【文章內(nèi)容簡介】 ； v：輪胎壓路機(jī)運(yùn)行速度（ km/h）；η ：自發(fā)動(dòng)機(jī)到驅(qū)動(dòng)輪的傳動(dòng)效率； ∑ NY：所有輔助裝置消耗功率（ kw）。 ??? YNFvN ?167。 ? 液力機(jī)械傳動(dòng)時(shí)： ? 式中： η′ ：液力變矩器效率；其他同前。 ? （ 8）牽引力計(jì)算： ? 公式： ? 滾動(dòng)阻力： ? ? 式中： f：滾阻系數(shù)； G：壓路機(jī)工作質(zhì)量； α ：坡度角≮ 20% ? 坡道阻力： ? 式中： i：坡度一般 ≥ 20% ????? YNFvN ????? WFG K ? 321 WWWW? ??? ?cos1 GfW ?? iGGW ??? ?sin2167。 ? 起步慣性力： ? 式中： g：重力加速度， g = m/s2； v：運(yùn)行速度；t ：加速時(shí)間 t=2～ 5s； ? δ: 旋轉(zhuǎn)質(zhì)量系數(shù)， ? 式中： iK:傳動(dòng)系傳動(dòng)比； GK：輪胎壓路機(jī)附著重量（ kN）（驅(qū)動(dòng)輪重）； φ ：附著系數(shù)（見下表）。 ? 粘性松土 粘性實(shí)土 非粘性土 瀝青路面 輪胎氣壓： ～ 附著系數(shù)： ～ ～ ～ ～ tvgGW ?? ?3? ?Ki??? ?167。 167。 167。 ? 、滾動(dòng)阻力、壓實(shí)影響深度、表面接觸應(yīng)力各有何影響？設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)按什么原則選擇確定？ ? ？試說明各參數(shù)的選擇、計(jì)算確定方法。 ? ？其輪胎氣壓對壓實(shí)有何影響？應(yīng)如何選擇確定？ ? ？試分別說明其設(shè)計(jì)計(jì)算確定方法。 ? 作業(yè)一： ? 現(xiàn)欲設(shè)計(jì)一臺 20t三輪靜力光輪壓路機(jī)，試計(jì)算選取其發(fā)動(dòng)機(jī)功率。 167。 振動(dòng)壓路機(jī)設(shè)計(jì) ? 167。 ? (1)定向激振式 ? 具有兩個(gè)在垂直面上對稱布置的振動(dòng)器，兩振動(dòng)器偏心塊轉(zhuǎn)速相等，方向相反，水平分力相互抵消，垂直方向分力重疊相加，從而形成僅有垂直方向激振力，使壓路機(jī)及被壓實(shí)材料僅 ? 產(chǎn)生垂直振動(dòng)。 ? 特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)較復(fù)雜， ? 無明顯突出壓實(shí)優(yōu) ? 勢，應(yīng)用較少，僅 ? 有德國 Vibromax的 ? W152等少量產(chǎn)品。 167。 ? （ 2）擺振激振式 ? 即兩振動(dòng)輪上振動(dòng)器各安裝一個(gè)位于前后輪的中心，其中旋轉(zhuǎn)方向相同，但相位相差 180176。 ，用齒形帶保持同步，使振動(dòng)時(shí)一輪向上，一輪向下，振動(dòng)中壓路機(jī)前后擺動(dòng)，始終有一輪與地面接觸，因而可獲得較高線載荷和較高沖擊能量。 ? 應(yīng)用：主要用于小型 ? 手扶式振動(dòng)壓路機(jī)上， ? 例： Bomag公司的 BW90等。 167。 ? （ 3）非定向外振式激振 ? 壓路機(jī)有兩層機(jī)架，振動(dòng)輪與下機(jī)架一起由振動(dòng)器激振，共同振動(dòng)，下機(jī)架與上機(jī)架間設(shè)減振器，振動(dòng)器為非定向偏心塊激振。 ? 優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單， ? 