YZC3振动压路机振动轮设计（全套含CAD图纸）
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1 基于微机的在线循环检测系统研究 哈尔滨工业大学 刘晓胜 周爽 王 浩宇 马玉林 摘要 在一个简短评论 普通 检测 系统的方法之后 , 这篇论文 描 述了一种计算机和数控加工中心之间通讯的方法。基于这些，这篇论文着 重说明在线循环测量为加工精度的方法， 提供一种改进机械加工工序的方法以达到按照加工过程来随即控制改变参数，并且探讨执行进程中相应的误差补偿给在线循环检测的技术。实验的结果显示这种构架设计是成功的，操作是可行的。今天这种系统非常流行。 关键 词 : 检测 检测器 补偿 在线循环检测 在线 质量控制 加工过程 1、引言 在许多先进的加工系统中，加工过程的在线质量控制被认为是必要的，例如，柔性加工系统（ 计算机综合加工系统（ 敏捷加工系统（ 等。并且在不久的将来这些都将依赖整体加工系统的技术基础 。为了能进行在线质量控制，在过去的几十年里人们为机械加工过程发明 了许多检测系统和进行了一些补偿的设计，其中一些达到了工业产品的要求。当然， 一些仅仅是在实验室中得到的，很少能实现 坐标误差补偿。 像一些新的先进的技术的出现，比如网络技术，模糊控制，混乱理论，微波理论等等，一些新型的检测系统蕴 含了那些在实际加工过程中发展和表现作用较好的技术，这些系统通常是由探测子系统，检测子系统和错误诊断子系统组成。在这篇论文中，由探测子系统，检测系统，诊断系统，补偿系统所完整构成的框架在磨削 /钻床加工中心中引导程序，我们称之为基于微机的智能检测补偿系统（ ,并且其中详细的工具都已给出。正像这个系统的一部分，在线循环检测子系统是极其重要的子系统，并且基于高精度测头和线性光栅传感器的在线循环检测子系统是在现在技术条件下对加工过程一种行之有效的方法。在这篇论文中，我们着重描述在线循环检测装置对质量控制 的作用。首先，给出检测计算机和加工中心之间的一种通讯方式，这是以后工作的硬件基础。在这些基础之上，我们着重注意实施坐标误差补偿的特定作用和改进随即控制参数的操作条件，比如主轴转速（切削速度），进给速度和切削深度，这些都与刀具磨损有密切关系以及对零件表面质量和坐标精度都有很大的影响。这些系统的基本框架如图 1 所示。 2 图 1 镗铣加工中心的在线质量控制系统原理图 2、 微 机与加工中心的通讯 随着软硬件技术的快速发展，微机在各种工业生产中得到广泛应用。在 柔性加工系统（ 计算 机综合加工系统（ 敏捷加工系统（ 或类 似的系统中，计算机之间的通讯是最基础的，通讯技术相对成熟。然而 计算机与加工中心 (或数控机床 )的通讯却并不容易， 因为绝大部分加工中心并不是为网络通讯而设计的。尽管大部分加工中心都有一个与计算机数字控制器 (连的串行 口 (但此接 口 只能用于传输加工程序代码，绝大多数情况下不能传输控制指令。因此，为实现计算机与加工中心通讯，必须开发专用的通讯接 口 单元。我们的实验是在 0L 加工中心上完成的，其原理如图 2 所示。针对这台加工中心开发的专用通讯接 口 单元 (以下两部分组成。 图 2 计算机与加工中心的并行和串行通讯 高性能、多功能数据采集卡 (研华， ， 100 A/ D 转换频率，16 路单端输入或 8 路差分输入， 32 通道 数字 输入输出 ):它主 要用来 收集加工中心在整个加工过程中的传感器信号， 传输 32 位数字 输入 /输出信号，并能接收触发测头的中断信号。 专用通讯接口单元 :这是我们自己开发的通讯接口单元，它能实现诸 如信号隔离、信号传递、信号变换等 功能 。 3 微机通过专用通讯接口单元和加工中心的串行口 ( C)，可以实现如下功能 : 仿真加工中心控制台 ； 加载工件加工程序 ； 启动和停止加工中心运行 ； 动态设置加工控制参数 ； 驱动测头运行，实现循环检测 ； 驱动刀具切削实施坐标误差补偿。 一般地，基于加工中心控制台的控制码是可以转换成计算机能 识别的码，同时可以仿效机械操作台，并且程序可以控制加工步骤。尽管机床一般不能让计算机的 专用通讯接口单元所彻底控制，但是其中绝大多数重要的操作均是由计算机管理的。 3、 在线循环 测量 和补偿 系统 测量是产品加工过程中质量控制的关键一环。 虽然在自动系统中，许多方法均达到了在线或随时检测，但是一些缺陷通常在这些系统中存在。例如，在应用有一个触头触发的坐标测量仪探测坐标检查中限制了部分部件要用硬质材料制成，比如钢，然而在在线检测是很难令人满意的，因为检测部件必须固定在加工刀具上。间接测量法意味着基于综合激光或者负载连接装置，这在实际的加工条件下，通常是不适应的和困难的。