-
Vorrichtung zur Bodenverdichtung Das Hauptpatent betrifft eine Vorrichtung
zur Bodenverdichtung mit einem Wipphebel, an dem in der Mitte eine Walzentrommel
in ihrer Achslinie gelagert und an dessen Enden je ein Stampferfuß federnd
angeordnet ist, und mit einem als Kreisschwinger ausgebildeten Sehwingungserzeuger,
der über oder unter der Mitte des Wipphebels befestigt ist.
-
Es ist ein Walzenfahrzeug bekannt, bei dem an einem Wipphebel zwei
Walzentrommeln gelagert sind. Der Wipphebel ist in der Mitte zwischen den Walzentrommeln
an einem Fahrzeugrahmen angelenkt. Jede der Walzentrommeln enthält einen als Kreisschwinger
ausgebildeten Unwuchtrüttler, und die beiden Unwuchten laufen gleichsinnig um, wobei
sie stets um 180' gegeneinander versetzt sind. Bei einer solchen Anordnung
drücken die Fliehkräfte jedes Unwuchtrüttlers abwechselnd die zugehörige Walzentrommel
an den Boden an und entlasten sie nach einer 180'-Drehung der Unwucht, wenn die
Fliehkraft nach oben gerichtet ist. Während dieser Phase wirkt die nach oben gerichtete
Fliehkraft über den Wipphebel auch auf die andere Walzentrommel, drückt diese an
den Boden an und unterstützt so deren Unwuchtrüttler, dessen Fliehkraft dann gerade
nach unten gerichtet ist. Die Horizontalkomponenten der Fliehkraft heben sich ständig
auf. Bei dieser Anordnung werden sowohl die vertikal nach oben als auch die vertikal
nach unten gerichteten Fliehkräfte an den beiden Walzentrommeln zur Erhöhung del
Schwingungsamplitude ausgenutzt.
-
Die horizontalen Komponenten der Fliehkräfte werden dagegen bei dieser
Anordnung nicht ausgenutzt und bewirken nur eine periodische axiale Beanspruchun
g des Wipphebels.
-
Bei der Anordnun- nach dem Hauptpatent werden dagegen auch die Horizontalkomponenten
der Fliehkräfte für die Verdichtun aus«enutzt. Der Rüttler 9 C
arbeitet wie
ein Pendelrüttler. Ein Pendelrüttler ist bekanntlich ein Unwuchtrüttler, der zur
Erzeugung gerichteter Schwingungen so gelagert ist, daß er unter C C Z,
dem
Einfluß der waa-erechten Kraftkomponenten zeitlich ausweichen kann und nur die vertikalen
Komponenten der Unwuchtkräfte wirksam werden. So werden hier nur die vertikalen
Komponenten der Rüttelkraft auf den mittleren Verdiehtungskörper (Walzentrommel)
übertragen. Die waagerechten Komponenten werden dagegen auf die federnd angelenkten
Stampffüße übertragen und daher auch zur Bodenverdichtung ausgenutzt. Hierbei werden
aber beim Auftreffen der Stampferfüße auf den Boden an der Walzenachse Reaktionskräfte
wirksam. Durch die im Hauptpatent beschriebene Kombination einer Rüttelwalze mit
Stampfkörpern lassen sich nicht nur die Fliehkräfte des Rüttlers besser ausnutzen.
Es dürfte auch noch wegen der unterschiedlichen Kraftrichtungen eine Verbesserung
der Verdichtungswirkung eintreten: Bei einer Rüttelwalze werden divergierende Druckwellen
erzeugt, denen sich die im wesentlichen vertikalen Wellen der Stampferfüße überlagern.
Diese überlagerung fördert das Ausfüllen von Hohlräumen und das Zusammenbrechen
von Spannungsbrücken.
-
Der Erfindung liegt gegenüber der erwähnten bekannten Anordnung die
Aufgabe zugrunde, einerseits ebenso wie nach dem Hauptpatent auch die horizontalen
Komponenten der Unwuchtkräfte zur Bodenverdichtung mit heranzuziehen, andererseits
aber die bei der Anordnung nach dem Hauptpatent auftretenden Reaktionskräfte zu
kompensieren. Weiterhin soll die Verdichtungsleistung gegenüber einer Anordnung
nach dem Hauptpatent verbessert werden.
