YL25型轮胎压路机传动系统设计

第1章前言1.1我国压路机的现状及发展前景轮胎压路机因具有独特的柔性压实机理，所以在道路及工程施工中起着非常重要的作用。

轮胎压路机除了运用于沥青混凝土路面的平整作业外，也是修筑高等级公路和飞机跑道所必备的配套设备。

轮胎压路机是一种通过改变对轮胎充气压力，增减配重二改变轮胎接地比压来适应不同压实工矿，是一种压实产品。

而轮胎压路机利用柔性压实机理，使各层见有良好的结合性，进行作业是不会产生虚压，从而保证压实均匀，提高路面压实质量。

目前国内轮胎压路机的生产厂家有很多，其中有徐州工程机械制造厂、洛阳建筑机械厂和德州山东公路机械厂等。

随着国家对基础设施建设投资力度的不断加大和施工工艺规范的日益严格，轮胎压路机市场发展形势越来越被看到，越来越受到施工单位的青睐，尤其是大吨位轮胎压路机更是市场需求最大的。

然而，从国内外轮胎压路机的发展过程来看，轮胎压路机不论是从规格品种上，还是产销数量上都远远落后于振动压路机的增长速度，但轮胎压路机却因其特有的压实性能而成为压路机系列上不可缺少的重要分支。

根据压实机械市场信息，国内用户对轮胎压路机的需求对象单胎负荷为2吨以上的轮胎压路机。

在国内，轮胎压路机的发展从上世纪80年代初开始，能够生产轮胎压路机只有徐州工程机械厂的几个产品，吨位很简单单一为16t，产量也只有几十台。

到90年代初，山东德州路机械厂开始生产轮胎压路机，而且也以16t产品为主，产量也不多。

90年代末，洛阳工程机械厂等企业开始对轮胎辊的生产和销售。

就我国轮胎压路机的技术水平而言，还远远处于仅仅能满足基本功能的阶段，传动形式也多为机械式，没有自动集中充气系统，悬架是机也是械摆动。

目前国际上著名的工程机械制造商产品已基本是全液压或液压传动。

但由于目前我国整体工业水平较低，区域发展不平衡，机械传动轮胎压路机价格低，维护方便，所以目前在我国市场还是占有较大的市场的需求的。

放眼国际市场，国际市场上轮胎压路机的主要生产厂家有瑞典DYNAPAC、德国BOMAG、PROTEC、美国CAT、日本SAKAI等；在我国市场上，能看到的国外品牌的轮胎压路机产品有BOMAG和DYNAPAC两家公司的产品。

代表当今国际先进水平的轮胎压路机除产品的可靠性高外，其先进性主要集中在两点：一是自动集中充气系统，二是液压悬浮系统。

目前我国还没有哪个厂家能完全掌握这两项技术。

目前的轮胎压路机市场呈现出稳步增长的趋势，特别是大吨位轮胎滚轮已成为用户首选，轮胎托辊将有更广阔的市场前景。

但随着关税的进一步降低，加入WTO后，国内市场上国外知名公司的影响不容忽视，要想国内轮胎压路机厂家在未来的竞争中立于不败之地，必须进一步加强轮胎压路机的发展，提高产品的可靠性和外观质量，良好的价格满足市场的需求，但也应充分利用WTO给我们带来的机遇，积极扩大出口，增强国际竞争力，为企业的进一步发展作出积极的贡献。

表1-1所示为部分国内外轮胎压路机主要厂商及主要产品型号。

表1-1 部分国内外轮胎压路机主要厂商及主要产品型号近几年随着“十一五”计划的结束和“十二五”计划的开展，我国轮胎压路机在制造技术上取得了重大突破，不管是造型设计，外观配置，还是内部构造都得到了极大地改善，其中整机动态结构分析技术、虚拟装配以及制造技术也在产品开发过程中得到了很大的发展，从而在很大程度上提高了轮胎压路机在各种工况条件下的适应性，并有效地推动了整个轮胎压路机市场的发展过程。

