用於傳遞線性負載的裝置製造方法

2023-09-14 03:07:30 2

用於傳遞線性負載的裝置製造方法
【專利摘要】一種用於通過高速旋轉構件傳遞線性負載的裝置，所述裝置包括含有可軸向平移的缸杆的線性致動器。不可軸向和旋轉運動地安裝的裝配適配器剛性地附接到包含所述缸杆的致動器缸筒。安裝到所述裝配適配器的長形的導向套筒從所述裝配適配器沿軸向延伸以容納附接到所述缸杆的一端的可軸向平移的推力軸承。所述導向套筒設有線性槽，其用於容納附接到推力軸承殼體的導銷，該導銷在所述線性槽內可橫向移動以防止軸承殼體和缸杆部件兩者的旋轉。
【專利說明】用於傳遞線性負載的裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及適於通過高速旋轉構件傳遞線性負載的線性致動器。更具體地，本發明涉及一種用於防止壓實機中的致動器缸杆的不期望有的旋轉的裝置。
【背景技術】
[0002]壓實機，還以不同的方式稱為壓實機械，經常用於壓實新鋪設的浙青、泥渣、碎石，以及其它與路面有關的可壓實材料。這樣一種類型的壓實機是具有一個或多個滾筒的滾筒式壓實機，所述滾筒適用於壓實上面運轉有壓實機的特定材料。為了壓實材料，滾筒式壓實機包括具有振動機構的滾筒組件，所述振動機構包括布置在位於內偏心重塊腔室內的可旋轉軸上的內和外偏心重塊。通常控制振動的振幅和頻率兩者以確定壓實度。振幅往往由可橫向移動的線性致動器來控制，所述線性致動器適於軸向抵靠可軸向平移的鍵軸，引起該鍵軸旋轉。而該鍵軸的旋轉會改變所述內和外偏心重塊的相對位置，從而改變在滾筒中產生的振動的振幅。振動的頻率通過改變置於壓實機滾筒內的驅動馬達的速度來控制。
[0003]為改變內和外偏心重塊的相對位置，可旋轉的軸通常通過所述軸的多種不同形狀的外表面接合所述重塊。例如，美國專利US4350460公開了:鍵軸的外表面可設有適於與內偏心重塊接合的一異形截面即多邊形截面和與外偏心重塊接合的另一異形截面，用於相對彼此定位偏心重塊。本領域技術人員將會認識到，所述偏心重塊通常適用於以接近和/或超過4000轉每分的速度一起轉動。為確保振動的程度足以得到滿意的壓實效果，一些材料比其它材料需要更高頻率的振動。遺憾的是，重型結構的這類振動會導致這類機械的一些部件相對相鄰部件的不期望有的運動。尤其是，用來使偏心重塊相對彼此旋轉的缸杆會具有在其相關聯的固定缸筒內旋轉的趨勢，導致不期望有的磨損。
[0004]因此，提供一種將致動器及此類相關聯部件的磨損降至最低的系統是有益的。通過防止和/或避免過早磨損，這種系統具有包括促進零部件更換頻率降低的其它優點。

【發明內容】

[0005]根據本發明的一個方面，公開了一種用在壓實機中的用於通過高速旋轉構件來傳遞線性負載的裝置。該裝置可包括線性致動器，該線性致動器包括適用於容納可軸向平移的缸杆的致動器缸筒。推力軸承可附接在缸杆的一端，並且螺旋花鍵鍵軸可附接到推力軸承的內座圈用於所述杆、軸承、和鍵軸這些部件的旋轉和軸向移動。致動器缸筒可剛性地附接到固定的裝配適配器上，並且長形的套筒也可附接到所述適配器並從其延伸出來以確保阻止套筒的任何軸向或旋轉運動。套筒可設有軸向取向的長形槽，和徑向延伸通過所述槽且附接到所述推力軸承的可軸向平移的殼體的導銷。導銷可由阻止旋轉運動的所述槽約束以當所述缸杆在縮回和伸出位置之間線性地移動所述鍵軸時防止軸承殼體和缸杆兩者的旋轉。
