手扶压路机设计的压实机理研究毕业论文

PAGEPAGE16手扶压路机毕业设计201手扶压路机设计的压实机理研究摘要：压力原理上，探讨了土中含水量，压路机的震动压实功能与土的级配组成对压实效果的影响。且进一步对振动压实原理做研究，振动压实类型及振动压路机的力学模型进行了研究。分析了振动对压实材料剪应力、抗剪强度的影响，结合各个因素来考虑设计手扶压路机结构，简要提出了对振动压路机参数的选择和提高压实效率的途径。关键词：手扶压路机振动压路机Abstract:Ontheanalysisofsoilpropertiesandandsoilcompactionperformance,discussesonthebasisofthesoilmoisturecontent,rollercompactionfunctionandsoilgradedcompositiononcompactioneffect.Andfurther,thevibrationcompactionmechanismofvibrationcompactiontypeandmechanicsmodelofvibratoryrollersarestudied.Analysisofthevibrationcompactionmaterialshearstress,shearstrengthwiththeinfluenceofthestructureofvibratoryroller,analyzeditsmechanicalproperties,brieflyproposedtothevibratoryrollersparameterselectionandimprovetheefficiencyofthewaycompaction.目录21148第一章概述 125761.1选题目的与意义 1101221.2设计题目及参数要求 119571第二章压路机工作参数的确定 3120092.1主机结构方案拟定 351512.2基本参数确定计算 3118772.2.1工作重量m 3293902.2.2前后轮分配重 3228062.2.3重心位置的确定 310592.2.4压轮直径 4163802.2.5压轮宽度 444542.2.6前后轮静线载荷 4第三章：振动压实机理 73.1土的抗剪强度及特点 73.2振动对土的剪切应力和抗剪强度的影响 7第四章：振动压路机结构 94.1振动压实理论的几种学说 94.2振动压路机的形式 94.3振动压路机的振动轮结构 104.4二自由度振动压路机一土壤系统动力学模型 104.5振动压路机参数选择简介 117749第五章油箱的设计 2964555.1油箱容量的确定 29205715.2油箱尺寸的确定 29309665.3油箱的散热验算 298335.3.1系统发热量计算 29198295.3.2液压系统的散热功率计算 3049435.4油箱附件的选择与结构设计 31300385.5油液的选择 32致谢第一章概述1.1选题目的与意义手扶振动式压路机是一种用于路面养护和小型路面工程施工的压实机械。适用于城乡道路、停车场、沥青路面的修补及市政等小型工程的压实作业。优点是体积小重量轻，使得驾驶、作业灵活机动，更易于在狭窄空间施工。小型手扶振动压路机采用行走、振动和手扶转向系统。手扶传动技术的应用不仅大大减轻了操作人员的工作强度，而且使整机的性能有了很大提高。如果泵和电机容量大、体积小、效率高、电的综合效果，使操作过程和控制系统的振动，以达到一个高水平的automatizacion，发动机很容易实现积极的道路的振动和压力辊装置振动，可以获得不同的振幅，控制电机的转速，可获得不同频率的加速度；扭转和更加强劲。目前，国外绝大多数均属此结构性能，而国内大多数机属单轮驱动，单轮振动，机械传动。国际上著名的压路机制造商像西德BOMAG公司生产的BWl00AD(2吨)，BWl20AD(2.5吨)，BWl30AD(3.5吨)双锻轮振动压路机年产量及销售量都在3000台以上：瑞典的DYNAPAC公司的CCl02(2.3吨)，CCl22(2.6吨)，CCl42(3.9吨)双钢轮振动压路机年产量及销售量也在l000台以上。说明国外在高速公路网形成以后主要以路面维修为主，因此，大力开发研制小型振动式压路机是公路发展的必要。1.2设计题目及参数要求技术项目

