CN103132440B - 用于调节路面整修机的捣固梁的振幅的方法和设备 - Google Patents

Abstract

描述了一种用于调节路面整修机的捣固梁的振幅的方法和装置，其中该捣固梁被设定为通过驱动元件进行具有上死点和下死点的竖向振动。根据本发明，该上死点是可移动的，而下死点保持不变。为此，朝下死点方向进行作用的驱动元件与朝上死点方向进行作用的驱动元件是不关联，其中凸轮轴的冲程保持不变。

Description

用于调节路面整修机的捣固梁的振幅的方法和设备

技术领域

本发明涉及一种用于调节路面整修机的捣固梁的振幅的方法和设备，具有用于捣固梁的旋转驱动机构，捣固梁被设定为进行具有上死点和下死点的竖向振动。

背景技术

众所周知，路面整修机用来在平面上形成路面。在此情况下，在使用铺路整平板之前将铺筑材料（如沥青）分布在期望的铺设宽度范围内，然后使用铺路整平板去除铺筑材料以使铺筑材料的厚度满足要求并使路面平滑。捣固梁（也称之为捣固器）可设置在铺路整平板的前面，捣固梁通过竖向捣固运动压实铺筑材料，并使铺路整平板下方的待铺筑材料流坚固。为此，捣固梁通过推杆连接到旋转驱动机构，从而使得驱动机构每转一圈期间，都产生竖向振动运动，将这种竖向振动运动称为捣固梁的振幅或冲程。在已知的捣固梁中，驱动机构例如包括曲柄轴。

通过路面整修机的捣固梁进行的压实操作通常不能取代随后通过滚筒进行的压紧操作，这就是为什么通过捣固梁进行的压实操作也称之为预压实操作的原因。但是，通过捣固梁进行到高强度预压实是有益的，因为这样会让铺筑路面更平坦。这也是十分高效的，因为压实操作是在铺筑材料处于最高可能温度下进行的，在随后的滚动压实操作期间材料滑动的风险能降到最低。另外，能减小滚筒的压实力。

已知的捣固梁具有平坦的底面和位于其前侧的插入式斜面，底面宽度大致为2厘米至3厘米，插入式斜面的斜度大致为60°。选择这种几何尺寸可让所使用的所有铺筑材料及通常层厚在不损害铺筑材料或铺筑设备的情况下被铺筑。但这也带来了负面效应，即不是所有层厚和所有材料都能达到相同的满意效果。例如，如果层厚大而捣固梁的底面窄，那么材料就主要是被向前推动而在竖向方向上仅能被略微压紧（压实）。在此情况下，捣固梁搁置在已布置在铺路整平板下方的材料上，这在某种程度上能有助于铺路整平板下方的进一步的材料流动。如果捣固梁的底面更宽，确实能实现对厚层的垂直压紧力（压实力）的增加，但是在薄层（大致为2厘米的范围内）的情况下，会出现颗粒破碎的危险，这是因为材料不再向前流动。在每个冲程过程中，更宽的捣固梁的垂直反作用力会抬升与其相连的铺路整平板至一定程度，以致于在铺筑材料表面上会形成波纹。

手动调节捣固梁的振幅当然是公知的。但是，由于为此必须首先让操作员接近调节装置，因而这需要较高的组装成本。通常，必须去除机器覆层的至少一部分。这意味着必须中断路面整修机的操作，这对待铺筑材料层的质量带来不利影响。

DE102006046250Al公开了一种用于捣固梁的常规驱动机构。捣固梁设置在具有预定有效长度的杆臂上，由偏心驱动机构驱动。为了调节捣固梁的冲程，可改变杆臂相对于偏心驱动机构的有效长度，而使杆臂相对于捣固梁的有效长度保持不变。因而，不论被调整的冲程怎样，捣固梁的下死点保持不变。DE1459670A和EP2325392A2公开了另外一些用于调节捣固梁冲程的常规装置。所有这些装置的共同之处是：捣固梁的上死点和下死点不变地由偏心驱动机构的偏心度限定。偏心驱动机构决定捣固梁至下死点的向下运动以及捣固梁至上死点的回退运动。

