河南科技大学毕业论文 前 言压路机是以增加工作介质（土石填方及路面铺层混合物料）的密实度为主要用途的施工机械。它是道路与工程结构物基础、堤坝及路面铺装工程的主要施工设备之一。按施工原理的不同，压路机分为静作用压路机、轮胎压路机、振动压路机和冲击式压路机四大系列。振动压路机以其发出的震动载荷使土颗粒处于高频振动状态，颗粒间的内摩擦力丧失，压路机本身的重力对土壤的压应力和剪切力迫使这些颗粒重新排列而得到压实。振动压路机是利用滚动压实原理对路面铺层或工程结构物基础的压实工作，所以振动压路机的最重要的工作装置就是它的振动轮。本设计介绍了振动压路机的发展概况、振动机构的配置、振动轮的组成、激振器的型式、偏心块的设计计算、减振器的设计。本次设计将重点介绍几种不同的设计方案，相互比较之后选取最佳方案，并校核计算重点零件。就我个人而言，本次毕业设计是在我完成大学四年所有课程之后，走向工作岗位之前对所学课程的一次深入性综合检验，也是一次理论与实践相结合的练习，更是一次对大学四年来所学知识的一次完整的复习、巩固与提高。我希望通过此次设计能够对我将来进入工作岗位提前做一个适应性的训练，从中锻炼自己的独立思考、分析问题、解决问题的实践能力，为以后的工作和学习打下坚实的基础。在李*老师和同学的热情指导和帮助下，我按时、保质地完成了本次毕业设计的所有设计任务，在此特别地表示对李军老师衷心的感谢！另外，由于本人的水平及经验的欠缺，在设计中难免会有纰漏与不足之处，恳请各位老师不吝批评指正！ 第一章 振动压路机的概况压路机以其滚轮触地，滚轮以一定的线载荷对铺筑层材料施以滚压力，随滚压次数的增加，材料被逐渐压实。在振动压路机的压轮上伴随有高频振动，能大大增加这种压实能力，并且使压实力向着更深层处波及。压路机的滚轮即是工作装置，又是行走机构。因而滚轮支持着整机重量，并保证与地面有必要的附着能力，以传递足够的驱动力矩驱和制动力矩。如图1-1所示的振动压路机。 图1-1 压路机的工作装置与行走系统 1振动轮 2减振器 3车架 4驱动轮振动压路机的工作装置与行走系统由带激振器的振动轮1、橡胶减振器2、车架3和驱动轮4组成。压路机整机的重力G通过车轮传给地面，引起地面产生作用于驱动轮上的垂直支反力和。当发动机经传动系统给予驱动轮上一个驱动力矩M时，则地面便产生了作用于驱动轮边缘上的牵引力P，从而驱动压路机行走，完成对铺层材料的反复滚动和振动压实。当压路机刹车制动时，经操纵系统作用于滚轮边缘上与行走方向相反的制动力，制动力传给机架，迫使整个压路机减速以致停车。 上世纪90年代以来，国际工程机械市场出现平稳增长趋势，作为压实主要设备的振动压路机以及压实理论和压实控制技术越来越受到各国的重视，并陆续采用了一系列的新技术。 1.引进改变振子偏心距或偏心质量达到调幅调频的调幅与调频机构。最方便的调幅机构是固定振子与活动振子不同方位相叠加实现的。双幅振动只要改变液压马达的旋转方向即可实现。通过花键或嵌接调节固定振子与活动振子的相对角度能实现多级振幅换接。无级调幅很困难，现在有用液体流动原理制成的无级调幅机构，振动调频的调节是用液压马达的调速来实现的。 2.气力悬挂减振装置可以使振动能量全部传递给压实面。气力悬挂是利用空气的弹性，由于气体受压缩和反弹的速率很快，几乎不消耗振动能量。 3.在压路机的驾驶室内设置频率仪、振幅计和压实度计，实现压路机的随机自动检测。这样操作人员可以随时测定压实效果及确定碾压遍数，从而提高了作业效率和压质量。 4.