翟天虎的毕业设计说明书

长安大学毕业设计（论文）1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，新型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全新的振动压路机的振动轮结构，使其一方面它可以产生较大的碾压力，对地面上可以产生较大面积的振动范围另一方面自行行驶的压路机可以产生最大可能的推动力和作用力（附着力）并且尽量大可能减小相对地面的滑移。设计中，通过改变振动轮的形状就能够实现对地面产生较大面积的振动范围，因此，三边弧形振动轮为本设计的重点。本设计为一种新型结构的振动轮，关键部分为振动轮的非圆形表面的柱体，这部分结构加上双轴设计的应用，改变两个轴上的非圆形碾压轮的相位,便实现了产生较大碾压力和振动范围的同时又产生最大可能的推动力。除了振动轮参数的设计计算部分，本文还包括了对课题研究意义的分析，以及减振系统的设计计算和传动系统的设计计算。关键词振动压路机，振动轮，三边弧形振动轮，振动范围长安大学毕业设计（论文）2ABSTRACTWITHTHEGRADUALIMPROVEMENTOFTHETHEORYOFVIBRATIONCOMPACTIONANDCOMPACTIONOFNEWTECHNOLOGYANDCONTROLTECHNOLOGYINROLLERAPPLICATION,ANEWSTUDYOFVIBRATORYROLLERSGRADUALLYSHOWINGITSIMPORTANCEANDNECESSITYTHEGRADUATIONPROJECTSMAINTASKISTODESIGNANEWROUNDOFSTRUCTURALVIBRATIONVIBRATORYROLLERS,SOITCANHAVEAGREATERHANDGRINDINGPRESSUREONTHEGROUNDCANPRODUCEALARGEAREAOFTHEVIBRATIONRANGETHEOTHERHAND,SELFDRIVINGROLLERCANPRODUCETHEMAXIMUMPOSSIBLEDRIVINGFORCEANDTHEFORCEADHESIONANDTRYTOREDUCETHERELATIVELYLARGEGROUNDMAYSLIPDESIGN,BYCHANGINGTHESHAPEOFWHEELVIBRATIONCANACHIEVEAGREATERAREAOFGROUNDVIBRATIONRANGE,SOTHECURVEDTRIANGULARDESIGNORIENTEDFOCUSWHEELVIBRATIONTHEDESIGNOFANEWROUNDOFSTRUCTURALVIBRATION,AKEYPARTOFTHENONCIRCULARWHEELVIBRATIONOFTHESURFACEOFTHECYLINDER,THISPARTOFTHESTRUCTUREWITHTWOAXISDESIGNOFTHEAPPLICATION,CHANGETHETWOAXESOFTHEPHASEOFNONCIRCULARWHEELROLLING,WEACHIEVEAGREATERRANGEOFPRESSUREANDVIBRATIONGRINDINGALSOPRODUCETHEGREATESTPOSSIBLEDRIVINGFORCEINADDITIONTOTHEVIBRATIONPARAMETERSOFTHEDESIGNANDCALCULATIONPARTOFTHEWHEEL,THEPAPERALSOINCLUDESANANALYSISOFTHESIGNIFICANCEOFTHERESEARCH,ASWELLASVIBRATIONTRANSMISSIONSYSTEMDESIGNCALCULATIONSANDDESIGNCALCULATIONSKEYWORDVIBRATORYROLLERS,VIBRATINGROUND,TRIANGULARCURVEDWHEELVIBRATION,VIBRATIONRANGE长安大学毕业设计（论文）3目录第一章绪论511课题的意义512压实机械的发展和分类6121压实机械的发展与现代压实技术6122压实机械的分类与压实性能12第二章振动机械激振器的分类及节能激振器的作用原理2021振动机械激振器的分类2022节能激振器的原理和种类22第三章振动压路机工作参数的确定2731振动压路机主要振动性能参数确定2732振动加速度的校核2733激振力的计算2834振动压路机的工作参数28341工作速度及运输形式速度的选择28342静线载荷29343最小转弯半径的计算29344轮距的确定30第四章振动轮的设计计算3141振动轮的设计31411振动轮总成31412振动轮数量的选择31413三边弧形振动轮的设计方法3242振动轮的计算34第五章发动机的选型及参数计算3651功率消耗分析36511行驶功率P136512转向功率P237长安大学毕业设计（论文）4513换向功率P338514爬坡功率P438515振动功率P53952功率组合及发动机的选择39521功率组合39522发动机的选择40第六章减振系统的设计与计算4161振动压路机减振系统的设计程序和方法4162减振系统几何模型及总刚度4163橡胶减振器的设计与计算42631橡胶减振器的几何形状与尺寸42632减振系统校核计算45第七章传动系统的选择4671传动系统总成46711压路机传动形式的选择46712传动元件的数量和最终传动方式的确定4672传动系统的设计要求4673传动系统比较及传动形式的选择47第八章车架形式和转向形式的选择49总结51致谢52参考文献53长安大学毕业设计（论文）5第一章绪论11课题的意义振动和冲击我们的工作和生活广泛存在，对于工程机械，大多数情况下，振动和冲击都给机械带来很多不利。