[0006]根據本發明的另一個方面，所述裝置可用在壓實機內，以使彼此同心地定位的一對偏心重塊在最小和最大振幅位置之間移動。為此，所述裝置的鍵軸可在其一端設有螺旋花鍵和在其另一端設有軸向或直花鍵。軸向花鍵可適用於每當鍵軸在致動器缸杆的縮回和伸出位置之間軸向移動時在所述偏心重塊之一內滑動。
[0007]根據本發明的另一個方面，壓實機可包括振動機構，該振動機構具有a)在一端帶有螺旋花鍵並且在其相對端帶有軸向或直花鍵的鍵軸；和b)具有螺旋孔的外偏心重塊和具有軸向孔的內偏心重塊，其中所述鍵軸定位成其軸向花鍵端置於內偏心重塊的軸向孔中並且與該軸向孔相接合以用於在所述軸向孔中的直線相對運動，並且其相對的螺旋端與所述外偏心重塊的螺旋孔相接合，用於每當所述鍵軸通過致動器缸杆在縮回和伸出位置之間移動時迫使所述內偏心重塊相對於外偏心重塊旋轉。所述振動機構還可包括適用於直接旋轉外部偏心重塊的、並且從而以相同的旋轉速度間接地旋轉內偏心重塊的振動馬達。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1是包含有本發明元件的壓實機的示意性側視圖；
[0009]圖2是沿著圖1中的線2-2得到的軸向截面視圖，示出了包括結合在圖1的壓實機中的振動機構的壓實滾筒的內部；
[0010]圖3是圖2的振動機構的軸向截面視圖，示出了鍵軸和適用於軸向平移鍵軸的所公開的線性致動器部件；
[0011]圖4是線性致動器部件的透視圖，其更詳細地包括了鍵軸與推力軸承和導向套筒的相互作用；
[0012]圖5是導向套筒和導銷的正視圖，其中致動器缸杆和鍵軸示出處於它們的完全伸出位置；
[0013]圖6是導向套筒和導銷的正視圖，其中致動器缸杆和鍵軸示出處於它們的完全縮回位置。
【具體實施方式】
[0014]首先參照圖1，雙振動滾筒式壓實機10可用於壓實和/或增加可壓實材料或墊料12例如泥土、碎石、和/或浙青混合料的密度。壓實機10可具有前壓實滾筒14和後壓實滾筒16，兩者均可旋轉地安裝在機架/主車架18上。儘管此處示出的為雙滾筒式壓實機，但壓實機10可替代地使用僅單個振動滾筒，而不背離本發明的精神和範圍。在單振動滾筒式壓實機中，會採用常規車輪代替第二滾筒以用於適應壓實機10的適當的移動性。
[0015]主車架18還可支承發動機20 (以虛線示出)，該發動機用於向壓實機10提供動力，以及向至少一個發電機22或諸如可變排量式流體泵24的流體泵(均以虛線示出)提供運行動力。在前滾筒14和後滾筒16可在結構和運轉上相當方面來說，將僅針對前滾筒14描述其相關的所有部件。因而，涉及到滾筒14的本發明的所有方面以等同的效力適用於後滾筒16。
[0016]現參照圖2，前滾筒14可包括第一和第二滾筒部分；即，如圖所示的左部分26和右部分28，這兩個部分被縫30隔開以限定出雙滾筒式構型。雙滾筒允許在壓實機10繞半徑轉動期間在所述滾筒間存在速度差。正如本領域的技術人員會認識到的，最接近轉動半徑的滾筒通常會以比外側滾筒慢的旋轉速度旋轉。這種差速作用降低了刮擦、撕裂或以其它方式破壞正被壓實表面的可能性。第一和第二滾筒部分26、28中的每一個可由外殼32構成，並且具有固定安裝到形成各自的外殼32的相應部分26、28的內徑上的第一和第二隔板34和36。