便于維修保養(yǎng)。 ? 應(yīng)用：主要用于 ? 手扶振動(dòng)壓路機(jī)。 167。 ? （ 4）非定向內(nèi)振激振式 ? 即在振動(dòng)輪中心設(shè)偏心軸 ? 激振方式。 ? 特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)緊湊，操作使 ? 用安全。 ? 應(yīng)用：絕大多數(shù)振動(dòng)壓路機(jī)應(yīng)用此種激振方式。 ? （ 5）液壓激振方式 ? 即利用周期變化的液壓作用力激振方式產(chǎn)生激振力。 ? 特點(diǎn)：具有方便無級調(diào)節(jié)振幅和振頻的優(yōu)點(diǎn)。但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，要求加工精度高。 ? 應(yīng)用：僅有部分小型振動(dòng)壓路機(jī)開始應(yīng)用。 ? 本次僅介紹偏心軸激振方式的有關(guān)設(shè)計(jì)計(jì)算 。 167。 ? 為確定振動(dòng)壓路機(jī)振動(dòng)系統(tǒng)各參數(shù)，需了解振動(dòng)壓路機(jī)振動(dòng)壓實(shí)過程中振動(dòng)輪、機(jī)架及被壓實(shí)材料所組成的振動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)變化，掌握各參數(shù)對振動(dòng)系統(tǒng)振動(dòng)作用的影響規(guī)律，為此需建立振動(dòng)壓路機(jī)與土振動(dòng)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。 ? （ 1）二自由度系統(tǒng)振動(dòng)壓路機(jī)運(yùn)動(dòng)方程 ? 假設(shè)： ? ① 振動(dòng)壓路機(jī)上，下車質(zhì)量簡化為具有一定質(zhì)量的集中質(zhì)量塊，上車為 m下車為 m上下車間減振器阻尼為c剛度為 k1； ? ② 土是具有一定剛度的彈性體，其剛度 K2，阻尼為 C2，阻尼為線性阻尼（較符合接近壓實(shí)完成的土體）； 167。 ? ③ 振動(dòng)壓路機(jī)工作過程中， ? 振動(dòng)輪始終保持與地面接觸 ? （該假設(shè)在振動(dòng)壓實(shí)接近終 ? 了時(shí)與實(shí)際情況下符合）。 ? 則該模型運(yùn)動(dòng)方程為： （微分方程） ? 其中： 激振力 ? ? ? ????????????????????????tFxkxcxkkxccxmxkxcxkxcxm?sin001111221221222121111111220 ??? ???? fe mMFK1 K2 C2 C1 x1 x2 m2 m1 F0sinω t mf r ω 167。 ? 解之得： ? φ φ 2分別為激振力 F0與上、下車位移相位角 。 ? 其中： ? ?? ?2122212101 ??????????DCBAFx ? ?? ?2122222202 ??????????DCBAFx ???????????????? ??CDtgABtg 11111? ???????????????? ??CDtgABtg 12212?2111 ?mkA ?? 12 kA ? ?11 cB ?22 cB ? 21121221221212412 ????? kmkkcckmkmmmC ?????? 3113213122112 ????? cmcmcmckckD ?????167。 ? （ 3）無阻尼狀態(tài)下系統(tǒng)的一階，二階固有頻率 ω ω 2分別為： ? ? ? ? ? ?? ? 