例如，振动能影响机器的装配质量，加快机器的磨损，使机器发热量迅速增加，减少了机器的使用寿命，除此之处，振动影响操作员的舒适性，对于我们的生活质量有不小的坏处而冲击除以上坏处外，还会大大减小某些机构的疲劳寿命。但振动冲击并不是一无事处，对于路面施工，振动冲击发挥着重大的作用，由于其特殊的作用形式，随着国民经济的飞速发展，近年来，振动冲击压路机的发展迅猛，在对于堤坝、桥梁、隧道、机场、港口、公路、铁路、等土石方作业环境等的压实工程中，振动冲击压实由于其良好的承载能力、稳定性、高密实度、高效率而得到广泛应用。为国民经济和人民生活的改善作出了巨大的贡献。随着基础建设的全面启动和发展,压实机械的应用促渐广泛，主要应用包括下列几个方面1公路、道路、街道和停车场2工业场所、仓库、运动场、游戏场所3飞机场4铁路路堤、道路路基5土石坝、水库、河床铺砌6住宅区房屋基础和工业建筑场地的填方7挡土墙、桥台及涵洞周围的填方8沟渠填方9加筋土结构10密度的自然土层，颓积土这些大型工程对基础的承载能力、稳定性、密实度的要求越来越高。而这些项目中,基础的处理往往成为整个工程质量、工期进度快慢的决定性因素。同时随着社会的高速发展,基础工程的工期与质量二者必须做到兼顾,即要保证工期,又要保证质量。因而对于这些作业环境，要想或得好的致密度和压实质量，振动或冲击压实机械必不可少，它们就是利用振动和压实原理来达到以上的作业质量的，振动压实不仅能大大提高作业质量和作业效率，还能减少压路机的总机重量，节约材料，保护环境，因而在振动与冲击压路机的设计中振动轮的设计变得尤为重要，因为其设计和制造质量直接影响整机的工作性能和可靠性，好的振动轮能方便完成各种作业环境下的施工并完成多载荷变工况下机器的使用效率和使用寿命。长安大学毕业设计（论文）612压实机械的发展和分类121压实机械的发展与现代压实技术应用压实技术提高道路的强度源于我国隋唐时期。当时人们修筑驿道便是通过人力和畜力拖动石磙反复碾压，来达到提高驿道铺层密实程度的目的。这种边滚动边压实的滚动压实原理至今还在广泛应用。直至西方工业革命之后，人类才开始应用机械压实土方。1860年英国首先发明了自行式压路机，因当时内燃机尚未问世，故采用蒸气机作动力。蒸气压路机的出现，为压实机械的发展和压实技术的进步铺平了道路。1919年，美国首先制造出内燃机自行式压路机，更新了压路机的动力和传动装置。随着汽车运输业的兴起和发展，公路建设对路基和路面压实度的要求越来越高，压实技术也随之发展，不断更新。1930年德国在静力滚动压实的基础上采用振动压实技术，有效地提高了压实深度和压实效果。后来相继出现了自行式轮胎压路机和轮胎钢轮组合式振动压路机，扩大了压路机的使用范围，提高了压实性能。由静力压实发展到振动压实，并可根据不同的压实要求选用花纹轮胎、光轮、凸块或羊足碾进行组合碾压，或采用“滚人滚出”的组合工艺，无需动用工具即可在施工现场快速更换轮碾，这是压实技术的一次深刻革命和变革，为压实机械的现代化奠定了基础。振动压路机利用振动荷载使土颗粒处于高频振动状态，颗粒间的内摩擦力丧失，同时利用压路机本身的重力对土壤产生压应力和剪切力，迫使土体颗粒重新排列而得到压实。振动压路机最初被用于压实非黏性材料，随着技术性能的改进，现已成功地用于黏性土壤、沥青混凝土路面的压实工作。振动压实技术有一个发展过程，最早是德国人在振动平板压实机的基础上发明了拖式振动压路机，1958年以后，随着对振动技术的深入研究，振动轴承和减振器的性能及制造工艺不断提高，促使振动压路机技术飞速发展，并先后研制成功了轮胎驱动铰接式振动压路机和串联式振动压路机。20世纪后期，由于液压传动技术的广泛应用，使振动压路机很容易地实现了无级调速、全轮驱动、全轮振动和调频调幅振动。此外，振动压路机还衍生出了手扶式振动压路机、拖式凸轮块和羊足轮振动压路机、轮胎驱动凸块轮振动压路机，以及组合式振动压路机等各种改型振动压路机。20世纪后期，压实度的测量技术，“机电液”一体化技术，逐渐在振动压路机上应用，使压实技术获得了新的飞跃。随着振动压实技术的发展，20世纪七十年代，瑞典等国家开始振荡压实机理的研究。振荡压路机是应用土力学土壤交变剪应变的原理，在碾磙内对称安装同步旋转的激振偏心块轴，使碾磙承受交变扭矩，对地面持续作用，形成前后方向长安大学毕业设计（论文）7的振荡波，使被压材料产生交变剪应变。在这种水平激振力和滚轮垂直静载的共同作用下，实现对土壤在水平和垂直两个方向的压实。振荡压实机理是振动压实机理的延伸和发展。振荡压实与振动压实原理的区别如图11所示，左图为振动碾，右图为振荡碾。振动压路机的激振器激振时，振动轮将以定的振幅相对地面产生跳动，利用碾磙的静载和垂直冲击力压实土壤；振荡压路机图11振动压实与振荡压实的原理的碾磙则始终与地面保持接触状态，它是利用碾磙的静垂直荷载和水平激振力产生振荡波来推挤压实土壤的。