而根据市场需求，我国还继续改进和完善机械传动的轮胎压路机系列，在提高产品可靠性上下功夫，用高性能低价位的产品去赢得用户，占领市场，立足国内，来满足用户需求，随着我国的经济快速发展，我国的道路建设，混凝土路面以及飞机跑道路面的建设会越来越多，同时对路面的要求也越来越高，这就需要对压路机各种技术进行研究突破，来满足国家发展，同时也要缩短与国外压路机的差距。

表1-2所示为国内外同类产品技术参数对比。

表1-2 国内外同类产品技术参数对比1.2研究目的和意义充气式轮胎压路机是一种静压作用压路机，它是通过改变轮胎内部充气压力，增减配重从而改变轮胎的接地比压，由于充气轮胎对地面具有良好的揉搓作用，这样可以使道路表面更加平整、光滑和致密，从而能够使道路的寿命延长。

而这种特有的压实作用是其他压实机械无法取代的。

随着“十二五”计划的慢慢展开，加快的国家经济的发展，同时也是企业转型的大时代，所以道路建设，尤其是高等级公路更是处于高速发展的时代，但同时对道路的要求更加高，特别是道路重载、高速车流量大的道路，要求更加严格，所以这就需要压路机技术要求更加严格，尤其是大吨位压路机。

而徐工集团目前仅有16t、20t、30t三种机型为主，虽然也在研发生产其他机型，但还是远远满足不了市场需求。

为了使徐工集团轮胎压路机系列化，或者说是国家轮胎压路机系列化，开发并研制设计了YL25型轮胎压路机，以满足市场。

YL25型轮胎压路机采用整体式车架，液压驱动，全液压转向。

前轮采用机械摇摆式轮胎悬挂装置，实现压实、转向及摆动。

后轮与车架刚性连接，由高速马达带行星减速器直接驱动，减速器壳体与车身上的固定悬挂相连。

传动系统采用闭式回路、全液压驱动。

液压系统功能齐全，操纵方便，性能可靠。

同时可以实现动力换挡，其独特的充气式轮胎对辅层材料以压实作用，对路面也有良好的揉压作用，是路面更致密。

1.3设计依据（1）设计依据：JG/T5023—1992《轮胎压路机技术条件》、JG/T74—1999《轮胎压路机型式、基本参数与尺寸》。

（2）基本参数及主要技术性能指标最小工作质量（kg） 16000最大工作质量（kg） 25000轴距（mm） 3800轮距（mm） 490轮胎数量（前+后）（个） 5+6最小离地间隙（mm） 280前后轮重叠量（mm） 45爬坡能力 20%接地比压（kpa） 210-410最小转弯半径（前轮外侧）（mm） 9000工作速度（km/h）前进Ⅰ档 5.5前进Ⅱ档 10前进Ⅲ档 21后退 5发动机型号 6BT5.9功率（KW） 110转速（r/min） 2300（3）成本预算及市场分析YL25型轮胎压路机结构重量14t，成本4.2万元，加工及管理费用约为5万元，外配套件成本8万元，7t铁配重1.3万元，销售费用2万元，估计生产成本20万元，销售价格为32万元。

1.4传动系统设计的主要内容及步骤（1）传动方案的设计（2）传动系统的设计1）基本参数确定2）传动系统的速比分配3）传动系统的组成1.5小结本节中，我们简述了YL25轮胎压路机的现状及发展趋势，课题来源，技术任务书以及课题研究的主要内容及方法，其中包括方案设计和零部件结构的设计，零部件结构设计是本课题中的重点，设计一定的参数计算和性能设计，在以下章节中会逐一讨论。

第2章传动方案设计2.1传动方案设计原则任何一辆车，传动方案的设计影响产品的工作性能，工作效率和经济性，也是反映设计水平的关键部分，对于YL25型轮胎压路机而言更是如此，也是本课题研究的重点内容。

传动机构在工程机械中的作用是：（1）改变动力机输出转矩，以满足工作机的要求（2）把动力机输出的运动转变为工作机所需的形式（3）将一个动力机的机械能传送到数个工作机上，或将数个动力机的机械能传送到一个工作机上。

因此，为了保证压路机的安全性，可靠性，机动性，经济性等，在设计传动方案时应遵循以下原则：（1）为提高大功率或长期连续运转的工程机械的机械传动效率，应将消耗功率较大的传动机构布置在传动系的前部(即靠近发动机)，消耗功率较小的传动机构布置在传动系的后部。

