждающей силы, включающий в себя установленные внутри вальца ведущий двигатель, закрепленный на опорной пластине, вибровозбудитель, состоящий из корпуса, прикрепленного к раме вальца, внутри которого в подшипниках установлен полый вал с закрепленным на нем дебалансом, центральный вал с закрепленным на нем дебалансом, установленный внутри полого вала, причем полый и центральный валы расположены коаксиально и имеют возможность поворота друг относительно друга, а статические моменты дебалансов равны, отличающийся тем, что содержит планетарный механизм, состоящий из корпуса, который с одной стороны установлен в подшипниках опоры, соединенной с рамой вальца, а с другой стороны жестко закреплен на опорной пластине, и внутри которого расположены водило, имеющее возможность поворота относительно корпуса вокруг основной оси планетарного механизма, ведущее зубчатое колесо, сателлиты и шестерни, оси вращения которых соединены с внутренними поверхностями водила и корпуса соответственно, двухвенцовое зубчатое колесо, установленное в подшипнике, ведомое зубчатое колесо, соединенное с полым валом и установленное на подшипниках, а также ведущий вал, соединенный одним концом, установленным в подшипнике, с выходным валом ведущего двигателя, и соединенный другим концом, установленным в отверстии ведомого зубчатого колеса, с центральным валом, кроме этого содержит регулировочное устройство, состоящее из двигателя, установленного на опорной пластине, шестерни, установленной на выходном валу двигателя и образующей зацепление с зубчатым венцом водила.