振荡压实消除了振动压实因垂直振动和冲击给操作者和机械本身带来的危害，改善了工作条件，降低了能源消耗。同时也降低了对邻近构筑物和地下设施如电缆、管路等的破坏和影响，提高了压实的均匀度和相对密实度，不仅压实效果好，而且作业效率高。夯实机械特别适合压实粒状填筑材料，对黏性土壤也有良好的压实效果。夯实机械主要用于作业量不大及狭小场地的压实作业，特别适合路肩和GBM工程，以及道路维修养护工程等压实工作。压实机械沿着静碾压路机一轮胎压路机一振动压路机一振荡压路机的方向发展，至今已有100多年历史。当前，振动压路机已成为现代压路机的主要机型，也是世界各国压实机械制造厂家生产和销售的主要机种。由于振动压路机所产生的压力与运输车辆对道路所产生的压力大体一致，所以振动压路机已被广泛用于沥青混合料路面的压实作业，使得振动压路机的销售市场日渐扩展。在欧洲，基础压实工作主要靠振动压路机完成，振动压实机械的生产量约占总生产量的75以上。就世界范围而言，现代压实机械的主要生产国有德国、美国、瑞典、日本、英国、法国、俄罗斯和我国。全世界压路机的年产量约为6万台，其中德国宝马公司BOMAG年产量高达13万台，产值超过48亿马克。德国和瑞典是世界上压实机械产量最高、技术最先进的国家，也是世界上压实机械的科研试验中心。德国的宝马BOMAG公司是目前世界上最大的压实机械制造商，据统计，早在1990年该公司压实机械的销售量约占世界市场总销售量的23，其产量居世界第一。宝马公司的研究机构是世界上最庞大的压实机械研究中心，其研究和试验手段领先于世界先进水平。在德国，生产振动压路机的著名厂家还有ABG公司、原劳森豪森LOSENHAU公司、原魏伯乐马克斯VIBROMAX公司，其产品畅销世界各地。瑞典的戴纳帕克DYNAPAC公司是世界上著名的压实机械制造厂家之一，该公司生产的重型压路机销量居世界之首，技术先进，其产品在世界市场上占有极为重要的地位。长安大学毕业设计（论文）8日本的压实机械是近40年才发展起来的，现已成为世界上生产振动压路机最多的国家之一。其产品有一半出口，振动压实机械品种齐全。日本压实机械的生产厂家主要有酒井SAKAL重工业株式会社、渡边机械工业和川崎重工业等生产企业。现代压路机已广泛采用液压传动技术，液压传动可实现无级调速，全液压转向，起动、起振和运转平稳，换向制动无冲击，且操作十分轻便。液压技术的发展可提高压路机碾滚和驱动轮的控制精度，稳定压路机的行驶和作业速度，实现自动调频调幅和平稳振动，提高压实质量。自从DYNAPAC公司20世纪60年代末八十年代初首先在振动压路机上采用铰接技术以来，现代振动压路机已普遍采用柔性铰接车架，使后机架和驾驶室操作人员隔离振动源，改善了驾驶工作条件。采用铰接车架，可实现全液压折腰转向，不仅操缴轻便灵活，转弯半径小，而且作业稳定性好，压实生产率高。现代建筑和道路工程对其结构和基础的质量要求愈来愈高。高标准的工程质量必须符合施工技术规范，达到规定的压实标准。提高构筑基础的压实质量，不仅可以提高路基和路面的抗压强度，提高其永久性负载和承受变负荷的能力，还可以提高基层的稳定性和防渗透性，提高路面的抗冻性和低温抗裂性，消除沉陷、裂纹、松散等路面病害，最大限度地减少建筑工程和道路的维修费用。压实质量的好坏，对道路的使用寿命和行车安全有着极大的影响。振动压路机的技术进步和现代化，较好地满足了现代基础设施工程重型压实标准的要求，现代振动压路机具有良好的深层压实特性，生产率高，是施工单位一种必备的理想压实设备。为了适应大型工程对基础的承载能力、高密实度和高稳定性的要求，一些欧美国家于10多年前成功研制出一种高密实度振动压路机。这种新型的高密实度压路机采用轮胎行走机构，其振动装置具有深层高密实度的压实功能，对提高砂石、稳定土等铺层的工程质量和加快施工进度发挥了重要作用，现已在国外广泛使用。我国已于近年引进这种压实设备，并在研究和开发符合我国国情的高密实度振动压路机。瑞土波雄公司的专利产品BV6高密实度振动压路机见图12，它适用于砂、砾石、碎石、炉渣、稳定土等铺层的压实作业。BV6高密实度压路机前后设置68个高频。振动夯锤，并通过其特有的频率及其相互有机的配合，产生周期性的同步振动，使能量达到理想的传递，从而使被压实的物料产生图12BV6型高密实度振动压路机流动，促使物料之间以最大截面相互紧密的结合，达到基础层的高密实度。图长安大学毕业设计（论文）913所示为压实原理图，碾压部与被压实层的接触为平面接触，从根本上保证了路面基层表面10CM的压实度和沥青混凝土面层的寿命及平整度。BV6型高密实度振动压路机具有下列特点1与其他类型的压实机械相比，压实密度更大。2可直接对路肩进行压实，使整个路基密实度相同。3路肩边坡可连同路肩同步压实，既提高工程质量又减少了大量土石方的运输和刷铣边坡的工作。4适用于桥头基础的压实，使桥头路面与桥面之间过渡平坦，不致产生下沉及跳车现象5对于沟豁地带填方工程压实效果更佳，不会产生裂缝和凹陷下沉现象。6随机配有洒水装置，可将路基压实含水量调至最佳状态。7机动灵活、转弯半径小，转移工地时能够快速行驶。由于工程的规模和具体情况不同，回填和铺筑材料的性质不同，施工工艺及铺层厚度不同，压图13高密实度压实原理实作业时，必须根据不同的施工条件和施工要求，合理选用压实机械。