虽然先进的加工中心都装备了接触性测量系统，但是这在连接计算机的加工中心中不容易把刀具转换成零件的长度信息。 动测 头或刀具运行 为了能使计算机去管理驱动测头或刀具运行，我们设计出一个专门通讯接口卡（ ,其基础是执行在线循环检测和随时随即补偿坐标误差，它包括以下几个方面： 为测头或刀具选择改变 x/y/z 坐标。 驱动测头或刀具以先前设定的坐标系的方向快速移动。 驱动测头或刀具在先前设定的坐标系方向上以最小的脉冲信号缓慢进给。 获得 到换向信号后，改变测头运行的方向，并且在相反的方向上运行一小段距离，以防止测头远离检测部件而损坏。 改变主轴转速以提高加工条件。 改变进给速度以达到上步骤的效果。 专门通讯接口卡的硬件结 构如图 3 所示。 4 图 3 专门通讯接口卡的硬件结构 长度检测 基于 循环测量 (指当工件装夹于工作台上 ，数控机床在完成某项加工工序后，自动进行相关尺寸测量，并将测量结果反馈给控制器 。 这种自动测量 包括自动工件安装定位，刀具安装和刀具状态监控。 基于微机的循环测量系统 (由以下 几 个部分组成 ： a 接触测头传感器 :当它与工件接触时，发出一开关信号 ； b X/ Y 方向直线位移光栅传感器及相关一次仪表 ( ， 中国科学院制 ):用于记录 X/ Y 方向坐标值，并以 形式传递给计算机 ； c 光栅传感器并行接 口 (研华， 32 路 接 口 板 )： 用于将来自光栅的尺寸信息传输给控制计算机 ； d 专用通讯接 口 (自动设计与开发 )： 根据控制计算机的指令，驱动测头运动，完成计算机与加工中心之 间 的信号传递 ； e 微机及相关测量用软件 :用来模拟加工中心控制台并控制加工中心运行。它是基下微机的智能检测监控系统的核心。整个循环检测系统的结构原理如 图 4 所示。 5 图 4 数控机床上的循环测量和补偿系统 从图 4 我们可以很容易看出， 当测头移动过程中遇到工件时，测头就会发出一个触发信号给测头接 口 电路，该电路通过 从触发器滤掉机械抖动噪声信号，并将信号传递给专用通讯接 口 卡 (通过该接 口 ，计算机收到测头触发信号，并立即从光栅传感器接 口 读取此刻坐标 (产品尺寸 )信息。同时，专用通讯接口 卡自动驱动测头反向运动一微小距离，使测头与工件分离，避免移动测头时划伤测头。在驱动测头移动时，通过该卡，计算机可以指定测头运动路径，并能根据测头当前位置和工件位置 之 间 的距离动态确定测头移动速度。因此通过该系统，可以实现产品的两坐标尺寸自动测量、公差偏离检查、精加工进给量的决定等。 3. 3 长度补偿 在当前的技术条件下，实施随时随即的长度误差补偿是很困难的，是因为运行中 的 数控机床是很难准确检测到长度误差和更改加工程序的。 当发现长度误差超出了在线循环检测菜单所规定的限度， 我们必须决定是否去除。如果先前去除的材料太大，长度误差不能被任何操作所补偿，因此我们只能抛弃这个零件以减少浪费的时间。假如不是这种情况，系统会依据检测的结果和零件的几何形状，自动地建立加工参数和生成长度误差补偿程序。之后，系统重新执行补偿程序。当我们仿制合适的夹具，并且评定夹具的可行性，则对夹具的即时补偿也会得到合适的补偿。当然，补偿的方式仅仅是在某些程序起作用。 4、 在线检测系统 加工过程中 ，总体加工过程中的每一步都有许多因素影响零件的最终质量。在进行无数次的产品质量的实验研究之后，我们发现刀具磨损，噪音 和工件温度对零件的表面粗糙度和长度误差有很大的影响。因此，继续深入评估刀具磨损，鉴定噪音和检测工具温度是一项重要的大工程。在线检测系统如图 5 所示。它们是建立在长度误差补偿和改变控制参数的基础之上。 6 图 5 数控加工中心的在线检测系统 重信号的综合 一方面，电流传感器可以很容易地挑选出主轴驱动电流信号和进给驱动电流信号。通常这些信号都与刀具磨损和工件振动有联系，并且被振动传感器挑选的振动信号也包含刀具磨损和噪音。使用这两种不同的信号评定刀具磨损和噪音的错误率就会很快的减少。因此，在我们的实验 系统中，我们使用三个电流传感器（一个用作主轴驱动电流，另外两个用作 x 轴与 y 轴的进给驱动电流）和两个振动传感器（ 工件的 x 轴与 y 轴方向 ）。另一方面，很高的切削 速度产生的热变形有时使工件在一定程度上变成有缺陷的零件。为了保持稳定的进程条件和调整加工过程的参数，我们检测整个过程中加工中心油箱内油温的变化。将所有的三个信号是被成功地转换到过滤器、放大器、 A/D 转换器和计算机 ， 并且微波转换从传感器的信号中获得这些信号，这些都建立在实际的进程之上。在另一篇论文中我们详细介绍这些软件。 音控制 噪音在表面粗糙度和 工件的长度精度方面有很大的作用，并且在一些极端情况，它可能导致破坏刀具和工件。传统的噪音控制进程包括以下步骤： （ 1） 检测噪音之后立即停止进给和主轴转动。 （ 2） 改变进程参数以促进带来有利的运转情况。 当人工智能诊 断系统在我们的实验系统中检测到一个不可描述的噪音存在在加工进程中 ，系统通过专门通讯接口卡立即结束了这个异常的切削进程，这就意味着原来的主轴转速是不可改变的。之后，人工智能诊断系统重新设置了新的进程控制参数（切削速度、进给量、切削深度），依据进给的动力学模型经过计算后，优化运转情况。 5、 结束语 7 这主要是一个复杂的实验系统。我们进行研究，并且在 1996 年早期建立了初步的框架，我们充分查看了 系统的结构和功能之后，为检测建立了基础硬件系统。之后，我们集中力量研究进程控制和误差补偿。接着我们进 行了刀具磨损和噪音的模拟，并且确立了人工智能诊断系统的结构。尽管我们已经开发了 在线质量控制系统的框架，我们在人工智能诊断系统方面的研究刚刚开始，而且我们还有很多工作要做，然而我们没有足够的经济实力。我们希望通过我们的研究，在不久的将来新的理论和技术能够成熟，能在实际的工业生产中应用。 参考文献 1 T S， ， R T. 1997， 4(13):95 2E， F. by 1997， (13):27 3 L， Y X， J 测系统，智能机械加工期刊， 1997，（ 8）： 271 4 B， Q， . 1995， (6):53 5 P， K， 1996， (26):95 6 J L, W A. 1996， (29):159 7 L， 计算机化组件监控系统对软质材料零件的空间检测，中国高等机械加工期刊 ， 1995，（ 10）： 36 8S 1990 9， 1995， (10):208 10 S， ， . 基于 即时误差补偿的热误差模型，中国高等机械加工技术期刊，1996，（ 12）： 266 11 1988， 37(1) :393 12 C， . 1995， (6) :389 刘晓胜 ，生于 1966 年，于 1993 年获得哈尔滨工业大学 发动机专业博士学位。目前从事了三年 博士教育工作，“ 对外军贸的 在线质量控制 检测”。他在自动化产品生产，总体控制系统，和特殊军品质量检测等方面都有研究。 刘晓胜 ) , 50001 , P. R. a of in of . on of an of of by of of of to of is is of is in , , , , it in In of to of of of of of as so of 1 - 4 . of a a a In a of on is is a of is of on is a in 5 . In we of of a of 2 4 , 2 , 998X by 9 , C is is of we on of of by of , of on of is 1 of on of in is or it a C is of of a ,is to be to in 6 C be 2. 0L C as 00000 D 16 SE 322: it is to of C in 2 of : it is by us as in 2 4 , 2 , 9982 C be C ; a C ; or to to of C , is C , be is to to or in in of a to to of as 7 it is be of a on to 8 . C is it is to to 1 ng or to t to a or a to we ) , is of of It ; or to in of or to in of a of of it 2 4 , 2 , 998to it to of to as 3 2 ng f or di is or of a by a in to of by :a a X/ Y :(; 322: ( by : to to to by in C C It is of is 4 , we is S 2 4 , 2 , 998of it At of to of of So so 4 in NC 3 ng f or di it is to or to is by of as is we a If is by so do is to to of If up to of we as be of is to a of at of we on of of of of of is of 82 4 , 2 , 9985 in NC 1 M f be up by to 2 , up of of of So in we ) X/ Y on . On by in 10 - 11 . In to a of we of in C of A/ D of 3 , in 2 a on in it in 1 :(1) (2) to a in is of to to is a We 2 4 , 2 , 998of in we of we on we on of we of is to We in of 1 T S , , R T. in 1997 , 4 (13) : 95 2 , . 