CN102189075A

CN102189075A - 无级变化的振动激励器

Info

Publication number: CN102189075A
Application number: CN2011100491688A
Authority: CN
Inventors: J·瓦格纳
Original assignee: Bomag GmbH and Co OHG
Current assignee: Bomag GmbH and Co OHG
Priority date: 2010-03-03
Filing date: 2011-03-02
Publication date: 2011-09-21
Anticipated expiration: 2031-03-02
Also published as: CN102189075B; US20120055276A1; EP2363212A2; DE102010010037A1; EP2363212B1; DE102010010037B4; US8881612B2; EP2363212A3

Abstract

本发明涉及一种振动激励器，它包括轴和布置在该轴上的至少两个不平衡重物，且不平衡重物的公共重心离轴的旋转轴线的径向距离可通过传动装置而以无级变化的方式进行调节。本发明的振动激励器包括传动装置，该传动装置是空间耦联传动装置，例如空间振动滑动器传动装置。因此提供了简单和紧凑结构的振动激励器，其中用于改变不平衡所需的调节力非常低。

Description

无级变化的振动激励器

技术领域

本发明涉及根据权利要求1的前序部分所述的振动激励器，它包括轴和安装在该轴上的至少两个不平衡重物，其中，不平衡重物的公共重心离轴的旋转轴线的径向距离可通过传动装置而无级变化。

背景技术

在具有两个不平衡重物的振动激励器中，由DE2409417A1可知，销用于调节不平衡重物的相位，该销***轮毂的、以螺纹状方式延伸的槽中。销的平移运动使得轮毂进行旋转运动，这样，不平衡重物能够相互扭转。它的缺点是在这种情况下需要施加很高的调节力。它的还一缺点是需要在不平衡重物之间提供复杂的连接。这不仅导致更高成本，还需要更多空间。

反向旋转振动器由DD265113A1可知，其中，在操作过程中可以连续设置激励器动力。因此，平面耦联传动装置用作平面震荡滑动件。滑动杆的移动导致连接器和曲柄的震荡运动，这样，不平衡重物的重心相对于不平衡轴的旋转轴线的距离可以变化。在这种情况下也有这样的缺点：根据振动激励器的原理，振动激励器沿不平衡轴的轴向和径向方向都需要相对较大的安装空间，因为增加激励器动力则需要不平衡重物沿径向方向向外振动。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种上述类型的振动激励器，它克服了本领域已知振动激励器的缺点。

该目的通过权利要求1的主题来实现。从属权利要求的目标是本发明的优选实施例。

本发明的振动激励器包括传动装置，该传动装置是空间连接传动装置，即空间振动滑动器传动装置。

“耦联传动装置”例如振动滑动器、滑动器曲柄、曲柄机构等属于具有非均匀传动的传动装置组，并在需要将旋转运动转变成震荡运动(直线形或震荡)以及相反时使用。耦联传动装置包括至少四个传动装置连杆，这些连杆通过滑动接头连接，该滑动接头即例如滑移接头或旋转接头，滑移接头或旋转接头的元件相互滑动或者在表面上相互接触。所有耦联传动装置均包括至少一个固定连接器，该固定连接器表示并不在框架中安装或引导的传动连杆。根据用途，连接器或耦联连杆可以布置为连接杆、驱动杆等。

与凸轮传动装置(该凸轮传动装置表示广泛使用的传动装置类型)相比，耦联传动装置能够更简单和更便宜地制造传动装置连杆。而且，耦联传动装置还被认为更结实，因为滑动接头有更高的稳固性。

“平面耦联传动装置”广泛使用。平面耦联传动装置的特征在于全部连杆的连接点都进行平面运动，即只有在一个平面内的路径或在彼此平行的多个平面中的路径。“球形耦联传动装置”可以与平面耦联传动装置区分，该球形耦联传动装置的所有连接点都能够在彼此同心的球表面上的路径中运动。

根据本发明提供的用于调节不平衡重物的重心的传动装置是特殊耦联传动装置。与平面或球形耦联传动装置相比，至少一个连杆的连杆点可以相对于空间耦联传动装置中的至少一个其它连杆进行空间运动。空间运动应当理解为这样的运动，其中，本体的至少一个点沿空间路径运动，该空间路径不再布置于一个平面中。与平面耦联传动装置或球形耦联传动装置相比，完全不同的分析和合成方法用于空间耦联传动装置。

在操作过程中振动或激励动力的大小能够借助于本发明的振动激励器以简单和有成本效益的方式进行无级变化调节。由于本发明的传动装置动力学特征，所需的调节力非常低。而且，本发明的振动激励器可以以非常紧凑的方式来建立。