轮胎压路机较之静作用压路机和振动压路机，其优越性在于它的揉搓作用和能使被压实材料有良好的封闭性。除了适宜于压实沥青混凝土铺装层，几乎还能够完成所有的压实工作。自行式轮胎压路机的机动性好，便于运输和转移工地。由于轮胎式压路机可设置集中充气系统，合理调节轮胎充气压力和接地比压，使之处于最佳工作状态，可满足不同铺层和铺层厚度的压实要求，有效地提高了轮胎压路机的生产率和压实质量。实践证明，轮胎压路机仍是一种不可缺少的重要压实设备。为满足在特殊施工条件下的使用要求，在国外，已设计并生产出冲击式压路机、沟渠振动压路机、水下振动压路机、斜坡振动压路机等新型专用压实机械。这些专用压实设备适应性强，压实效果好，生产效率高，社会效益和经济效益都十分明显。冲击式压路机是一种高密实度的重型拖式压路机，也是20世纪末由南非经长时间研究试验制造出来的一种新型压实机械。冲击式压路机突破了传统的滚压方式，创新了压实机理，更新了碾压磙的结构和设计思想，是压实技术发展的一次飞跃。冲击式压路机首次采用多边形非圆碾压磙，由轮式牵引车快速拖动，各碾边长安大学毕业设计（论文）10冲击弧面按顺序冲击地面，所产生巨大的冲击波瞬间向地层深处传播，其压实深度可随碾压遍数的增加而递增。实践证明，一台冲击能量为15KJ的冲击式压路机，对新铺层碾压1520遍后，在5M深处的压实度可达9092。冲击式压路机的作业速度可达1215KMH，是普通振动压路机的4倍左右；冲击式压路机对原地基的有效压实深度可达45M，可明显提高铺层厚度。冲击压实的生产率和压实效果是现有其他重型压实机械难以达到的，特别适合对软地基、干砂土和填方土的压实，应用前景十分广阔。近年来，随着电子技术的飞速发展，电子元器件和计算机在压实机械上已得到广泛应用，在压实过程中，可综合检测并显示压实层任意点的密实度和均匀性，必要时还可将数据打印出来。为了适应危险地带、水下等特殊环境下的压实作业，国外已开始应用遥控技术，生产出无人驾驶的振动压路机。我国江麓浩利工程机械公司与国防科大已于20世纪八十年代成功地研制出无人驾驶振动压路机，为我国压实机械向自动化、智能化和无人化方向发展积累了一定的经验。我国压实机械从无到有，经历了50年的创业和发展过程，已形成一个科研、设计和制造的完整体系。特别是改革开放以来，先后引进德国、瑞典和英国的振动压路机制造技术，为我国压路机赶上或接近世界先进水平创造了条件。在我国，以领先世界水平的宝马和戴纳帕克压实技术为主的压路机制造体系，已形成421T静力压路机、1630T轮胎压路机、0520T振动压路机三大系列的产品，品种比较齐全。国产现代压路机已广泛采用液压传动，并采用先进的电子控制技术和先导式液压伺服控制技术，其行走、变速、换向、振动、转向和制动等工作可靠，传动非常平稳，操作轻便省力，不仅提高了对填方铺层的压实能力，而且具有良好的路面压实质量特性。21世纪，我国国民经济建设将进入一个崭新的发展阶段。圆家已经确立了“十五”期间公路交通发展的目标和建设的重点。到2005年，全国公路总里程要达到155万公里，5年新增15万KM，其中西部地区新增6万KM。“十五”期间，公路建设的重点为士基本建成全国公路主骨架系统、开发西部公路通道以及其他区域干线公路网络、县乡公路网络、公路运输服务网络，同时加强国防公路和边境口岸公路建设。也就是说，要在短短的5年时间内，初步形成全国公路主骨架与区域干线公路相互连接、功能分明的干线公路网络，提高以高等级公路为依托的、省际间与重要城市间快速直达公路运输系统的运输效率，加快重要港口、铁路枢纽的物流集散和周转。以公路为重点的基础设施建设规划，为我国压实机械的进步和发展提供了契机，也为我国压实机械提供了巨大的潜在市场。随着压实机械市场的扩大，现代基础设施土建工程对压实的要求越来越高，压实的作业范围也在不断扩大。进入新的世纪，压实技术和压实机械也将进入新长安大学毕业设计（论文）11的发展阶段。为了满足不同施工条件的需要和要求，压实机械的产品系列还有待进一步扩大和完善，并衍生出适应沙漠压实、干硬混凝土压实、边坡压实、沟槽压实和蟹行压实等特殊压实要求的变型产品。进一步研究和探讨综合压实理论，更新压实技术，强化压实过程，是关系到压实技术和压实机械科技进步的重要课题。突破传统的压实方法，形成全新的综合压实力和新的压实过程，对进一步提高压实质量和压实效率，有效提高工程质量具有重要的现实意义。压实机械的现代化，还有赖于压实控制技术的进步与发展。现代高科技的迅速发展为压实控制技术的更新与进步创造了有利的条件。压实过程的自动监测、自动控制和自动调节的技术正在促使压实机械向自动化、智能化、无人化和机器人化的方向发展。由于许多施工现场土方工程量很大，每天的土方工程量可能高达15万M3，采用传统的压实控制方法往往难以满足施工的要求。由于碾压层本身的材料性质、含水量以及下承层的承载能力都有较大的变异性，因此，在一定遍数的碾压后，仅用传统的抽样检验方法，已不能满足施工质量的要求。人们一直在寻求一种安装在机器上能在压实过程的进展中连续进行测量，不断提供有关基础材料压实状况信息的压实控制方法和装置。早在20世纪九十年代初就有人提出了能否利用振动部件与基础之间相互作用的动力特性来判断压实进程进展状况的设想。