1997 , (13) : 273 L , X , J . 1977 , (8) : 2714 B , Q , . 1995 , (6) : 535 P , K , . 1996 , (26) : 956 J L , W A. 1996 , (29) : 159 7 L , H. of 1995 , (10) : 36 8 D. 19909 , . 1995 ,(10) : 20810 S , , . 1996 ,(12) : 26611 A , 1988 , 37 (1) :39312 C , . 1995 , (6) :389 966 , in 993. is in a 32“ . MS in 03 4 , 2 , 998购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 动压路机振动轮设计 摘 要 随着振动压实理论的逐步完善以及新的压实技术 和控制技术 在压路机中 的应用，振动压路机的研究 逐渐 显出其重要性及必要性 。 本次毕业设计的主要任务是设计一种 常用的 该设计的意义在于研究设计出一种常用的 3足一般压路工况。 由于 所选择的 轻型振动压路机，所承受的激振力较小，因此振动轮设计为单振幅、单振频的振动形式， 设计较为简单和 常 用。 具有很强的通用性， 通过对 及所选轴承、激振器的 设计计算，确定 整个振动轮 旋转过程中 所 产生激振力 以及校核部分零件 ， 使之 满足 求 。 除了振动轮 各项 参数的设计计算部分，本文还包括了对 振动压路机的发展，课题研究意义的分析，以及对本领域目前发展情况的 最新进展以及所出现的问题进行 研究 和 讨论。 关键词： 振动压路机 ， 振动轮 ，振动激振器 , 单 调频 ， 单 调幅 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 I of s of to of of is of a is to a of T to is is to of of in of of In to a of as as of 买后包含有 纸和说明书 ,咨询 录 前 言 . 1 1 压路机概况 . 2 实机械简介 . 2 实机械发展简史 . 2 实机械的分类 . 2 动压路机的组成和发展方向 . 3 动压路机的组成与工作方式 . 3 动压路机的技术发展 . 4 实机械的发展方向 . 5 2 振动系统的组成和配置 . 8 动系统的组成 . 8 动机构的配置 . 9 动机构配置 简介 . 9 振式振动压路机 . 9 振式振动压路机 . 9 轮振动压路机 . 10 轮振动压路机 . 10 3 振动压路机振动轮设计 . 11 动轮振动参数 . 11 动频率 . 11 作振幅和名义振幅 . 12 动加速度 . 12 振力和动作用力 . 13 架的振幅与减振系统传递率 . 13 动轮主要工作参数 . 14 路机的工作重量及其分配 . 14 轮的直径和宽度 . 15 路机振动参数的选择 . 17 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 V 动轮激振机构 . 18 振机构的组成及设计要求 . 18 振器的结构形式 . 18 心振子的设计计算 . 23 动轴与振动轴承的设计计算 . 25 他零件的选择 . 28 4 振动压路机的减振系统 . 32 动压路机的减振与减振系统 . 32 振方式比较 . 32 振系统总刚度 的确定 . 33 振器的材料 . 35 胶减振器的优缺点 . 35 胶减振器的材料 . 36 胶材料的硬度与弹性模量 . 36 胶减振器的设计计算 . 37 胶减振器的几何形状与尺寸 . 37 胶减振器的刚度设计与计算 . 39 胶减振器的校核计算 . 40 胶减振器的结构设计 . 42 胶减振器的结构 . 42 胶减振器的安装 . 43 胶减振器的技术要求 . 44 5 压路机整机稳定性分析 . 45 定性工况分类 . 45 道纵向静态稳定性 . 46 算结果分析及讨论 . 48 于整机稳定性的分析讨论 . 49 动压路机稳定性计算分析 . 50 章小结 . 51 结 论 . 52 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 谢 辞 . 53 参考文献 . 