在本发明的优选实施例中，传动装置包括调节滑动件和连接连杆，且各连接连杆通过枢转接头连接件而与调节滑动件和一个不平衡重物连接。

根据该实施例，本发明的传动装置涉及空间耦联传动装置，该空间耦联传动装置具有框架、布置为调节滑动件的驱动连杆、两个连接连杆和两个从动连杆，这两个从动连杆优选是与不平衡重物连接，或者是不平衡重物自身。因此，本发明的传动装置涉及具有四连杆耦联传动装置的并行传动装置。

在本发明的还一优选实施例中，各枢转接头连接件均具有f＝2的接头自由度。

接头的自由度应当理解为接头允许连杆相对于通过该接头与该连杆连接的其它连杆的自由度。因为在本例中涉及枢转接头连接件，因此各枢转接头连接件允许绕两个不同旋转轴线的两个旋转运动。代替具有f＝2的接头自由度的枢转接头连接件，还可以使用具有更高接头自由度(f＝3)的枢转接头，该枢转接头例如为球接头。

根据本发明的优选实施例，枢转接头连接件各自包括可旋转安装的叉头。

具有f＝2的接头自由度的枢转接头连接件通过该实施例以简单和牢固的方式来产生。第一旋转轴线布置在销轴线中，与普通的叉接头中的情况相同，该轴线穿过叉头的颊板延伸。第二旋转轴线通过叉头的可旋转安装而形成，该第二轴线与第一旋转轴线垂直且在叉头的颊板之间的中心处延伸为叉头的竖直轴线。

根据本发明的还一优选实施例，轴包括轴向的轴部分，各轴部分包括不平衡重物，该不平衡重物与轴部分以防扭转和轴向刚性的方式连接，且所述轴部分布置成通过旋转滑动表面而彼此相邻。

根据该实施例，振动激励器的总重量可以降低，因为轴不需要连续布置。而且，通过使得不平衡重物与各轴部分以简单方式(例如通过铸造处理)进行耦联，可以简化激励器的制造。布置成通过旋转滑动表面而彼此相邻的两个不平衡重物彼此连接且安装在公共框架中，这样，单个调节驱动装置足以用于使得两个不平衡重物彼此相对扭转。两个不平衡重物以相对于轴的中心点镜面对称的方式布置。不过，它们的形状和尺寸相等，因此能够简化制造。优选地，不平衡重物基本在轴的整个长度上轴向延伸。因此产生特别紧凑的振动激励器。

本发明还涉及一种定向振动器，用于产生定向振动。该定向振动器有至少两个根据本发明的振动激励器，且在振动激励器的轴之间的相位可无级移位。

定向振动器通过耦联至少两个根据本发明的振动激励器而产生，其中，耦联使得不平衡轴能够同步且沿彼此相反方向地旋转，该定向振动器能够由于各振动的叠加而在特定轴上产生定向振动。在用于土壤压紧的装置中大部分产生竖直定向的振动。除了振动的振幅，根据本发明，在各振动激励器之间的相位优选是可以在定向振动器中以无级变化的方式移位。在这里相位一方面应当理解为激励器或不平衡轴相对于自由确定的参考位置的位置，另一方面应理解为不平衡重量的彼此相对尺寸比。当两个不平衡轴以等相位运转时，即当绕相应旋转轴线旋转的不平衡轴的重心矢量布置成在至少两个位置相互平行，且当两个不平衡轴的不平衡重量同样大时，只产生沿竖直方向的力。当两个不平衡轴有彼此不同的相位时，即当不平衡轴的重心矢量在任何位置都不能布置成彼此相互平行，或者不平衡轴的不平衡重量不同时，定向振动的轴线将相对于竖直线倾斜特定角度。这样的优点是例如为了产生和调节定向振动器的向前驱动(除了压紧土壤)。

本发明还涉及一种振动板或振动辊，包括具有两个本发明振动激励器的定向振动器。因此，振动板或振动辊可以以简单和具有成本效益的方式来制造，且在操作过程中只要很小的调节力。不仅可以以无级变化的方式调节定向振动的振幅，还可以以无级变化的方式调节振动轴线相对于竖直线的倾斜度，这样，不平衡的量以及振动板或振动辊的速度和运行方向都可以根据用途来调节。

