DE1212004B

DE1212004B - Device for soil compaction

Info

Publication number: DE1212004B
Application number: DEL37343A
Authority: DE
Inventors: Johann Herzog
Original assignee: Losenhausenwerk Duesseldorfer Maschinenbau AG
Current assignee: Losenhausenwerk Duesseldorfer Maschinenbau AG
Priority date: 1960-10-24
Filing date: 1960-10-24
Publication date: 1966-03-03

Description

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.Device for soil compaction The main patent relates to a device for soil compaction with a rocker arm on which a roller drum is mounted in its axis line in the middle and a tamper foot is resiliently arranged at each end, and with a visual vibration generator designed as a circular oscillator, which is above or below the center of the rocker arm is attached.

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.A roller vehicle is known in which two roller drums are mounted on a rocker arm. The rocker arm is hinged to a vehicle frame in the middle between the roller drums. Each of the roller drums contains an unbalance vibrator designed as a circular vibrator, and the two unbalances rotate in the same direction, whereby they are always offset from one another by 180 '. With such an arrangement, the centrifugal forces of each unbalance vibrator alternately press the associated roller drum against the ground and relieve it after a 180 'rotation of the unbalance when the centrifugal force is directed upwards. During this phase, the upward centrifugal force also acts on the other roller drum via the rocker arm, pressing it against the ground and thus supporting its unbalanced vibrator, whose centrifugal force is then directed straight down. The horizontal components of centrifugal force constantly cancel each other out. In this arrangement, both the vertically upward and the vertically downward centrifugal forces on the two roller drums are used to increase the vibration amplitude.

Die horizontalen Komponenten der Fliehkräfte werden dagegen bei dieser Anordnung nicht ausgenutzt und bewirken nur eine periodische axiale Beanspruchun g des Wipphebels.The horizontal components of the centrifugal forces are, however, not utilized in this arrangement, and produce only a periodic axial Beanspruchun g of the rocking lever.

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.In the arrangement according to the main patent, on the other hand, the horizontal components of the centrifugal forces are also used for the compression. The 9 C vibrator works like a pendulum vibrator. A pendulum vibrator is known to be an unbalance vibrator which is mounted to generate directed vibrations in such a way that under CCZ, it can evade the influence of the horizontal force components over time and only the vertical components of the unbalance forces become effective. So here only the vertical components of the vibrating force are transferred to the middle compression body (roller drum). The horizontal components, on the other hand, are transferred to the resiliently hinged pad feet and are therefore also used for soil compaction. In this case, however, when the tamper feet hit the ground on the roller axis, reaction forces become effective. The combination of a vibrating roller with ramming bodies described in the main patent not only allows the centrifugal forces of the vibrator to be better utilized. An improvement in the compaction effect should also occur because of the different directions of force: With a vibrating roller, diverging pressure waves are generated, on which the essentially vertical waves of the tamper feet are superimposed. This superposition promotes the filling of cavities and the collapse of tension bridges.

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.The invention is compared to the aforementioned known arrangement Task, on the one hand as well as the horizontal ones according to the main patent To use components of the imbalance forces for soil compaction, on the other hand but the reaction forces occurring in the arrangement according to the main patent compensate. Furthermore, the compression performance should be compared to an arrangement to be improved according to the main patent.

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.According to the invention, in the case of a soil compactor, this is the one in the main patent described type achieved in that coaxially in the roller drum another Kreissch-winger is arranged, the imbalance of which is dimensioned in such a way and aeuengangs and synchronously to the imbalance of the first circular oscillator can be driven that the horizontal components of the two excitation forces are equal and point in opposite directions.

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.Then the horizontal forces of the second Uni, #, uchtrüttlers act Reaction forces against. Its vertical forces become the work of compression the roller drum is also used. In contrast to the previously mentioned arrangement but the horizontal components of the Vibrators not easy on, but they form a couple of forces, which the oscillating movement of the arrangement and the tamper foot causes.

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.Appropriately, the arrangement is made so that on bearing sleeves engaging coaxially in the roller drum, to which the rocker arm is attached, rockers are arranged, in which the unbalanced masses that form the unbalance of the eccentrically arranged vibration generator, as well as a gear coupled to them, are mounted are, and that on the unbalance shaft of the axially arranged vibration generator gear wheels are attached, which are each in engagement with a gear wheel of the eccentrically mounted vibration generator. The imbalance shaft of the axially arranged vibration generator, which is coaxial with the roller drum, can then be driven from the outside without difficulty, and this shaft is used to drive the vibration generator arranged off-center in the roller drum.

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.Periodic acceleration occurs due to the pendulum movement of the rocker and deceleration of the gear mounted on this and coupled with the unbalance a. If the gear is rigidly connected to the unbalance and accordingly also the Unwakened is accelerated and delayed accordingly, then are quite considerable To transmit acceleration forces, which lead to a heavy load on the gears to lead. In a further embodiment of the invention, each unbalanced mass of the is therefore off-center mounted vibration generator with a gear mounted in the rocker a resilient intermediate member, e.g. B. a torsion bar coupled.

