YZ07手扶式振动压路机设计【10张CAD图纸+PDF图】
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YZ07手扶式振动压路机设计 35YZ07手扶式振动压路机设计摘要：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YZ07振动压路机，该设计的意义在于研究设计出一种常用的轻型压路机，满足一般压路工况。由于所选择的YZ07振动压路机为轻型振动压路机，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YZ07振动压路机振动轮中的偏心轴以及所选轴承、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YZ07振动压路机的工作需求。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 YZ07 walk-behind vibratory rollers designAbstract：With the gradual improvement of the theory of vibration compaction and compaction of new technology and control technology in the application roller , vibratory roller research increasingly shows its importance and necessity . The graduation project s main task is to design a common YZ07 vibratory roller, the significance of this design is to study the design of a common light roller, pressure to meet the general road conditions.Since the chosen YZ07 vibratory roller for light vibratory roller, which are subject to vibration force is small, so the amplitude of vibration wheel design is a single , single vibration frequency vibration form, design is relatively simple and commonly used. Has a strong versatility , through YZ07 vibratory roller wheel eccentric shaft vibration and selected bearing exciter design calculations to determine the rotation of the entire wheel vibration exciting force generated by the process and check some of the parts to make it meet the work requirements YZ07 vibratory roller .In addition to the design of the parameters wheel vibration calculation section , the paper also includes a vibratory roller on the development of meaningful analysis of the research , as well as current developments in the field of the latest developments as well as the problems studied and discussed.KeyWords：Vibratory rollers; vibration wheel; vibration exciter目 录第1章 绪 论11.1 国内外压路机产品技术概述与发展趋势11.2本设计研究内容2第2章 总体方案设计32.1 整机方案拟定32.1.1 规格系列32.1.2 行驶方式32.1.3 行走驱动系统32.1.4 车架形式42.1.5 转向方式42.1.6 振动轮总成42.1.7 减振方式42.1.8 整机方案表42.1.9 设计产品型号编制的确定52.2 基本技术参数的拟定52.2.1 名义振幅52.2.2. 