附图说明

下面将参考附图中示意显示的实施例来更详细地介绍本发明，附图中：

图1显示了本发明的空间耦联传动装置的运动图；

图2a显示了振动激励器在最小不平衡时的正视图；

图2b显示了振动激励器在最大不平衡时的正视图；

图3显示了振动激励器在最小不平衡时的透视图；

图4显示了振动激励器在最大不平衡时的透视图；

图5a显示了振动激励器在最小不平衡时的俯视图；

图5b显示了振动激励器在最大不平衡时的俯视图；

图6显示了调节滑动件的透视图，该调节滑动件有图3的连接连杆和枢转接头连接件。

图7显示了图3的第一不平衡重物的透视图；

图8显示了图3的第二不平衡重物的透视图；

图9显示了定向振动器的透视图；

图10显示了图9的定向振动器在没有激励器壳体和盖的情况下在最大不平衡时的透视图；

图11显示了图10的定向振动器在相位移位时的透视图；

图12显示了定向振动器在图11的相位移位情况下的振幅发展。

具体实施方式

图1显示了本发明的空间耦联传动装置的运动图。该传动装置可以拆开成两个四连杆传动装置，即具有框架1、驱动连杆2、第一连接器3a和第一从动连杆4a的第一四连杆装置以及具有框架1、驱动连杆2、第二连接器3b和第二从动连杆4b的第二四连杆装置。连接器3a、3b通过接头g_2.3a和接头g_2.3b而与驱动连杆2连接，并通过接头g_3a，4a和接头g_3b，4b而与从动连杆4a、4b连接。驱动连杆2根据箭头T沿轴线Ax的平移运动转变成从动连杆4a、4b根据箭头R绕轴线Ax的振动，且从动连杆4a、4b的旋转方向彼此相反。连接器3a、3b在调节过程中各自进行空间运动。

图2a显示了本发明的振动激励器实施例的正视图，该振动激励器在由不平衡质量20、30产生的局部不平衡相互抵消时的位置，因此总不平衡最小，即它基本为零。在该位置，由第一不平衡重物20的局部重心S1和第二不平衡重物30的局部重心S2形成的重心S处于水平线H上，因此离旋转轴线Ax没有径向距离。这样，并不产生相关不平衡。

图2b显示了图2a的振动激励器的正视图，该振动激励器在振幅或总不平衡处于最大时的位置。由于用于调节的传动装置的作用，不平衡重物20、30和(因此)它们的重心S1、S2沿箭头所示的方向彼此相向扭转，因此，这时重心S与水平线H和旋转轴线Ax分别具有明显的距离。离旋转轴线Ax的距离S越大，产生的不平衡越大。重心S离旋转轴线的距离可以在最小值0(如图2a中所示)和最大值(如图2b中所示)之间以无级变化的方式来设置。

图3显示了本发明的振动激励器10的透视图。为了更清楚地显示，壳体未视出。振动激励器基本包括传动装置11，该传动装置11在其部分上包括调节滑动件12、两个连接连杆13、14、不平衡质量20、30以及四个枢转接头连接件15。这里未示出的激励器壳体对应于图1中所示的框架1。调节滑动件12对应于图1的驱动连杆2。连接连杆13、14表示图1的连接器3a、3b。不平衡重物20、30对应于图1的从动连杆4a、4b。四个枢转接头连接件15表示图1的接头g_2.3a、g_2.3b、g_3a，4a、g_3b，4b。振动激励器10的轴18由承载第一不平衡重物20的第一空心钻孔轴部分21和承载第二不平衡重物30的第二空心钻孔轴部分31而组成。在所示位置(图2a)中并不产生不平衡。

图4显示了图3的振动激励器10的透视图，但是处于产生的不平衡最大时的位置(图2b)。为此，调节滑动件12沿朝着不平衡重物20、30的方向滑动。以铰接方式与滑动件连接的刚性连接连杆13、14各自进行空间运动，因此，不平衡重物20、30与所述第一空心钻孔轴部分21、第二空心钻孔轴部分21、31(所述轴部分21、31也以铰接方式与刚性连接连杆13、14连接)一起绕旋转轴线Ax进行旋转运动。在振动激励器的操作过程中，不平衡重物20、30的、由传动装置11引起的旋转运动叠加在不平衡重物20、30的、由激励器驱动装置或振动驱动装置(未示出)引起的旋转运动上。

图5a、5b显示振动激励器10在调节之前和之后的俯视图。在初始位置，当并不产生不平衡时(图2a)，调节滑动件的一端处于位置X1。支承点L1、L2(该支承点L1、L2可旋转地保持枢转接头连接件15的叉头)相互间开距离Y1。

如图5b中所示，为了调节不平衡，调节滑动件12的所述一端通过液压缸或线性马达(在图中都未示出)而达到位置X2(移动量X)。这对应于最大不平衡的位置(图2b)。不平衡重物20、30绕旋转轴线Ax彼此相向扭转，这样，在俯视图中可以确定距离Y2，该距离Y2小于图5a的距离Y1。调节滑动件12可以在X1和X2之间以无级变化的方式调节至任意位置。

