CN1737266A - 振动机构的控制***和方法 - Google Patents

Abstract

提供一种控制振动机构的方法。该方法包括检测振动机构的振动幅度和确定振动机构的去耦点。根据确定的去耦点发出输出信号，控制振动机构的振动幅度。

Description

振动机构的控制***和方法

技术领域

本发明涉及一种振动机构的控制***和方法。更具体地，本专利涉及一种控制振动机构的振动幅度和频率的控制***和方法。

背景技术

诸如压实机等现有振动工程机械经常用于压实土壤、砾石、沥青和其它材料。这些振动工程机械包括板式压实机和滚筒压实机。常用的滚筒压实机有一滚筒组件，由一个或多个压实材料的滚筒组成。滚筒组件包括一个振动机构，它有两个或更多的压铁，排列在围绕滚筒的内腔内的公共轴线可旋转的轴上，减少滚筒的振动。压铁的设置与公共轴线是不同心的，通常可以绕公共轴线相互移动，在压铁旋转期间产生程度不同的不平衡作用。

振动机构提供一个或多个振动幅度和频率设定。压实机工作时的振动幅度和频率由操作人员改变，满足具体用途的要求。合适的振动幅度和频率的变化取决于被压实材料的特性。例如，压实道路表面的砾石所需的振动幅度和频率不同于压实人行道的土壤所需的振动幅度和频率。同样，压实过程在开始和最后阶段对压实所需的振动幅度和频率，经常有不同的需要。而且，当诸如沥青等材料冷却下来后，它的硬度经常变化。因此，需要根据材料的温度，可能需要具有不同振动幅度和频率的压实。

振动幅度和频率决定压实的质量以及压实过程的效率。通常，滚筒组件内不同心压铁产生的振动幅度，因压铁相互绕公共旋转轴线设置使相对旋转轴线的质量(例如重心)的平均分布发生变化，是不一样的。通常，当重心移动离开压铁的旋转轴线时，振动幅度提高；当重心移动靠近压铁的旋转轴线时，振动幅度降低趋向零。同样，改变绕公共轴线旋转的压铁的旋转速度，可使振动频率发生变化。

一种已知的振动机构允许操作人员选择理想的振动频率，可用的频率有一种或多种选择，而且与理想的振动幅度的选择没有关系。在某些情况下，振动机构使操作人员能够只调整震动幅度，此时振动频率保持不变或不受控制；或使操作人员能够只调整振动频率，此时振动幅度保持不变或不受控制。例如，美国专利4,481,835揭示一种能连续调整振动幅度的装置。然而，这些已知的振动机构的振动频率与振动幅度之间没有任何关系或依赖性。因此，操作人员在选择振动频率和振动幅度组合时可以无任何顾虑，然而，此举导致去耦，但是这种现象是在不经意中出现的。当压实机振动频率非常之高、以至使压实滚筒处于空气传播状态时，去耦才会出现。

因此，本控制***涉及解决以前技术存在的一个或多个缺点，并且提供一种使振动机构具有更好的稳定性且对压实机的性能影响更小的控制***和方法。

发明概要

一方面，提供一种控制振动机构的方法。该方法包括，检测振动机构的振动幅度并确定振动机构的去耦点。根据确定的去耦点，发出输出信号，控制振动机构的振动幅度。

另一方面，提供一种控制振动机构的控制***。该控制***包括一个配置成检测振动幅度的传感器和一个与传感器连接的控制器。控制器根据检测到的振动幅度，确定振动机构的去耦点，并且根据确定的去耦点，发出输出信号，控制振动机构的振动幅度。

附图的简单介绍

附在说明书内、并且是它的一个组成部分的附图说明本发明的示范的实施例，并且与说明书一起用来解释本发明的原理。

图1是带有按照一个示范实施例的控制***的振动工程机械的示意图；

图2是图1所示振动工程机械的一个压实滚筒的横切面视图；

图3是一个介绍图1所示控制***的逻辑的框图。

具体的实施方式

现请详细参阅附图中说明的示范实施例，只要有可能，相同的标号在整个附图中用来指称相同或同样的部件。

如图1所示，振动工程机械可是一种用于压实诸如土壤、砾石或沥青等材料12，提高材料的密度的双滚筒压实机10。尽管这里介绍的是用于一双滚筒压实机的振动机构的控制***和方法，但是该控制***和方法不仅限上述用途。

压实机10有一个第一压实滚筒14和一个第二压实滚筒16，它们安装在压实机的底盘18上，可旋转工作。压实机10上也有一个发动机20，可用来提供推进压实机10的机械动力和/或电能。第一压实滚筒14包括一个第一振动机构22，它可操作地连接到第一马达24。第二压实滚筒16包括一个第二振动机构26，它可操作地连接到第二马达28。从本发明中应该了解到，振动工程机械可以有两个以上或两个以下的压实滚筒和振动机构。