54 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 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。 振动压路机是一种高效的压实机械，广泛应用于道路建设施工中。对国内外压实机械发展 史的研究，把握压实技术和压实机械的发展趋势及最新动态。为 动 压路机产品的定位提供依据。 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、 偏心轴的设计计算、 振动轮的组成 设计 计算 、激振器的型式、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。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 1 压路机概况 实机械简介 实机械发展简史 压实原理的应用起源 于中国，早在 1000 多年前的隋唐时期就使用了人力或畜力拖动的石滚。 1262 年，美国制成了世界上第一台以蒸汽机为动力的自行式三轮压路机。 1929 年，美国制成了世界上第一台以柴油机为动力的自行式光轮压路机。 1930 年，德国设计了用履带拖拉机牵引的振动平板夯， 1940 年，在此基础上设计成功了振动压路机。 振动压路机的出现，改写了压实机械的历史：不仅替代了过去靠单一增加主机的重量，来增加压实力的做法。而且在压实理论上也有新发展，目前被人们接受有四大理论： 理论的产生必然带来产品的革命。因此，引起了各国制造商的关注，对振动压路机进行了广泛的研究。 最初，振动压路机只用于压实非粘性材料，随着技术性能的改进和提高，振动压路机已广泛地用于粘性材料、沥青路面和混凝土的压实工作。60 年代后，随着振动压实理论的深入研究和完善，涌现了各种形式的振动压实机械，液压技术的广泛应用，使振动压实机械得到了迅速发展，目前已形成了品种繁多的压实机械家族。 实机械的分类 根据压实机械的工作原理、结构特点、传动形式、操作方法和用途的不同，有不同的分类方法， 习惯上把压实机械分为压路机和夯实机两大类。 1、压路机：按压实原理，压路机可分为静作用压路机、振动压路机和组合式压路机。静作用压路机又可分为光轮压路机和轮胎压路机。振动压购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 路机可分为手扶式振动压路机、自行式振动压路机、两钢轮串联式振动压路机和拖式振动压路机。振动压路机按振动机构分又可分为：圆周振动；扭转振动即振荡；智能振动，其中包括：垂直振动、斜向振动和水平振动；复式振动即扭转振动和轴向振动的叠加：混沌振动压路机即主频附近的宽频激振。 2、夯实机：夯实机有蛙式打夯机、振动平板夯、振动冲击夯和爆炸夯四种。振动平 板夯又可分前行和可逆行振动平板夯两种。振动冲击夯又分为电动和内燃振动冲击夯两种。 动压路机的组成和发展方向 动压路机的组成与工作方式 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示的振动压路机。 图 1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 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 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 1Z 和 2Z 。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。 动压路机的技术发展 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。 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。 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。 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。 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 司的购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 型号和振动压路机专有技术；徐州工程机械厂 引进瑞典 司的 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。 