图6显示了图3的传动装置11的一部分。调节滑动件12基本包括柱形部分，该柱形部分在所述轴部分31的孔中引导。在调节滑动件12的左端可以看见轴肩，该轴肩用于接收滚子轴承(未示出)。在调节滑动件12的相对端处，两个叉头16可绕各自的竖向轴线旋转，并形成具有接头自由度f＝2的枢转接头连接件15。刚性连接连杆13、14与该枢转接头连接件15连接，该刚性连接连杆13、14再各自通过枢转接头连接件15而与不平衡重物20、30(这里未示出)连接。代替具有可旋转安装叉头16的所示枢转接头连接件15，连接连杆13、14也可以通过球接头(f＝3)而可旋转地连接在调节滑动件12或不平衡重物20、30上。还可以选择提供枢转轴承，用于使得连接连杆13、14可旋转地连接在调节滑动件12或不平衡重物20、30上。

图7和8详细显示了图3的不平衡重物20、30。图中清楚看见与不平衡重物20、30制造成一体的轴部分21、31。还清楚显示了不平衡重物20、30是相同的。在装配状态中，第二不平衡重物30的一端(具有更大孔)可以以旋转方式在第一不平衡重物20的轴部分21的外轴套表面上滑动。因此，第一不平衡重物的一端也与第二不平衡重物的轴部分31一起形成旋转滑动表面。所述滑动配对件在重心距离的调节过程中彼此相对滑动。还可以看见，不平衡重物20、30的轴向延伸部分基本对应于轴18和轴部分21、31的轴向延伸部分。

图9表示了定向振动器50，该定向振动器50具有根据本发明的两个振动激励器加上激励器壳体19和盖17。

图10显示了图9的定向振动器50，但是没有盖17和激励器壳体19。定向振动器50包括两个振动激励器10、40，这两个振动激励器10、40彼此紧邻布置，并包括用于沿不平衡轴的相反方向同步旋转的装置(未示出)。代替通过单独的调节缸来调节，优选是提供具有调节活塞42的主调节缸41。与调节活塞42连接的连接元件44保证同步调节振动激励器10、40的调节滑动。辅助缸43用于使得振动激励器40的不平衡轴可以相对于振动激励器10的不平衡轴进行相位调节。在图10所示的位置中，振动激励器10、40的不平衡轴运行至相同相位且处于最大不平衡。因此，由定向振动器50产生的激励器动力是上下朝向的。

图11显示了图10的定向振动器50，但是具有相位移位。第一振动激励器10的轴的相位相对于第二振动激励器40的轴移位，这样，第一振动激励器10的不平衡具有由于调节运动引起的偏心率e1，该偏心率e1具有比第二振动激励器40的不平衡的偏心率e2更小的值(如图11中示意所示)。因为不平衡U根据公式U＝m＊e而由质量m和偏心率e(重心离旋转轴线的距离)的乘积来计算，因此第一振动激励器10的不平衡小于第二振动激励器40的不平衡。由于振动激励器10、40的轴沿相反方向同步旋转，因此产生的定向振动的轴线A并不竖直(即不垂直于水平线H)，而是相对于竖直轴线V倾斜一定角度，例如15°，如图12中清楚所示。这可以合适用于设置包括本发明的定向振动器50的振动板的单独向前和向后运动。

Claims

1.一种振动激励器(10)，包括轴(18)和布置在该轴上的至少两个不平衡重物(20、30)，且不平衡重物(20、30)的公共重心离轴(18)的旋转轴线(Ax)的径向距离能够通过传动装置(11)而以无级变化的方式进行调节，其特征在于：所述传动装置(11)是空间耦联传动装置，例如空间振动滑动器传动装置。

2.根据权利要求1所述的振动激励器(10)，其特征在于：所述传动装置(11)包括调节滑动件(12)和连接连杆(13、14)，且各连接连杆(13、14)通过枢转接头连接件(15)而与调节滑动件(12)和一个不平衡重物(20、30)连接。

3.根据权利要求2所述的振动激励器(10)，其特征在于：各枢转接头连接件(15)有f＝2的接头自由度。

4.根据权利要求2或3所述的振动激励器(10)，其特征在于：各枢转接头连接件(15)包括能够旋转安装的叉头(16)。

5.根据前述任意一个权利要求所述的振动激励器(10)，其特征在于：所述轴(18)包括同轴的轴部分(21、31)，各轴部分包括一个不平衡重物(20、30)，该不平衡重物与所述轴以防扭转和轴向刚性的方式连接，且所述轴部分(21、31)布置成通过旋转滑动表面而彼此相邻。

6.一种定向振动器(50)，用于产生定向振动，该定向振动器具有至少两个根据前述任意一个权利要求所述的振动激励器，且在振动激励器(10、40)的轴之间的相位能够以无级变化的方式移位。

7.一种振动板或振动辊，包括根据权利要求6所述的定向振动器(50)。