2112212121121121121121 24?????????? ???????mmkkmmkmkmkmkmkmkm? ? ? ? ? ? ?? ?2112212121121121121122 24?????????? ???????mmkkmmkmkmkmkmkmkm?167。 ? （ 4）振動(dòng)輪對被壓實(shí)材料的作用力 FS不僅與振動(dòng)壓路機(jī)本身振動(dòng)參數(shù)有關(guān)，而且與被壓實(shí)材料的剛度 K2及阻尼 C2有關(guān)，可表示為： ? 其為彈性變形力 k2x2及土阻尼力 c2x2′ 的矢量和，即與瞬時(shí)振幅 x瞬時(shí)速度 x2′ 、土的剛度 k阻尼 c2有關(guān)。 ? FS不同于激振力 F0，若用 RT表示激振力對地面作用力的有效率，則： RT=FS/F0 ? 提高 RT的關(guān)鍵是選擇好恰當(dāng)?shù)墓ぷ黝l率 ω 和振幅 A。 ? 前述公式中 m m2為已知， F0、 ω 是設(shè)計(jì)選取的，減振器的 K c1為設(shè)計(jì)選取，土的剛度 K2與阻尼 c2可通過實(shí)驗(yàn)反算出來，因而方程是可解的。 ? ? ? ? 222222 xcxkF S ???167。 ? （ 1）壓路機(jī)振動(dòng)位移 x，振動(dòng)加速度 x″ 隨頻率變化情況。 ? 如圖： ? 1）壓路機(jī) — 土振動(dòng)系統(tǒng)有兩個(gè)固有頻率 ω ω 2，當(dāng)壓路機(jī)處于 ω ω 2時(shí)會發(fā)生共振； ? 位移、加速度均會出現(xiàn)共振峰。 ? 其中 ω 1主要受上車參數(shù) k c m1 ? 影響稱一階固有頻率，其形狀尖細(xì)； ? ω 2主要受下車參數(shù) k c m2影響 ? 稱二階固有頻率，其形狀高而平緩； ? 2）工作頻率高于 ω 2后，上下車振 ? 幅均急劇下降，但下車加速度會急 ? 劇增大。 167。 ? （ 2）激振力 F0及壓路機(jī)對被壓實(shí)材料作用力 Fs 隨 ω 變化而變化。由圖可見： ? 1） F0 與 Fs是完全不同的兩種力， ? 它們隨 ω 的變化規(guī)律完全不同； ? 2） Fs — ω 曲線與 x— ω 曲線形 ? 狀相似，說明振幅對 Fs影響很大； ? 3）當(dāng) ω ＞ ω 2后， FS呈下降趨勢 ? （雖然 F0急劇上升）。因此，壓 ? 路機(jī)應(yīng)工作在 ω 2附近略高于 ω 2； ? 4）在 ω 1～ ω 2間有一個(gè) ω′ ，此 ? 時(shí) Fs幾乎為零，幾乎不起壓實(shí)作 ? 用，因此 ω′ 為其工作禁忌頻率。 167。 ? （ 3）下車質(zhì)量 m2對 x— ω 、 F0— ω 、 Fs— ω 曲線的影響 ? 在其它條件不變時(shí)，若僅改變 m2，將其減少 20%加到上車 m1上，或從 m1上減少 20%加到 m2上，則各曲線變化如圖。 ? 由圖可見： ? 1）下車質(zhì)量 m2的變化對振動(dòng)系統(tǒng) ? 一階固有頻率 ω 1無影響（影響很 ? 小可忽略）； ? 2）降低 m2可增大 Fs ，但過小會 ? 降低振動(dòng)輪對地面作用能量，對 ? 壓實(shí)不利； ? 3）降低 m2會使 x x2增大，但變 ? 化較小。 167。 ? （ 4）減振器剛度 k1對 x— ω 的影響 ? 1）減振器剛度 k1增加， ? 一階固有頻率 ω 1變化 ? 不大，但二階固有頻率 ? ω 2略有增大； ? 2）減振器剛度 k1增加， ? 上車振幅 x1明顯增大， ? 對減振不利； ? 3）減振器剛度 k1增加， ? 對被壓實(shí)材料作用力 Fs ? 略有增加。 167。 ? （ 5）土的阻尼和剛度對 x— ω 曲線的影響 ? 由圖可見： ? 