这种方法的原理是建立在如下认识的基础上的当地面在振动部件的作用下逐步压实时，地面一机器系统的动力特性也在变化，这种变化将指示出地面承压能力变化的相对数值，从而也反映了地面被压实的程度。在压实计实时监测的基础上各公司都在进一步向压实信息的实时化处理方向发展。国外的高速公路施工，已有采用连续压实控制CCC系统控制路基和路面底基层的压实。CCC系统包括一台振动压路机、压实度仪、压实记录系统CDS和个人计算机软件。这种连续压实系统需要采用动力压路机，可以是振动式的或颤振式的，而不能使用静力压路机。压实度仪是安装在压路机上的压实度检测设备，它测量和评价压路机滚轮对被压层表面的每次冲击作用。压实度仪是通过一加速度传感器来测量竖向振动，并将测量结果转变为电信号传给处理器的。处理器根据信号计算出压实仪值CMV、频率和谐振仪值RMV，并将这些数值显示在各种仪表上。CMV随着被压实土层坚实度的增加而提高，并反映包括下承层在内的地面承载能力。土层压实程度越高，CMV就越大。对于给定的基层和压路机，总是存在一个最大的压实度。当达到最大压实度后，CMV停止增大。据此，压路机操作者就知道进一步压实将不会再增加压实度。除非更换功能更强的振动压路机。压实记录系统CDS安装在压路机操作者的前方，与压实度仪之间保持电信号连长安大学毕业设计（论文）12接，它可以随时显示结果。在整个压实过程完成以后，可以在现场将连续压实控制系统记录的报告打印出来。上述产品到目前为止主要用于土石填料和碾压混凝土的压实。最近又设计了一种新的沥青混凝土压实记录系统，它采用四个全球定位系统GPS对摊铺机和压路机进行准确定位。土壤压实检测系统TERMNTER和自动化压实系统是一种新开发产品。它可以连续检测所达到的压实度，使压路机可以根据地面条件自动采用最佳振动方式。BTM04型计算机压实控制测量系统也是一种新产品，它可以连续、实时测量并处理压实进程中压实度的变化情况，从而显示或打印出压实层纵剖面各点的压实质量。在BMT04的基础上又开发了一种可与微机相连的离线处理系统BCM02，经过再处理后可以绘制整个压实地区的三维压实图。随着现代科学技术革命和现代高科技的迅猛发展，在压实过程和机器工作状态实时监测的基础上，压实机械将进一步向自动化的过程发展，这一进程将从局部自动化过渡到全面自动化，并向远距离和无人化的方向发展。现在国外无人操纵的振动压实机械已经应用在某些特殊的环境，例如危险地带、水下压实作业中。在压实机械智能化发展方面一个可以预期的目标是将自适应和自学习技术引入压实控制中，开发压实机械相应的仿真软件，并在此基础上实现压实作业参数的全自动最优控制。此时机器将具有一定的智能，当对某一材料进行压实时，通过一段时间的实践机器会自动对压实作业的各项参数频率、振幅、碾压速度和遍数进行不同组合，并判断其压实效果，从而决定最优控制的方案。当使用条件，例如土质情况变化时，它会不断改变自身的参数，自动适应外部或内部状况的变化，使压实作业始终在最良好的条件下进行。在智能发展方面的另一个重要趋势是随机电脑将普遍应用于压实机械上，用来进行工作过程监测、机器技术状态诊断、报警和故障分析。人工智能的介入将大大改善机器的维修保养工作，并加速其现代化进程。此外，进一步提高振动压路机的操作和乘坐舒适性，最大限度地降低噪声和振动对机械的影响，以减轻驾驶疲劳并延长机械使用寿命；同时，改善压路机的外观造型，优化人机工程，也是提高压路机总体功能的一个重要部分。可以预测，新一代压路机将会以全新的概念和面貌展示在人们面前。122压实机械的分类与压实性能修筑堤坝、机场、港口和道路，常采用稳定土包括石灰稳定土、水泥或沥青加固稳定土、沥青混凝土和水泥混凝土，以及其他道路铺筑材料，自下而上分层铺筑。为了使铺筑材料颗粒之间处于较紧的状态和增加它们之间的内聚力，可以采用静力和动力作用的方法使其变得更为密实。这种密实过程对提高各种筑长安大学毕业设计（论文）13路材料和整体构筑物的使用强度有着实质性的影响。对于塑性水泥混凝土，材料的密实过程主要是依靠振动液化作用使材料颗粒之间的内摩擦力和内聚力降低，从而在自重的作用下下沉而变得更加密实。对于包括碾压混凝土在内的大多数筑路材料采说，它们都可以通过压实机械的压实作用来完成这种寄实过程。在筑路过程中，路基和路面压实效果的好坏，是直接影响工程质量优劣的重要因素。因此，必须要采用专用的压实机械对路基和路面进行压实以提高它们的强度、不透水性和密实度，防止因受雨水风雪侵蚀而产生沉陷破坏。1压实机械的分类压实机械的类型很多，不同的压实机械，其压实功能和适应范围也不相同。按压实机械工作机构的作用原理、行走方式、碾压轮的形状，压实机械可分为不同的类别和形式。压路机与其他自行式施工机械所不同的是，压路机的行走装置也是压路机的工作装置，兼有行走和压实双重功能。工作装置和工作机构的作用原理不同，其压实方法也不相同。按压实力的作用方式，压实机械可分为静力作用式和动力作用式两大类。静力作用式的压实方法为滚压法，即碾压滚轮沿被压层往返运行，进行滚动压实。这类压实机械包括各种型号的光轮压路机、轮胎压路机、羊足压路机及各种拖式碾滚等。动力作用式的压实方法有振动式、夯实式、振动夯实式和冲击式等几种。压实机械的压实方法及其工作机构如下图14所示。图14压实方法与压实机械的工作机构示意图1静力作用驱动滚轮；2静力作用从动滚轮；3振动式作用驱动滚轮；4振动式作用从动滚轮；5夯板；6振动平板夯；7多边冲击式碾磙振动作用式是通过激振器产生垂直激振力或水平振荡压力波，对被压材料持长安大学毕业设计（论文）14续脉动作用，其作用过程在滚动过程中完成。