-
Erfindungsgemäß wird das bei einem Bodenverdichter der im Hauptpatent
beschriebenen Gattung dadurch erreicht, daß koaxial in der Walzentrommel ein weiterer
Kreissch-winger angeordnet ist, dessen Unwucht derart bemessen und aeuenläufig und
synchron zur Unwucht des ersten Kreisschwingers antreibbar ist, daß die Horizontalkomponenten
der beiden Erregerkräfte gleich groß sind und in entgegengesetzte Richtungen weisen.
-
Dann wirken die Horizontalkräfte des zweiten Uni,#,uchtrüttlers den
Reaktionskräften entgegen. Die Vertikalkräfte desselben werden zur Verdichtungsarbeit
der Walzentrommel mit herangezogen. Im Gegensatz zu der erwähnten vorbekannten Anordnung
heben sich aber die Horizontalkomponenten der
Rüttler nicht einfach
auf, sondern sie bilden ein Kräftepaar, welches die Schwingbewegung der Anordnung
und der Stampferfuß bewirkt.
-
Zweckmäßigerweise wird die Anordnung so getroffen, daß an koaxial
in die Walzentrommel eingreifenden Lagerhülsen, an denen der Wipphebel befestigt
ist, Schwingen -angeordnet sind, in denen die Unwuchtmassen, die die Unwucht des
außermittig angeordneten Schwingungserzeugers bilden, sowie je
ein mit ihnen
gekoppeltes Zahnrad gelagert sind, und daß auf der Unwuchtwelle des axial angeordneten
Schwingungserzeugers Zahnräder befestigt sind, die mit je einem Zahnrad des
außermittig gelagerten Schwingungserzeugers im Eingriff stehen. Es kann dann nämlich
die zur Walzentrommel gleichachsige Unwuchtwelle des axial angeordneten Schwingungserzeugers
ohne Schwierigkeit von außen angetrieben werden, und von dieser Welle her erfolgt
der Antrieb des außerinittig in der Walzentrommel angeordneten Schwingungserzeug--rs.
-
Durch die Pendelbewegung der Schwinge tritt eine periodische Beschleunigung
und Verzögerung des auf dieser gelagerten und mit der Unwucht gekoppelten Zahnrades
ein. Wenn das Zahnrad mit der Unwucht starr verbunden ist und demgemäß auch die
Unwacht entsprechend mitbeschleunigt und verzögert wird, dann sind recht erhebliche
Beschleunigungskräfte zu übertragen, die zu einer starken Beanspruchung der Zahnräder
führen. In weiterer Ausbildung der Erfindung ist daher jede Unwuchtmasse des außermittig
gelagerten Schwingungserzeugers mit einem in der Schwinge gelagerten Zahnrad durch
ein federndes Zwischenglied, z. B. einen Torsionsstab, gekoppelt.
-
Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen
dargestellt und im folgenden beschrieben; es zeigt F i g. 1 eine Vorrichtung
nach der Erfindung in schematischer Seitenansicht, F i g. 2 einen Vertikalmittelschnitt
durch die Verdichtungswalzentrommel, F i g. 3 schematisch die Lagerung und
Kupplung der Unwuchträttler, F i g. 4 eine Abwandlung dieser Anordnung, F
i g. 5 schematisch ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung, und F i
g. 6 a bis 6 f veranschaulichen die Wirkungsweise der Vorrichtung.
-
An einem Walzenfahrzeug 1 (F i g. 1) sind eine Verdichtungswalzentrommel
2 und eine Lenkwalzentrommel 3 angeordnet. Die Verdichtungswalzentrommel
2 ist auf Lagerhülsen 6 gelagert, die ihrerseits auf nach innen ragenden
Lagerzapfen 4 a des Walzenrahmens 25 sitzen. Der Walzenrahmen
25 ist über Federn 26 am Fahrzeug 1 gelagert. In der Mitte
ist in den Lagerhülsen 6 die Welle 4 eines axial angeordneten Unwuchtrüttlers
gelagert. Die Welle 4 wird von einem Motor 9 mittels eines Riementriebs
7
(F i g. 1) über eine Riemenscheibe 8 und einen in dem einen
hohlen Lagerzapfen 4 a gelagerten Tor.-sionsstab 8 a angetrieben.