1）土的剛度對上下車運(yùn)動(dòng)及作用力影響規(guī)律同減振器的剛度對其影響； ? 2）當(dāng)工作頻率大 ? 于 ω 2后，土的阻 ? 尼對 Fs影響較大， ? 隨土阻尼增大（ ? 土壤松） Fs明顯 ? 增大。 167。 ? 此外，經(jīng)過大量 ? 試驗(yàn)驗(yàn)證，上述 ? 理論分析曲線與 ? 實(shí)測曲線變化規(guī) ? 律比較吻合，此 ? 對設(shè)計(jì)計(jì)算有幫 ? 助。 167。 ? （ 1）名義振幅及其選擇 ? 1）名義振幅 A0 ? 壓路機(jī)振動(dòng)輪懸空自由振動(dòng)時(shí)的振幅（即不受外界影響時(shí)振幅）。 ? 2）實(shí)際振幅 A ? 由前述分析及實(shí)驗(yàn)均表明，壓路機(jī)實(shí)際壓實(shí)過程中，實(shí)際振幅 x隨被壓實(shí)材料剛度、阻尼變化而變化。剛度越大，振幅越大；阻尼越大，振幅越??；即初期壓實(shí)振幅小，后期振幅大。 ? 據(jù)實(shí)測：實(shí)際振幅 A＞ A0 ,按正態(tài)分布統(tǒng)計(jì)： ? 一般 A=(1～ 2)A0。 AA ?167。 ? 3)如圖，振幅對壓實(shí)效果影響要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于頻率的影響 ,A↑則壓實(shí)效果顯著 ↑,但 A過大會造成上車振幅 ↑,使被壓實(shí)材料破碎，造成過壓實(shí)。 ? 選?。阂话銐簩?shí)路基 : A0=～ ? 壓實(shí)次路基 : A0= ～ ? 壓瀝青路面 : A0=～ ? 4)名義振幅計(jì)算 : ? 其中 :Me:偏心塊靜偏心矩 (Nmm)， ? Me=mfr； ? m2:下車質(zhì)量（ N），即除減振器 ? 外，所有參加振動(dòng)的質(zhì)量； ? mf:偏心塊質(zhì)量 (重力 )； ? r:靜偏心距。 20 mMA e?167。 ? （ 2）振動(dòng)壓路機(jī)工作頻率的選擇 ? ① 由前述分析可見： ω ＜ ω 2時(shí)振幅不穩(wěn)定，波動(dòng)很大，且上車振動(dòng)增大，此外還有一個(gè)下車振幅幾乎為零而上車振幅則較大的 ω′ ，故不易工作，應(yīng)使 ωω 2； ? ② 壓路機(jī)在壓實(shí)作業(yè)中 ω 2隨被壓材料剛度增大（壓實(shí)遍數(shù)）而增大，故 ω 2應(yīng)以壓實(shí)終了時(shí) ω 2為依據(jù)選擇，以保證壓路機(jī)不工作在小于 ω 2的不穩(wěn)定區(qū)； ? ③ 工作頻率過高（遠(yuǎn)大于 ω 2） ，則會引起 Fs/F0=Rs減小，降低壓實(shí)效率，同時(shí)過高還會引起振動(dòng)輪跳離地面產(chǎn)生搓板形，故不易過高，其合理范圍： ? ④ 經(jīng)驗(yàn)確定：壓路基： 25～ 30Hz； ? 壓次路基： 25～ 40Hz；壓瀝青路面： 30～ 50Hz。 22 2~2 ??? ? Tf ??? 22 ??167。 ? （ 3）振動(dòng)質(zhì)量及上下車質(zhì)量的確定 ? 由前述分析可見： ? 1）若僅從振動(dòng)輪對被壓實(shí)材料作用 力 Fs來看，減小下車質(zhì)量 m2可增大 Fs； ? 2）若從增加振動(dòng)作用于被壓實(shí)材料 沖擊能量來看，增加下車質(zhì)量 m2，可提 高沖擊能量，有利于提高壓實(shí)效果，故 此為一對矛盾。在確定了 A0、 f的情況 下，增大沖擊能量只有加大振動(dòng)輪質(zhì)量； ? 3）選擇：應(yīng)既兼顧 Fs又考慮沖擊能量。 ? 經(jīng)驗(yàn)表明： m1 / m2=1最佳； ? 若不能做到，則至少應(yīng)保證： m1 / m