工作频率52.2.3 YZ07振动压路机拟达到的主要技术参数6第3章 整体参数计算73.1 六个基本参数计算73.1.1 工作重量73.1.2单轮分配质量73.1.3 前轮静线载荷73.2爬坡能力的确定73.3 重心位置73.5 整机稳定性分析73.5.1 稳定性工况分类83.5.2坡道纵向静态稳定性83.5.3 坡道横向静态稳定性103.5.4 上坡稳定性113.5.5 下坡稳定性133.5.6 计算分析讨论153.5.7 关于整机稳定性的分析讨论153.5.8 YZ07压路机稳定性计算分析153.6减振系统设计与计算163.7 振动参数的设计计算163.7.1 振动轴偏心质量和偏心距的计算163.7.2 振幅计算173.7.3 振动频率计算173.7.4 偏心力矩173.7.5 激振力173.7.6 振动轴承的选型及寿命173.7.7 联轴器的选择18第4章YZ07型振动压路机传动系统设计194.1 传动形式的确定194.2 液压行走系统设计204.2.1 液压行走系统方案204.2.2行走系统功率计算204.2.3 液压行走系统元件的选型214.2.4 行走系统的功率校核224.3 液压振动系统设计244.3.1 液压振动系统方案确定244.3.2 振动液压系统所属功率计算244.3.4振动系统功率分析计算及振动性能参数计算244.4 液压转向系统设计274.4.1 液压转向系统方案确定274.4.2油缸参数确定274.4.3转向泵参数确定284.4.4全液压转向器的选取284.4.5 转向操纵功率计算294.整机功率及发动机选型294.5.1整机功率计算294.5.2 发动机选型30第5章 总 结315.1本设计的特点315.2本设计的不足及努力方向31总结33参考文献34谢辞35第1章 绪 论 1.1 国内外压路机产品技术概述与发展趋势20世纪30年代，世界上最早的振动压路机出现在的德国。此后随着振动压实理论研究的深入，避振材料和振动轴承制造技术的不断完善，振动压路机在60年代占领了世界压实机械市场，其品种、规格也呈现多元化发展。随着社会需求对压路机动力性能、运动精度及自动化程度的要求，液压传动技术于60年代应用于压路机，70年代国外的大多数振动压路机已经实现液压传动。随后，电液控制技术在振动压路机上的应用，更使得压路机实现了行走、振动、转向和制动等系统的全液压传动。到20世纪末期，电子技术和计算机技术给压实机械进行了一场控制革命，德国宝马格（Bomag）公司首创了振动调幅压实系统并迅速推向世界市场。目前，国际上全液压传动压路机技术中，液压传动、全轮驱动、铰接转向等技术已经较为成熟，自动控制技术还处于起步阶段，其中振动参数的自动控制已经有了突破性进展，但技术还有待进一步完善1 2。我国的压路机研制起步较晚，主要借鉴国外成果经验发展，20世纪80年代，国内压路机厂家引进国外先进技术，开发生产了全液压单钢轮振动压路机，由于国情原因，90年代国内出现了将静压路机的机械驱动行使系统移植到了全液压振动压路机上，替代了其原有的液压传动件和驱动桥组成行使驱动系统，创造了国内特有的机械式单缸轮振动压路机，它以低廉的价格赢得了市场3。总体上说，我国振动压路机市场的特点可以概括为：生产厂家众多，产品系列齐全，销量规模攀升，高端市场不强。目前，国内大部分振动压路机仍为单轮驱动、单轮振动、机械传动的状态，与国外相关产品技术比较，还有较大的差距。在保证占有市场份额的同时，加快研发高端振动压路机产品，积极抢占国内外高端市场，是国内相关企业的当务之急4。目前，国际上振动压路机正朝着结构模块化、一机多用化、机电一体化、行车安全化、智能化、专业化的趋势发展。可以预见，随着我国基础设施建设特别是公路建设的持续发展，我国压路机销量将有所增加，且会呈现较大的增长幅度。根据权威专家预计，“十一五”期间我国压路机容量将会达到15000台左右，其中国生产的产品销量约占85，其中静碾压路机和机械驱动单钢轮振动压路机等中低档产品依然维持主导；国外产品约占15，其中以全液压驱动振动压路机等高档产品为主。由于技术上的差距，国内企业的增长空间将比较有限。效率高、档次高的高端产品是未来的发展方向5 6。随着市场对施工机械性能的更高要求，以下类型的产品具有更广阔的发展空间：大型振动压路机、中型轮胎压路机、自行式双钢轮串联振动压路机、无级调频调幅振动压路机、压实RCC材料的专用压路机。