发明内容

因而，本发明的目的是提供一种最开始提及的类型的方法和装置，其可简化振幅调节。

可通过下述方式来达到所述目的：通过朝下死点驱动捣固梁以及朝上死点使捣固梁回退来形成竖向振动，并且通过回退路径长度的能任意调节的界限而使上死点可调，其中朝下死点驱动捣固梁的过程不与朝上死点使捣固梁回退的过程相关联。

因而，本发明隐含以下构思：捣固梁的偏移不与捣固梁驱动机构的偏移成比例。

根据另一个有益的改进形式，在驱动捣固梁期间将能量储存起来，该能量用于使捣固梁回退。因而，通过仅沿向下方向作用的驱动力可有效地使捣固梁偏移。

特别有益的是，驱动机构被构造作为具有固定振幅的凸轮驱动机构或偏心轴，捣固梁可操作地连接到该驱动机构以用于使捣固梁向下死点偏移，设置有回退机构，捣固梁可操作地连接到回退机构以用于使捣固梁向上死点偏移，向下死点的偏移与凸轮驱动机构的振幅无关，设置有在竖向方向上能任意调节的止动器以使上死点固定。

在本申请的其他方面中描述了其他一些优选改进形式。

本发明具有如下优点：当振幅改变时，不论被调节的冲程如何，捣固梁的底面在下死点处保持与铺路整平机的底部区域处于一个平面中。因而，与传统捣固梁相比，本发明的捣固梁的底面宽度可扩大至使得即使层厚大也能充分地垂直压实的程度。如果要压实更薄的层，可容易地调节成合适振幅。因而不需在改变振幅之后进行重新调整。为改变振幅，仅一个单独元件必须被调节，这可通过相对简单的装置有效地执行，而凸轮轴的冲程保持不变，从而能迅速改变振幅。另一个优点是：可以基本上保持较小的振幅，从而减少磨损和工作噪音。

根据本发明的另一个优选的改进形式，根据上死点设定振动频率。其优点是：根据捣固梁的振幅改变频率，从而该频率也适于待铺筑材料的层厚。

更有益的是，使捣固梁的冲程距离保持不变，即让频率随铺筑速度成比例地增加。冲程距离应理解为路面整修机前行过程中两死点之间的距离。

在原理上，可逐步调节止动器。但是，连续调节止动器是特别有益的，因为这样可以无级的方式改变振幅。这样，对于每种层厚以及对于每种材料，均可以在不对表面或设备造成后续损害的情况下对最佳压实进行精确的调节。

根据本发明的另一优选改进形式，止动器可操作地连接到推杆。其优点是：对止动器的调节可被设置为平行于或同轴于推杆。

通过设置用于止动器的、从路面整修机驾驶室能被操作的调节装置，尤其确保了不中断操作就能调节振幅。

驱动机构（优选机械驱动机构、电力驱动机构或液压驱动机构）可用于调节。机械式调节装置是适宜的，在该机械式调节装置中止动器优选被构造作为可线性移动的衬套，该衬套通过推杆或链条被引导并与推杆上的不可移动的配对件相互配合。该衬套也可有益地用作用于推杆的、装置侧线性引导件。

通过具有外螺纹的衬套（在壳体侧在内螺纹中引导该衬套）可特别简单地调节衬套，在最简单情况下，内螺纹和外螺纹包括控制销和用于所述控制销的控制曲面。优选地，控制销设置在衬套侧，而控制曲面设置在壳体侧。其优点是：通过简单地使衬套绕其轴线转动，就能调节止动器。

调节装置的优选替换形式具有主轴驱动机构，通过该主轴驱动机构止动器可平行于推杆移动。

因此，可通过操作员手动地执行振幅调节，并具有良好的工作效果，此处操作员遵照观察报告和视觉观察或根据与铺筑材料相关的规定以及所需的层厚来进行操作。但是，本发明对于振幅自动调节来说是特别有益的，这是因为，可通过受控制的或被调节的驱动机构（例如利用马达或马达控制器）而相对简单地实现对止动器的调节。