实机械的发展方向 1、液压化 20 世纪 60 年代，国外大中型压实机械已采用液压技术； 20世纪 70 年代推出的全液压振动压路机，使得压路机结构简单、布 置方便、操纵简便省力，特别是液压传动实行走系统无级变速，使振动系统根据施工要求在较大范围内调频和调幅，振动压路机使用性能和应用范围大大改购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 善和提高，同时，液压化为机器自动检测和控制提供了条件。近年来，液压技术逐步应用于小型振动压路机和振动平板夯，而且非常重视液压系统的污染控制。 2、系列化为满足不同施工条件的要求，压实机械产品系列不断扩大和完善，就振动压路机而言，从 300手扶振动压路机到自重 20t 的大型振动压路机，都按不同的系列进行生产。 根据用户的使用要求，一种产品又派生出多种变形产品，如瑞典戴纳帕克 (司 列产品为轮胎驱动振动压路机，包括 ，自重从 4 16t； 列产品包括 自重从 4 10t；其中 振动压路机派生出压实粘性土用的轮驱动的 轮驱动压实粘土用的 压实面层的 型号。德国宝马（ 司在 扶式振动压路机的基础上派生出带有转向和司机座椅的 振动压路机。 3、电子化、智能化测试技术和微电子技术在压实机械上的应用可以提高生产率 ，确保压实质量和机器正常工作。电子化主要表现在机器状态和参数的检测处理和显示以及密实度计。密实度计可以自动记录被压实材料的密实度值；电子化的另一个表现是：测试压路机可以在工程施工过程中提供压实质量控制依据；而电子化的最高表现是智能压路机，智能压路机可以自动调节自身状态，使之与周围环境压实材料想适应，优化压实过程，智能压路机代表着发展方向。 4、标准化、模块化设计标准化包括两方面的内容：一方面，为了适应施工工艺，产品性能参数尽可能标准化，例如，振动轮尺寸、静线压力、激振频率、振幅、行驶速度等；另一方面，为了简 化加工工艺，减低成本，生产厂家尽力使本公司的各类产品零件标准化。例如，瑞典德纳帕克(司正在改进 型的设计，使其零件在一定范围内尽可能通用，如分动箱、变速箱、减速箱、驱动桥等，便于组织大批量生产。另外标准化有利于采用模块组合设计方法，将一台机器分成不同的模块提高新产品开发速度，满足多途的需要。该公司在同一机器上可方便地更换各种振动轮，变型为 。宝马公司设计了一种特殊凸块装置，可在很短时间内嵌固在光滑振动轮表面上。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 5、人性化、安全化为了提高生产 率，延长机器使用寿命，振动压实机械均在减振降噪方面作了大量的工作，可满足 )人体承受整体振动的评价指南中司机连续工作 8 小时不疲劳的要求。德国 t 组合振动压路机，在减振和隔音处理方面都达到了相当高的水平。采用双方向盘、可动方向盘、旋转座椅，并且将操纵手柄设计在座椅扶手上，尽可能减少操纵失误和减轻司机的疲劳强度，满足操纵方便性。如瑞典德纳帕克 (司生产的 振动压路机，只有两个操纵手柄，而且方向盘可以到侧面，减少了操纵过失和司机疲劳。 一些压实 机械制造商在其产品上装有倾翻驾驶室和防降重物驾驶室，适应特殊施工条件的要求，保障驾驶员的人身安全，德国韦伯麦克公司在手扶振动压路机手柄上装有自动停车装置，一旦司机滑倒，手脱离手柄，立即停车，确保人身安全。 6、特殊用途压实机械例如：斜坡压路机、水下压路机、垃圾压路机、压混凝土）专用振动压路机、回填挖压路机等专用压路机的开发得到重视。 7、应用压实新技术例如：振荡压实技术、垂直震动压实技术、调频调幅技术、橡胶压实轮技术被逐步应用于工程施工中。 8、面向产品生命周期的设计现代化管理带来的收益是潜在的和 巨大的，现代化管理包括产品设计、制造、销售、使用、维修各个环节，特别是售前、售后服务的实时化和规范化。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 2 振动系统的组成和配置 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 与 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 2 之间较好。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 动机构的 配置 动机构配置简介 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。 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 2 外振式振动压路机 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。