此类压实机械包括各种形式的自行式振动压路机和拖式振动压路机。夯实式为夯实构件对被压材料进行周期撞击，以达到压实的目的。这类压实机械有内燃式和电动式冲击夯等。振动夯实式则兼有冲击夯实和振动压实的功能，如平板振动夯等。冲击式是通过拖动异形多边碾磙，完成能量转换，产生巨大的冲击压力波达到压实土壤的目的。常见的异形冲击碾碴有三边形、四边形、五边形三种。压实机械还可按行走方式、碾压轮性质和形状进行分类。按行走方式分为拖式和自行式两类。按碾压轮的性质和形状可分为光轮、羊足轮、凸块式滚轮和充气胎轮等等。光轮也可采用在其表面覆盖橡胶层的滚轮。羊足轮也可采用凸块式碾轮。根据JB标准，国产压实机械的分类和型号编制方法列表如下见表11。产品的型号按类、组、型分类编制，一般由类、组、型的代号与主参数代号两部分组成。压实机械按其工作质量可作如下分类自行式振动压路机可分为轻型、中型、重型和超重型四类，其中轻型0515T中型245T重型612T超重型12T拖式振动压路机可分为轻型、中型和重型三类，其中轻型23T中型36T重型6T以上夯实机械可按冲击能量、结构和工作原理进行分类长安大学毕业设计（论文）15表11压实机械的分类类别种别型式特性代号代号含义主参数名称单位压实机械光轮压路机Y（压）光轮压路机Y（压）拖式Y拖式压路机（简称平碾）加载后质量T两轮自行式Y（液）2Y2YY两轮压路机（简称压路机）液压（转向）压路机（简称压路机）结构质量加载后质量结构质量加载后质量TT三轮自行式Y（液）3Y3YY三轮压路机（简称压路机）三轮液压（转向）压路机（简称压路机）结构质量加载后质量结构质量加载后质量TT羊足压路机YJ（压、足）拖式自行式T（拖）YJTYJ拖式羊足压路机（简称羊足碾）自行式羊足压路机（简称羊足碾）加载总质量加载总质量TT轮胎压路机YL（压轮）拖式自行式T（拖）YLTYL拖式轮胎压路机（简称羊足碾）自行式轮胎压路机（简称羊足碾）加载总质量加载总质量TT长安大学毕业设计（论文）16振动压路机YZ压、振拖式拖式自行式手扶式Z振T（振）B（摆）J（铰）F（手扶）SYZZYZTYZYZBYZJYZFYZS拖式振动羊足压路机（振动羊足碾）拖式振动压路机（简提前振动碾）自行式振动压路机摆振压路机铰接式振动压路机手扶式振动压路机加载总质量结构质量结构质量结构质量结构质量结构质量TTTTTKG振动夯实机H振动式Z（振）R（燃）HZHZR振动夯实机内燃式振动夯实机结构质量结构质量KGKG夯实机H（夯）蛙式W爆炸式B多头式DHWHBHD蛙式夯实机爆炸夯实机多头夯实机结构质量结构质量结构质量KGKGKG按夯实冲击能量大小分为轻型、中型和重型三种。按结构和工作原理分为自由落锤式夯实机、振动平板夯实机、振动冲击夯实机、爆炸式夯实机和蛙式夯实机。2压实机械的性能不同类型的压实机械，其压实性能不同，故其使用范围也不完全相同。施工时应根据工程实际情况，合理选用机型，才能获得理想的压实效果。下面分别介绍几种典型压实机械的压实性能及其使用范围1静力式压路机静作用式压路机包括静力光轮压路机、凸块式压路碾和羊足碾是靠碾压轮自重及荷重所产生的静压力直接作用于铺筑层上，使土壤等被压材料的固体颗粒相互靠紧，形成具有一定强度和稳定性的整体结构。静力式压路机与振动压路机相比其压实功能虽有一定局限性，压实厚度亦受到一定限制，一般不超过2025CM，而且，光轮静压路机在压实作业中，容易产生“虚”压实现象。但是静力式压路机却因其结构简单，使用与维护简便，而且长安大学毕业设计（论文）17国产静力式压路机的系列化程度较高，可供选择的机型较多，能适应某些特定条件下的压实工作。因而，国内仍普遍在机械化施工程度不高的施工条件下使用静力式压路机。A光轮压路机光轮压路机的滚轮是一个圆柱形简体，以压路机的自重保证压实作用，还可通过增减配重适当调整其线压力，扩大其应用范围。光轮压路机按其质量可分为轻型、中型和重型几种，其应用范围见表12。表12光轮压路机按质量划分的应用范围压路机型式质量（T）单位线压力（KN/M）应用范围轻型51060砾石和碎石路基以及沥青混凝土路面的最终压实B羊足压路机羊足压路机有较大的单位压力包括羊足的挤压力，压实深度大而均匀，并能挤碎土块，因而有很好的压实效果和较高的生产率。它广泛用于黏性土的分层压实，而不适用非黏性土和高含水量土的压实。C轮胎压路机轮胎压路机机动性好，便于运输，进行压实工作时土壤与轮胎同时变形，全压力作用时间长，接触面积大，并有揉合的作用，压实效果好，适用于压实黏性土及非黏性土，如黏土、砂黏土、砂土和砂砾土等。D凸块式压路机凸块式压路机具有圆柱形筒状的滚轮，在其上焊有多排对称状的凸块，与羊足滚轮相比，按凸块自身的结构相似于羊足滚轮羊足的布置，但凸块高度较低，个数较少。碾压是在压路机的重力作用下进行，同时也有凸块的揉合作用。此外，由于凸块切人被压材料速度快，对材料产生动力作用冲击荷载，因此对于此类压路机而言，可以不要求采用附加的激振器。凸块式压路机工作速度高，可用于大面积土壤以及垃圾的压实。2振动压路机长安大学毕业设计（论文）18振动压路机有自行式和拖式两大类。自行式振动压路机机动灵活，工效高，压实效果好，既可压实变形阻力大的粗颗粒铺筑材料和沥青混合料路面，还可用来压实RCC混凝土路面。