通过使用至少一个下列控制变量来最优地控制振幅的调节，通过传感器测定这些控制变量，这些变量是：

－捣固梁驱动机构中的液压力；

－捣固梁的压缩力；

－捣固梁的推杆中的压缩应力；

－铺路整平板结构的竖向运动；

－铺路整平板结构的竖向加速度；

－密度和/或土壤刚度，该土壤刚度尤其是经过铺路整平板操作之后的材料的振动模量EVIB[MN/m²]

有益地，这些控制变量可与其他参数相组合，这些参数例如为：捣固梁的振动频率、铺路整平板的进给以及铺筑层厚。

附图说明

下面将参照附图中示出的四个示例性实施例进一步描述本发明。示意性附图如下：

图1是局部剖开的侧视图，示出了用于调节捣固梁的振幅的第一装置；

图2是局部剖开的侧视图，示出了用于调节捣固梁的振幅的第二装置；

图3是局部剖开的侧视图，示出了用于调节捣固梁的振幅的第三装置；

图4是局部剖开的侧视图，示出了用于调节捣固梁的振幅的第四装置。

具体实施方式

在图1、2和3中，标记10表示路面整修机（未示出）的捣固梁，捣固梁10被安装成可竖向移动以便能进行具有上死点和下死点的振荡式竖向振动。捣固梁10具有竖向推杆11，推杆11的头侧12位于推杆的上端。推杆11通过第一驱动单元在一个方向上运动，通过第二驱动单元在相反方向上运动，第二驱动单元与第一驱动单元不相耦联。在示出的例子中，第一驱动单元是位于上端的凸轮驱动机构13，捣固梁10可操作地连接到凸轮驱动机构13，从而使设置在轴30上的偏心凸轮14可滑动地在头侧12上滚动。因为凸轮14未刚性地连接到或未强制地连接到捣固梁10上，因此凸轮14仅在朝捣固梁10运动时（在示出的例子中，即顺时针朝捣固梁10运动时）能够传递驱动力。当凸轮14远离捣固梁10运动时，凸轮驱动机构13不会将任何驱动力传递给捣固梁10。

在此，第二驱动单元是回缩机构，其被构造为压缩弹簧20，压缩弹簧20可操作地连接到捣固梁10，该连接使压缩弹簧将从凸轮驱动机构吸收的动能传递给捣固梁10。第二驱动单元（即压缩弹簧20）被第一驱动单元偏移之后，使捣固梁10自动回退至其起始位置。因而，第二驱动单元同样能仅在一个方向（即回退方向）上将驱动力传递给捣固梁10，该方向与第一驱动单元的驱动力方向相反。

捣固梁10和凸轮驱动机构13设置在路面整修机的铺路整平板16的基架15上。推杆11在基架15上且在摩擦支承件18和螺纹衬套19中被引导。螺纹衬套具有外螺纹36，外螺纹36与基架15上的互补内螺纹相互配合。因此，通过转动螺纹衬套19，可调节与推杆11同轴的螺纹衬套19相对于基架15的位置。铺路整平板16具有滑板17，滑板17的底面24基本上是平面且搁置在待铺筑的材料上。沿整修机的前行方向，捣固梁10位于滑板17的前面。

凸轮驱动机构13产生固定不变的最大振幅A1，最大振幅A1依凸轮14的偏心度而定。当凸轮14产生最大振幅A1时，捣固梁10向下偏移至下死点，偏移的距离使得捣固梁的下侧与铺路整平板16的滑板17的底面24齐平。图中示出了这种状态。凸轮驱动机构13仅沿朝下死点的方向驱动推杆。

通过压缩弹簧20来完成朝上死点的驱动；在朝下死点运动过程中凸轮14使压缩弹簧20张紧，压缩弹簧20被构造为是耐疲劳且是无沉降度。朝上死点对推杆11的驱动与朝下死点对推杆的驱动是不关联的，即，朝上死点的运动与凸轮驱动机构13无关。压缩弹簧20设置在基架15和推杆11上的凸缘21之间。当凸轮14朝下死点运动时，凸轮14向下推动推杆11，压缩弹簧20张紧，此过程中将能量被储存起来。凸轮14远离下死点运动的过程中，压缩弹簧21松弛，释放出被储存的能量，向上压动推杆11，而凸轮驱动机构13不驱动推杆11。