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 0 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。 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 胎驱动振动压路机即 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。 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 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%。 图 2 双轮振动压路机 11 3 振动压路机振动轮设计 动轮振动参数 振动压路机的振动轮的振动参数主要是振幅和频率，还有一些派生振动参数，如振动加速度、激振力和动作用力等，这些派生的参数都可以是用振幅和频率导出。 本次设计的振动压路机 为 3 吨两轮串联振动压路机） 型。 因此，动压路机的基本参数选择为：振动轮质量为 600动轮直径为=600，宽度为 800动形式为单 振 幅单 振 频，振幅为 频为 55 动频率 压路机振动轮在激振力的作用下产生受迫振动，其振动频率 f (角频率 (s)和振动周期 T(s)分别按以下公式计算 60=55 (3230=110 (312f = 155 s (3式中 r/ 振动压路机振动轮频率与振动轮及被压实土壤的振动系统有关。应在振动系统的分析基础上，针对不同的压实土壤和使用工况，选定振动轮频率。随着振动压实施工的进行 ，土壤的力学参数刚度和阻尼发生变化 ，土壤密实度增加，阻尼减少，振动轮与土壤系统的固有频率发生变化，处于压实状态的土壤，成为密实而有弹性的物体。振动轮的频率应大于振动轮与土壤的共振频率。 12 作振幅和名义振幅 振动压路机在振动压实作业时，振动轮的实际振幅称为振动压路机的工作振幅，用 A 来表示，振动压路机的工作振幅受土壤刚度的影响。由于土壤铺层的刚度是一个随机值，所以 振动压路机的工作振幅也是一个随机参数。为了评价和比较不同机型振动压路机的振动性能，就引入了名义振幅这个设计上的概念。 所谓 “名义振幅”，是指把振动压路机用支撑物架起来，振 动轮悬空时测量的振幅，也称为“空载振幅”，用 示。名义振幅的大小只与 振动轮本身的参振质量及激振器的静偏心距有关，而不受外部工况的约束。振动轮的名义振幅 A0(m)用下面公式计算 00 10m 式中 激振器的静偏心距， N m； 振动质量， 此处的振动质量是指参与振动压实工作的所有零件质量的总和 。包括振动轮本身 、激振器、液压马达、安装板，甚至还应计入减震器质量的一半。 与振动频率相对而言，振动压路机振幅的变化对压实效果有更显著的影响。由试验知，振动频率在 2055围内的压实效果最好，而压实曲线变化也比较平缓。这说明，在这区段内振动频率对压实效果的影响不大。而在同一 频率区段，若将工作振幅增加一倍时，其压实效果和影响深度会出现跳跃性的变化，根据此考虑，本设计中振幅取 振频取 55 动加速度 振动轮的振动加速度 a 是一个派生参数，可以由名义振幅 动角频率 求得 a= 3 13 a= 20 11 0 )9 =动加速度用重力加速度 g 的个数表示，它反映了振动压路机对地面动态冲击力的大小，其值控制在 410 个 g。 振动压路机的振动加速度体现了频率和振幅的综合效应。振动加速度a 过小，说明振动压路机的工作频率过低或名义振幅过小。过小的振动加速度，产生的动态冲击力很小，体现不出振动压实的优越性。 反之，振动加速度 a 过大，说明振动压路机的工作频率或名义振幅取值过高。过大的振动加速度，将导致被压实材料出现离析现象，即大质量的骨料颗粒在振动状态下产生较大垂直于地面的惯性力，使之沉降在铺层表面疏松，道路的稳定性和耐磨性下降。 振力和动作用力 振动压路机振动轮对地面的作用力 简称为 “动作用力”，振动压路机振动轮的作用力和它的激振力是两种完全不同的力，它们之间并不存在关系，更不能混为一谈 。 激振力 由 偏心振子激振器高速旋转式的离心力形成的。它只和振子的静偏心距 角频率 有关，可以计算出。动作用力 土壤弹性变形抗力和阻尼力的矢量和，它与振动轮的瞬间振幅、振动加速度及土壤的物理力学特点有关。 220 0 . 3 (1 1 0 ) 3 5 8 3 1 . 8 w N (3为了提高振动压路机的动作用力 个非常重要的办法就是加大名义振幅或工作振幅，因为激振力 名义振幅 与激振器的静偏心距正比，所以具有大静偏心距激振器的振动压路机，其压实效果及压力波影响深度都优于较小静偏心距的振动压路 机。 