YCP35型平衡冲击压路机转向转场机松设计.pdf

RM CM 麓 。 。 。 C on sa uctio n M a ch in e施ry C机on 械stru ction施 T e工chn技o lo术g y RM CM _ YC P 3 5 型 平 衡 冲 击 压 路 机 转 向 转 场 机 构 设 计 De s i g n o f S t e e r i ng a nd Tr a ns i t i o n M e c ha ni s m o f YCP3 5 Ba l a nc e I m pa c t Ro l l e r 翟 超 杰 ZHAI Ch a o i i e 中 铁 二 十 局 集 团 西 安 工 程 机 械 有 限 公 司 ， 陕 西西 安 71 0 0 3 2 Xi an Engineer i ng M achi ner y CoLt dof Chi n a Rai lw ay 20 Bur eau G r oup，Xi an 71 0032，Shaanxi ，Chi na 【 摘要 】 根据车辆轮式转向原理和施工要求， 对平衡冲击压路机 的转向 、 转场机构进行 了运动分析 ， 确定 了设计 原 则 以及 由定 轮 、 万 向轮与 提升 机 结合 的结构 设计 方案 ， 并 对 机构 中的液 压 系统 进 行 了计 算 与论 证 。 【 Ab s t r a c t】Ac c o r d i n g t o t h e s t e e r i n g p r i n c ip le o f wh e e le d v e h i c le s a n d c o n s t r u c t i o n r e q u i r e me n t s ， t h e mo t io n o f st eer ing and t r ansi t i on m ec hanism of b al ance i m pac t r ol l er w a s analyz ed， and t h e pr inc i ple and desi gn sol ut ion of com bi n at ion of f ixed w heel ，uni ver s al w heel an d l if t i ng m echanism w er e det er m i nedThe h ydr aul i c s yst em of t he m ech anism w as ver if i ed b y calcul a t i on 【 关键 词 】 冲击 压 路机 ； 转 向转场 机 构 ； 结 构 设计 ； 液压 系 统计 算 【 Ke y wo r d s】i mp a c t r o l l e r ； s t e e r i n g a n d t r a n s i t i o n me c h a n i s m； s t r u c t u r e d e s i g n ； h y d r a u l i c s y s t e m c a lc u la t i o n 中 图 分 类 号 ： U4 1 5 5 2 文 献 标 志 码 ： B 文 章 编 号 ： 1 0 0 0 -0 3 3 X( 2 0 1 3 ) 0 4 - 0 0 5 3 -0 3 0 引 言 冲 击 压 实 技 术 及 冲 击 压 路 机 广 泛 应 用 于 公 路 、铁 路 路 基 构 筑 、 机 场 、 码 头 、 围 海 造 地 、 旧路 面 破 碎 等 施 工 领 域 。 现有 的传 统 冲 击压 路机 没 有独 立 的转 向机构 ， 施 工 中 主 要是 通 过牵 引机 牵 引 冲 击轮硬 性 滑移 转 向 ，转 场 时利 用 轮 轴 总 成 支 撑 起 整 个 设 备 轮 胎 滚 动 转 场 。 如 图 1 所 示 YCP 3 5 型 平 衡 冲 击 压 路 机 配 置 两 组 几 何 尺 寸相 同 、 质 量 相等 而相 位 角度 不同 的冲 击 轮 。 这 些特 征 使 得其 整 机长 度 几乎 增加 一倍 ， 势 必带 来 转弯 速度 更慢 、 图 1 YCP 3 5型 平衡 冲 击 压 路 机 外 形 转 弯 半径 更 大 、 操作 更 加 困难 等 问题 。因 此 Y C P 3 5 型 平 衡 冲 击 压 路 机 施 工 中 转 向 及 转 场 时 需 要 利 用 提 升 机 构 将 冲 击轮 提 离地 面 ， 依 靠 车轮 实 现行 走 转 向以及 转 场 。 这 样 可 使得 转 向较 容 易而 且缩 小 了转弯 半径 ，能够 适 用于 包 括 二 级 公 路 及 高 铁 在 内 的 公 路 、 铁 路 路 基 施 工 。 