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.Some embodiments of the invention are shown in the drawings and described below; it shows F i g. 1 shows a device according to the invention in a schematic side view, FIG. 2 shows a vertical center section through the compaction roller drum, FIG. 3 schematically the storage and coupling of the unbalance rattles, F i g. 4 shows a modification of this arrangement, FIG. 5 schematically shows another exemplary embodiment of the invention, and FIG. 6 a to 6 f illustrate the operation of the device.

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.A compacting roller drum 2 and a steering roller drum 3 are arranged on a roller vehicle 1 ( FIG. 1). The compacting roller drum 2 is mounted on bearing sleeves 6 , which in turn sit on inwardly projecting bearing journals 4 a of the roller frame 25. The roller frame 25 is mounted on the vehicle 1 via springs 26. In the middle, the shaft 4 of an axially arranged unbalance vibrator is mounted in the bearing sleeves 6. The shaft 4 is (F i g. 1) by a motor 9 by means of a belt drive 7 via a pulley 8 and a in which a hollow journal pin 4a mounted Tor.-sion rod 8a driven.

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. An unbalance 10 is wedged with the shaft 4. In rockers 5 on both sides of the unbalance 10 unbalances 11 are mounted below the shaft 4. Furthermore, gears 12 are wedged with the shaft 4 and mesh with gears 13 mounted on the rockers 5 and coupled to the unbalances 11 . The gears 13 are connected to the unbalances 11 via torsion bars 14 ( FIG. 2). With the bearing sleeves 6 vertical spring bearings 15 are wedged on both sides, in each of which two horizontal spring bars 16 are inserted, which form the rocker arm. Tamper feet 17 are seated at the ends of the spring bars 16.

- 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. - Instead of the described, in F i g. 3 again schematically shown drive connection between the two unbalances, the arrangement can also be made as that in FIG. 4 is shown. Here, a gear 24 mounted on the rocker 5 above the shaft 4 is driven by the gear 12 and drives the imbalance 11 via a chain or belt drive 18 .

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.In the embodiment according to FIG. 5 , the spring bearing 15 is guided so as to be linearly displaceable on a guide piece 19 wedged with the sleeve 6 . The displacement takes place hydraulically by means of a gear pump 20 through piston 21. In order to bring the play out of the guide, pressure cylinders 22 are provided in which a certain contact pressure is maintained by means of a screw pump 23. This arrangement allows the height of the tamper feet to be adjusted to their most favorable value in a simple manner.

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.The springs and the vibrator frequencies are expediently one on the other tuned that the tamper feet vibrate in resonance. That way you can with relatively light tamper feet, a great deal of compaction work on the Transfer soil.

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.The mode of operation of the device described is shown in FIG. 6 a to 6 f can be seen. F i g. 6 a shows the direction of the excitation force C2 generated by the coaxially mounted unbalance 10 and its horizontal and vertical components for the various times t. Fig. 6b shows schematically the mechanical system with the various force components that are caused by the eccentrically mounted imbalance 11 and the reaction forces. It is seen that the horizontal component H2 10 compensates the excitation force of the coaxially mounted unbalance, the horizontal reaction forces Hp, the eccentrically mounted unbalance. 11 In contrast, the vertical components V2 and V4 of the reaction and excitation forces overlap. Through the moment Hl, r, the horizontal component of the excitation force C, the eccentrically mounted imbalance 11 with respect to the shaft 4, forces V, are exerted on the tamper feet in accordance with the lever axis r2 or r ".

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.F i g. 6 c and 6 d show the time course of the vertical forces V2 and V4. F i g. 6 e shows the course of the total transmitted by the roller on the ground forces even in the case that the weight G of the device is greater than the sum of the largest vertical components of the exciter forces, on the other hand, in case that the weight G, small is.

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.In the first case, a smooth force curve is obtained, in the second the roller is lifted off at t ″ and an impact-like impact occurs again at t, FIG . 6 f shows the curve of the forces introduced into the ground by the two tamper feet.

Claims

Patent claims: 1. Device for soil compaction with a rocker arm, on which a roller drum is mounted in its axis line in the middle and a tamper foot is resiliently arranged at each end, and with a vibration generator designed as a circular oscillator, which is attached above or below the center of the rocker arm is, according to patent 1192985, characterized in that a further circular oscillator is arranged coaxially in the roller drum (2), the imbalance (10) of which is dimensioned and can be driven in opposite directions and synchronously to the imbalance (11) of the first circular oscillator that the horizontal components (H2 and Hl) of the two excitation forces are equal and point in opposite directions.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that on coaxially in the roll drum (2) engaging bearing sleeves (6) to which the rocker lever is attached, rockers (5) are arranged, in which the unbalanced masses (11), the unbalance of the eccentrically arranged vibration generator, as well as a gear wheel (13 or 24) coupled to them are mounted, and that on the unbalance shaft (4) of the axially arranged vibration generator gear wheels (12) are attached, each with a gear wheel (13 or 24) of the eccentrically mounted vibration generator are in engagement. 3. Apparatus according to claim 2, characterized in that each unbalanced mass (11) of the eccentrically mounted vibration generator with a in the rocker (5) mounted gear (13) by a resilient intermediate member, for. B. a torsion bar (14) is coupled. 4. Apparatus according to claim 2, characterized in that each unbalanced mass (11) of the eccentrically mounted vibration generator is coupled by means of a chain or belt drive (18) to a gear (24) mounted in the rocker (5).