【導(dǎo)讀】振動(dòng)壓路機(jī)是一種高效的壓實(shí)機(jī)械，廣泛應(yīng)用于道路建設(shè)施工中。機(jī)械發(fā)展史的研究，把握壓實(shí)技術(shù)和壓實(shí)機(jī)械的發(fā)展趨勢及最新動(dòng)態(tài)。產(chǎn)品的定位提供依據(jù)。標(biāo)和自動(dòng)控制方面仍低于國外先進(jìn)水平。面具備更大優(yōu)勢。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(dòng)性好、前后輪跡重疊、重心低、駕駛員視野開闊。制動(dòng)系統(tǒng)采用靜液壓制動(dòng)，多片式摩擦制。動(dòng)和電液操作下的同時(shí)制動(dòng)，制動(dòng)效果良好。激振器設(shè)計(jì)成振動(dòng)軸加兩個(gè)活動(dòng)偏心塊。能，又避免了對潤滑油的攪動(dòng)和強(qiáng)烈的換向沖擊。減振系統(tǒng)采用橡膠減振器，利用更。加簡化的單自由度振動(dòng)數(shù)學(xué)模型，推導(dǎo)出達(dá)到最大減振效果時(shí)減振系統(tǒng)總的動(dòng)剛度，作為橡膠減振器設(shè)計(jì)的依據(jù)，并對壓路機(jī)進(jìn)行了穩(wěn)定性分析。

　　

【正文】 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 四周，重心可以很低，基本上與前輪的軸心等高。由于前輪框架位于振動(dòng)輪的四周，駕駛員具有良好的前視野，對于待壓路面和光輪表面的情況一目了然。后車架設(shè)計(jì)成如圖的結(jié)構(gòu)形式，位于兩輪胎之間，前部上方安裝駕駛室，中部安裝發(fā)動(dòng)機(jī)、油泵和后橋總成等主要部件，后部設(shè)計(jì)成燃油箱，重心位置基本與輪胎的軸心等高，甚至更低。 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)。因此，本次設(shè)計(jì)的 12T 振動(dòng)壓路機(jī)采用鉸接式車架折腰轉(zhuǎn)向的方案。 制動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案 制動(dòng)系統(tǒng)是用來對行駛中的壓路機(jī)施加阻力，使其行駛速度降低或停止的裝置。它對振動(dòng)壓路機(jī)完成施工任務(wù)，提高作業(yè)效率和保證行駛安全起著重要作用。 由于 12T 振動(dòng)壓路機(jī)采用全液壓傳動(dòng)方案，因此制動(dòng)系統(tǒng)擬采用目前在振動(dòng)壓路機(jī)上得到廣泛應(yīng)用的三級 制動(dòng)方案。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。 所謂三級制動(dòng)，是指壓路機(jī)在三種不同工況下的制動(dòng)方式，即： （ 1）行車制動(dòng) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙 第 16 頁 共 49 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 振動(dòng)壓路機(jī)在正常行駛狀態(tài)下的制動(dòng)。 由于行走液壓系統(tǒng)采用閉式回路，行駛油泵為斜盤變量柱塞油泵，當(dāng)向前或向后行駛的壓路機(jī)需要停車制動(dòng)時(shí)，只需將駕駛室內(nèi)的行駛操縱桿推回中位，通過中間的操縱軟軸，使油泵上的機(jī)械式搖臂也回到中位。此時(shí)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(dòng)。另由于振動(dòng)壓路機(jī)重量大，接地面積也大，當(dāng)驅(qū)動(dòng)力喪失時(shí)，巨大的滾動(dòng)阻力也起到了輔助制動(dòng)的作用。 （ 2）停車制動(dòng) 振動(dòng)壓路機(jī)在坡道上停車時(shí)的制動(dòng)，防止下滑。在前輪減速器和后橋總成的主減速器中，均帶有一個(gè)常閉多片式摩擦制動(dòng)器。壓路機(jī)行駛時(shí)，制動(dòng)器接通壓力油，壓縮彈簧，制動(dòng)器處于被打開的狀態(tài)。當(dāng)振動(dòng)壓路機(jī)停在坡道上，并熄滅發(fā)動(dòng)機(jī)，液壓油的油壓降為零，制動(dòng)器內(nèi)的彈簧又重新將摩擦片鎖緊，處于制動(dòng)狀態(tài)，能有效防止壓路機(jī)的下滑。 （ 3）緊急制動(dòng) 振動(dòng)壓路機(jī)在緊急情況下的制動(dòng)，以規(guī)避事故的發(fā)生。壓路機(jī)在行駛的 過程中，突然前方出現(xiàn)了緊急情況，需要立即停車，此時(shí)來不及將行駛操縱桿回到中位，只能按下儀表板上的緊急按鈕。緊急按鈕通過電器控制兩個(gè)液壓換向閥，其中一個(gè)動(dòng)作時(shí)，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(dòng)；而另一個(gè)動(dòng)作時(shí)，將制動(dòng)器內(nèi)的液壓油直接卸壓，制動(dòng)器立即處于制動(dòng)狀態(tài)。