[0017]第一和第二推進馬達42、44分別位於主車架18與第一和第二滾筒部分26、28之間。推進馬達42、44可各自連接到固定到主車架18的安裝板上(未示出)。第一和第二推進馬達42、44的輸出可通過一對偏置齒輪箱46分別驅動第一和第二隔板34和36，所述偏置齒輪箱46可允許推進馬達42和44定位成稍微偏離滾筒軸線40。或者，在一不同的安裝構型中，第一和第二推進馬達42、44可直接連接至隔板34、36，去除了偏置齒輪箱46。最後，推進馬達42、44可操作地連接至上文提到的動力源22、24，該動力源可供應加壓流體和/或電流以運轉用於旋轉所述滾筒部分26、28的馬達。
[0018]支承裝置50將第一滾筒部分26可旋轉地連接到第二滾筒部分28，同時還容納振動機構60。支承裝置50可旋轉地連接至第一和第二隔板34、36，使相應的滾筒部分26、28能夠根據上述的差速特徵彼此相對旋轉。此外，支承裝置50可包括第一和第二支承構件52和54，其中第一構件52通過第一組軸承56可旋轉地置於第二構件54內部以便相對所述第二構件運動，如圖所示。與滾筒軸線40共中心線的支承裝置50將適應在藉助於第一推進馬達42 (旋轉)的第一滾筒部分26和藉助於第二推進馬達44 (旋轉)的第二滾筒部分28之間的前述的差速旋轉運動。
[0019]現參照圖3，振動機構60通過第二軸承裝置、或第二組軸承58繞滾筒軸線40可旋轉地支承。振動機構60可藉助于振動馬達62由傳動軸64驅動。振動機構60可包括一對同心定位的內和外偏心重塊，分別標示為66和68。鍵軸70可適於通過適於以下文描述的方式移動鍵軸70的線性致動器100來接合重塊66、68兩者。
[0020]外偏心重塊68可以是附接到傳動軸64上的從動側的或振動馬達側的短軸72，和線性致動器側的短軸74。所述短軸72、74置於如圖所示的第二組軸承58的內座圈之內。明顯的是，傳動軸64可藉助所描述的花鍵連接附接到從動側的短軸72，儘管可替代採用其它緊固機構。致動器側的短軸74包括用於下文所描述目的的螺旋狀孔76。
[0021]偏心重塊68的上述的成組部件可構成在一半徑側上相比另一半徑側上承載更多重量的中空半圓柱形的或帶有突出部分的鑄件，而內偏心重塊66可以為位於外偏心重塊68的中空部分內的實心的、儘管是傾向一方的質量塊。為了適應在內和外偏心重塊66、68之間的相對旋轉運動，內重塊66可由徑向地設置在左和右短軸72和74內的第三軸承裝置、或第三組軸承78支承在重塊68內，如圖所示。
[0022]從內偏心重塊66的線性致動器端沿軸向向內延伸有一孔80，所述孔形成有用於容納鍵軸70的從動端或左端92的軸向延伸的內花鍵部81。相應地，鍵軸70的從動端可形成有限定出適於互補地接合所述孔80的花鍵部81的軸向花鍵部82的外花鍵。與此對t匕，鍵軸70的致動器端或右端可包含適於接合致動器側短軸74的螺旋孔76的螺旋花鍵部84。
[0023]鍵軸70還可限定出坐落在位於其相應的左端和右端的軸向花鍵部82和螺旋花鍵部84之間的光滑中間部86。軸向花鍵部82可如此接合孔80，以確保內偏心重塊66和鍵軸70不可相對旋轉地安裝，同時允許鍵軸在孔80內軸向滑動。相反地，鍵軸70的螺旋花鍵部84可適於接合短軸74的螺旋花鍵孔76以將鍵軸70的軸向運動轉換成鍵軸70和內偏心重塊66兩者相對於外偏心重塊68的旋轉運動，以在重塊66和重塊68之間提供高達180度的相對旋轉運動。
[0024]如圖3中還明顯示出的，線性致動器100結合有軸向延伸的缸杆102，該缸杆可適於接合鍵軸70用於隨其可軸向平移的運動。缸杆102從適應缸杆102的伸出和縮回的致動器缸筒104延伸出來，以由此使鍵軸70線性地沿著軸線40伸出和縮回。