手扶压路机动力配置GX160汽油机/3.1KW激振力10KN振动频率4600/min行走速度0-27米/分钟压实宽度560mm水箱容量30L自

重180kg长X宽X高1200

X

650

X

1020mm滚轮尺寸￠400X560爬坡能力30°1.3系统配置振动压路机应有如下三个功能：(1)振动压实功能通过机械偏心振动方式，强迫滚轮产生振动来压实土壤。(2)行驶功能压路机完成在振动压实过程中的行驶（前进和后退）以及非振动压实工作状态下的快速行驶。(3)转向功能实现压路机的左右转向功能。由于振动式压路机的各个功能是独立的，所以与各功能适应的三个系统均是独立配置系统。各系统由独立的动力元件、控制阀和执行元件构成。分别为行驶系统、振动系统和转向系统。第二章压路机工作参数的确定2.1主机结构方案拟定目前，国内大多数小吨位双钢轮同类机型的振动压路机，多为单轮振动单轮驱动，并且多为整体框架式。本次设计采用单钢轮驱动，单钢轮振动，前轮为振动轮。转向采用铰接转向：转弯半径小，灵活方便，在狭窄地域能灵活应用，在压实弯道时可提高路面的压实均匀度。2.2基本参数确定计算2.2.1工作重量m压路机工作重量为2.2.2前后轮分配重根据压路机的工作重量，给前轮分配重，后轮分配重。根据【3】前后轮分配推荐范围20合乎要求。2.2.3重心位置的确定前后轮中心轴距离取c=。设重心水平位置为O，前后轮重心分配距如图1所示。图1重心O前后分配距求解简图∵∴∴2.2.4压轮直径前轮直径为500，后轮直径为1002.2.5压轮宽度压轮的宽度通常参考直径取之。根据【2】式2-1-6，压轮宽度为式中：——宽度系数，光轮振动压路机取=1.4～1.65。压轮的宽度为6682.2.6前后轮静线载荷前轮静线载荷后轮静线载荷2.3行走速度压路机的工作速度应考虑到作业工况的碾压速度和运输工况的行使速度。压路机的碾压速度是根据滚动压实工艺规范选定的。碾压速度对土壤的压实效果有显著的影响。在铺层厚度一定时，压路机传递给填方内的能量与碾压变数和碾压速度之比值成正比。较低的碾压速度能使铺层材料在压实力的作用下有足够的时间产生不可逆变形，及更好的改变被压实材料的结构。然而压实速度还与生产率有密切的关系。所以碾压速度应存在一个最佳值，这个最佳值就是在不降低压实质量的前提下，选择尽可能高的碾压速度，以保证压路机有较高的效率。与静作用压实相比，振动压路机的碾压速度对压实效果的影响更加明显。因为在振动压实时，土壤颗粒由静止的初始状态变化为运动状态要有一个过程。这个过程持续时间的长短与土壤力之间的粘聚力、吸附力的大小有关，也与振动压路机的静线载荷有关。试验表明，为了克服土壤颗粒之间的粘聚力和吸附力，对一般的亚粘土应至少三次有效的强迫振动，才足以使这些土壤颗粒处于振动状态。而振动压路机的线载荷越大，颗粒从静止到运动的转换时间越短。经验表明，在一个振动周期内振动轮行走的距离在3cm左右，就可以土壤颗粒之间的粘聚力和吸附力，使之由静止进入到运动状态。由此可以导出振动碾压速度cm/s。由于压路机的振动频率为Hz，可得其碾压速度应为考虑到静线载荷大小的影响，推荐5t以上的振动压路机碾压速度取3～6km/h，3～5t振动压路机碾压速度取3～4km/h，2t以下振动压路机碾压速度应低于3km/h。因此，振动压路机的最高碾压速度取3km/h。压路机运输工况的行驶速度，应考虑行驶稳定性和机器颠簸的程度选定。对于由刚性车轮驱动的压路机，最高行驶速度推荐为8～10km/h。此处取最高行驶速度为8km/h。

