【正文】 過高，振動壓路機(jī)對地面的實(shí)際作用力很小 通常把試驗(yàn)取得的數(shù)據(jù)，經(jīng)過數(shù)理統(tǒng)計后，給出相應(yīng)振動頻率 f 的取值范圍： 壓實(shí)路基 25～ 30Hz 壓實(shí)次基層 25～ 40Hz 壓實(shí)瀝青混凝土及路面 30～ 50Hz 同樣為擴(kuò)大 YZ18 型振動壓路機(jī)的工作范圍，并與雙振幅相對應(yīng)，振動頻率 f確定為雙頻率： 29Hz/35Hz，實(shí)際上就是振動輪內(nèi)部偏心軸每秒的轉(zhuǎn)動次數(shù)。綜上所述，振動壓路機(jī)的名義振幅應(yīng)有一個合理的取值范圍。緊急按鈕通過電器控制兩個液壓換向閥，其中一個動作時，能使行駛油泵的斜盤繞過機(jī)械式搖臂的控制，直接立即回中位，排量降為零，高壓油管互相閉鎖，實(shí)現(xiàn)靜液壓制動；而另一個動作時，將制動器內(nèi)的液壓油直接卸壓，制動器立即處于制動狀態(tài)。此時油泵斜盤傾角為零，輸出排量降為零，行駛油泵和行走馬達(dá)之間的兩根高壓油管相互閉鎖，管路內(nèi)的高壓阻止了車輛的進(jìn)一步前進(jìn)，從而 實(shí)現(xiàn)靜液壓制動。 圖 鉸接式車架轉(zhuǎn)向示意圖 通過上面的比較分析，我們發(fā)現(xiàn)鉸接轉(zhuǎn)向相比于偏雖然存在阻力大，直線行駛性能欠佳等缺點(diǎn)，但還是具有更大的優(yōu)勢，尤其是對于重型或超重型壓路機(jī)。這種結(jié)構(gòu)上的缺陷，必然導(dǎo)致壓路機(jī)重心偏高，從而使壓路機(jī)行駛穩(wěn)定性差，在坡道上容易傾覆，給駕駛員帶來很大的危險。 轉(zhuǎn)向及車架的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案 輪胎驅(qū)動光輪振動的壓路機(jī)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向的可選結(jié)構(gòu)方案有兩大類：整體式車架偏輪轉(zhuǎn)向和鉸接式車架折腰轉(zhuǎn)向。而對于前后輪都是主動輪的全液壓方案，則不會產(chǎn)生此種質(zhì)量缺陷。而為了獲得良好的壓實(shí)效果，則必須增加前輪的重量（即前輪的軸載荷）。三聯(lián)油泵包括行駛油泵、振動油泵和轉(zhuǎn)向油泵。前端通過小傳動軸、減速箱驅(qū)動雙聯(lián)齒輪油泵旋轉(zhuǎn)，向振動和轉(zhuǎn)向液壓系統(tǒng)提供壓力油。因此，本次設(shè)計的機(jī)型確定為 12 噸級的自行式輪胎驅(qū)動光輪振動重型振動壓路機(jī)，產(chǎn)品型號為 12T。具有一定的競爭實(shí)力，可替代進(jìn)口甚至出口，有較高的經(jīng)濟(jì)效益和良好的社會效益。這樣相同噸位的振動壓路機(jī)全液壓式的激振力大，壓實(shí)效果好。 課題的提出和主要研究內(nèi)容 入世后，隨著進(jìn)口工程機(jī)械產(chǎn)品關(guān)稅的降低，國外先進(jìn)的壓實(shí)設(shè)備將會對國內(nèi)產(chǎn)品產(chǎn)生較大的沖擊，如何縮小國內(nèi)產(chǎn)品在性能上與國外產(chǎn)品之間的差距，就成為國內(nèi)壓路機(jī)生產(chǎn)企業(yè)需要迫切解決的問題。它可以幫助用戶根據(jù)壓實(shí)過程的工作量、現(xiàn)場條件、材料特性、葡氏壓實(shí)曲線以及所要 畢業(yè)設(shè)計（論文）報告紙 第 8 頁 共 49 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 求的壓實(shí)度來選擇該公司的三種壓實(shí)機(jī)械配置方案，對每種方案均可提供各種使用參數(shù)的選用建議，包括壓輪類型、振幅和頻率、鋪層厚度和鋪層數(shù)、每層壓實(shí)帶的安排、碾壓速度和遍數(shù)以及壓實(shí)生產(chǎn)率和壓實(shí)時間的確定。