緊急制動(dòng)實(shí)際上是讓靜液壓制動(dòng)和機(jī)械制動(dòng)同時(shí)作用，并通過電液操作縮短制動(dòng)時(shí)間，以應(yīng)對緊急情況。 基本參數(shù)的確定 名義振幅 振動(dòng)壓路機(jī)工作振幅是指振動(dòng)壓路機(jī)在實(shí)際工作時(shí)的實(shí) 際振幅，其大小受土壤的剛度影響，而土壤的剛度值是一個(gè)隨機(jī)變化的參數(shù)，所以振動(dòng)壓路機(jī)的工作振幅也是一個(gè)隨機(jī)參數(shù)。為便于設(shè)計(jì)和比較，引入“名義振幅”的概念。所謂“名義振幅”是指前輪車架用千斤頂或其它支承物架起后，振動(dòng)輪懸空時(shí)測得的振動(dòng)輪振幅。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(gè)非常重要的參數(shù)。振幅增大時(shí)，土壤顆粒運(yùn)動(dòng)的 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙 第 17 頁 共 49 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 位移增加，振動(dòng)輪對地面作用的沖擊能量增大，振動(dòng)沖擊波傳播距離更遠(yuǎn)，因而壓實(shí)效果越好，因此振動(dòng)壓路機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)，其名義振幅取值不可太小。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。綜上所述，振動(dòng)壓路機(jī)的名義振幅應(yīng)有一個(gè)合理的取值范圍。 根據(jù)業(yè)內(nèi)長期試驗(yàn)和經(jīng)驗(yàn)積累，并針對不同的被壓實(shí)材料，振動(dòng)壓路機(jī)名義振幅的取值范圍如下： 壓實(shí)路基 ～ 壓實(shí)次基層 ～ 壓實(shí)瀝青混凝土及路面 ～ 為擴(kuò)大 12T 振動(dòng)壓路機(jī)的工作范圍，使其既能壓實(shí)路基層，也能壓實(shí)次基層，確定其名義振幅為雙振幅，可根據(jù)壓實(shí)的對象和要求進(jìn)行調(diào)整，名義振幅 0A 值：。 名義振幅可用下面公式進(jìn)行計(jì)算： demMA?0 （ ） 式中： A0 —— 振動(dòng)輪的名義振幅， m ； Me —— 激振器的靜偏心距， kg178。 m ； dm —— 振動(dòng)質(zhì)量， kg 。 此處的振動(dòng)質(zhì)量指參與振動(dòng)壓實(shí)工作的所有零件質(zhì)量的總和，包括振動(dòng)輪本身、激振器、油馬達(dá)、安裝板等，甚至還應(yīng)計(jì)入減振器質(zhì)量的一半。 振動(dòng)頻率 壓路機(jī)振動(dòng)輪在激振力的作用下產(chǎn)生受迫振動(dòng)，其振動(dòng)頻率 f 和角頻率 ?分別按以下公式計(jì)算： 60nf ? （ ） 302 nf ??? ?? （ ） 式中： f —— 振動(dòng)頻率， Hz； ? —— 角頻率， rad/s； n —— 激振器轉(zhuǎn)速， r/min 。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙 第 18 頁 共 49 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 當(dāng)振動(dòng)壓路機(jī)的振動(dòng)角頻率ω低于“壓路機(jī) 土壤”振動(dòng)系統(tǒng)的二階固有頻率 時(shí)，x?ω曲線呈大起大落的狀態(tài)，存在兩個(gè)共振區(qū)，非常不穩(wěn)定，容易發(fā)生共振現(xiàn)象。因此合理的振動(dòng)角頻率ω應(yīng)高于振動(dòng)系統(tǒng)的二階固有頻率ω。當(dāng)振動(dòng)角頻率過高，振動(dòng)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(jì)后，給出相應(yīng)振動(dòng)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(dòng)壓路機(jī)的工作范圍，并與雙振幅相對應(yīng)，振動(dòng)頻率 f確定為雙頻率： 29Hz/35Hz，實(shí)際上就是振動(dòng)輪內(nèi)部偏心軸每秒的轉(zhuǎn)動(dòng)次數(shù)。當(dāng)壓實(shí)基礎(chǔ)路基或各個(gè)鋪層的 初步壓實(shí)時(shí)，采用高振幅 /低頻率，即 ；而當(dāng)壓實(shí)次基層或各個(gè)鋪層的終了壓實(shí)時(shí)，采用低振幅 /高頻率，即 。 振動(dòng)加速度 振動(dòng)輪的振動(dòng)加速度（ a ）可由名義振幅（ A0 ）和振動(dòng)角頻率（ ? ）求得： （ ） 振動(dòng)加速度常用重力加速度 g 的倍數(shù)表示，它反映了振動(dòng)壓路機(jī)對地 面動(dòng)態(tài)沖擊力的大小。 過小的振動(dòng)加速度產(chǎn)生的動(dòng)態(tài)沖擊力很小，體現(xiàn)不出振動(dòng)壓實(shí)的優(yōu)越性。