第三章：振动压实机理3.1土的抗剪强度及特点实际上，土在压实过程中，无论是静碾压实还是振动压实，只有当土中产生的剪应力大于土的抗剪强度才能使土颗粒重新排列，土体压实变密。所以只要清楚了振动对土剪应力和抗剪强度的影响，也就清楚了振动压实机理。由土力学的知识可知，土的抗剪强度与法向应力的关系可由库仑定律表示为:〔4〕式中：土的抗剪强度；作用在剪切面上的法相应力；土的强度指标，内摩擦角；土的强度指标，黏聚力。如前所述，一般大致可把土分为粘性土和非粘性土两大类，不同类型的土抗剪强度不同。一般情况下，土的抗剪强度为常数。土体的破坏不是土中颗粒本身的破坏，而是颗粒间联结的破坏。联结强度与作用在剪切面上的法向应力有关。土的密实度、颗粒形状大小以及颗粒的级配都将通过影响内摩擦角而影响土的抗剪强度。含水率对砂性土的抗剪强度影响小，对黏性土的影响大。含水率过高或者过低都会使土的黏聚力降低。这是因为对于砂性土，土的黏聚力c0.振动机与减速器振动机与减速器3.2振动对土的剪切应力和抗剪强度的影响实验表明，土的抗剪强度与土的级配粒径，土的含水量，振动的振幅、频率、振动加速度有关。振动使土的内摩擦力迅速降低，使土的颗粒处于运动状态，在运动状态下，颗粒能够找到在土体中尽可能低的位置，使土壤更加密实。当振动频率等于土壤固有频率时，产生共振，土壤颗粒运动加剧，压实效果更好。3.2.1振动对土的剪应力的影响如下图1〔5〕是在土层下200一处静、动压力测试结果，土承受的压力P为静压力Pj与动压力Pd之和，即：P＝Pj＋Pd土体压力p的最大值Pmax和最小值Pmin为Pmax=Pj+kPdmax;Pmin=Pj-kPdmax（k为比例系数）。显然振动压实过程中土体承受的最大压力Pma大于静碾压实过程中土体承受的压力Pj：Pmax>Pj，即振动压实过程中土体承受的最大剪切应力τmax大于静碾压实过程中土体承受的剪切应力τf，压实效果提高。可见振动压实对土体中剪切应力的影响与被压实土的种类无关。3.2.2振动对抗剪强度的影响——振动工况的效率取0.64。故，系统的发热功率为5.3.2液压系统的散热功率计算液压系统的散热渠道主要是油箱表面，但如果系统的外接管路较长则应该考虑管路表面散热。散热功率为式中：——油箱散热系数，根据【1】表23.4-12查得，见下表4；——管路散热系数，根据【1】表23.4-13查得；——油箱的散热面积（）；——管路的散热面积（）；——油温与环境温度之差（℃）。现忽略管道散热，只考虑油箱散热来验算散热能力。若此情况下算得油箱能满足散热要求，则加上管道系统的散热，油箱定能满足散热要求，油箱尺寸的设计就是合理的。表4油箱散热系数冷却条件通风条件很差8～9通风条件良好15～17用风扇冷却23循环水强制冷却110～170油箱采用风扇冷却，由表4得油箱散热系数为=23。油箱的散热面积为若系统散热达到平衡时，，油温不再升高。此时，最大温差℃工作的环境温度取，则油温。如果计算出的油温超过该液压设备允许的最高油温，就要设法增大散热面积，或者增大散热系数。如果油箱的散热面积不能加大，或者采用循环水强制冷却也无济于事，则需要装设冷却器。根据【1】表23.4-14各种机械允许油温，查得工程机械的正常工作温度为50～80℃，最高允许油温为70～90℃。