需要进一步研发与推广的产品有：驾驶条件好、环境污染小的振荡式压路机；生产率高的串联振动压路机；压实封层严密又不破坏骨料的轮胎压路机7。1.2本设计研究内容本设计定位为：在充分吸收国外小吨位振动压路机先进技术水平的基础上，结合我国道路施工方面的研究成果和规范，设计出具有较好压实性能的小吨位振动压路机，主要用于高等级公路路面沥青混凝土的压实工作，兼能满足砂石等非粘性土壤的路面压实及修补工作中的较高要求，要求该设计产品具有压实性好、适应性强、转弯灵活、爬坡能力强等特点，达到国内同类产品的先进水平。具体任务为：a.在研究国内同类产品技术参数的基础上，设定YZ07振动压路机总体方案，进行总体参数的校核与计算，确定发动机选型、各档速度、压实力、激振力。b.在基本参数确定的基础上，重点对压路机传动系统进行设计，以保证整机达到预期的良好性能。传动系统设计包括：行走系统设计、振动系统设计、转向系统设计，并计算整机功率选定发动机型号。c.进行重要零件的设计与选型。第2章 总体方案设计2.1 整机方案拟定2.1.1 规格系列本设计为0.7吨位小型振动压路机。2.1.2行驶方式振动压路机按行使方式分为拖式、自行式和手扶式，其比较如表2-1：表2-1 振动压路机行驶方式比较行驶方式吨位（t）特点自行式2-18 静线压力适中，振动频率和振动幅值在一定范围内可调，速度可无级变速，机动性强，操纵方便，生产效率高且减振性能良好，价格较高，应用非常广泛。特别适用于路基和路面工程。拖式8-25 静线压力大，激振力大，压实影响深，结构简单。价格适中，需要牵引车配合作业。且行使和转向受牵引的大小压实表层有振松和压碎机料的现象，适用于大坝、港口、道路路基等大型填方填石工程。手扶式0.5-1.0 静线压力小，激振力小，振动频率高，压实影响小，造价低，一般辅助大型压实机械作业，适用于公路路肩、人行道、构槽等小型工程。本设计行驶方式采用手扶式。2.1.3行走驱动系统传统的行走系统有单轮驱动和双轮驱动和全轮驱动几种形式。单轮驱动形式对压实平整度等有不好影响，故不采用。由于本设计为小型机，行走驱动系统采用液压全轮驱动的形式，该技术在国内外均已较为成熟，国内则多用于大吨位机型，可减少堆料现象，极大提高压实效果，振动轮做驱动轮可减少压实路面产生裂缝的可能性，且振动轮静线压力得到充分运用，密实度高，压实遍数少，并提高压实层表面平整度。该技术行走系统由一泵双马达并联组成的闭式回路低速方案，既具有良好驱动能力，又方便安装和维修。低速大转矩马达有两个排量可以实现电磁阀控制两挡无级变速度11。2.1.4 车架形式振动压路机车架形式可分为刚性车架、铰接车架。刚性车架为一整体，转向时为整体转动，不灵活，适应性差。铰接车架一般由前车、后车和中心铰接架组成，具有较好的通过性和灵活性。本设计拟采用铰接车架。2.1.5 转向方式本设计转向系统拟采用万向轮结构，由于本设计为小型机，贴边性在使用过程中优点并不特别明显，故本设计拟采用结构较简单、转弯半径小的万向轮结构。2.1.6 振动轮总成a.振动轮数量：国内目前小型振动压路机中单轮振动设计为多，本设计振动系统拟采用一泵双马达串联组成的闭式系统，实现双轮振动，与单轮振动相比，工效可提高一倍。在系统中安装一个二位二通阀，搬动阀柄，可实现前轮的单独振动，实现多功能。 b.振动轮结构：振动压路机振动轮外部结构分光轮振动和凸块式振动，凸块式振动特别适合压实粘性土壤，本设计振动轮外部采用应用范围更广泛的光轮振动结构。2.1.7 减振方式振动压路机一般的减振方式有橡胶减振、空气减振、弹簧减振三种。其中空气减振方式有振幅衰减能力差、传递转矩较困难、外形尺寸大、结构不紧凑的缺点，主要用于拖式振动轮。弹簧减振有内部阻尼小、衰减振动能力差、不许在共振频率间工作的缺点，主要用于振动平板。橡胶减振方式其减振块形状和尺寸可根据需要设计，具有隔振缓冲性好、弹性持久，内部阻尼大，通过共振区安全，体积轻、质量小，易于安装、维护、保养的优点，应用广泛，满足本设计对减振系统的要求，故本设计采用橡胶减振方式。2.1.8 整机方案表综上所述，本设计的整机方案如表2-3所示。表2-3整机方案表规格系列0.7吨位行驶方式手扶式传动系液压传动行走驱动系统液压全轮驱动车架形式铰接车架转向系统万向轮振动轮数量单轮振动振动轮外部光轮振动振动轮内部激振机构低幅高频减振方式橡胶减振特殊机构暂不作设计2.1.9 设计产品型号编制的确定根据建筑机械产品型号编制方法的规定，本设计产品的型号编制为YZ07振动压路机，其中07为主参数代号（即工作质量，单位t），YZ为两轮串联振动压路机特性代号。