1 转 向 原 理 及 应 用 原 则 轮 式 车辆 在 转 向或直 线 行驶 的过程 中， 经 常 要 求左 、 右 车轮 以 不 同 的角速 度旋 转 。 例 如 ， 转 向时 外侧 车 轮所 走 过 的路 程 较 内侧 车 轮长 ； 当左 、 右 车 轮轮 胎 的载 荷 、 气压 不 等或 磨损 不 均 时 ， 其 实际 滚动 半 径 不相 等 ： 在 高低 不平 的道 路 上行 驶 时 ， 两 侧车 轮 实际 走过 的路程 不 同 。 因此 为 了减 少 转 向和 直线 行 驶 时功 率消 耗 、 轮 胎磨 损及 地 面 阻力 ， 改善 操纵 性 ， 对轮 式 车辆 转 向提 出 的基 本 要 求是 ： 尽可 能保 证 车轮 在 地面 上 只有 滚动 ， 而 不 产生 滑 动 I 故 轮式 车 辆转 向必须 满 足 以下 条件 。 RM CM 誉 。 一。 ( 1 )转 向 时 ， 通过 各 个车 轮几 何 曲线 的垂 直 平 面都 应相 交 于同 一直 线 上 ，这样 就 能防 止 各 车轮 在转 向时 产 生侧 滑 现 象。 ( 2 )转 向时 ， 两侧 驱 动 轮应 能 以不 同 的角 速度 旋 转 ， 以避 免 转 向时 驱 动轮产 生 滑 移 ( 3 )转 向时 ， 两侧 从 动 轮 应能 以不 同 的角 速度 旋 转 ， 以避 免 转 向 时 从 动 轮 产 生 滑 移 。 该 条 件 容 易 满 足 ， 因 为 从 动 轮 无驱动 力 ， 能在 轴 上 自由旋 转 。 为 了避 免 平 衡冲 击压 路 机 在工 地转 场 途 中冲 击轮 滚 动 对 路面造 成 破 坏 ，应将 转 向机 构 设计 和 冲击 轮 提升 系 统 设计 统 一考 虑 ，使 该 机构 既 能满 足冲 击压 实 的转 向要 求 又 能 满 足 转 场 的 要 求 l 2 l 。 2 转 向转 场 机 构 方 案 确 定 由于 平衡 冲 击 压 路机 的机 身 质 量 与 结 构 尺 寸较 大 并 且 受 到空 间 限 制 ， 最 少需 要 采 用6 个车 轮 ， 以多 轴 布 置 来承 担 其质 量 。 YC P 3 5 压 路 机 拟定 了以下 两种 转 向方案 。 2 1 两 轴 车 轮 式转 向转 场 机 构 方 案 由于平 衡 冲 击压 路机 前 、后 两组 冲 击轮 之 间 的空 间 较 大 ，因此 采 用 了1 根较 长 的定 轴置 于 两 组冲 击 轮 之间 ， 并 且 由于该 位 置 接近 平衡 冲 击压 路 机整 机 质 心 ，要承 担 较 大 的载荷 ， 所 以 需要在 此 处 布置4 个车 轮 。 剩余 2 个车 轮 布 置于 平 衡 冲击 压 路机 的后 方 ，并 安 装在 个可 以转 动 一 定 角度 的 转盘 下 方 ， 作 为 自由转 向轮 布 置 如 图2 所示 。 图2两 轴 转 向 方 案 此 外 ， 自由转 向轮 采 用 如 图3 所 示 结 构 其 支 撑 轴 线 不经 过 轮 心 ， 而是 向前偏 移 一段 距 离 、 这样 设计 可 以使 自 由转 向轮 在转 向时 自动调 整 偏 向角 度 。但 有两 点 需要 注 意 ： 一是 自由转 向轮 的允许 偏 角 不能 过 大 ， 偏 角过 大 会使 圈3自 由转 向 轮 结 构 自由轮 的转 动空 间增大 。 还 会给 倒 车 带来 不利 影 响 ： 二 是 支撑 轴偏 移 的 距离 不能 过 大 。 两 轴 转 向方 案采 用 了 中间 布置 1 根较 长 的定 轴 后 端 布 置 1 个 自由转 向轮 其 最 大 的优 点在 于 定 轴 的长 度 较 长 ，有利 于 提 高平 衡 冲 击压 路机 在 工地 转 向 或转 场 时 的 横 向稳 定性 ， 并 且载 荷 分布 合 理 ， 有 利于 提 高 轮胎 寿命 。 2 2 三 轴 车 轮 式 转 向转 场 机 构 方 案 三轴 方案是 将6 个车 轮 分为3 个轴 采 用完 全对称 的分 布 方式布 置在左 、 右 冲击轮 的 内侧 ， 具 体布 置如 图4 所 示。 甲固 苗 舶 蝻 后 自由转 向轮 图 4 3 轴 转 向 方 案 其 中 ， 中 间轴 为 定 轴 ， 布 置 有2 个车 轮 ， 前 、 后 两 轴 为 自由转 向轮 ， 各布 置2 个车 轮 。 自由转 向轮 不采 用 紧靠 安 装 ， 而 是保 留一定 间距 ， 其 中前 、 后 轴 有一 定 的偏 转 角度 。 中间定 轴上 两 车 轮 的间 距稍 大 ， 而 前 、 后 自 由转 向轮 间距 稍小 可 以给 车 轮偏 转 留 出一 定 空间 。 