第一和第二马达24，28分别推进第一和第二压实滚筒14，16，而马达可操作地连接到动力源30，该动力源可与发动机20连接。动力源30可以是一台发电机、一台液压泵或其它任何一种用来推进压实机10并向第一和第二振动机构22，26以及压实机的其它***提供动力的适当装置。当动力源30提供电力时，第一和第二马达24，18可以是电动机。或者当动力源30提供机械和液压动力时，第一和第二马达24，18可以是液压马达。马达24，18可依靠电线，流体导管或其它合适的连接手段，可操作地连接到动力源30。

同样，压实机10上有一个确定振动机构22，20的去耦点的控制器40。一旦达到去耦点时，压实滚筒14，16的表面不会与材料12接触，此时振动机构或压实滚筒处于空气传播状态。控制器34也可操作地与一个操作员或使用者输入控制器42相连接，它使压实机10的操作人员能够设定(例如)理想的振动控制特性。振动控制特性可包括振幅限度，它将在以后有详细解释。操作员输入控制器42可以是一个振动控制按钮、振动控制杆、振动控制开关或其他任何操作员用来设定振动幅度特性的适用装置。在一个示范的实施例中，操作员输入控制器42可是一个多位开关，而开关的每一个切换位置对应于振幅限度其中的一个设定值，例如50％、100％和150％的去耦振幅。去耦振幅是指压实机10去耦的振幅。

图2是第一压实滚筒14的一个横切面视图。第一振动机构22可大致中心地安装在第一压实滚筒14内。然而，振动机构22的准确定位是可以改变的，以满足具体用途的要求。尽管振动机构的介绍将是针对第一振动机构22的，但是图2所示的振动机构可用来代表图1所示的第一和第二振动机构22，26中的一个或所有的振动机构。

在图2所示的示范实施例中，振动机构22包括一个刚性固定到压实滚筒22上的外壳44，一个与内轴34连接的内偏心压铁32和一个与外轴38连接的外偏心压铁36。一个内绕性联轴节46和一个外挠性联轴节48可分别用来使内轴34和外轴38旋转。

通常，振动机构22产生独立、连续或变化无穷的振动幅度和频率。例如，振动机构22改变内、外偏心压铁32，36的相对位置或有关相位，使内、外偏心压铁32，36绕其轴线旋转产生的不平衡的量级和振动幅度发生变化。此外，振动机构22产生的振动频率可因内、外压铁32，36旋转速度的改变而变化。因此，压铁32，36产生的振动频率随着压铁32，36旋转速度的加快而提高。

第一马达24可通过变速箱50连接到内、外挠性联轴节46，48。相位控制装置52可与变速箱50连接，以改变内、外轴34，38的相对位置，从而使内、外偏心压铁32，36的相对位置或相位发生连续或无限制变化。

如图2所示，压实机10还包括一个振动幅度传感器54。在一个实例中，振动幅度传感器54是一个能检测压实机10产生的振动幅度的加速度计，其可固定在压实滚筒14一部分。加速度计也可检测振动频率。此外，压实机10可有一个相位传感器56，它与变速箱50连接，测量内、外偏心压铁34，38和内，外轴34，38的相对位置和相对相位。压实机10还可有一个速度传感器58，测量内、外偏心压铁34，38和内，外轴34，38的旋转速度。

压实机10具有电气连接到操作员输入控制器42的控制器40，相位控制装置52和振动幅度传感器54。控制器40也可以电气连接到其它传感器。控制器40有一个处理器，用来确定耦合点并发出控制振动幅度的输出信号。

图3是一个描述示范逻辑的示意的框图，该示范逻辑可与控制器40一起作用以控制图1所示的压实机10的振动幅度。在一个示范实施例中，控制器40根据振动幅度传感器54检测出的振动幅度和预先确定的基准振动幅度，确定振动机构22的一个去耦点。例如，对压实机试车，使它的滚筒悬升离开地面，可通过实验确定基准振动幅度，并且可将确定的振动幅度存储在控制器40内。该预先确定的基准振动幅度对应于振动机构22的去耦点。基准振动幅度可呈一个图形形式，例如正弦波。

控制器40对检测出的振动幅度与基准振动幅度进行比较后，确定振动机构22的去耦点。例如，去耦出现时，来自传感器54的正弦振动幅度信号在其极性之间的差异是很大的。控制器40根据振动幅度差异，向振动机构发出一个振动幅度控制输出信号。振动机构在收到该输出信号后按要求的幅度振动。在一个实施例中，控制器40也可以根据振动幅度控制输出信号的数值，再发出一个信号，改变振动机构22的振动频率。