2.2 基本技术参数的拟定2.2.1 名义振幅名义振幅指振动压路机用千斤顶或其他支撑物架起后，振动轮悬空后测得的振动轮振幅，又称空载振幅。工作振幅指其实际工作时的振幅。通常工作振幅比名义振幅大，工作振幅用表示，名义振幅用表示，与随土的刚度的变化有如下关系： 试验和经验积累表明，振动压路机名义振幅的取值范围为：压实基层压实次基层压实沥青混凝土及路面结合本设计要求，参考同类产品参数，本设计名义振幅取值为0.80mm。2.2.2. 工作频率经验表明，振动压路机工作频率有一合理的取值范围，其取值范围是：其中为“压路机土”的振动系统的二阶固有频率。由于其随着压实对象的变化而变化，较为复杂，根据经验，一般而言参考取值范围为：压实基层压实次基层压实沥青混凝土及路面由于本设计产品主要用于压实次基层路面，为了保证压实效果，工作频率取中间值，参考同类产品参数，本设计初步取值为35Hz12。2.2.3 YZ07振动压路机拟达到的主要技术参数本设计的其他技术参数如上所述，均根据振动压路机压实原理并在参考国内外同类产品的基础上拟定，不再敷述，本设计拟设达到的技术参数如下表所示表2-3：表2-3 YZC3振动压路机主要技术参数项目技术参数项目技术参数工作质量（kg）700名义振幅（mm）0.8工作速度（km/h）0-9振动频率（Hz）35理论爬坡能力（）30振动轮直径（mm）550 激振力（kN）振动轮宽度（mm）700第3章 整体参数计算3.1 六个基本参数计算3.1.1 工作重量G=700kg经验表明，振动压路机上、下车质量比近似于1时，压实效果最好，但在实际设计制造中很难达到正好为1这一比例，为方便设计，本设计初取上下车质量比为1计算，如有偏差，再在后面校核时改正13。故：3.1.2单轮分配质量Av=700kg3.1.3 前轮静线载荷前轮宽度为，则 （3-1）3.2爬坡能力的确定为使设计产品有较好的适应能力，并留有一定的爬坡储备，本设计爬坡能力设计为30。3.3 重心位置初步设定左右侧倾时的稳定角为，重心高度h如下： （3-4）3.5 整机稳定性分析整机稳定性指整机在各种可能工况下不发生滑移和倾斜而保证正常工作状态的性能，用滑移角和倾斜角来评价，整机稳定性包括平地上的稳定性和坡道上的稳定性，平地上的稳定性一般只考虑整机在最大转向角时是否失稳，主要是指侧倾翻。坡道上的稳定性分为纵向稳定性和横向稳定性，其中又包括直线和转向至最大转向角的状况。而且，按整机工作状态又分为静态稳定性和行驶时动态稳定性。从安全角度考虑，滑移与倾翻都是整机失稳的标志，而倾翻则具有更大的危险性，因此整机必须做到既不滑移又不侧翻，至少做到滑移先于倾翻，这是分析和计算整机稳定性基础14。3.5.1 稳定性工况分类对于压路机而言，由于结构和性能上的一些特点，如一般为前后铰接式车架、左右结构基本对称、工作速度较低等，给稳定性的分析和计算带来一些方便。一般工程机械在分析和计算稳定性时所要考虑的各种工况见表3-1:表3-1 各种工况考虑的稳定性平地静态稳定性（最大转向角时）行驶稳定性（最大转向角时）坡道纵向直线状态静态稳定性行驶稳定性最大转向角静态稳定性行驶稳定性横向直线状态静态稳定性重心在上时重心在下时行驶稳定性重心在上时重心在下时最大转向角静态稳定性重心在上时重心在下时行驶稳定性重心在上时重心在下时由于整机在临倾翻或滑移状态时一般不承担工作载荷，因此关于工作状态下的稳定性未列入表中。表中带号的项目为整机较危险的工况，在进行稳定性分析和计算时要考虑。3.5.2坡道纵向静态稳定性整机自重为G的整机在坡道角为的纵坡道上静态受力示意图如图3-1所示，O为整机重心点，与两轮距离分别为l1，l2，重心垂直高度h。1,2分别为两轮接地点（线）。1,2处两轮受有坡道的支承力和，其反力为。由于整机存在下滑趋势，因此两轮还受静摩擦力，其反力为。图3-1 纵坡道上静态受力示意图对整机，分别以1和2为中心列力矩平衡方程，可以求出：（3-5）（3-6） （3-7）式中表示两轮的静摩擦系数倾翻临界状态：令NO，即式中表示临界倾翻角。滑移临界状态：令 （3-8）所以 （3-9）式中表示临界滑移角。如前所述，为了防止翻车事故以确保安全，应满足： ，即：，亦即综上所述，整机在纵坡上的静态稳定性指标为：倾翻临界角 （3-10）滑移临界角 （3-11）当时能保证滑移先于倾翻。3.5.3 坡道横向静态稳定性令即，所以令，即所以，一般情况下，于是于是同样的，令综上所述，整机在横坡上的静态稳定性指标为：倾翻临界角 （3-12）滑移临界角 （3-13）当时能保证滑移先于倾翻。