压路机振动轮结构优化设计
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YZ18压路机振动轮结构优化设计
机械0909
第一章 压路机的压实原理
振动压路机施工工程施工的重要设备 之一，用来压实各种土壤、碎石料、 各种沥青混凝土等。 压实原理可分为：共振学说 、重复冲 击学 、内摩擦减少学说 。
百度文库
（1）土的共振学说
根据物理学里，如果被压实土的固有 频率和激振机构振动频率相一致，则 振动压实能得到最好的结果。但在各 种土及一种土的是挤压式过程中，土 的固有频率是变化的，因此激振机构 的频率就必须有一个较大的调节范围。
压路机震动对其液压传动系统提出如 下要求：
（1）操作方便 （2）液压马达能换向 （3）转速可调 （4）连锁功能 （5）耐振性能好 （6）具有过载保护
振动液压回路
行走液压回路
第五章减震器设计
减震器的作用：
振动压路机的工作装置在振动压实时， 出现了一个问题的两个方面。一方面是振动轮对被 压实材料的冲击力越大，压实效果越好，所以从振 动压路机的压实功能讲，希望振动轮能产生强烈的 振动为好。但从另一方面讲，强烈的振动有损于机 器零件的使用寿命和司机的身体健康，因而又希望 振动压路机上车的振动越小越好。为了解决这个矛 盾，振动压路机上使用减振器将振动轮的振动吸收 与隔离，以便使传递到上车的振动能量尽量的小， 特别是司机座椅上的振动不至于影响人体健康。这 就是在振动压路机上设置减振系统的目的。
（2）重复冲击学说
利用振动在土上所产生的周期性的压 缩运动作用，使土压实，为此就需要 增大机械在与土接触前一瞬间的动量， 这就需要使机械具有大振幅和增大振 动部分的质量。
（3）内摩擦减少学说
土的内摩擦因振动作用而急剧减小，使剪切 强度下降到只要很小的符合就能很容易进行 压实，为此，就需要使压轮在振动过程中始 终保持着和土的接触，即土的振动频率、振 幅与压轮的频率、振幅相同，就能得到最好 的压实效果，在这种情况下，振动压轮传递 给土的纯粹是振动能量，为了使压轮达到这 样一种工作状态，就必须使振幅很小使它不 脱离地面。
因此滚轮的尺寸范围：
现有结构振动压 路机的滚轮宽度一般大于滚轮直径的 1.1~1.8倍，为了保证振动压路机在坡 道上的近路边工作的稳定性，滚轮的 宽度应不小于滚轮半径的2.4~2.8倍。
第四章双频双幅振动液压回路设计
一、压路机振动液压传动的要求
压路机的震动是由偏心块激振器的旋转产生的。激 振器高速旋转产生很大的离心力，使压路机振动轮 在地面上产生为正弦波的连续震动或振荡。这种离 心力载荷在工作过程中约有5%~10%的波动，大致 上为不变的连续负荷。因此应使用恒转矩输出特性 的液压传动系统驱动激振器旋转，并且能实现振动 的调幅调频以调节压路机激振力的大小，还应该使 压路机行走换向时不产生震动以避免过压实。另外， 最好是压路机往返行走压实都能保持激振器的旋转 方向与振动轮旋转方向保持一致，以减小压实作业 过程中振动轮的附加滑移。
T
七、计算振动轴承的工作寿命（取
C=1290000N）
Pm
1 2
0.5
P1
P2
Pm
1 2
P1
Lh
106 3600f
C Pm
六、确定滚轮的尺寸
若当振动轮分配质量相同时，振 动轮的宽度不可取得过小，同样，振 动轮的直径也不可缺的过小。如振动 轮直径过小，进行压实作业时，振动 轮前方就会出现“波纹”。如轮宽过 窄，在压实路面时，会使路面产生裂 纹。不仅取值不能过小，也不能过高， 要避免整机的重心过高。
对薄铺层路面进行振动碾压，则应选择高频 率（33~50Hz）和低振幅（0.4~0.8）组合， 这样可以提高单位长度上的冲击次数，提高 压实质量。碾压沥青路面时，若压实层超过 100mm，则应选用高振幅（1.0mm）压实。 所以这次设计要求能对路基、次路基进行压 实作业的要求，选取的震动频率为28~32Hz， 振幅为1.2~2mm。
名义振幅为2.0~1.2mm
振动频率为32Hz~28Hz
四、确定偏心块尺寸
已知振动轮的振动频率为f=28/32, 双振幅A=2.0/1.2，振动轮的参振质量 可以估计出为=7500㎏。其中固定偏心 块（两块）的尺寸（mm）取=230， =130，=60，=60，=60，活动偏心块 的尺寸（mm）取=230，=130`，=65， =30，=30，选用振动轴承的尺寸 351322E（110X240X137mm)
第三章 激振器的设计
一、确定激振型式 采用双振幅的两端支持振动轴，其中间安装偏心
块的激振型式。 二、偏心块的结构
偏心块分为固定块和活动块 三、确定振幅和频率