通过调节装置能随意地调节上死点，在此，该调节装置通过沿竖向方向能被调节的止动器22形成。该止动器形成了推杆11回退路径长度的可任意调节的边界。从而，界定了推杆的向上运动，从而在凸轮驱动机构13没有可操作地与推杆相接的情况下也没有影响推杆11的回退路径的长度。

因为捣固梁10的回退与凸轮驱动机构13不关联，因而可独立于凸轮14的回退路径调节捣固梁回退路径的长度。如果捣固梁10的回退路径长度被调节成比凸轮14的回退路径长度短，那么当凸轮14向下运动时，凸轮14将相应更晚地与捣固梁10可操作地相接。从而，在一定的角度范围内，凸轮14将自由旋转，即，在一定的角度范围内，凸轮不使捣固梁10向下运动。该角度范围的大小将取决于捣固梁10的被调节后的回退路径长度。

在示出的例子中，止动器22由螺纹衬套19的下部前侧形成。在此，推杆11上的止动器配对件25由凸缘21的上部前侧形成。设置用于减弱凸缘21对止动器22的冲击的减震器，在示出的实施例中，该减震器是止动器22上的缓冲元件23，其由减震材料制成。可供选择地，可在止动器22和止动器配对件25之间设置压缩弹簧（未示出）作为减震器。

因而，捣固梁在下死点和止动器22之间振荡运动，该下死点由凸轮驱动机构13的振幅A1固定地预先确定，可沿推杆11任意地线性调节止动器22，从而形成了可调节的振幅界限。因为在振幅调节期间，下死点未变化，因此，在捣固梁10的所有设定的振幅下，捣固梁10的下侧保持与滑板17的底面24处于一个平面内。

为了向上或向下调节止动器22，转动在基架15中的螺纹衬套19，从而螺纹衬套19根据需要沿箭头P2向上或向下偏移。通过径向连接在螺纹衬套19上的调节杆26来转动螺纹衬套19，可手动驱动调节杆26或通过自动控制由传动机构（未示出）驱动调节杆26。如果在捣固梁的整个长度范围内设置多个前述类型的装置，则可通过传动机构使相关的各调节杆可操作地连接，有利地可通过水平推杆（未示出）进行上述连接，从而可对它们进行联合调节。

捣固梁10的偏移振幅为A2，振幅A2对应于止动器22与止动器配对件25之间的距离。通过止动器22，在不改变捣固梁10的下死点的情况下，可连续调节捣固梁10的上死点，并因而可连续调节捣固梁10的振幅A2。

捣固梁10的底面具有三个轮廓区域，因而其底面比传统捣固梁要宽。所述底面具有后部区域27，后部区域27在下死点处与铺路整平板16的滑板17的下侧24齐平并正好位于滑板17的前面。在远离滑板17的一侧，即，捣固梁的沿路面整修机的前行方向位于前面的一侧，设置有用于待铺筑材料的、相对陡峭的插入式斜面28，插入式斜面28和后部区域27之间具有过渡区域29，过渡区域29也具有朝向前方的斜度，但该斜度小于插入式斜面28的斜度。捣固梁10的底面总宽度在4厘米至10厘米范围内，优选在5厘米至8厘米范围内，后部区域27的宽度优选为2厘米。过渡区域29的斜度优选在1°至20°之间，其宽度优选为4厘米至6厘米。通过在捣固梁10的所有振幅下使下死点保持不变，可使底面的总宽度更大且可设置过渡区域29，因而，即使在小振幅情况下，作用在铺筑材料上的捣固力也足够大，足以压实捣固梁10下方的铺筑材料。

在根据图2所示的第二示例性实施例中，不平衡件31设置在凸轮驱动机构13的轴30上，通过不平衡件31可让铺路整平板16振动。相对于凸轮14的角度位置而言，不平衡件31的角度位置反向定位，从而不平衡件31的离心力阻碍捣固梁10的运动。