3.5.4 上坡稳定性a、如图3-2所示，为整机在横坡上的静态受力示意图对图示轮子而言，将支撑力向点转化是完全可以的，与线载荷效果一致。为整机重心至纵向对称面的距离，为轮宽或轮距。图3-2 横坡道上静态受力示意图、为两轮的驱动力矩，、为两轮产生的牵引力，、为两轮的滚动阻力，则：式中：为两轮滚动半径表示两轮的附着系数表示两轮的滚动阻力系数对机器，分别以 和为中心列力矩平衡方程，可以求出：倾翻临界状态：令0，即滑移临界状态：由于令，即得：所以同样地，令综上所述，整机在纵坡上单轮驱动行使上坡的稳定性指标为：倾翻临界角 （3-13）滑移临界角 （3-14）当时能保证滑移先于倾翻。需要说明的是，上述结果的成立，前提条件是整机产生的牵引力足够，即；但如果整机不能产生足够的牵引力，则滑移临界角降低，b、单轮驱动前进爬坡（驱动轮在下）时的稳定性图3-3 单轮驱动前进爬坡受力示意图如图3-3所示，假设为驱动轮即后轮，那么：于是 （3-15） （3-16）当时能保证滑移先于倾翻。c、单轮驱动倒退爬坡（驱动轮在上）时的稳定性同理可求得： （3-17） （3-18）当时能保证滑移先于倾翻。3.5.5 下坡稳定性a、双驱动时的稳定性如图3-4所示，为此状态下受力示意图。此时整机重力在坡道方向的分力与牵引力的方向相同，即使在临界状态，整机也不可避免地存在下滑趋势，甚至向下运动，而且向下运动正是工况需要，即此工况下产生滑移（更多情况下是滚动）是必然的，因此：图3-4双驱动时下坡稳定性受力示意图同理可求得： （3-19） （3-20）当时能保证滑移先于倾翻。b.单轮驱动倒退下坡（驱动轮在下）时的稳定性同理可求得： （3-21） （3-22）当时能保证滑移先于倾翻。c. 单轮驱动前进下坡（驱动轮在上）时的稳定性同理可求得： （3-23） （3-24）当时能保证滑移先于倾翻。3.5.6 计算分析讨论a.倾翻角 从上述公式中可以看出，临倾翻角的正切值与整机重心垂直高度成反比，与坡道下游轮子至整机重心的水平距离成正比，而与其他参数无关。从计算结果还可以看出，理论上讲临界倾翻角与整机是否处于行使状态以及是单轮驱动还是双轮驱动无关，但实际情况是有影响的。如后轮驱动前进爬坡时，由于后轮产生驱动力矩，会减少前轮的分配载荷，因而使临界倾翻角降低。b.滑移角 从上述公式中可以看出，各种工况滑移临界角(滑移稳定性)，上坡比下坡好，驱动轮在下比在上好，双驱动可以改善上坡滑移稳定性，但会减少下坡滑移稳定性，这与实际情况是完全一致的。c.滑移先于倾翻的条件从上述公式中可以看出，在单轮驱动前进爬坡(驱动轮在下)时的稳定性、双驱动时的稳定性、单轮驱动倒退下坡(驱动轮在下)时的稳定性、单轮驱动前进下坡(驱动轮在上)时的稳定性这四种工况下滑移肯定先于倾翻，说明不会发生翻车事故。3.5.7 关于整机稳定性的分析讨论 a.上述讨论的静态稳定性，基本上是由整机的结构参数(整机重心位置，轴距，轮距等)决定的。有时按这些结构参数计算出的失稳条件(滑移角、倾翻角)在理论上根本不能实现，或远大于整机最大设计爬坡能力(理论)。 b.分析整机在横向坡道上的行走稳定性时，还应考虑作用在行走机构上的牵引力。实际上，整机在坡道上横向行走时有切向牵引力输出，以阻止整机下行，在此情况下，侧向附着力将降低。 c.整机的动态稳定性受其它随机因素的影响，惯性力的产生会降低车辆原有的静态稳定性，不该滑移时滑移，不该翻车时翻车。而且操作人员的驾驶水平和机器的使用条件，对整机的稳定性也有很大影响。因此，为了防止整机失稳，避免翻车事故，提高驾驶水平更具有现实意义。3.5.8 YZ07压路机稳定性计算分析YZ07振动压路机车架结构为铰接式，为单钢轮单驱动形式，其结构参数如下表3-2所列。表3-2参数结构整机质量m(kg)单轮宽度b(mm)重心厚度h(mm)重心距前轮l2(mm)重心左右偏移量e(m)爬坡能力设计值（）7007003508002030整机在良好沥青路面上的滚动阻力系数等见下表3-3所列。表3-3沥青路面上的滚动阻力系数工况对象良好沥青路面钢轮0.450.450.0350.0350.450.45将两表中的数据代入上述公式，即可得出各种状态下的临界角。稳定性计算结果分析一说明: a.对坡道横向静态稳定性，表3-3中所列指前后钢轮与地面的静摩擦系数，由于本机前后均为钢轮，故。b.重心左右偏移量e只影响横向倾翻角，不影响滑移临界角。计算结果表明，YZ07振动压路机设计取值是合理可行的。3.6减振系统设计与计算本设计采用橡胶减振方式。选用丁腈橡胶，其有良好的耐油性和较大的阻尼。