通过前人的实践证明：压实厚铺层路基， 选择低振动频率（25~30Hz）和高振幅 （1.5~2mm）可以获得较大的激振力和压实 作用深度，提高作业效率。
第二章振动系统的组成
振动压路机的振动系统由激振机构、振动轮、 减振器、驱动板及振动机架组成。 （1）激振机构 ：激振机构是振动压路机产 生振动的力源。现有振动压路机上的激振机 构，都是由支撑于振动轴承上的振动轴带有 偏心块振子构成，振动轴高速旋转时偏心振 子所产生的离心力就是振动压路机的激振力。 （2）振动轮 ：振动轮由钢板卷制的轮圈和 辐板焊接成。
通过以下公式可以得到符合设计要求的
振幅： C 2 R b 11
arccos
b1 R11
11
2 11
2 1
r01
1 12 A1
C131 C132
12
arccos
b1 R12
C12
2
R122 b12 m01 • A11 106
A1
180
R12111 R12212
b1 2
（3）减振器 ：减振器用于连接振动轮鱼机 架或连接振动轮与驱动轮，起到减振作用。 目前振动压路机上大都使用承受剪切力的橡 胶减振器，因为橡胶块的弹性滞后和阻尼， 不仅会影响振动轮的振幅大小，而且使橡胶 块发热导致橡胶老化和产生裂纹。
（4）驱动板 ：驱动板用于将驱动油马达的 转矩通过一组减速器传递给振动轮，以驱使 振动轮能自行走。当振动轮为压路机的被动 轮时，无此驱动轮。
C11
C12
r
2
Me1
m01r01 103
Me1 2 2Me1 Me2
A01
M e1 md
F01
Me1 •2
五、计算振动轴上的作用力P和转矩T
p1
1 2
F01 •
T md 17.41A01 3.12d
六、校核振动轴的强度
Mc
P1L 8
2-
L
dC
21.7 3
Mc
dA
17.2 3
机械0909
第一章 压路机的压实原理
振动压路机施工工程施工的重要设备 之一，用来压实各种土壤、碎石料、 各种沥青混凝土等。 压实原理可分为：共振学说 、重复冲 击学 、内摩擦减少学说 。
百度文库
（1）土的共振学说
根据物理学里，如果被压实土的固有 频率和激振机构振动频率相一致，则 振动压实能得到最好的结果。但在各 种土及一种土的是挤压式过程中，土 的固有频率是变化的，因此激振机构 的频率就必须有一个较大的调节范围。
压路机震动对其液压传动系统提出如 下要求：
（1）操作方便 （2）液压马达能换向 （3）转速可调 （4）连锁功能 （5）耐振性能好 （6）具有过载保护
振动液压回路
行走液压回路
第五章减震器设计
减震器的作用：
振动压路机的工作装置在振动压实时， 出现了一个问题的两个方面。一方面是振动轮对被 压实材料的冲击力越大，压实效果越好，所以从振 动压路机的压实功能讲，希望振动轮能产生强烈的 振动为好。但从另一方面讲，强烈的振动有损于机 器零件的使用寿命和司机的身体健康，因而又希望 振动压路机上车的振动越小越好。为了解决这个矛 盾，振动压路机上使用减振器将振动轮的振动吸收 与隔离，以便使传递到上车的振动能量尽量的小， 特别是司机座椅上的振动不至于影响人体健康。这 就是在振动压路机上设置减振系统的目的。
（2）重复冲击学说
利用振动在土上所产生的周期性的压 缩运动作用，使土压实，为此就需要 增大机械在与土接触前一瞬间的动量， 这就需要使机械具有大振幅和增大振 动部分的质量。
（3）内摩擦减少学说
土的内摩擦因振动作用而急剧减小，使剪切 强度下降到只要很小的符合就能很容易进行 压实，为此，就需要使压轮在振动过程中始 终保持着和土的接触，即土的振动频率、振 幅与压轮的频率、振幅相同，就能得到最好 的压实效果，在这种情况下，振动压轮传递 给土的纯粹是振动能量，为了使压轮达到这 样一种工作状态，就必须使振幅很小使它不 脱离地面。
因此滚轮的尺寸范围：
现有结构振动压 路机的滚轮宽度一般大于滚轮直径的 1.1~1.8倍，为了保证振动压路机在坡 道上的近路边工作的稳定性，滚轮的 宽度应不小于滚轮半径的2.4~2.8倍。
第四章双频双幅振动液压回路设计
一、压路机振动液压传动的要求
压路机的震动是由偏心块激振器的旋转产生的。激 振器高速旋转产生很大的离心力，使压路机振动轮 在地面上产生为正弦波的连续震动或振荡。这种离 心力载荷在工作过程中约有5%~10%的波动，大致 上为不变的连续负荷。因此应使用恒转矩输出特性 的液压传动系统驱动激振器旋转，并且能实现振动 的调幅调频以调节压路机激振力的大小，还应该使 压路机行走换向时不产生震动以避免过压实。另外， 最好是压路机往返行走压实都能保持激振器的旋转 方向与振动轮旋转方向保持一致，以减小压实作业 过程中振动轮的附加滑移。