在根据图3所示的第三示例性实施例中，凸轮驱动机构13也用作用于使铺路整平板16产生振动的装置（未示出）的驱动机构32。附加的驱动机构32设置在铺路整平板的基架15上并且具有另一头侧33和另一推杆34。凸轮14在所述另一头侧33上滚动并使所述另一推杆34偏移，表示凸轮的虚线示出了这一过程。通过另一储能弹簧35预先张紧所述另一推杆34来抵抗这种偏移，从而，凸轮14刚一释放所述另一头侧33，所述另一推杆34就在所述另一储能弹簧35的作用下返回到其开始位置，从而形成了沿箭头P3的振动，然后通过未示出的传动机构将该振动运动传递给铺路整平板16。

在根据图4示出的第四示例性实施例中，捣固梁10'设置有两个相互隔开但平行的推杆11a和11b，它们被设定为通过凸轮驱动机构13'进行振荡式竖向振动，凸轮驱动机构13'具有凸轮轴30'以及两个凸轮14a和14b。凸轮驱动机构13'通过轴支承件37而被设置在路面整修机的基架上。

两推杆11a、11b以相同方式可操作地分别连接到装置40a和40b，以用于调节捣固梁10'的振幅。为了避免重复，下面将结合推杆11a仅描述左侧示出的装置40a。因而此描述也涉及右侧示出的相同装置40b。

推杆11a设置有凸缘21'，通过凸缘21'可朝顶部支撑住回退装置（其被构造为压缩弹簧20）。通过可调止动器41可进一步朝底部支撑住压缩弹簧20。如果通过凸轮14a使推杆11a和捣固梁一起向下朝下死点偏移，压缩弹簧20就预张紧。压缩弹簧用作驱动单元以使推杆11a和捣固梁10'一起朝上死点移动，而与凸轮驱动机构13'无关。

在所示出的例子中，通过传动机构来调节止动器41，该传动机构的形式为设置在路面整修机的基架15上的主轴传动机构42。主轴传动机构42位于两推杆11a和11b之间的中央位置。在所示出的例子中，可相对于两推杆11a、11b对称配置主轴传动机构，即，为每一推杆11a、11b分配了相同的单独调节装置，下面将仅描述为左侧推杆分配的调节装置。因此，所有被描述的元件也是成对布置的。所述的调节装置具有平行于推杆11a、11b的螺纹主轴43，螺纹主轴43的一端可旋转地安装在壳体44中的基架侧，螺纹主轴43的自由端安装在托架45上。托架45设置有主轴螺母46，该主轴螺母46被设置为：在转动螺纹主轴43时，可根据旋转方向向上或向下调节托架45的位置。水平臂49连接到托架45，水平臂49的自由端形成止动器41。

通过与螺纹主轴43上的小齿轮48啮合的竖向齿条47来实现螺纹主轴43的转动。齿条47设置有用于调节装置（未示出）的连接件，通过调节装置可手动或自动地驱动齿条47。除了示出的实施例以外，单一的齿条也可以可操作地连接到两个调节装置的小齿轮上，从而可同步调节两个调节装置。

在推杆11a的捣固梁侧的端部处，止动器配对件50位于止动器41下方。所述止动器配对件50具有肩部51，当推杆11a的向上运动由于振幅限制而停止时，该肩部51触及止动器41或止动器41上的缓冲元件52。

通过调节止动器41可任意设定捣固梁10'的振动运动的上死点，而依凸轮驱动机构13'的幅度而定的下死点保持不变。

Claims (22)

1.一种用于调节路面整修机的捣固梁的振幅的方法，其中，所述捣固梁被设定为进行具有上死点和下死点的竖向振动，其中所述上死点能被调节，而所述下死点能保持不变，其特征在于：

通过朝所述下死点驱动所述捣固梁以及使所述捣固梁朝所述上死点回退来产生所述竖向振动，其中朝所述下死点驱动所述捣固梁的过程与使所述捣固梁朝所述上死点回退的过程不相关联；并且通过回退路径长度的能任意调节的边界而使所述上死点能被调节。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在驱动所述捣固梁过程中将能量储存起来，所述能量用于使所述捣固梁回退。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：

