振動(dòng)壓路機(jī)上的無級(jí)調(diào)幅技術(shù)分析

1、振動(dòng)壓路機(jī)上的無級(jí)調(diào)幅技術(shù)分析 摘要：介紹了振動(dòng)壓路機(jī)上無級(jí)調(diào)幅技術(shù)在國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀及其相關(guān)專利發(fā)明，并且重點(diǎn)闡述了具有無級(jí)調(diào)幅功能的振動(dòng)輪的結(jié)構(gòu)原理和設(shè)計(jì)方法及控制過程，這是一種新型結(jié)構(gòu)的振動(dòng)輪，在現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中具有較高的適用價(jià)值。關(guān)鍵詞：振動(dòng)壓路機(jī) 振動(dòng)輪 無級(jí)調(diào)幅 研究現(xiàn)狀 專利發(fā)明 原理方法 20世紀(jì)80年代到90年代隨著現(xiàn)代新技術(shù)革命的興起，特別是微電子技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、電子信息技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)等高科技的迅速發(fā)展，振動(dòng)壓路機(jī)也進(jìn)入了一個(gè)新的發(fā)展時(shí)期，智能化的振動(dòng)壓路機(jī)成為新的發(fā)展趨勢，而且在實(shí)際應(yīng)用中已初具雛形。振動(dòng)壓路機(jī)技術(shù)雖經(jīng)歷了漫長的發(fā)展歷程，但新技術(shù)仍在不斷涌現(xiàn)。振動(dòng)壓路機(jī)的

2、振幅是振動(dòng)壓路機(jī)的關(guān)鍵性能指標(biāo)，它直接影響壓路機(jī)的作業(yè)性能，根據(jù)壓路機(jī)壓實(shí)對(duì)象介質(zhì)物理機(jī)械性能的不同，壓路機(jī)的振幅應(yīng)有一個(gè)合理的取值范圍。振幅過大并不能有效提高機(jī)器的壓實(shí)效果，反而會(huì)造成機(jī)器的振動(dòng)強(qiáng)度過大，功率消耗增加，有時(shí)還會(huì)嚴(yán)重影響機(jī)器作業(yè)質(zhì)量(壓碎被壓實(shí)材料)，所以振幅的合理調(diào)節(jié)對(duì)于提高振動(dòng)壓路機(jī)的作業(yè)質(zhì)量極其重要。本文對(duì)現(xiàn)代振動(dòng)壓路機(jī)中一種新的調(diào)幅技術(shù)無級(jí)調(diào)幅技術(shù)進(jìn)行簡單的介紹。一振動(dòng)壓路機(jī)上無級(jí)調(diào)幅技術(shù)在國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀1國外的研究現(xiàn)狀振動(dòng)輪是振動(dòng)壓路機(jī)產(chǎn)品的工作機(jī)構(gòu)，是影響整機(jī)壓實(shí)性能的核心部件。目前，絕大多數(shù)振動(dòng)壓路機(jī)具有高、低2種振幅，一般依靠振動(dòng)軸的正、反轉(zhuǎn)使固定偏心塊與活動(dòng)

3、偏心塊相疊加（高振幅）或相抵消（低振幅）來實(shí)現(xiàn)。但由于鋪層材料千差萬別，超薄與超厚鋪層的巨大差異，因而對(duì)振幅的要求范圍也更寬，高、低2種振幅已不適應(yīng)對(duì)某些特殊工況的壓實(shí)要求。另外，目前雖然出現(xiàn)了多振幅結(jié)構(gòu)（例如：某些產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)了八檔振動(dòng)幅度），但幾乎都由人工直接操作調(diào)幅機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)，無法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，而無級(jí)調(diào)幅技術(shù)是振動(dòng)壓路機(jī)振動(dòng)參數(shù)實(shí)現(xiàn)在線自動(dòng)化控制的基礎(chǔ)和關(guān)鍵，顯示了一種實(shí)現(xiàn)多種振幅的振動(dòng)軸結(jié)構(gòu)。其關(guān)鍵之處在于：一是一端帶內(nèi)花鍵的空心外振動(dòng)軸。通過調(diào)幅花鍵套與一端帶外花鍵的內(nèi)振動(dòng)軸聯(lián)接；二是向外拉出調(diào)幅花鍵套時(shí)，調(diào)幅花鍵套的外花鍵與外振動(dòng)軸的內(nèi)花鍵脫開。而調(diào)幅花鍵套的內(nèi)花鍵與內(nèi)振動(dòng)軸的外花鍵始