因前方传动链短、扭矩较小，功率损失相对较少，同时可以减小传动件的尺寸;蜗杆传动应布置在传动系的高速段，以使蜗杆齿面有较高的相对滑动速度，有利于形成液体动力润滑油膜，提高其传动效率（2）为简化结构、减小传动件尺寸，使传动系结构紧凑，并简化传动件的加工工艺，在满足传动要求的前提下，应尽可能减少传动轴和传动副的数量；将传动能力小或摩擦传动结构布置在传动系的前方；将大多数传动副和制造精度高的高速级传动副布置在传动系的前部，即传动副“前多后少”。

将制造精度低的低速级传动副布置在传动系的末端，以减小振动和噪声；将变速传动机构布置在传动系前部，将改变运动形式的机构布置在传动系的末端与工作装置相连接，以使前面的大部分传动件为旋转运动。

（3）为使机械运转平稳，减少振动和嗓声，应将具有减振作用或柔性传动的机构以及运动平稳性较好(如直齿斜齿轮)、动载荷小的传动件，布置在传动系的前部;而将冲击振动较大的机构(如链传动)布置在传动系的后部。

若高速段必须采用链传动，则应采用齿形链。

（4）为保证机器停止工作时液压系统仍能正常工作，油泵传动链应布置在主离合器之前。

符合上述原则的传动系的布置方案可能有多种，应综合考虑机器总体布局的要求和各种传动系布置方案的综合性能，以及方案实现的可能性和先进性等，确定最终的传动系的布置方案。

2.2原传动系统的分析机械式或液力机械式传动的轮式工程机械传动系的布置形式一般为:发动机→主离合器(或液力变矩器、液力偶合器)→分动器→万向传动轴→驱动桥(主传动→差速器→轮边减速器)→驱动轮。

该轮胎压路机传动系统的组成为发动机输出的动力经由离合器、变速器、换向机构、差速器、左右半轴、左右驱动链轮等传动，最后驱动后轮。

如图2-1所示，通过1变速机构实现变速，通过2大、小伞齿轮实现换向，通过3差速齿轮实现差速和通过4制动器实现制动。

图2-1 原传动系统简图2.3传动方案的拟定为了确保技术任务书提出的各项技术性能指标满足要求，参考了德国宝泰克公司的PR系列轮胎压路机、德国宝马公司的BW系列轮胎压路机以及瑞典DYNAPAC公司的CP系列轮胎压路机的结构特点和技术性能，同时结合了我国各大工程机械厂现有轮胎压路机的结构特点和技术性能制定了传动方案设计。

方案有三种：方案一：采用液压传动，其驱动轮胎组合包括一驱动轮支架，一安装在驱动轮支架左端的支撑座，一安装在驱动轮支架右端的轴承座，一马达，一双轮辐式轮辋，一轮辋，一轴套，一半轴，一制动器，一法兰盘，安装在轴承座上的轴承，安装在双轮辐式轮辋和轮辋上的三个轮胎；所述的轮辋通过轴承与轴承座连接，所述的旋转式减速机安装在支撑座上，所述的双轮辐式轮辋与旋转式减速机用螺栓连接固定，所述的双轮辐式轮辋与半轴连接，所述的轮辋通过法兰盘与半轴连接，所述的制动器通过螺栓和轴套与法兰盘连接固定；马达的动力通过减速机减速增扭后传递给双轮辐式轮辋，再通过半轴将动力传递给轮辋；其优点是：结构装配方便，成本低，结构紧凑，使用可靠。

缺点是：操纵繁琐，噪声大，转速较低，负荷较大。

方案二：采用液力传动，利用液力变矩器，动力换档变速箱，来带自动差速装置的驱动桥，而采用液力变矩器可使动力换挡变速器与液力变矩器配合使用，可在不切断动力的情况下进行换挡，减轻了驾驶人员的劳动强度，还可以起到保护发动机及传动系统的作用，提高机械的使用效率，其优点有：（1）自动适应性好；（2）操控轻便、舒适性好；（3）可提高机械通过性；（4）较机械传动使用寿命长。