由经验公式，减振系统总刚度为： （3-25）式中：压路机的上车当量质量， 压路机的振动频率，则：=3.7 振动参数的设计计算3.7.1 振动轴偏心质量和偏心距的计算偏心块厚度:偏心块偏心质量 （3-26）偏心块偏心质量 （3-27）偏心距e:3.7.2 振幅计算振动轮质量：偏心质量：偏心距：mm振幅：m （3-28）3.7.3 振动频率计算泵的流量：（3-29） （3-29）马达转速： （3-30）3.7.4 偏心力矩 （3-31）3.7.5 激振力 （3-32）3.7.6 振动轴承的选型及寿命选用轴承：NJ409MA/C3，润滑油润滑，Cr=102KN已知数据：转速，径向力：（一组轴承）该轴无轴向力，只有径向力，单个轴承当量动载荷： （3-33）轴承寿命： （3-34）3.7.7联轴器的选择为保证马达轴与振动轴的正确传动及同心度问题，需要可调节同心度的弹性联轴器，选用简单弹性柱销联轴器HL2。参数：弹性体强度振动轴冷起动转矩：起振瞬间压力160bar储备系数：（符合设计要求）第4章YZ07型振动压路机传动系统设计4.1 传动形式的确定常见的振动压路机传动系统可分为机械传动、液力传动和液压传动。其比较如表4-1：表4-1 常见的振动压路机传动系比较要 求机械传动液力传动液压传动无级变化速度不同滚动阻力时不变的压实速度无级改变牵引力在两个行驶方式重复调节速度无冲击的换向无冲击的启动简单的单手柄操作加速限制可调节传动机械元件的配置可自由移动功率简单地分配在几个使用部分上（全部滚轮驱动）在一个大的速度范围内有最佳的效率（）内燃机环境静化和最佳的功率调节制度或加速时几乎无损注：表示要求的性能很理想：表示要求的性能较好（）：表示要求的性能可以满足：表示要求的性能不理想如表4-1所示，相比而言，液压传动有装置重量轻，体积紧凑，易于实现无级调速和调频，传动冲击小和闭锁制动功率损失小，易于功率分流，方便整机布置，操纵控制方便，易于实现自动化等优点，是振动压路机设计中比较理想的传动方式。液压传动系统也有一些缺点，如容易产生泄漏，污染环境；因泄漏和弹性变形大，不易做到精确的定比传动；系统内若混入空气，会引起噪声和振动等。这些缺点均与液压元件的可靠性相关，随着液压技术的不断发展和液压元件可靠性的不断提高，振动压路机的传动系统已逐渐采用全液压传动技术。本设计拟采用全液压传动系统。本设计动力元件采用柴油发动机，发动机输出的动力主要传动给三个驱动系统，即本设计的液压传动系统由三个部分：液压行走系统、液压振动系统和液压转向系统组成，下面分别进行设计与计算15 16。需要说明的是，本设计中液压系统主要元件均选用现有的国内外成套产品，不作专门的元件设计。4.2 液压行走系统设计4.2.1 液压行走系统方案压路机行走系统采用容积调速方案，且选用闭式容积调速系统较为合理。闭式系统分为高速方案和低速方案两种，其中低速方案结构简单，且容易布置，用于小型机更能体现其优势，仅成本比高速方案略高，本设计采用低速方案。本设计产品要求两个钢轮同时驱动，拟采用行走变量泵、行走变量马达组成，系统中两个行走马达并联连接，因此，泵控系统内必须具备补油泵和补油溢流阀，以及冷却系统需要的梭阀。系统中两个行走马达并联连接，由左端振动补油泵供给马达减速器输出轴制动缸制动油，并由两位三通电磁阀控制。考虑到压路机故障时便于拖动，设有手动泵，主要用于停车时松开制动。为方便实现无级调速，满足压路机的压实作业工况，设有行走泵手动伺服阀以控制行走驱动马达的方向与转速。为实现紧急行走制动，设有液压伺服阀，并辅以机械制动。4.2.2行走系统功率计算通过两个钢轮对地面附着力求得的功率作为压路机的最大行走功率。（1）在地面上的最大功率计算公式 两钢轮直径相同，且均为驱动轮，两个行走马达并联，最大功率为两钢轮功率之和，则： （4-1）其中 （4-2）两马达并联取 （4-3）（2）在地面上的最大功率：钢/土地的附着系数取整机重量取振动时的行走速度为工作速度，将数据代入式4-3中，得： （4-4）带振动时：，则其中，前轮最大可传递的行走功率：后轮最大可传递的行走功率：根据经验，行走装置的总效率为，则行走装置的所属总功率为： （4-5）（3）通过摩擦力两驱动钢轮传递的最大转矩： （4-6）其中，d为轮直径d=550mm=0.55m，代入式4-6中得： 4.2.3 液压行走系统元件的选型由以上计算可知，行走系统总功率为，两轮最大转矩为，结合国内外现有同类产品、技术，初选参数型号，并留有足够的储备系数，一般储备系数为2左右，则初选泵为42P28型，马达选用力乐士MCR05系列马达，初定排量为620cm3/rcm，输出功率29Kw，最大承受压力45Mpa，工作压力为25Mpa，并且可带动制动器。