拖式振动压路机有光轮式和捣实式两种，工作质量较大，通常由拖拉机牵引作业。拖式振动压路机具有结构简单、维修方便、激振力大、爬坡能力强、生产率高等特点，特别适合水利和道路工程中不同土质、碎石、砾石等材料的分层压实。其中，光轮式碾磙适应范围较宽，而捣实式凸块型碾磙的线荷载较高，比压大，不仅能够碾压非黏性土壤，更适合碾压富含水量的黏性土，是大坝，、路基回填工程中理想的压实设备。振动压路机单位线压力大，振动力影响深，因此压实深度可增加，压实遍数相应减少。振动压路机品种繁多，应用广泛。光轮振动压路机最适用于压实非黏性土壤砂土、砂砾石、碎石、块石、堆石、沥青混凝土及不同类型、不同厚度的沥青铺层。这种压路机在断开振动机构后，还可作为静力作用压实机用来进行整平碾压作业。摆振式振动压路机可用于干硬性混凝土的捣实作业。羊足或凸块式振动压路机既可压实非黏性土，又可压实含水量不大的黏性和细颗粒砂砾石，以及碎石和土的混合料。振动压路机的应用范围列于表13。表13振动压路机的应用范围质量和型式块石沙砾石粉土、粉质土、冻碛土黏土优良级配均匀级配粉质砂、粉质砾石、冰碛土粉土砂质粉土低、中强度黏土高强度黏土3T以下光轮35T光轮510T光轮振动凸块式长安大学毕业设计（论文）19振动羊足式注表示“适用”表示“可用”。3夯实机械夯实机械分振动夯实机械及冲击夯实机械，它们体积小，质量轻，主要用于狭窄工作面的土层、石碴的压实。振动夯用于非黏性土、砾石、碎石的压实，而冲击夯实机或夯实板则适用于黏土、砂质黏土和灰土的夯实作业。3常用压实机械常用的压实机械如图15所示。图15常用的压实机械A轮胎压路机；B静力作用光轮压路机；C轮胎驱动光轮振动压路机；D两轮串联式振动压路机；E四轮摆振动式压路机F拖式振动压路机；G振动平板夯；H快速冲击夯长安大学毕业设计（论文）20第二章振动机械激振器的分类及节能激振器的作用原理21振动机械激振器的分类目前振动压路机上都采用旋转惯性激振器。单轴激振器旋转产生的离心力使振动轮作圆周运动，这样使被压实土颗粒不仅产生垂直位移，而且也有水平位移，从而产生一定的揉搓力，使压实效果比较好。这种激振器的结构设计比较简单，振动频率的调节可用油马达的变速完成，其安装和调节控制都很方便。但振幅的调节仍有多种不同的方案，于是会有各种不同的激振器结构形式。1单幅激振器单幅惯性激振器是一根旋转的偏心轴，或在振动轴上装一块偏心质量块，如下图所示，这种激振器只能产生一种振幅。当压路机的振动轮宽度较小时，采用一根偏心轴支承在两个轴承上当振动轮较宽时，采用一根连接轴串联两个偏心块，每个激振器分别安装在两个轴承上，在安装时应保证两个激振器的偏心块相位角一致。（A）（B）图21单幅激振器机构形式A）偏心圆振动轴；B）偏心块振动轴2逆转偏心块双幅激振器长安大学毕业设计（论文）21一偏心块与振动轴固接在一起，另一偏心块空套在振动轴上，这样通过改变振动轴的旋转方向实现了振动压路机工作振幅的调节。3逆转流球双幅激振器下图22所示的流球双幅激振器，在其空心室的外圆上焊接一块弧形的固定偏心块，在封闭的空心室内装有一宣自由流动的钢球及一定量的润滑油。当振动轴按图示作逆时针旋转时，钢球处于固定偏心块的同一侧即产生大振幅当振动轴作顺时针旋转时，钢球在其惯性力的作用下将流向固定偏心块的对面一侧，就产生小振幅。图22流球双幅激振器1偏心块；2上挡板；3振动轴；4下挡板；5钢球；6配重块；7润滑油；8振动腔4逆转流体双幅激振器此种激振器的变幅工作原理如图23所示，在偏心壳体的封闭空腔内装有一定量的硅油，硅油可游戏且密度大。当激振器顺时针旋转时，硅油在离心力和惯性的作用下，将滞留在A腔内，使之平衡掉一部分偏心块的质量，并且偏心距也减小。当激振器逆时针旋转时，则硅油将反向滞留在B腔内，使之偏心质量增大，偏心距也增加。长安大学毕业设计（论文）22图23流体变幅原理5套轴换位多幅激振器下图所示为多振幅激振器的简图，图中的内振动轴7及外振动轴6上分别焊有弧形偏心块，内外两根振动轴通过带有内外花键齿的连接套11相连接，在振动油马达的驱动下可以一起旋转。当需要调节振动压路机的振幅时，将接近套11向外拉出至脱离外振动轴的内花键，转动花键套带动内振动轴转若干个花键齿。松开拉力后，在弹簧12的作用下，连接套重新与处振动轴花键齿接合。这样内外两振动轴上的偏心块就改变了原来的相位角，即改变了两个偏心块之静偏心矩的叠加值，在油马达不改变旋转方向的情况下实现了振幅调节。图24套轴换位多幅激振器1轮圈；2左轴承座；3左辐板；4振动轴承；5刚套；6外振动轴；7内振动轴；8右辐板；9右轴承座；10、11花键套；12弹簧；13挡板22节能激振器的原理和种类能源紧张，这是国际国内的共同话题。但是，到目前为止广泛应用在振动机长安大学毕业设计（论文）23械上的惯性激振器的节能问题还未引起人们的注意，故未能开发出节能的激振器，所以使振动机械在高速公路、铁路、机场、水力电力、港口、城市道路等大型基础工程建设以及冶金、采矿、机械制造、建材等行业的使用中造成了能源大师浪费的现象。目前的振动压路机（拖式、自行式）在起振过程中，惯性激振器由于信心块惯性的作用需要提供很大扭矩，并要求必须在34秒内达到额定的激振频率，此时解角速度较大，则又大大增加了信心块的加速惯性，造成激振器在起振过程中需要最大的功率。