T
七、计算振动轴承的工作寿命（取
C=1290000N）
Pm
1 2
0.5
P1
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Pm
1 2
P1
Lh
106 3600f
C Pm
六、确定滚轮的尺寸
若当振动轮分配质量相同时，振 动轮的宽度不可取得过小，同样，振 动轮的直径也不可缺的过小。如振动 轮直径过小，进行压实作业时，振动 轮前方就会出现“波纹”。如轮宽过 窄，在压实路面时，会使路面产生裂 纹。不仅取值不能过小，也不能过高， 要避免整机的重心过高。
对薄铺层路面进行振动碾压，则应选择高频 率（33~50Hz）和低振幅（0.4~0.8）组合， 这样可以提高单位长度上的冲击次数，提高 压实质量。碾压沥青路面时，若压实层超过 100mm，则应选用高振幅（1.0mm）压实。 所以这次设计要求能对路基、次路基进行压 实作业的要求，选取的震动频率为28~32Hz， 振幅为1.2~2mm。
名义振幅为2.0~1.2mm
振动频率为32Hz~28Hz
四、确定偏心块尺寸
已知振动轮的振动频率为f=28/32, 双振幅A=2.0/1.2，振动轮的参振质量 可以估计出为=7500㎏。其中固定偏心 块（两块）的尺寸（mm）取=230， =130，=60，=60，=60，活动偏心块 的尺寸（mm）取=230，=130`，=65， =30，=30，选用振动轴承的尺寸 351322E（110X240X137mm)
第三章 激振器的设计
一、确定激振型式 采用双振幅的两端支持振动轴，其中间安装偏心
块的激振型式。 二、偏心块的结构
偏心块分为固定块和活动块 三、确定振幅和频率
通过前人的实践证明：压实厚铺层路基， 选择低振动频率（25~30Hz）和高振幅 （1.5~2mm）可以获得较大的激振力和压实 作用深度，提高作业效率。
第二章振动系统的组成
振动压路机的振动系统由激振机构、振动轮、 减振器、驱动板及振动机架组成。 （1）激振机构 ：激振机构是振动压路机产 生振动的力源。现有振动压路机上的激振机 构，都是由支撑于振动轴承上的振动轴带有 偏心块振子构成，振动轴高速旋转时偏心振 子所产生的离心力就是振动压路机的激振力。 （2）振动轮 ：振动轮由钢板卷制的轮圈和 辐板焊接成。
通过以下公式可以得到符合设计要求的
振幅： C 2 R b 11
arccos
b1 R11
11
2 11
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r01
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C131 C132
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b1 R12
C12
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A1
180
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（3）减振器 ：减振器用于连接振动轮鱼机 架或连接振动轮与驱动轮，起到减振作用。 目前振动压路机上大都使用承受剪切力的橡 胶减振器，因为橡胶块的弹性滞后和阻尼， 不仅会影响振动轮的振幅大小，而且使橡胶 块发热导致橡胶老化和产生裂纹。
（4）驱动板 ：驱动板用于将驱动油马达的 转矩通过一组减速器传递给振动轮，以驱使 振动轮能自行走。当振动轮为压路机的被动 轮时，无此驱动轮。
C11
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2
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m01r01 103
Me1 2 2Me1 Me2
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五、计算振动轴上的作用力P和转矩T
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F01 •
T md 17.41A01 3.12d
六、校核振动轴的强度
Mc
P1L 8
2-
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21.7 3
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17.2 3