4、終嚙合。此時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)幅花鍵套一定齒數(shù)后恢復(fù)正常雙嚙合狀態(tài)，這樣就改變了外振動(dòng)軸與內(nèi)振動(dòng)軸上偏心塊的夾角，即改變了合偏心矩，從而實(shí)現(xiàn)了調(diào)幅。 國外企業(yè)在壓實(shí)機(jī)械理論方面進(jìn)行了充分的研究，但由于壓實(shí)材料的不確定性也帶來了許多不定量的問題，經(jīng)過現(xiàn)場施工的摸索和試驗(yàn)室的探索，現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)展到在理論基礎(chǔ)之上的試驗(yàn)階段。工作裝置的發(fā)展在國外已經(jīng)經(jīng)歷了多年的歷程，從減緩沖擊、提高軸承使用壽命、減振性能、調(diào)整壓實(shí)參數(shù)、提高壓實(shí)能力等方面做了大量的試驗(yàn)，形成了較完整的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)。壓實(shí)機(jī)械的工作裝置已經(jīng)向智能化方向發(fā)展，通過CAN總線和控制系統(tǒng)的應(yīng)用，結(jié)合機(jī)械結(jié)構(gòu)的功能，使得壓實(shí)機(jī)械的工作裝置得到迅猛的發(fā)展?，F(xiàn)代壓實(shí)技

5、術(shù)與壓實(shí)機(jī)械的發(fā)展愈來愈多地依靠壓實(shí)理論上的新突破，并成為創(chuàng)造全新壓實(shí)過程的理論支撐。壓實(shí)理論的研究更加顯示出綜合性的特點(diǎn)，即從工作介質(zhì)的材料特性、力學(xué)基礎(chǔ)、施工方法及機(jī)器結(jié)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)的綜合角度來研究壓實(shí)作業(yè)過程。壓實(shí)技術(shù)的發(fā)展更加顯示多種施力方法綜合作用的特點(diǎn)，即通過靜壓、揉搓、振動(dòng)、搗實(shí)和沖擊等多種方法的聯(lián)合作用來強(qiáng)化壓實(shí)過程。現(xiàn)已進(jìn)人實(shí)用階段的新的壓實(shí)技術(shù)與壓實(shí)機(jī)械，例如振蕩式壓路機(jī)、沖擊式壓路機(jī)將進(jìn)一步定位自己的應(yīng)用領(lǐng)域，而成為某個(gè)施工工況主要的壓實(shí)設(shè)備。垂振式振動(dòng)壓路機(jī)在日本已完成了工業(yè)試驗(yàn)，振蕩與垂振都是利用雙軸激振機(jī)構(gòu)靜偏心矩的疊加原理而實(shí)現(xiàn)的定向振動(dòng)，前者抵消了振動(dòng)輪的

6、垂直跳動(dòng)而實(shí)現(xiàn)了對(duì)地面作用的水平振動(dòng)，后者抵消了振動(dòng)輪的水平擾動(dòng)而實(shí)現(xiàn)了對(duì)地面作用的垂直振動(dòng)。德國BOMAG公司具有能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)無級(jí)變換振幅的振動(dòng)壓路機(jī)產(chǎn)品，代表了世界上最先進(jìn)的壓實(shí)技術(shù)水平。他們所開發(fā)的BOMAG VARIOMATIC無級(jí)調(diào)幅壓實(shí)系統(tǒng)利用兩振動(dòng)軸靜偏心矩的相位差調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)了壓路機(jī)在水平或垂直振動(dòng)兩個(gè)極限或在其問的任何狀態(tài)下工作，從而實(shí)現(xiàn)了壓路機(jī)振幅的最佳選擇和自動(dòng)調(diào)控。2.國內(nèi)的研究現(xiàn)狀 國內(nèi)壓路機(jī)的發(fā)展大多采用引進(jìn)和借鑒國外優(yōu)點(diǎn)的方式來提升自己的技術(shù)，某些壓路機(jī)制造企業(yè)及科研機(jī)構(gòu)在上世紀(jì)90年代就開始研究無級(jí)調(diào)幅振動(dòng)輪，但一直沒有產(chǎn)生實(shí)質(zhì)性的產(chǎn)品。目前徐工集團(tuán)的振動(dòng)壓路機(jī)產(chǎn)

7、品已采用了多振幅機(jī)構(gòu)，而且通過改進(jìn)能夠?qū)崿F(xiàn)低頻5振幅、高頻5振幅的功能，但是要想達(dá)到成熟的無級(jí)調(diào)幅功能還有很長的路要走。3.在無級(jí)調(diào)幅技術(shù)研究方面的專利（1）振動(dòng)壓路機(jī)無級(jí)調(diào)幅專利技術(shù)（國內(nèi)）記錄號(hào)申請(qǐng)?zhí)枌＠Q103127255.X振動(dòng)壓實(shí)機(jī)械振動(dòng)輪無級(jí)調(diào)幅裝置202264491.1振動(dòng)壓路機(jī)無級(jí)調(diào)幅機(jī)構(gòu)303252378.5無級(jí)調(diào)幅壓實(shí)機(jī)構(gòu)402277685.0一種振動(dòng)無級(jí)調(diào)幅機(jī)構(gòu)5200520069815.1機(jī)械振動(dòng)無級(jí)調(diào)幅機(jī)構(gòu)6200520007525.4單軸式無級(jí)調(diào)幅振動(dòng)工作裝置701126690.2振幅無級(jí)可調(diào)的復(fù)合作用振動(dòng)壓路機(jī)898233268.8振幅實(shí)時(shí)無級(jí)可調(diào)的振動(dòng)機(jī)構(gòu)92