由实验测试行知振动压路机在额定的激振频率状态下工作所需求的功率又远远小于在起振过程中提供的最大功率，显然这纯粹是表面比较合理，但同时造成功率及能源的浪费。而节能激振器在作用在于能够降低功率、减少油耗，节约成本。节能激振器的实用新型方案是这样实现的包括一滚轮，在滚轮内两端设置有外幅板，外幅板上设置振动轴承座，振动轴承座与减振器连接，减振器的外侧配置有连接板，在两外幅板的内侧又设置有内幅板，在内幅板与外幅板之间设置有振动轴，振动轴穿过振动轴承座、减振器和连接板与驱动马达的输出轴相连接，驱动马达固定在连接板上，在两个内幅板之间设置有传动轴，传动轴与振动轴相连接，在振动轴上安装有固定信心块和调节偏心块，调节偏心块与振动轴轴向滑动连接，在振动轴上套装调节弹簧，调节弹簧两端设置弹簧座，弹簧座的一侧设置推力轴承，推力轴承设置在调节偏心块的外侧。调节偏心块相对于固定偏心块旋转角度为0度到180度。调节偏心块与振动轴通过设置在振动轴上的滑动槽配合实现轴向滑动。固定偏心块和调节偏心块上带有楔面，调节偏心块上设置有限位块或者振动轴上设置限位块。调节偏心块沿轴向来加移动距离，为550MM。由于本实用新型采用了能够轴向滑动的调节偏心块和调节弹簧，以及带有楔面的偏心块，在使用激振器的过程中，能够降低能耗，节约能源。附图说明图25是本实用新型键槽滑动调节结构示意图长安大学毕业设计（论文）24图25图26是本实用新型楔面滑动调节结构示意图图26下面结合附图对本实用新型的内容作进一步详细说明。具体实施方式参照图25所示，本实用新型包括滚轮16，在滚轮16内的两端设置有外幅板5，外幅板5的包侧设置振动轴承座6，振动轴承座6与减振器7相连接，减振器7的外侧配置有连接板8，在两外幅板6的内侧又设置有内幅板2，在外幅板5与内幅板2之间设置有振动轴11，振动轴11穿过振动轴承座6、减振器7和连接板8与驱动马达9的输出端相连接，驱动马达9固定在连接，在两个内幅板2之间设置有传动轴15，在振动轴11上安装有固定偏心块14和调节偏心块13，振动轴11上设置滑动槽12，调节偏心块13上设置滑动键，调节偏心块13的滑动键配置在振动轴11的滑动槽12上实现沿轴向滑动调节。在振动轴11上套装调节弹簧4，调节弹簧4两端设置弹簧座10，弹簧座10的一侧设置推力轴承3，推力轴承3设置在调节偏心块13的外侧，调节偏心块13上带有限位块17或者振动轴11上设置限位块17，调节偏心块13沿轴向来回移动距离，为550MM。在调节弹簧4的预紧力作用下使调节偏心块13与固定偏心块14紧贴且相位长安大学毕业设计（论文）25角为180度，当动力源马达9、驱动马达11起振时，在初始的较短时间内，振动轴11带动固定偏心块14和调节偏心块13一起转动，此时两个偏心块13、14顺利达到一定转速在转速继续增加的过程中、振动轴11与固定偏心块14一起增加速度，而调节偏心块13在键槽连接配合作用下产生轴向分力，轴向分力将克服调节弹簧4的力逐渐沿轴向滑动实现线位移，产生的径向分力使调节偏心块13同步相对振动轴11的阻力矩则是一个由小到大的变化的过程当振动轴11和两个偏心块13、14一起达到额定转速里时，调节偏心块13在振动轴11的轴向滑动一段距离时受到限位块17限制不再滑动，调节偏心块13相对固定偏心块14转过180度的角度时受到限位块17的限制不再相对于固定偏心块14转动，起振过程结束，振动轴11和两个偏心块13、14一起以额定转速（额定激振频率）进入工作过程当工作过程结束，驱动马达9不再给振动轴11提供动力，振动轴11和两个偏心块13、14开始作匀减速转动，当转速快接近零时、调节偏心块13沿轴向向回移动距离并相对固定偏心块14向回转动180度，直到转速为零，最终使其恢复到初始位置。为550MM。参照图26所示，本实用新型包括滚轮16，在滚轮16内的两端设置有外幅板5，外幅板5的外侧设置振动轴承座6，振动轴承座6与减振器7相连接，减振器7的外侧配置有连接板8，在两外幅板5的内侧又设置有内幅板2，在外幅板5与内幅板2之间设置有振动轴11，振动轴11穿过振动轴承座6、减振器7和连接板8与驱动马达8的输出轴相连接，驱动马达9固定在连接板8上，在两个内幅板2之间设置有传动轴15，在振动轴11上安装有固定偏心块14和调节偏心块13，固定偏心块14和调节偏心块13上均带有楔面，调节偏心块13与振动轴11是通过轴与孔的配合实现活动联接。在振动轴11上套装调节弹簧4，调节弹簧4两端设置弹簧座10，弹簧座10的一侧设置推力轴承3，推力轴承3设置在调节偏心块13的外侧，调节偏心块13上带有限位块17或者振动轴11上距固定滑动偏心块14的处设置限位块17，调节偏心块13沿轴向回移动距离，为550MM。当动力源驱动马达9在驱动振动轴11起振时，在初始的较短时间内，振动轴11和带有楔面的固定偏心块14带动带有楔面调节偏心块13一起转动，此时两个偏心块13、14的重力对振动轴的阻力矩最小，以确保振动轴和两个偏心块13、14顺利达到一定转速在转速继续增加的过程中，振动轴11与固定偏心块14的速度一起增加，而带有楔面的调节偏心块13与固定偏心块14楔面产生的轴向分力将克服调节弹簧4的力逐渐沿轴向滑动实现线位移，而且产生的径向分力使调节偏心块12同步相对振动轴11逐渐转动实现角位移，在此过程中两个偏心块13、