[0025]現在還參照圖4，放置在缸杆102和鍵軸70的螺旋花鍵部84的另外的對接端之間的可以是具有固定到適配器110上的殼體116的推力軸承112，而該適配器又可用螺栓連接到偏置齒輪箱46。推力軸承112的外座圈固定到殼體116上。鍵軸的螺旋花鍵部84的一端固定到推力軸承112的可旋轉運動的內座圈。因而，當由操作者手動地或由計算機編程自動地向左側推動缸杆102時，鍵軸70被向左側推動，並且因此通過其螺旋花鍵部84在螺旋孔76(圖3)內的相互作用下受迫轉動，這是因為包含該孔的短軸74被不可轉動地安裝。因為花鍵僅允許軸向滑動，鍵軸旋轉所產生的作用將通過鍵軸70的軸向螺旋部82和重塊66的花鍵部81之間的相互作用引起內偏心重塊66相對於外偏心重塊68的旋轉。
[0026]現在可以認識到的是，當缸杆102已經完全地伸出時(如圖2和圖3所示)，重塊66、68的相對位置將會使所述兩重塊異相(各自位於軸線40的相對側),並且振動機構80因此會以最小振幅運行。相反地，當缸杆102已經完全縮回時(圖4)，所述重塊會同相定位(各自位於軸線40的相同側)，並且振動機構80會以其最大振幅運行。當然，在最大和最小振幅位置之間將獲得無限振幅變化。
[0027]為了避免在壓實機械相對惡劣的振動條件下缸杆102在軸向載荷作用下轉動的自然趨勢，本發明規定使用附接到適配器110(圖4)上的固定的導向套筒114。同心地定位於導向套筒內的可旋轉鍵軸70如上文所提到地安裝到推力軸承的內座圈。由於推力軸承軸向移動，導向套筒可用來阻止缸杆102隨鍵軸一起旋轉。為此，導向套筒槽118沿著導向套筒114軸向延伸並與徑向延伸通過該槽118的導銷120協作。導銷可固定在軸承殼體116上，並且適於隨推力軸承112的軸向運動而橫向移動。當銷沿著槽平移時，導銷120和軸承殼體116之間的相互作用使軸承殼體被限制旋轉。因此，靠著鍵軸的致動器端並置的缸杆即使在惡劣的振動和往復運動的條件下也不會旋轉。
[0028]現參照圖5和6，分別示出了處於完全伸出和完全縮回位置的線性致動器100。如前面所描述的，其中如圖5中所示導銷120處於導向槽118左端的伸出位置表示具有最小振動振幅的位置。相反，其中如圖6中所示導銷120處於導向槽118右端的縮回位置表示具有最大振動振幅的位置。
[0029]雖然前文僅包括某些變型和替代結構的簡要描述，但本發明意在涵蓋可落入其精神和範圍內的所有變型、替代結構和等同方案。
[0030]工業話用件
[0031]總體上，本發明提出一種用於防止用在壓實機內的線性缸杆和致動器零部件過早磨損的裝置。這種改進的裝置可用於多種不同的工業機械中，包括但不限于振動式壓實機、裝載機、履帶式拖拉機，或用於建築、農業、和工業環境的其它工作機械。
[0032]在運轉中，可採用致動器使鍵軸在同心地定位在外偏心重塊內的內偏心重塊的孔中線性地往復移動，而不會產生線性致動器零部件相對彼此旋轉的不良效果。當相關壓實機的振動馬達旋轉一對偏心重塊時，如前文所述可通過使內偏心重塊與外偏心重塊同相或異相來控制壓實振幅。更具體地說，在振動相當大的條件下，本發明的裝置可通過抑制在缸杆的伸出和縮回循環期間可能出現的、所描述的推力軸承和缸杆零部件的旋轉而有效地使磨損最小化。壓實機中鍵軸的螺旋狀的周期性旋轉運動可產生這樣的旋轉。