具体参数如下：行走泵：42p28:流量：持续压力：P=25Mpa最大压力：持续功率：最大功率：行走马达：MCR05C620排量：q=620cm3/r最大压力：p=45Mpa持续压力：p=25Mpa最大转速：45Mpa时前后轮的最大转矩： （4-7）根据以上计算可得： 泵的最大储备系数： （可行）马达的最大储备系数： （可行）4.2.4 行走系统的功率校核（1）两驱动马达传递给两钢轮的传递功率(式4-4)：（2）行走传动装置的最大功率：行走传动装置的功率损失包括管路、接头及泵、马达的功率损失。液压油：搞磨液压油YB-N32密度：(15)运动粘度：(50)(取一般液压系统液压油粘度范围中间值)软管内径：d=12.7mm泵：q=28cm3/r，因为一泵带二马达，则：流动速度v为： （4-8）沿程压力损失和局部压力损失雷诺数：Re （4-9）临界雷诺数2000Re4000，液流为层流流动与紊流流动的过渡状态。由莫迪图查得沿程阻力系数（液压软管为光滑管），则a.沿程压力损失整个流程软管的长度为10米，根据达西（Darcy）公式沿程压力损失 （4-10）b.局部压力损失局部阻力系数：局部压力损失： （4-11）（1）行走回路的功率损失 （4-12）（2）马达的功率损失平地最大功率输出时：马达总效率：即 （4-13）（3）行走泵的功率损失：泵的总效率：泵的功率损失： （4-14）（4）供油回路的功率需求：n=2300r/min时，查得42L28补油泵功率（在4bar时）（5）行走传动装置的最大功率需求： （4-15）4.3 液压振动系统设计4.3.1 液压振动系统方案确定液压振动系统分为阀控制开式液压系统和泵控制闭式液压系统。阀控制开式液压系统由定量泵、安全阀、换向阀、定量马达和冷却器组成，系统组成开式回路。其中液压泵、马达均采用定量的齿轮泵和齿轮马达，成本低。泵控制闭式液压系统通常由变量泵、组合阀、马达、冷却器、蓄能器等，由于其变量泵和定量马达采用轴向柱塞式结构，各种阀尽可能与泵、马达集成一体，组成闭式系统，容积效率高。与前者相比，由于系统采用柱塞泵和柱塞马达，在同样的系统功率下可使系统流量减少，泵和马达的体积相对减小，在结构布置上更有机动性。由于各种阀集成化，外部结构简单，中间联接环节减少，减少了损失，提高了效率和可靠性，而且可实现变幅变频功能。只是成本略高。本设计是小型机，为获得更好的工作性能，本设计采用后者，即泵控制闭式液压系统。4.3.2 振动液压系统所属功率计算先采用经验公式计算出振动系统的功率，以此为标准选取元件，再根据振动理论作详细的分解计算。根据经验公式：振功功率式中m振动轮质量，初估m=1100kgA振幅取A=0.8mm修正系数，其值与频率有关，一般取5-8，本设计采用的是高频小振幅，故取大值，取=8振动功率P=1100.810-38=4.84kw4.3.3 振动液压系统主要元件选型本设计中振动频率为35Hz，需要马达的额定转速不低于3000rpm。已知振动系统的功率为4.84kw，储备系数一般为2左右，采用天津津特公司的G5泵和GM5马达。初选泵：当转速为2300r/min时，G5-25：8.8kw储备系数：x=1.8(合理)初选马达：GM5-16，额定转速3300r/min，双向额定压力21Mpa，理论扭矩52N.m振动阀采用二位四通H型电磁换向阀，通径16，并带安全阀调整压力16Mpa。直同球阀：考虑一个振动轮单振动时，此时短路一个振动轮。4.3.4振动系统功率分析计算及振动性能参数计算（1）YZ07振动系统的静力矩最大轮载荷：离心力：偏心力矩：静力矩：由偏心力与一个液压分量而引起的轴承摩擦构成，可以认为这个分量总量是与转速无关而起作用。 （4-16）其中为轴承辊子的摩擦系数，取，D为轴承滚动圈的中心直径：K为润滑油的阻力系数，与油的粘度及偏心块的运动速度有关。经验数据： 热油时：冷油时：油密封唇边产生的摩擦力矩，在经过一个运转周期后，就全达到一个最小稳定值，此值在工作条件保持不变时亦不变，而该值与许多因素有关。径向密封环的起动过程，介质每到一个温度，密封唇上都回出现温度的急剧上升。经过试车的径向轴密封，在各种不同的材料质量时，其损失可由摩擦功率计算图求出，它是轴的转速度和直径，润滑介质的类型和粘度以及密封唇边的预压力的函数。由图查得：，功率损失为85W，密封材料为氟橡胶油封。a.冷油启动时：2.85N.m热油启动时：2.15N.m（）振动轮对地面的谐振振动轮对地面的谐振，除与振动振幅有关外，与基压轮宽度、压轮直径、重量以及振动轮本身的重量有关，可通过经验公式求得。