而计算得最高油温T为76.8℃，小于80综上所述，确定油箱的容量为100L。尺寸为长0.5m，宽0.4m，高0.5m。5.4油箱附件的选择与结构设计油箱设计时还应考虑以下几点：(1)油箱的主要油口设置油箱的排油口与回油口之间的距离应尽可能的远些，管口都应插入最低油面之下，以免发生吸空和回油冲溅产生气泡。吸油管离箱底距离H≥2D（D为管径），距箱边不小于3D。回油管离箱底距离h≥3D。将主回路的吸油口设在隔板一侧，且尽量远离隔板，系统的主回油口以及泄漏油口均设在隔板另一侧，且也尽量远离隔板，以拉开吸油口与回油口的距离。吸油口采用法兰连接，泄漏油口采用螺纹连接。放油孔要设置在油箱底部最低的位置，使换油时油液和污物能顺利的从放油口流出。在油箱两侧的最低位置各设置一个放油孔，即可保证将油箱中的油放干净，放油孔采用法兰连接。(2)隔板设置在油箱中间设置隔板以增长液压油流动循环时间，将吸、回油管隔开，除去沉淀的杂质，分离，清除水和空气，调整温度，吸收液压油压力的波动及防止液面的波动。在隔板上安装过滤网，使吸油管与回油管隔开，这样液压油可以经过一次过滤。过滤网使用100目左右的金属网。(3)空气滤清器设置在油箱盖上装有空气滤清器。兼作注油口用。注油和通气一般都由一个空气过滤器来完成。在油箱顶部设一连接法兰以安装空气滤清器，法兰尺寸参照所选空气滤清器的安装尺寸设计。若油箱上方空间不够，也可将空气滤清器设在清洗盖上。(4)清洗孔设置在设计油箱时，从结构上应考虑清洗换油的方便，设置清洗孔，以便于油箱内沉积物的定期清理。由于油箱被隔板一分为二，故在油箱顶部隔板两侧各设一个清洗孔。清洗孔的孔口大小应能够使一个人自由出入。(5)液位计设置为了能够观察向油箱注入油液的上升情况和在系统过程中看见液位的高度，必须设置液位计。(6)取样油口设置为了方便随时了解油箱中油液的污染情况，在油箱一侧的中下方位置设置一取样油口，由于该油口很小，故采用螺纹连接。(7)吊环在油箱顶部两侧各设置一个吊环，以便于起重机吊运。5.5油液的选择液压介质应具有适宜的粘度和良好的粘-温特性；油膜强度要求高；具有较好的润滑性能；能抗氧化稳定性好；腐蚀作用小，对涂料、密封材料等有良好的适应性；同时液压介质还应具有一定的消泡能力。选择液压介质时，出专用液压油外，首先是介质种类的选择。根据液压系统对介质是否有抗燃性的要求，决定选用矿油型液压油还是抗燃性液压液。其次，应根据系统中所用液压泵的类型选用具有合适粘度的介质。最后，还应考虑使用条件等因素，如环境温度、工作压力、执行机构速度等。(1)压力较高时，宜选用粘度较高的压力油；压力低时，宜选用粘度较低的液压油；高压系统宜选用加有抗磨剂的抗磨液压油。(2)环境温度较高时，宜选用高粘度的液压油；环境温度低时，宜选用低粘度的液压油。(3)工作部件运动速度较小的往复运动系统，宜选用低粘度的液压油；作旋转运动的系统，宜选用粘度较高的液压油。(4)此外，还应综合考虑其他因素。本设计选用本系统采用普通的抗磨型液压油L-HM46。致谢本次毕业设计已经接近尾声，作为一个本科生的毕业设计，由于经验的匮乏，难免有许多考虑不周全的地方，如果没有导师的督促指导，以及一起工作的同学们的支持，想要完成这个设计是难以想象的。