過大的振動(dòng)加速度將導(dǎo)致被壓材料出現(xiàn)離析現(xiàn)象，即大質(zhì)量的骨料顆沉降在鋪層材料的低部，而小質(zhì)量的顆粒將“浮”在面層。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。 振動(dòng)壓路機(jī)的振動(dòng)加速度 a 過小，說明振動(dòng)頻率過低或名義振幅過小，對土壤的動(dòng)態(tài)沖擊力過小，使土壤顆粒幾乎呈靜止?fàn)顟B(tài)，此時(shí)與靜作用壓路機(jī)相差無幾。反之，振動(dòng)加速度 a 過大，說明振動(dòng)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。 根據(jù)業(yè)內(nèi)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，振動(dòng)壓路機(jī)振動(dòng)加速度的合理范圍是： 壓實(shí)次基層和面層 4～ 7g 壓實(shí)基礎(chǔ) 5～ 10g ?Aa ? 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙 第 19 頁 共 49 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 將 12T 振動(dòng)壓路機(jī)的具體參數(shù)代入公式（ ），經(jīng)過計(jì)算，低頻高振幅時(shí)， a ==178。；高頻低振幅時(shí)， a ==178。，均在合理的范圍內(nèi)。 激振力和靜偏心矩 激振力（ 0F ） 是由偏心振子激振器高速旋轉(zhuǎn)時(shí)的離心力形成的，它僅和振子的靜偏心矩（ Me ）及角頻率（ ? ）有關(guān)。動(dòng)作用力（ Fs ）是土壤彈性變形抗力和阻尼力的矢量和，它與振動(dòng)輪的瞬間振幅、振動(dòng)速度及土壤的物理力學(xué)特點(diǎn)有關(guān)。 參照國外廠家 12 噸級振動(dòng)壓路機(jī)激振力的大小，初步確定本次設(shè)計(jì)的 12T 振動(dòng)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。我們知道激振力實(shí)際上就是振動(dòng)輪內(nèi)偏心軸高速旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的離心力，根據(jù)公式： 20 ?eMF ? （ ） 將 0F 和ω的值分別代入， 可計(jì)算出，兩種工況下偏心軸的靜偏心矩 Me 應(yīng)分別為 和 ?？梢姙閷?shí)現(xiàn)雙頻雙幅的振動(dòng)功能，振動(dòng)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(jì)時(shí)應(yīng)考慮的問題。 各部分質(zhì)量的確定 工作質(zhì)量是壓路機(jī)的主參數(shù)，它是按規(guī)定加入油、水、壓重物、隨機(jī)工具，并包括一名司機(jī)（ 65kg）在內(nèi)的壓路機(jī)總質(zhì)量 。壓路機(jī)的質(zhì)量決定了機(jī)械對土壤鋪層所施加靜壓力的大小。為了比較不同壓路機(jī)的壓實(shí)能力，引入了壓輪線載荷的概念。線載荷是沿壓輪軸向單位長度上對土壤所施加的靜壓力（ N/cm）。 在其它工作參數(shù)（如振動(dòng)參數(shù)）不變的條件下，施加于地面上的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)壓力幾乎與壓路機(jī)的質(zhì)量成正比。試驗(yàn)表明，振動(dòng)壓路機(jī)的影響深度大致上與振動(dòng)輪的質(zhì)量成正比。因此，無論是靜碾壓路機(jī)還是振動(dòng)壓路機(jī)，靜線載荷都是極為重要的技術(shù)參數(shù)。 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。對于單輪驅(qū)動(dòng)的壓路機(jī)，較大的驅(qū)動(dòng)輪分配重量能保證壓路 機(jī)產(chǎn)生足夠的附著力和制動(dòng)力矩，較小的轉(zhuǎn)向輪分配重量可以減少從動(dòng)輪的擁土現(xiàn)象，但轉(zhuǎn)向輪過輕將導(dǎo)致壓路機(jī)轉(zhuǎn)向不穩(wěn)定。 輪胎單驅(qū)動(dòng)壓路機(jī)的驅(qū)動(dòng)輪分配質(zhì)量雖然可以小到 40%以下，但考慮到不致使從動(dòng)輪產(chǎn)生過多的擁土現(xiàn)象，所以應(yīng)控制在 45～ 50%為宜。 對于全輪驅(qū)動(dòng)的壓路機(jī)，雙鋼輪串聯(lián)振動(dòng)壓路機(jī)前后輪等同的分配質(zhì)量。輪胎驅(qū)動(dòng)單輪振動(dòng)壓路機(jī)的振動(dòng)輪分配重量可取整機(jī)的 60～ 65%，以增大其壓實(shí)能力。 振動(dòng)壓路機(jī)下車質(zhì)量的變化對振幅和動(dòng)作用力（ FS）有影響。為了提高振動(dòng)壓路 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙 第 20 頁 共 49 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線