在压路机的有关部位设置传感器，可以对油位、油温、滤清器堵塞、皮带松弛等故障自动报警，加上对压实速度、振动频率和振幅的快速调节及压实度的随机检测，实现压路机故障报警与调控自动化。 我国振动压路机经历了从机械传动到液压传动、由单一型号到系列发展的不同阶段。上世纪40年代以来，国内主要生产厂家直接引进世界先进技术水平压路机制造技术，如洛阳建筑机械厂引进德国Bomag公司的BW217D、BW213D、BW141D和BW120D等型号和振动压路机专有技术；徐州工程机械厂引进瑞典 Dynapac公司的CA25振动压路机制造技术，多年来经过归引进机型消化吸收和国产化的改造，使产品技术水平不断提高，可靠性不断增强，生产能力不断扩大。国内目前已形成了徐工、三一、洛建、三重等为代表的压路机生产厂家。我国振动压路机的新发展体现在新产品频频亮相、新机构不断涌现和自动化水平不断提高等三方面。随着微电子技术和自动控制技术的发展，液压与电子控制有机结合使振动压路机性能显著提高。利用速度、压力、流量等传感器，采集振动压路机工作状态参数引入自我诊断系统，实现故障自动报警、振动频率和振幅的快速调节及压实度的随机检测。但是由于我国振动压路机起步晚，整体水平与国外先进水平相比仍有较大差距，尤其是重型和超重型振动压路机生产数量和品种仍然较少，产品的可靠性和外观质量等综合技术经济指标和自动控制技术方面仍低于国外先进水平。 随着现代科学技术的迅猛发展，计算机技术的运用已成为非常重要的手段，这使得压实机械的研究过程从论证、设计、制造、试验、使用、维修到管理的全过程成为高度自动化和现代化的工作过程，并将最终推动压实机械向自动化、智能化、无人化和机器人化的方向发展。机器可以按照土质的变化情况不断调整自身各种工作参数就（振动频率、振幅碾压速度和遍数）的组合，自动适应外部工作状态的变化，使压实作业始终在最优条件下进行。这种智能自动条幅压实系统能自动选择与被压材料的密实度状况相匹配的振幅，从而消除材料出现压实不足或过压实现象，提高压实度的均匀程度；能够消除振动轮的跳振，避免粗骨破碎。在对压实过程控制和机器工作状态实施检测的基础上，压实机械将从局部自动化过渡到全面自动化。 第二章 振动系统的组成 振动压路机的振动系统由激振机构、振动轮、减振器、驱动板及振动机架组成。 激振机构是振动压路机产生振动的力源。现有振动压路机上的激振机构，都是由支撑于振动轴承上的振动轴带有偏心块振子构成，振动轴高速旋转时偏心振子所产生的离心力就是振动压路机的激振力。 振动轮由钢板卷制的轮圈和辐板焊接成。轮圈的厚度直接影响了振动压路机的质量配置并应保持在使用过程中被磨损后不至于过多的影响质量配置，也不至于被较大的石块硌穿。振动轮各辐板上安装振动轴承的孔，应有较高的同轴度要求，以减轻振动轴承的发热量和动力损耗。 减振器用于连接振动轮鱼机架或连接振动轮与驱动轮，起到减振作用。目前振动压路机上大都使用承受剪切力的橡胶减振器，因为橡胶块的弹性滞后和阻尼，不仅会影响振动轮的振幅大小，而且使橡胶块发热导致橡胶老化和产生裂纹。近几年来国外出现了气力悬挂减振器，其减速率很快，并且在反弹和压缩过程中近似于绝热过程，故几乎不消耗能量。使得振动轮通过气力悬挂减振器传递到机架上的振动趋与“零”，因此其振动能量完全传递给了被压实铺层上。 驱动板用于将驱动油马达的转矩通过一组减速器传递给振动轮，以驱使振动轮能自行走。当振动轮为压路机的被动轮时，无此驱动轮。 振动轮的机架是由钢板焊接而成的结构件，可以做成是四方框架或门型框架的结构型式。振动机架除了要求有足够的动静强度之外，还要有适度的重量以保证振动压路机的总体技术性能。