所述上死点的调节取决于至少一个参考值，所述参考值包括下述参数之一或包括下述参数的组合，这些参数是：所述捣固梁驱动中的液压力、所述捣固梁的压缩力、所述捣固梁的推杆中的压缩应力、铺路整平板结构的竖向运动、经过铺路整平板操作之后的铺筑材料的密度或振动模量。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：根据所述上死点设定振动频率。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：冲程距离保持恒定。

6.一种用于调节路面整修机的捣固梁(10)的振幅的设备，所述捣固梁(10)被设定为通过第一驱动单元进行具有上死点和下死点的竖向振动，该设备包括所述上死点的调节装置，而所述下死点保持不变，其特征在于：

沿朝所述上死点的方向进行作用的第二驱动单元被设置为用于使所述捣固梁(10)回退，沿朝所述上死点的方向进行作用的所述第二驱动单元与所述第一驱动单元不相关联，为了调节振幅，回退路径长度能够任意地被调节。

7.根据权利要求6所述的设备，其特征在于：所述第一驱动单元被构造为具有固定振幅(A1)的凸轮驱动机构(13)或具有固定振幅(A1)的偏心轴，所述捣固梁(10)可操作地连接到该第一驱动单元以用于使所述捣固梁(10)向所述下死点偏移，所述捣固梁(10)向所述上死点偏移时所述凸轮驱动机构(13)不与所述捣固梁(10)可操作地接合；设置有回退装置作为所述第二驱动单元，所述捣固梁(10)可操作地连接到所述第二驱动单元以用于使所述捣固梁(10)向所述上死点偏移，所述捣固梁向所述上死点的偏移与所述凸轮驱动机构(13)的振幅无关，设置沿竖向方向能任意调节的止动器(22，41)来确定所述上死点。

8.根据权利要求7所述的设备，其特征在于：所述回退装置是弹簧(20)。

9.根据权利要求7所述的设备，其特征在于：用于确定所述上死点的所述止动器(22，41)能够被连续调节。

10.根据权利要求7所述的设备，其特征在于：用于确定所述上死点的所述止动器被构造为衬套，所述捣固梁(10)的推杆(11)在所述衬套中被引导，在所述推杆(11)上设置有止动器配对件(25)。

11.根据权利要求10所述的设备，其特征在于：所述衬套被构造为具有外螺纹(36)的螺纹衬套(19)，所述螺纹衬套(19)安装在固定到基架的、互补的螺纹部件中，从而转动所述螺纹衬套(19)而使得所述螺纹衬套(19)轴向移动。

12.根据权利要求7至11之一所述的设备，其特征在于：用于确定所述上死点的所述止动器(22，41)能够通过驱动机构进行调节。

13.根据权利要求7至11之一所述的设备，其特征在于：用于确定所述上死点的所述止动器(22，41)具有减震器。

14.根据权利要求6至11之一所述的设备，其特征在于：所述捣固梁(10)的底面具有后部区域(27)、前部插入式斜面(28)和设置在所述后部区域和所述前部插入式斜面之间的过渡区域(29)，所述后部区域(27)与铺路整平板(16)的底面(24)处于一个平面中，所述过渡区域(29)具有朝前侧上升的斜面。

15.根据权利要求7至11之一所述的设备，其特征在于：所述凸轮驱动机构(13)设置有不平衡件(31)以使铺路整平板振动。

16.根据权利要求7至11之一所述的设备，其特征在于：所述凸轮驱动机构(13)被构造为用作用于使铺路整平板振动的装置的驱动件(32)。

17.根据权利要求12所述的设备，其特征在于：所述驱动机构为主轴驱动机构(42)。

18.根据权利要求14所述的设备，其特征在于：所述过渡区域(29)的所述朝前侧上升的斜面的倾斜角度在1°至20°之间。

19.一种用于路面整修机的捣固梁，所述捣固梁具有间隔地布置的两个推杆，其特征在于：每一推杆均具有根据权利要求6至18之一所述的设备。

20.根据权利要求19所述的捣固梁，其特征在于：用于振幅调节的两个设备中的调节装置通过传动机构可操作地相互连接。

21.根据权利要求19或20所述的捣固梁，其特征在于：分配给所述推杆的驱动机构的旋转速度和角度位置是同步的。

22.一种具有根据权利要求6至18之一所述的设备的路面整修机。