架的振幅与减振系统传递率 振动压路机的机架（上车），由于受减振器传来的振动力的影响，也产生受迫振动，其振动频率与振动轮相同，但振幅却大大衰减了。机架振幅 之比值为减振系统的振动传动率 ，即 14 A (3在进行振动压路机减振系统的设计时，一般选取 = 动轮主要工作参数 振动压路机振动轮的主要工作参数是工作重量、压轮尺寸、转弯半径、振动参数、工作速度。这些主要参数是振动压路机及其部件总成设计的依据，它们往往是振动压路机总体性能优劣的决定性因素。 选择和确定振动轮主要工作参数的依据：被压实材料的物理力学性能和工艺要求；提高压实作业效率和节省能源的需要；考虑到机器零件的使用寿命和驾驶人员的安 全舒适性能；综合实验研究和类比所给出的取值范围。 路机的工作重量及其分配 （ 1）工作重量和线载荷 工作重量是振动压路机的主要参数，它是按规定加入油、水、压重物、随机工具、并包括一名司机在内的振动压路机的总重量、振动压路机工作重量的大小直接影响了压实质量和工作效率。 振动轮的质量决定了机械对土壤铺层所施加静压力的大小。为了比较不同振动压路机的压实能力，引入了压轮线载荷的概念。线载荷是沿压轮轴向单位长度上对土壤所施加的静压力，也称线压力。线载荷 q(N/表达式如下 q=即 6 0 0 9 . 8 7 3 . 5 /80q N c m式中 G 压轮上的分配载荷， N； b 压轮宽度， 在其他工作参数（如振动参数）不变的情况下，施加于地面上的静、动态压力几乎与压轮分配载荷成正比。实验证明，振动压路机的影响深度 15 大致上与振动轮的重量成正比。因此，无论是静碾压轮还是振动压路机，静线载荷都是极为重要的技术参数。 压路机重量分布主要是前后轮之间的重量和制动力矩，对于单轮驱动的压路 机，较大的驱动轮分配质量能保证压路机产生足够的附着力和制动力矩，较小的转向轮分配重量可以减少从动轮拥土的现象，但转向轮过轻将导致压路机转向不稳定。对光轮单驱动压路机的驱动轮分配重量应取整机的 60%70%。对于全驱动双钢轮串联振动压路机，前后轮则需等同的分配质量。此外，车轮也应占有压路机总重量的适当比例，因为增大车轮的重量可以降低整机重心高度，但对于压路机行走加速时的旋转惯性阻力影响也加大。 （ 2）振动压路机上、下车质量的分配 振动压路机的下车质量的变化对振幅 A 和动作用力 产生影响。为了提高振动压路机对 地面的作用力，希望在其他条件不变的情况下振动轮质量偏小为好。但振动压路机的压实效果除了与 关之外，还与振动轮的动量有关系。振动轮质量增大时，在同样振幅条件下，振动压路机对土壤 的冲击能量增加，压实效果也能提高。从增加振动冲击能量的角度出发，则希望振动轮的质量偏大为好。振动压路机的上车质量增加时，振动轮可以借助机架的重量压向土壤，从而为振动压实创造条件，但上车过重会对振动产生阻尼作用。因此在设计振动压路机时应两者兼顾，合理解决上下车的质量分配问题。 轮的直径和宽度 选择压轮直径时应考虑到：滚 压松散铺层材料使压轮不致陷下去；尽量避免或减小路面形成波纹；整机的重心不要过高。 图 3示为压轮滚过铺层时的截面，此时认为松散铺层的弹性变形很小，以至可以忽略，并在滚动方向之前也无积聚材料。 图中 3示 压路机直径 D, 压陷深度 h,并且有两个 和 。压轮与铺层材料的接触面积为 A=b b (3式中 b 压轮宽度。 16 图 3轮滚过铺层时的截面 令 G 为压轮的分配载荷，铺层材料的单位压力 p 为 p=GA=取材料的许用单位为 p ， 可得压轮直径 D 的计算式为 D 22 2本振动压路机主要用来压实沥青混凝土及路面 ， 取许用单位为 p 为 4陷深度 h 为 100 压轮直径的大小对压实质量有显著的影响。随着压轮直径的减小 ，将会增加其水平推力，以致引起被压材料发生剪切滑移，降低了压实质量。压轮直径增大可以改善 压实质量，但压实影响深度将下降，且增加了压路机的外形尺寸，使重心抬高不利于行驶稳定性。 两轮串联压路机的驱动轮直径应大于从动轮直径，全轮驱动的串联压路机可取前后轮直径相同。在设计压路机时，压轮直径 D(常取为线载荷的函数，即 D=D q(3式中，D为直径系数，根据 设计经验，静碾压路机光轮取D=517 振动压路机光轮D取 7即 7 4 0 0 0 9 . 5 4 0 0 0 4 4 3 6 0 1D D 为 600压轮宽度通过线载荷影响了压实能力。压轮宽度过窄，在压实路面时易产生裂纹；压轮过宽，在转向时易产生被压材料的剪切滑移。另外，压轮的宽度还影响了压路机的作业效率和横向稳定性。 压
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