[0033]本發明的推力軸承和導向套筒裝置可藉助於通過導向套筒槽固定到軸承殼體上的導銷有效地防止缸杆旋轉。在缸杆和鍵軸的伸出和縮回循環期間，由於固定到軸承殼體的導銷，使得固定到推力軸承的內座圈且隨其旋轉的鍵軸的旋轉將不會引起軸承或缸杆的旋轉運動。雖然在鍵軸的伸出和縮回期間，導銷自由地沿導向套筒槽軸向平移，但通過導向套筒槽可限制旋轉，並因此可有效地防止缸杆旋轉。
[0034]最後，所描述的裝置提供了一種通過使用推力軸承和導向套筒防止致動器缸杆轉動的方法，導向套筒設有適於容納附接到推力軸承殼體的軸向可平移的導銷的槽。同樣地，本方法可提供當缸杆可線性地移動但被抑制轉動時鍵軸自由轉動。
【權利要求】
1.一種用於通過高速旋轉構件傳遞線性負載的裝置(10)，所述裝置包括: 線性致動器(100)，其包括致動器缸筒(104)和容納在所述致動器缸筒(104)內的且在該致動器缸筒內部可軸向平移的缸杆(102)； 裝配適配器(110)，其不可軸向和旋轉運動地安裝，所述裝配適配器具有剛性地附接到其上的所述致動器缸筒(104)； 長形的導向套筒(114)，其也安裝到該裝配適配器，所述導向套筒包括基本上沿其長度軸向延伸的線性槽(118)，所述導向套筒適於提供所述缸杆(102)的一端從其中穿過的通道； 可軸向平移的推力軸承(112)，其附接到所述缸杆的一端，所述軸承包括殼體(116)，所述殼體包括不可旋轉地安裝的外座圈； 鍵軸(70)，其附接到所述軸承的內座圈用於隨該內座圈旋轉和軸向運動；和 導銷(120)，其徑向延伸穿過所述槽(118)並且附接到所述殼體(116)，其中，所述導銷適於沿著所述線性槽橫向移動並且與所述槽相互作用以當所述缸杆在所述致動器缸筒(104)內伸出和縮回時防止所述殼體和所述缸杆(102)兩者旋轉。
2.根據權利要求1所述的裝置(10)，還包括具有成對的內偏心重塊(66)和外偏心重塊(68)的振動機構(60)，其中所述內重塊(66)同心地定位於所述外重塊(68)內，並且所述鍵軸(70)的線性運動適於每當所述缸杆(102)在所述致動器缸筒(104)內伸出和縮回時相對所述外偏心重塊出8)旋轉所述內偏心重塊(66)。
3.根據權利要求2所述的裝置(10)，其中，所述內偏心重塊(66)包括軸向花鍵孔(80、81)，並且所述外偏心重塊(68)包括螺旋花鍵孔(76);所述鍵軸(70)包括適於與所述軸向花鍵孔(81)配合的軸向花鍵第一端(82)，並且所述鍵軸(70)包括適於與所述螺旋花鍵孔(76)配合的螺旋花鍵第二端(84)。
4.根據權利要求3所述的裝置(10)，其中，所述缸杆(102)的線性運動引起所述鍵軸(70)的軸向運動，其中所述鍵軸的軸向運動導致所述鍵軸的旋轉運動，而所述鍵軸的旋轉運動又使所述內偏心重塊出6)相對於所述外偏心重塊(68)發生旋轉運動。
5.根據權利要求2所述的裝置(10)，其中，所述缸杆(102)的伸出和縮回使所述內偏心重塊(66)和外偏心重塊(68)在所述振動機構的最大和最小振幅相位極限位置之間移動。
6.根據權利要求3所述的裝置(10)，其中，當所述鍵軸(70)的所述軸向花鍵部(82)在所述內偏心重塊(66)的所述軸向花鍵孔(80、81)內軸向運動時，所述鍵軸(70)的所述螺旋花鍵部(84)與所述螺旋花鍵孔(76)相互作用以引起所述內偏心重塊(66)相對於所述外偏心重塊(68)的旋轉。
7.根據權利要求1所述的裝置(10)，其中，所述高速旋轉構件還包括適於旋轉所述振動機構(60)的振動馬達(62) .