工业实用性

参考图1~图3，振动幅度传感器54，例如加速度计，检测压实机10的振动幅度。一个代表检测出的振动幅度的信号发送到控制器40。

控制器40收到检测出的振动幅度的信号后，即将检测出的振动幅度与存储在控制器40内的基准振动幅度比较。在一个实例中，基准振动幅度可呈一个正弦波形式，代表振动机构22去耦的振动幅度，即压实机10成空气传播的振动幅度。控制器40通过检测出的振动幅度与基准振动幅度比较，确定检测出的振动幅度是否低于或高于基准和去耦振动幅度。在一个实施例中，控制器40通过对来自传感器54的动态信号的分析，确定检测出的振动幅度是否低于或高于基准和去耦振动幅度。控制器40确定检测出的振动幅度低于基准振动幅度后，将提高振动幅度的输出信号发送到振动机构22。另一方面，控制器40确定检测出的振动幅度高于基准振动幅度后，将降低振动幅度的输出信号发送到振动机构22。振动机构22根据控制器40的输出信号调整偏心压铁32，36的相位或位置，以改变振动机构22的振动幅度。控制器40可以闭环方式重复这些步骤，因此，振动机构的振动幅度保持接近于去耦的振动幅度。

在一个示范实施例中，操作人员可通过操作员输入控制器42设定一个振动幅度特征，例如一个振动幅度限度。如果操作人员希望获得不会有去耦的最佳压实效果，振幅限度就要设定到100％的去耦振幅限度。如果振幅限度设定到(例如)50％的去耦振幅限度时，输出信号要乘于0.5，这样振动机构22提供的振动幅度大大低于去耦振动幅度，即只有50％的去耦振动幅度，当压实进程不要求很快时，操作人员可以选择低的设定。另一方面，如果振幅限度设定到(例如)150％的去耦振动幅度时，输出信号要乘以1.5，这样振动机构22提供的振动幅度远远高于去耦振动幅度，即150％的去耦振动幅度。例如，操作人员在压实过程的开始阶段压实材料时，可以选择这种高的设定，有意使振动机构去耦。这样操作人员能够使压实机在一个特定的应用中发挥最大的效能。尽管这些步骤是针对第一振动机构22的，控制器40亦可以用类似的方式，独立控制第二振动机构26的振动幅度。

本技术领域的技术人员都很清楚，揭示的***与方法在不背离本发明的范围的前提下可以有各种各样修改和变更。本技术领域的技术人员都知道，本发明的其它实施例将以这里揭示的发明的详细说明和实践为依据。经认定，本发明的详细说明与范例仅视为典范，本发明的正真范围由下列权利要求界定。

Claims (10)

1.一种控制振动机构的方法，包括：

检测振动机构的振动幅度；

确定振动机构的去耦点；和

根据确定的去耦点发出输出信号，控制振动机构的振动幅度。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，去耦点的确定包括将检测出的振动幅度与预定的基准振动幅度进行比较，确定检测出的振动幅度是否高于或低于预先确定的基准振动幅度。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，当检测出的振动幅度低于预先确定的基准振动幅度时，发出输出信号，提高振动机构的振动幅度；当检测出的振动幅度高于预先确定的基准振动幅度时，发出输出信号，降低振动机构的振动幅度。

4如权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括设定一个振动幅度特性，其中，根据确定的去耦点和设定的振动幅度特性发出输出信号。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括根据发出的输出信号调整振动机构内的压铁，其中，振动机构的振动幅度是由加速计检测出的。

6.一个控制振动机构的控制***，包括：

一个配置成检测振动幅度的传感器；

一个与传感器连接的控制器，它配置成根据检测出的振动幅度确定振动机构的去耦点，并且根据确定的去耦点发出输出信号，控制振动机构的振动幅度。

7.如权利要求6所述的控制***，其特征在于，控制器将检测出的振动幅度与预先确定的基准振动幅度进行比较，然后确定检测出的振动幅度是否高于或低于预先确定的基准振动幅度。

8.如权利要求7所述的控制***，其特征在于，当检测出的振动幅度低于预先确定的基准振动幅度时，发出输出信号，以提高振动机构的振动幅度，当检测出的振动幅度高于预定的基准振动幅度时，发出输出信号，降低振动机构的振动幅度。

9.如权利要求6所述的控制***，其特征在于，进一步包括一个与控制器连接的振动限度输入控制器，它配置成设定振动幅度特性，控制器根据确定的去耦点和设定的振动幅度特性发出输出信号。

10.如权利要求6所述的控制***，其特征在于，传感器是一个加速度计。

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