根据经验公式： （4-17）当量折算力矩： （4-18）则8.6N.m马达：阀：最大： （3）马达扭矩储备系数39.5N.m （4-19）反之：当，此时，马达53bar足以证明系统是可靠的。（4）振动时的工作稳定性（维持振动所需的能量）经验公式： （4-20）参考Bomag技术测量数据：（5）振动时功率稳定性（6）所需要的振动稳定力矩3.8+2.15=5.95N.m（7）振动所需要压力差2105kw（8）振动系统总功率振动所需总功率：3.36kw （4-21）考虑各方面的功率损失，取其效率 （4-22） 4.4 液压转向系统设计4.4.1 液压转向系统方案确定本设计为小型振动压路机，行驶速度不高，低于20km/h，因此可采用全液压方案。全液压转向系统由转向泵、全液压转向器和转向油缸。全液压转向器具有操纵灵活省力、结构紧凑、安装布置方便，并在发动机熄火时可以实现人力转向的优点。4.4.2油缸参数确定（1）油缸行程：由结构设计确定（2）油缸推力转向时所需操纵力矩钢轮与地面的附着系数整机重量则 （4-23）（3）油缸内径确定油缸推力：取活塞杆直径内径 （4-24）取整：4.4.3转向泵参数确定（1）全偏角所需流量 （4-25）其中全偏角所需时间2-4s取t=4s效率取代入式4-24，则有：（2）泵排量（其中n为发动机怠速时的转速）取整：发动机只能带BCN-E310泵，故取4.4.4全液压转向器的选取全液压转向器采用BZZI系列（无反应内反馈）据统计，驾驶员方向盘最大转速是1-1.5r/s,一般情况下方向盘总圈数为2-4转。则转向排量： （4-26）选取BZZ-E160,安全阀调定压力为10Mpa。4.4.5 转向操纵功率计算（1）转向油缸参数：行程，缸直径，活塞杆直径在干燥地面上压实所需要的操纵压力： （4-27）（2）转向时方向盘的圈数转向油缸油液体积：选用BZZ-E160转向器（）方向盘的转数：转（3）转向时间转向泵：， （4-28）（4）转向过程中最大功率效率（为油缸行程） （4-29）4.整机功率及发动机选型4.5.1整机功率计算振动压路机发动机功率最简单的计算方法是将三个部分的功率最大值相加，而此种计算方法得出的最大功率比实际工作中的最大功率值略大，本设计采用此经验公式计算，在发动机选型时保留一定的储备系数即可。由公式：总功率行走传动功率振动功率转向功率即 （4-30）4.5.2 发动机选型（1）振动压路机选用柴油机振动压路机常用的动力装置一般为柴油发动机，与汽油机相比，其具有以下优点：热效率高、油耗低，燃料经济性好，价格便宜，成本较低。工作可靠、耐久性好，无需点火系统，故障少，使用寿命长。可采用较高的增压度和较大的缸径来提高柴油机功率。排气污染较低。防火安全性好。本设计选用久保田生产的D1503-M-DI型立式水冷4冲程柴油发动机，转速2800r/min,功率（12小时）24.9kW。第5章 总 结5.1本设计的特点在广泛了解国内外同类振动压路机产品技术现状和市场需求的基础上，本设计主要完成了总体方案设计与计算，总体参数计算确定，重点进行了传动系统设计以及零件设计，并绘制了相关的图纸，得出的结论如下：（）本设计产品为0.7吨位小型振动压路机，采用双钢轮驱动、双轮振动，低频高幅，铰接车架，全液压传动，具有压实效果好、工作效率高、机动灵活，结构紧凑，作业可靠等优点，在国内同吨位产品中处于领先地位，主要用于高等级公路中沥青混凝土路面的压实与修补工作，也可适用于小型工程、城市道路工程中普通砂土路面的压实工作。（）本设计重点对传动系统进行了研究设计与相关元件选型，采用了全液压传动系统。即采用了液压驱动系统、液压振动系统、液压转向系统，传动冲击小，闭锁制动制动功率损失小，功率分流容易，整机布置方便，操纵控制方便，符合国际上振动压路机发展的趋势。而且由于全液压传动易于实现无级调幅和调频，易于实现自动化，有利于设计产品的进一步升级。其中振动液压系统中采用了加大排量的单泵带二马达串联系统，目前在国内压路机振动液压系统中还比较少见。（）在整机稳定性分析过程中，参考并引用了大量的理论计算公式与详细分析过程，可作为同类产品稳定性分析时参考。5.2本设计的不足及努力方向（）随着压实技术理论的不断发展，需要从工作介质的材料特性、力学基础、施工方法及整机结构、运动学、动力学等综合方面不断研究压实过程，以在设计过程中选取更合理的技术参数及其合理匹配，如振动质量、静线压力、频率、振幅、激振力等，以获得更好的工作性能。（）本设计中传动系统的设计主要进行了泵、马达等液压元件的选型工作，采用了国内外的
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