-
Mit der Welle 4 ist eine Unwucht 10 verkeilt. In Schwingen
5 beiderseits der Unwucht 10 sind Unwuchten 11 unterhalb der
Welle 4 gelagert. Mit der Welle 4 sind ferner Zahnräder 12 verkeilt, die mit an
den Schwingen 5 gelagerten und mit den Unwuchten 11 gekoppelten Zahnrädern
13 im Eingriff stehen. Die Zahnräder 13 sind mit den Unwuchten
11 über Torsionsstäbe 14 (F i g. 2) verbunden. Mit den Lagerhülsen
6 sind beiderseits vertikale Federlager 15 verkeilt, in die
je zwei waagerechte Federstäbe 16 eingesetzt sind, die den Wipphebel
bilden. An den Enden der Federstäbe 16 sitzen Stampferfüße 17.
-
- Statt der geschilderten, in F i g. 3 noch einmal schematisch
dargestellten Antriebsverbindung zwischen den beiden Unwuchten kann die Anordnung
auch so getroffen werden, wie das in F i g. 4 dargestellt ist. Hier wird
von dem Zahnrad 12 ein oberhalb der Welle 4 an der Schwinge 5 gelagertes
Zahnrad 24 angetrieben, das über einen Ketten- oder Riementrieb 18 die Unwucht
11 antreibt.
-
Bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 5 ist das Federlager
15 auf einem mit der Hülse 6 verkeilten Führungsstück 19 geradverschiebbar
geführt. Die Verschiebung erfolgt hydraulisch mittels einer Zahnradpumpe 20 durch
Kolben 21. Um das Spiel aus der Führung herauszubringen, sind Andruckzylinder 22
vorgesehen, in welchen mittels einer Schraubpumpe 23 ein bestimmter Anpreßdruck
aufrechterhalten wird. Diese Anordnung gestattet auf einfache Weise eine Höheneinstellung
der Stampferfüße auf ihren günstigsten Wert.
-
Die Federn und die Rüttlerfrequenzen sind zweckmäßigerweise so aufeinander
abgestimmt, daß die Stampferfüße in Resonanz schwingen. Auf diese Weise kann man
mit verhältnismäßig leichten Stampferfüßen eine große Verdichtungsarbeit auf den
Boden übertragen.
-
Die Wirkungsweise der beschriebenen Vorrichtung ist aus F i
g. 6 a bis 6 f ersichtlich. F i g. 6 a zeigt für die verschiedenen
Zeitpunkte t die Richtung der von der koaxial gelagerten Unwucht 10 erzeugten
Erregerkraft C2 und ihre horizontale und vertikale Komponenten. Fig.
6b zeigt schematisch das mechanische System mit den verschiedenen Kraftkomponenten,
die durch die außermittig gelagerte Unwucht 11
und die Reaktionskräfte hervorgerufen
werden. Man sieht, daß die waagerechte Komponente H2 der Erregerkraft der koaxial
gelagerten Unwucht 10 die waagerechten Reaktionskräfte Hp , , der
außermittig gelagerten Unwucht 11 kompensiert. Die Vertikalkomponenten V2
und V4 der Reaktions- und Erregerkräfte überlagern sich dagegen. Durch das Moment
Hl, r, der waagerechten Komponente der Erregerkraft C, der außermittig gelagerten
Unwucht 11 in bezug auf die Welle 4 werden nach Maßgabe der Hebelarine r2
bzw. r" Kräfte V, auf die Stampferfüße ausgeübt.
-
F i g. 6 c und 6 d zeigen den zeitlichen Verlauf der
Vertikalkräfte V2 und V4. F i g. 6 e zeigt den Verlauf der gesamten durch
die Walze auf den Boden übertragenen Kräfte einmal für den Fall, daß das Gewicht
G, des Gerätes größer ist als die Summe der größten Vertikalkomponenten der
Erregerkräfte, zum anderen für den Fall, daß das Gewicht G, kleiner
ist.
-
Im ersteren Fall erhält man einen smusförmigen Kraftverlauf, im zweiten
erfolgt ein Abheben der Walze bei t" und ein stoßartiges Wiederaufschlagen bei t,
F i g. 6 f zeigt den Verlauf der durch die beiden Stampferfüße in den Boden
eingeleiteten Kräfte.