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振动压路机振动轮设计

本技术参数的拟定名义振幅.工作频率振动压路机拟达到的主要技术参数第章整体参数计算.六个基本参数计算.爬坡能力的确定.转弯半径计算.重心位置.整机稳定性分析.减振系统设计与计算.振动参数的设计计算第章型振动压路机传动系统设计.传动形式的确定.液压行走系统设计.液压振动系统设计.液压转向系统设计.整机功率及发动机选型第章总结.本设计的特点.本设计的不足及努力方向参考文献第章绪论.国内外压路机产品技术概述与发展趋势世纪年代，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，液压传动技术于年代应用于压路机，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。到世纪末期，电子技术和计算机技术给压实机械进行了场控制革命，德国宝马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，但技术还有待进步完善。我国的压路机研制起步较晚，主要借鉴国外成果经验发展，世纪年代，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，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。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。目前，国际上振动压路机正朝着结构模块化机多用化机电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，“十五”期间我国压路机容量将会达到台左右，其中国生产的产品销量约占，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，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。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材料的专用压路机。需要进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。.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.在研究国内同类产品技术参数的基础上，设定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。.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。.进行重要零件的设计与选型。第章总体方案设计整机方案拟定规格系列本设计为吨位小型振动压路机。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，其比较如表表振动压路机行驶方式比较行驶方式吨位特点自行式静线压力适中，振动频率和振动幅值在定范围内可调，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。手扶式静线压力小，激振力小，振动频率高，压实影响小，造价低，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自行式。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。车架形式振动压路机车架形式可分为刚性车架铰接车架。刚性车架为整体，转向时为整体转动，不灵活，适应性差。铰接车架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。转向方式本设计转向系统拟采用液压转向系统，主要由转向齿轮泵全液压转向器转向油缸和压力油管组成，操纵方便，易于达到良好工作性能。铰接车架的转向机构可分为铰接转向双铰接转向蟹行转向。铰接转向结构特点为转向灵活，转弯半径小压路机轮迹重合，铺层表面质量好操纵方便，易于实现全轮驱动，并有定隔振性能。中心铰接架由双铰接架轴端挡板球形轴承等组成，其技术国内已经成熟。双铰接转向除具有铰接转向的优点外，还具有良好的贴边性能，缺点是结构较为复杂，转弯半径较大，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铰接转向系统。振动轮总成.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，工效可提高倍。在系统中安装个二位二通阀，搬动阀柄，可实现前轮的单独振动，实现多功能。.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。减振方式振动压路机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。整机方案表综上所述，本设计的整机方案如表所示。表整机方案表规格系列吨位行驶方式自行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液压系统铰接转向振动轮数量双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振动压路机，其中为主参数代号即工作质量，单位，为两轮串联振动压路机特性代号。.基本技术参数的拟定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.。.工作频率经验表明，振动压路机工作频率有合理的取值范围，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，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沥青混合料，为了保证沥青混合料与其他材料充分渗透和糅合，工作频率宜取高值，参考同类产品参数，本设计初步取值为。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表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名义振幅.工作速度振动频率理论爬坡能力振动轮直径激振力振动轮宽度第章整体参数计算.六个基本参数计算工作重量经验表明，振动压路机上下车质量比近似于时，压实效果最好，但在实际设计制造中很难达到正好为这比例，为方便设计，本设计初取上下车质量比为计算，如有偏差，再在后面校核时改正。故前轮分配质量后轮分配质量前轮静线载荷前轮宽度为，则后轮静线载荷后轮宽度为，则行走速度般要求振动压路机工作时的压实速度为.左右，行驶速度为，为留有定速度储备，本设计行使速度范围选定为。.爬坡能力的确定为使设计产品有较好的适应能力，并留有定的爬坡储备，本设计爬坡能力设计为。.转弯半径计算转向角则最小转弯半径最大转弯半径.重心位置初步设定左右侧倾时的稳定角为，重心高度如下.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。稳定性工况分类对于压路机而言，由于结构和性能上的些特点，如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些方便。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表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