還可通過對工作過程的檢測，進(jìn)行報警、故障診斷和分析。隨著機(jī)械施工的土方工作量越來越大，采用傳統(tǒng)的壓實(shí)度檢測方法已經(jīng)很難滿足施工需求并及時指導(dǎo)施工作業(yè)。采用雙方向盤、可動方向盤、旋轉(zhuǎn)座椅，并且將操縱手柄設(shè)計在座椅扶手上，盡可能減少操縱失誤和減輕司機(jī)的疲勞強(qiáng)度，滿足操縱方便性。密實(shí)度計可以自動記錄被壓實(shí)材料的密實(shí)度值；電子化的另一個表現(xiàn)是：測試壓路機(jī)可以在工程施工過程中提供壓實(shí)質(zhì)量控制依據(jù)；而電子化的最高表現(xiàn) 畢業(yè)設(shè)計（論文）報告紙 第 6 頁 共 49 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 是智能壓路機(jī)，智能壓路機(jī)可以自動調(diào)節(jié)自身狀態(tài)，使之與周圍環(huán)境壓實(shí)材料想適應(yīng)，優(yōu)化壓實(shí)過程，智能壓路機(jī)代表著發(fā)展方向。 壓實(shí)機(jī)械的發(fā)展趨勢 液壓化 20 世紀(jì) 60 年代，國外大中型壓實(shí)機(jī)械已采用液壓技術(shù)； 20 世紀(jì) 70年代推出的全液壓振動壓路機(jī)，使得壓路機(jī)結(jié)構(gòu)簡單、布置方便、操縱簡便省力，特別是液壓傳動實(shí)行走系統(tǒng)無級變速，使振動系統(tǒng)根據(jù)施工要求在較大范圍內(nèi)調(diào)頻和調(diào)幅，振動壓 路機(jī)使用性能和應(yīng)用范圍大大改善和提高，同時，液壓化為機(jī)器自動檢測和控制提供了條件。 20 世紀(jì) 70年代以后，振動壓路機(jī)家族先后出現(xiàn)了組合式、蟹形式、凸塊式、手扶式振動壓路機(jī)；調(diào)頻、調(diào)幅技術(shù)、全輪驅(qū)動振動技術(shù)被廣泛應(yīng)用于振動壓路機(jī)。本世紀(jì) 20 世紀(jì) 30 年代，德國最早利用振動原理壓實(shí)土壤。 畢業(yè)設(shè)計（論文）報告紙 第 4 頁 共 49 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 輪胎壓路機(jī)與光輪壓路機(jī)相比，其優(yōu)越性在于使被壓實(shí)材料有非常好的封閉性。 我國壓路機(jī)，整體技術(shù)水平與國外 相比仍有差距，主要表現(xiàn)在：產(chǎn)品型號不全、重型和超重型壓路機(jī)生產(chǎn)數(shù)量和品種仍然較少、專用壓實(shí)設(shè)備缺乏、綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)和自動控制方面仍低于國外先進(jìn)水平。 20 世紀(jì) 80年代中期，我國開始引進(jìn)國外壓路機(jī)制造技術(shù)。 進(jìn)入 20 世紀(jì) 60 年代，徐州工程機(jī)械廠、上海工程機(jī)械廠和三明重型機(jī)械廠先后加入了壓路機(jī)生產(chǎn)廠行列，先后 設(shè)計 出 6/8t、 8/10t、 10/12t、 12/15t 光輪壓路機(jī)，淘汰了蒸汽壓路機(jī)。靜作用壓路機(jī)又可分為光輪壓路機(jī)和輪胎壓路機(jī)。 振動壓路機(jī)的出現(xiàn)，改寫了壓實(shí)機(jī)械的歷史：不僅替代了過去靠單一增加主機(jī)的重量，來增加壓實(shí)力的做法。轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)采用鉸接式車架折腰轉(zhuǎn)向的方案，轉(zhuǎn)彎半徑小、機(jī)動性好、前后輪跡重疊、重心低、駕駛員視野開闊。為 12T 壓路機(jī)產(chǎn)品的定位提供依據(jù)。 1262 年，美國制成了世界上第一臺以蒸汽機(jī)為動力的自行式三輪壓路機(jī)。 60 年代后，隨著振動壓實(shí)理論的深入研究和完善，涌現(xiàn)了各種形式的振動壓實(shí)機(jī)械，液壓技術(shù)的廣泛應(yīng)用，使振動壓實(shí)機(jī)械得到了迅速發(fā)展，目前已形成了品種繁多的壓實(shí)機(jī)械家族。振動沖擊夯又分為電動和內(nèi)燃振動沖擊夯兩種。 1974年，洛陽建筑機(jī)械廠與長沙建筑機(jī)械研究所合作開發(fā)了 10t 輪胎驅(qū)動壓路機(jī)和 14t拖式振動壓路機(jī)。 20 世紀(jì) 70年代，長沙建筑機(jī)械研究所與制造廠合作開發(fā)了振動平板夯系列。光輪壓路機(jī)的技術(shù)簡單、維修方便、壽命長、施工工藝成熟、特別是價格便宜、因而尚有一定的市場需求。目前世界上主要壓路機(jī)生產(chǎn)廠家都輪胎機(jī)。 20 世紀(jì) 50年代，歐洲各國開發(fā)了串聯(lián)式整體車架振動壓路機(jī)，并逐步改型。根據(jù)該理論， 1982 年德國哈姆（ HAMM）公司開發(fā)出新型振動壓路機(jī)，即震蕩壓路機(jī)， 1984 年，世界首批震蕩壓路機(jī)開始銷售市場。德國寶馬（ Bomag）公司在 BW90S 手扶式振動壓路機(jī)的基礎(chǔ)上派生出帶有轉(zhuǎn)向和司機(jī)座椅的 BW90SL 型振動壓路機(jī)。寶馬公司設(shè)計了一種特殊凸塊裝置，可在很短時間內(nèi)嵌固在光滑振動輪表面上。 面向產(chǎn)品生命周期的設(shè)計現(xiàn)代化管理帶來的收益是潛在的和 巨大的，現(xiàn)代化管理包括產(chǎn)品設(shè)計、制造、銷售、使用、維修各個環(huán)節(jié)，特別是售前、售后服務(wù)的實(shí)時化和規(guī)范化。 國內(nèi)在壓實(shí)度連續(xù)檢測裝置方面開始研究，幾個單位曾發(fā)了機(jī)載壓實(shí)度檢測儀，最早采用數(shù)碼管顯示，后來采用單片機(jī)控制技術(shù)，盡管成本低，但在實(shí)際應(yīng)用中效果不理想，儀器顯示值與實(shí)測壓實(shí)度不能很好的對應(yīng)，在工程實(shí)踐中無法廣泛使用。 : 在壓實(shí)理論和技術(shù)的研究中，試驗(yàn)研究與計算機(jī)仿真技術(shù)的結(jié)合將成為更加重要的研究手段。 、系列化、特種用 途的壓實(shí)機(jī)械將增加： 在同一種壓路機(jī)上，可裝置光輪、凸塊輪、橡膠輪及推土鏟等，使壓路機(jī)一機(jī)多用。那么機(jī)械式振動壓路機(jī)到全液壓式振動壓路機(jī)又是一次飛躍。這一產(chǎn)品不僅可以為公司帶來較好的經(jīng)濟(jì)效益，在設(shè)計中瞄準(zhǔn)國際先進(jìn)的壓實(shí)技術(shù)和一流的壓實(shí)機(jī)械產(chǎn)品。 根據(jù)前期的市場和技術(shù)調(diào)研，發(fā)現(xiàn)在道路的修筑過程中，路面以下各基礎(chǔ)層的壓實(shí)工程量是最大的。振動頻率和振幅可通過液壓系統(tǒng)的控制 來進(jìn)行調(diào)整， 以滿足不同工況的要求。變速是有級的，如同駕駛手動檔的汽車一樣，換檔同時還必須踩下離合器踏板。 圖 全液壓傳動方案示意圖 我們知道輪式行走機(jī)械的驅(qū)動力 驅(qū)F 的計算公式為： ?正驅(qū) FF ? （ ） 正F — 驅(qū)動輪作用在地面上的正壓力； ξ — 驅(qū)動輪與地面之間的附著系數(shù)。 