振动压路机的非振动部分与振动部分重量之比是重要的参数之一，非振动部分重量的增大能增加压实效果和有利于减振。根据统计分析可知，这一比例应保持在1.52之间较好。 第三章 振动机构的配置 振动压路机上的振动机构有着不同的配置方法，从而形成了具有不同工作性能的振动压路机。例如按激振器安装位置的不同区分为外振式与内振式，按振动轮的不同位置区分为单轮振动、双轮振动与摆振式，按振动力与传递方向的不同区分为无定向摆动、振荡和垂直振动。其中振荡与垂直振动可合称为定向振动，或称双轴振动。3.1外振式振动压路机 外振式振动压路机有上下两层机架，两机架之间由压缩减振器相连接，激振器安装在下机架上。当振动轴带动偏心块高速旋转时，压路机的下机架连同安装在下机架上的压轮一起振动。这种振动压路机的激振器结构简单，便于维修保养，所以在很多手扶振动压路机上得到了应用。 图3-1 外振式振动压路机 3.2内振式振动压路机 目前，绝大多数的振动压路机都采用内振式单轴振动结构。内振式振动压路机的激振器安装在振动轮内，并与振动轮的回转轴在同一轴线上。当振动压路机工作时，振动马达驱动振动轴高速旋转，振动轴上的偏心振子即产生离心力，振动轮就是在这个离心力的作用下产生圆周运动。 内振式振动压路机结构紧凑，技术成熟，操作使用安全，因此获得了广泛应用。 3.3单轮振动压路机 单轮振动压路机只有一个振动轮，另一个车轮不振动而仅起驱动或导向作用，如CA25轮胎驱动振动压路机即YZC5型串联振动压路机。 单轮振动压路机的结构相对简单，大吨位的轮胎驱动单轮振动压路机用于基础压实，驱动能力大，横向性能好。小型的串联式单轮振动压路机用于小型压实工程或路面维修作业。 3.4双轮振动压路机 双钢轮串联式振动压路机的结构相对复杂些，两个振动轮上都需要减振，也都需要驱动，如CC21振动压路机。但双轮振动压路机的压实能力强，作业效率高，与同吨位的单轮振动压路机相比，双轮振动压路机压实土壤时的生产率可提高80%，压实沥青混凝土时的生产率可提高50%。 3.5摆振式振动压路机摆振式振动压路机也有两个振动轮，两个振动轮上激振器的偏心块具有的相位差。它们工作时由一根齿形带驱动，这就能保持其旋转方向相同而相位差不变化。两个激振器产生的离心力总是相反的，导致了压路机的两个振动轮总是一个跳起而另一个触地，使得整个压路机在工作时除具有振动特性之外，还呈现前后摆动的特点。 图3-2 摆振式振动压路机 3.6定向式振动压路机 通常意义上的振动压路机是无定向振动的，无定向振动压路机使用的是单轴激振器，其激振力是沿振动轮圆周变化的。在同一个振动轮上属于两个激振器作不同的配置，可以使地面接收到理论上属于纯粹水平或纯粹垂直的振动力，这就是所谓的“定向振动”。 第四章 C12型振动压路机振动轮总成 C12型振动压路机振动轮总成图见图4-1，振动轮总成由振动轮体、轴、振动调幅装置、减振块、弹性柱销联轴器、振动轴承、轴承座等。 图4-1 C12型振动压路机振动轮总成图1 振动轮体 振动轮体的外径1.4m，宽度2.1m，厚0.02m。振动轮体采用钢板卷制而成，材质为16Mn。其外圆光滑平整、壁厚均匀，可以保证振动压实均匀一致，平整、光滑，也可用作静碾压实。振动轮内腔装有轴承座、振动轴承、振动轴、调幅装置、弹性柱销联轴器，此密封腔内装有Mobil-629工业润滑油。2 轴机器的振动是通过振动马达带动轴上的振动调幅装置高速旋转而产生的。轴分为主动轴和从动轴，主动轴的一端用弹性柱销联轴器和从动轴连接，主动轴的另一端和振动马达相连，改变振动马达的旋向就可以调整振幅。