在这里首先要感谢我的导师xxx老师。平日里工作繁多，但在我做毕业设计的每个阶段，从外出实习到查阅资料，设计草案的确定和修改，中期检查，后期详细设计，装配草图等整个过程中都给予了我悉心的指导。我的设计较为复杂烦琐，但老师是仍然细心地纠正图纸中的错误。除了老师的专业水平外，他的治学严谨和科学研究的精神也是我永远学习的榜样，并将积极影响我今后的学习和工作。五年寒窗，所收获的不仅仅是愈加丰厚的知识，更重要的是在阅读、实践中所培养的思维方式、表达能力和广阔视野。很庆幸这些年来我遇到了许多恩师益友，无论在学习上、生活上还是工作上都给予了我无私的帮助和热心的照顾，让我在诸多方面都有所成长。感恩之情难以用语言量度，谨以最朴实的话语致以最崇高的敬意。感谢我的所有老师。两年来，对我的学习和生活帮助，并给予了悉心的指导，使我受益菲浅。从恩师身上我体味到了丰富的学养、严谨的作风、求实的态度，勤奋的精神，这都成为了我不断前行的动力和标杆。参考文献1.李冰，焦生杰.振动压路机与振动压实技术〔M〕.北京:人民交通出版社，20012.张永波，基于ADAMS技术的振动压路机动态性能优化与仿真[D].西安:长安大学，20013.杨士敏，傅香如.工程机械地面力学与作业理论.北京：人名交通出版社20104.杨小卫，高行方.振荡压实效果的理论分析仁J〕.筑路机械与施工机械化，1998(5)5.张泓闻邦椿.《振动压路机压实机理研究》。6.李建华.长安大学《振动压实机械平顺性研究》7.T.5.YooandE，T.Selig，DynnajiesofViboratoryRollerCompaetion〔J〕.JournaloftheGeoteehniealEngineeringDivision，1979:1058.杨士敏.压路机使用过程中若干问题的探讨[j]。建筑机械，1994（10）.基于C8051F单片机直流电动机反馈控制系统的设计与研究基于单片机的嵌入式Web服务器的研究MOTOROLA单片机MC68HC（8）05PV8/A内嵌EEPROM的工艺和制程方法及对良率的影响研究基于模糊控制的电阻钎焊单片机温度控制系统的研制基于MCS-51系列单片机的通用控制模块的研究基于单片机实现的供暖系统最佳启停自校正（STR）调节器单片机控制的二级倒立摆系统的研究基于增强型51系列单片机的TCP/IP协议栈的实现基于单片机的蓄电池自动监测系统基于32位嵌入式单片机系统的图像采集与处理技术的研究基于单片机的作物营养诊断专家系统的研究基于单片机的交流伺服电机运动控制系统研究与开发基于单片机的泵管内壁硬度测试仪的研制基于单片机的自动找平控制系统研究基于C8051F040单片机的嵌入式系统开发基于单片机的液压动力系统状态监测仪开发模糊Smith智能控制方法的研究及其单片机实现一种基于单片机的轴快流CO〈,2〉激光器的手持控制面板的研制基于双单片机冲床数控系统的研究基于CYGNAL单片机的在线间歇式浊度仪的研制基于单片机的喷油泵试验台控制器的研制基于单片机的软起动器的研究和设计基于单片机控制的高速快走丝电火花线切割机床短循环走丝方式研究基于单片机的机电产品控制系统开发基于PIC单片机的智能手机充电器基于单片机的实时内核设计及其应用研究基于单片机的远程抄表系统的设计与研究基于单片机的烟气二氧化硫浓度检测仪的研制基于微型光谱仪的单片机系统单片机系统软件构件开发的技术研究基于单片机的液体点滴速度自动检测仪的研制基于单片机系统的多功能温度测量仪的研制基于PIC单片机的电能采集终端的设计和应用基于单片机的光纤光栅解调仪的研制气压式线性摩擦焊机单片机控制系统的研制基于单片机的数字磁通门传感器基于单片机的旋转变压器-数字转换器的研究基于单片机的光纤Bragg光栅解调系统的研究单片机控制的便携式多功能乳腺治疗仪的研制基于C8051F020单片机的多生理信号检测仪基于单片机的电机运动控制系统设计Pico专用单片机核的可测性设计研究基于MCS-51单片机的热量计基于双单片机的智能遥测微型气象站MCS-51单片机构建机器人的实践研究基于单片机的轮轨力检测基于单片机的GPS定位仪的研究与实现基于单片机的电液伺服控制系统用于单片机系统的MMC卡文件系统研制基于单片机的时控和计数系统性能优化的研究基于单片机和CPLD的粗光栅位移测量系统研究单片机控制的后备式方波UPS提升高职学生单片机应用能力的探究基于单片机控制的自动低频减载装置研究基于单片机控制的水下焊接电源的研究基于单片机的多通道数据采集系统基于uPSD3234单片机的氚表面污染测量仪的研制基于单片机的红外测油仪的研究96系列单片机仿真器研究与设计基于单片机的单晶金刚石刀具刃磨设备的数控改造基于单片机的温度智能控制系统的设计与实现基于MSP430单片机的电梯门机控制器的研制基于单片机的气体测漏仪的研究基于三菱M16C/6N系列单片机的CAN/USB协议转换器基于单片机和DSP的变压器油色谱在线监测技术研究基于单片机的膛壁温度报警系统设计基于AVR单片机的低压无功补偿控制器的设计基于单片机船舶电力推进电机监测系统基于单片机网络的振动信号的采集系统基于单片机的大容量数据存储技术的应用研究基于单片机的叠图机研究与教学方法实践基于单片机嵌入式Web服务器技术的研究及实现基于AT89S52单片机的通用数据采集系统基于单片机的多道脉冲幅度分析仪研究机器人旋转电弧传感角焊缝跟踪单片机控制系统基于单片机的控制系统在PLC虚拟教学实验中的应用研究基于单片机系统的网络通信研究与应用基于PIC16F877单片机的莫尔斯码自动译码系统设计与研究基于单片机的模糊控制器在工业电阻炉上的应用研究基于双单片机冲床数控系统的研究与开发基于Cygnal单片机的μC/OS-Ⅱ的研究基于单片机的一体化智能差示扫描量热仪系统研究基于TCP/IP协议的单片机与Internet互联的研究与实现变频调速液压电梯单片机控制器的研究基于单片机γ-免疫计数器自动换样功能的研究与实现基于单片机的倒立摆控制系统设计与实现单片机嵌入式以太网防盗报警系统基于51单片机的嵌入式Internet系统的设计与实现单片机监测系统在挤压机上的应用MSP430单片机在智能水表系统上的研究与应用基于单片机的嵌入式系统中TCP/IP协议栈的实现与应用单片机在高楼恒压供水系统中的应用基于ATmega16单片机的流量控制器的开发HYPERLINK"/detail