由此可見，全液壓傳動的振動壓路機(jī)相比于機(jī)械傳動的振動壓路機(jī)，一方面具有更大的驅(qū)動力，前者的爬坡度可達(dá) 45%～ 50%，而后者一般只有 25%～35%；另一方面，由于前者前輪重量大得多，實(shí)際壓實(shí)效果明顯高于后者。 綜合比較兩種傳動方案，全液壓傳動方的優(yōu)點(diǎn)是 明顯的，振動壓路機(jī)的各項(xiàng)技術(shù)性能得到了很大的提升。當(dāng)偏轉(zhuǎn)的方向相反時，壓路機(jī)的轉(zhuǎn)彎半徑最小，機(jī)動性好，同時前后輪的軌跡重合，易于保證路面質(zhì)量平整；當(dāng)偏轉(zhuǎn)的方向相同，角度相等，此時前后輪軸互相平行，并相互錯開一定的距離， 此稱為“蟹行”。前車架設(shè)計成框架的形式，通過減振系統(tǒng)懸掛在振動輪的 畢業(yè)設(shè)計（論文）報告紙 第 15 頁 共 49 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 四周，重心可以很低，基本上與前輪的軸心等高。該方案較為成熟，最典型的機(jī)型有瑞典 DYNAPAC公司的 CC2 CC42 等產(chǎn)品。當(dāng)振動壓路機(jī)停在坡道上，并熄滅發(fā)動機(jī)，液壓油的油壓降為零，制動器內(nèi)的彈簧又重新將摩擦片鎖緊，處于制動狀態(tài)，能有效防止壓路機(jī)的下滑。通常，工作振幅比名義振幅大，用 A表示工作振幅， 0A 表示名義振幅，則隨土壤剛度變化，有如下關(guān)系： 0)2~1( AA? （ ） 工作 振幅是影響壓實(shí)效果的一個非常重要的參數(shù)。 振動頻率 壓路機(jī)振動輪在激振力的作用下產(chǎn)生受迫振動，其振動頻率 f 和角頻率 ?分別按以下公式計算： 60nf ? （ ） 302 nf ??? ?? （ ） 式中： f —— 振動頻率， Hz； ? —— 角頻率， rad/s； n —— 激振器轉(zhuǎn)速， r/min 。這種大小分層離析破壞了筑路材料的級配狀態(tài)，使被壓實(shí)鋪層表面疏松，路面穩(wěn)定性和耐磨性下降了。 參照國外廠家 12 噸級振動壓路機(jī)激振力的大小，初步確定本次設(shè)計的 12T 振動壓路機(jī)的激振力 0F 為 275kN/198kN，分別對應(yīng)高振幅 /低頻率和低振幅 /高頻率兩種工況。試驗(yàn)表明，振動壓路機(jī)的影響深度大致上與振動輪的質(zhì)量成正比。為了提高振動壓路 畢業(yè)設(shè)計（論文）報告紙 第 20 頁 共 49 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ 。 壓路機(jī)的質(zhì)量分布主要是前、后輪以及上、下車之間的質(zhì)量分配比例。可見為實(shí)現(xiàn)雙頻雙幅的振動功能，振動輪內(nèi)的偏心軸應(yīng)能夠改變靜偏心矩 Me 的值，這是在偏心軸結(jié)構(gòu)設(shè)計時應(yīng)考慮的問題。反之，振動加速度 a 過大，說明振動頻率或名義振幅取值過高，被壓實(shí)材料將出現(xiàn)“離析”現(xiàn) 象，導(dǎo)致大質(zhì)量的土顆粒在慣性力的作用下沉降在底層，而小質(zhì)量的顆粒將“浮”在面層，產(chǎn)生分層現(xiàn)象，使筑路材料的級配比例失調(diào)，被壓實(shí)的表面疏松，耐磨性差。因此合理的振動角頻率ω應(yīng)高于振動系統(tǒng)的二階固有頻率ω。但是，名義振幅的取值也不可過大，過大的振幅必將導(dǎo)致上車振幅的增加，引起駕駛員疲勞和機(jī)械零部件過早的損壞；過大的振幅也將造成路面的“過壓實(shí)”現(xiàn)象，壓實(shí)后的路面疏松，材料級配失調(diào)，路面質(zhì)量降低。壓路機(jī)在行駛