8.根據權利要求1所述的裝置(10)，其中，所述外偏心重塊(68)放置在適於繞一軸線旋轉的一對短軸(72、74)之間。
9.根據權利要求1所述的裝置(10)，其中，所述導向套筒(114)和所述致動器缸筒(104)附接到所述裝配適配器(110)的相對側。
10.根據權利要求1所述的裝置(10)，其中，所述線性致動器由泵(24)提供動力。
11.一種壓實機(10)，其包括具有成對的內偏心重塊(66)和外偏心重塊(68)的振動機構(60)，其中所述內重塊(66)同心地定位於所述外重塊(68)內；所述壓實機(10)還包括用於移動所述重塊使它們相對彼此旋轉的裝置，所述裝置包括: 線性致動器(100)，其包括致動器缸筒(104)和容納在所述致動器缸筒(104)內的且在該致動器缸筒內部可軸向平移的缸杆(102)； 裝配適配器(110)，其不可軸向和旋轉運動地安裝，該裝配適配器具有剛性地附接到其上的所述致動器缸筒(104)； 長形的導向套筒(114)，其也安裝到該裝配適配器，所述導向套筒包括基本上沿其長度軸向延伸的線性槽(118)，所述導向套筒適於提供所述缸杆(102)的一端從其中穿過的通道； 可軸向平移的推力軸承(112)，其附接到所述缸杆的一端，所述軸承包括殼體(116)，所述殼體包括不可旋轉地安裝的外座圈； 鍵軸(70)，其附接到所述軸承的內座圈用於隨該內座圈旋轉和軸向運動；和 導銷(120)，其徑向延伸穿過所述槽(118)並且附接到所述殼體(116)，其中，所述導銷適於沿著所述線性槽橫向移動並且與所述槽相互作用以當所述缸杆在所述致動器缸筒(104)內伸出和縮回時防止所述殼體和所述缸杆(102)兩者旋轉。
12.根據權利要求11所述的壓實機(10)，其中，所述鍵軸(70)的線性運動適於每當所述缸杆(102)在所述致動器缸筒(104)內伸出和縮回時相對所述外偏心重塊(68)旋轉所述內偏心重塊(66)。
13.根據權利要求12所述的壓實機(10)，其中，所述內偏心重塊(66)包括軸向花鍵孔(80、81)，並且所述外偏心重塊(68)包括螺旋花鍵孔(76);所述鍵軸(70)包括適於與所述軸向花鍵孔(81)配合的軸向花鍵第一端(82)，並且所述鍵軸(70)包括適於與所述螺旋花鍵孔(76)配合的螺旋花鍵第二端(84)。
14.根據權利要求13所述的壓實機(10)，其中，所述缸杆(102)的線性運動引起所述鍵軸(70)的軸向運動,所述鍵軸的軸向運動導致所述鍵軸的旋轉運動,而所述鍵軸的旋轉運動又使所述內偏心重塊出6)相對於所述外偏心重塊(68)發生旋轉運動。
15.根據權利要求12所述的壓實機(10)，其中，所述缸杆(102)的伸出和縮回使所述內偏心重塊(66)和外偏心重塊(68)在振動機構的最大和最小振幅相位極限位置之間移動。
【文檔編號】E02D3/046GK103764916SQ201280042253
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2012年8月29日 優先權日:2011年8月31日
【發明者】J·L·馬森勒克, N·A·厄特肯, N·L·馬謝克, E·A·漢森 申請人:卡特彼勒公司