在 三 轴 转 向 方 案 中 。 6 个 车 轮 为均 布 ， 前 、 中 、 后 都 有 支 撑 ， 其纵 向稳 定 性 好 ， 不 会对 牵 引机 带 来额 外 的 负担 ， 但 是 由于 车 轮布 置在 冲 击轮 内侧 ， 横 向距 离 小 ， 因此 其横 向稳定 性 差 。 为 了保 证 平 衡 冲 击压 路机 具 有 良好 的横 向稳 定 性 。 并 且 还 要 使其 转 向半 径 尽 可 能在 6 m以 内 ，因此 最 终 确 定 采 用 两 轴 轮 胎 转 向 方 案 。 冲 击 轮提 升 系 统 根据 整机 结 构 尺 寸 和 工 作 要 求 ， 采 用油 缸 、 蓄 能 器 、 钢 索 、 滑 轮 等共 同组 成 提升 机 构 。 3 转 向 转 场 机 构 的 设 计 计 算 3 1 两轴 转 向 机构 的 布 置 与 选 型 平衡 冲 击 压路 机 需要 转 向 时 ，提 升 机 构提 升 起 两组 冲 击轮 ， 由轮 胎 承载 整 机质 量 ， 利用 轮胎 实施 转 向 。在 整 机 中部 前 、后 冲 击轮 之 间 的空 挡 处布 置 1 个 轴 、 4 个 轮 胎 ， 机 架 后端 布 置2 个 并列 的 自由转 向轮胎 ， 如 图5 所示 。 图5平 衡 冲击 压 路 机 沥 青 路面 转 场 臼 田 十 田 自 ， 一 田 根 据 整机 质 量情 况 中间轴 转 向轮胎 选用 了公 J 5 5 9 mmx 3 0 5 mm 4 0 6 4 IT l m实 心 轮 胎 ， 直 径 小 、 承 载 力 大 ， 满 足要 求。后 轮胎 仍 采 用原 来单 组 冲 击压 路机 实 心轮 胎 大 小规 格 。 3 2 提 升 机构 液 压 系统 计 算 牵引机 液压 油 泵 为齿 轮泵 工作 压 力 为1 6 MP a 当发 动机 转速 为 1 8 0 0 r a d mi n, B ,- t 油 泵流 量 为 1 7 8 2 L S - ： 当 发 动 机 转 速 为 1 5 0 0 r a d mi n 。 时 油 泵 流 量 为 1 4 8 5 L 根据 工作 要 求 。 平 衡 冲 击压 路机 作业 转 向 时 提升 机 构 应 在3 5 s 内完成钢 轮提升 。 以下 是对液 压 系统 的设计 计算 。 3 2 1 蓄 能 嚣 选 用 ( 1 )蓄 能器充气 压 力选 择 。作为辅 助动 力源 的蓄能器 内充装氨 气 ， 在工作 过程 中的压 力相对稳 定 。 推荐 = ( 0 6 0 8 5 ) P 2 ， 其 中P I 为充气 压 力， 为 系统 工作压 力1 6 MP a 。 选 择 P， =0 7 5 x P 2 =1 2 MP a 。 ( 2 )蓄 能器 容 积选 择 。蓄 能器 常 规容 积 有4 、 6 3 、 1 0 、 l 6、 2 5 L 等 型 号 。 在 温 度 为常 数 时 蓄 能 器 内的压 力与 容 量 关 系满 足 公 式 P l V =P 2 V ： ( 1 ) 贝 t V 2= 掣： 等= 0 7 5 V 1 蓄 能 器 皮 囊 压 缩 量 为 2 5 ) 。 最 终 选择 l 0 L 蓄 能器 ，其 排 油 量 为 0 2 5 x 1 0 = 2 5 L 1 7 5 L， 满 足 使 用 要 求 。 ( 3 )蓄 能器 的压 力 选 择 。蓄 能 器 压 力 规 格 有 1 0 、 2 0 、 3 1 5 MP a 等 ， 由于提升机 的系统压 力为1 6 MP a ， 故 选3 1 5 MP a 的蓄能器 。最终 ， 蓄 能器型号选择为N x Q1 L1 l _ I 。 3 2 2 提 升 油 缸 行 程 时 间 计 算 压 路机 转 向时 前 、 后 两 组 油 缸 同 时作 用 ， 提 升 冲 击 轮 ， 使其 离 开地 面 。 根 据 设计 要 求油 缸行 程L = 1 0 8 I I 1 1 1 1 。 油 C o n s t me t i o nM a c h i n e 施 r y C 机 on械s t r uc & t i o n 施 Te 工 c h n 技 o l o 术 g y RM C ： M & 1 一 l 泵 流 量 g =1 2 5 L s ， 提 升 油 缸 缸 径 D=1 2 5 IT l m， 活 塞 杆 径 d = 6 3 mm， 分 别计 算 冲 击轮 提升 和 下 降所 需 时间 。 ( 1 )提升 时， 油 缸大腔 进 油 ， 进油 量 为 ， = ， J = 1 3 2 5 L 。提升所需时间 ： 三 ： 2 1 2 q ( 2 )下降 时 ， 油 缸小 腔进 油