8、00420027448.4振動(dòng)模式無級(jí)可調(diào)的壓路機(jī)激振機(jī)構(gòu)(2) 相關(guān)專利或方案設(shè)計(jì)介紹下面簡單介紹振動(dòng)壓路機(jī)無級(jí)調(diào)幅技術(shù)研究方面的幾個(gè)國內(nèi)、外的相關(guān)專利發(fā)明。專利一：一種新型振動(dòng)壓路機(jī)無級(jí)調(diào)幅系統(tǒng)此專利所設(shè)計(jì)的無級(jí)調(diào)幅系統(tǒng)，通過改變兩偏心塊的相對(duì)相位角以調(diào)節(jié)偏心距來實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)幅，從而達(dá)到低耗高效的目的。（1）方案設(shè)計(jì)圖1是該調(diào)幅系統(tǒng)工作原理圖。圖中G為振動(dòng)器結(jié)構(gòu)簡圖，它由殼體、動(dòng)塊、軸套、定塊和限位塊組成。定位塊用螺栓將其與殼體、軸套連接在一起。軸套通過平鍵與振動(dòng)軸Z相連接。動(dòng)塊可在定塊與限位塊之間滑動(dòng)，其滑動(dòng)的空間為壓力腔；殼體的端板上有油口a。限位塊的左側(cè)空腔為排氣腔，在其間的殼體上設(shè)有

9、排氣孔b。液壓系統(tǒng)有液壓泵1、安全溢流閥2、壓力表3、換向閥4、截止閥5、振幅表6及管件組成。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)E帶振動(dòng)軸以轉(zhuǎn)速n逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，動(dòng)塊在其慣性力的作用下與定塊緊密接觸。在二者之間施加作用力，使之滑移角，則改變了振動(dòng)軸的偏心距，即調(diào)節(jié)了振幅。從圖一中可以看出，當(dāng)動(dòng)塊和滑塊之間充滿壓力油后，通過截止閥微量釋放壓力油，便可使動(dòng)塊在其慣性力的作用下相應(yīng)位移，從而達(dá)到了無級(jí)調(diào)幅的目的。該系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)幅時(shí)的工作過程為：首先啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)E，然后將2位3通換向閥由右位拉到左位，液壓泵1通過油口a向振動(dòng)器G的壓力腔提供壓力油；當(dāng)動(dòng)塊移到圖示位置后，油壓升高，溢流閥2自動(dòng)打開溢流；此時(shí)，將換向閥4推到右位， 圖1

10、 調(diào)幅系統(tǒng)工作原理圖液壓泵卸荷，溢流閥關(guān)閉。至此，再使發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)振動(dòng)軸高速旋轉(zhuǎn)，然后根據(jù)所需振幅，按照振幅表指示，調(diào)節(jié)截止閥改變動(dòng)塊的位置，漸至所需振幅，將截止閥打開，放盡液壓油后關(guān)閉，將振幅表恢復(fù)到起始位置。（2）確定液壓系統(tǒng)的工作壓力根據(jù)工作原理圖，當(dāng)振動(dòng)軸以轉(zhuǎn)速n逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，動(dòng)塊便產(chǎn)生與之反向的慣性力F，其值為：式中：； ； ；。式中未考慮動(dòng)塊與軸套、殼體的摩擦力及排氣阻力。那么，動(dòng)塊對(duì)壓力腔產(chǎn)生為：式中：； 。 據(jù)此，可以確定液壓泵的工作壓力和溢流閥的開啟壓力。由壓力腔的容積來選擇泵的排量，確定液壓泵的規(guī)格型號(hào)。（3）結(jié)論上述液壓無級(jí)調(diào)幅系統(tǒng)是一種新型、簡單的高效節(jié)能系統(tǒng)。它僅利用了

11、振動(dòng)壓路機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)不帶負(fù)荷的功率，而在工作時(shí)，調(diào)幅過程對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)是零負(fù)荷。另外，該系統(tǒng)的無級(jí)調(diào)幅還可以使振動(dòng)壓路機(jī)根據(jù)工況選擇最佳振幅，以達(dá)到最佳壓實(shí)效果，避免過壓實(shí)和壓碎骨料，達(dá)到一機(jī)多用、低耗高效的目的。專利二: 一種新型結(jié)構(gòu)的壓路機(jī)無級(jí)變幅振動(dòng)輪此專利介紹了一種具有實(shí)用價(jià)值的無級(jí)變幅振動(dòng)輪結(jié)構(gòu)及控制原理，它與德國著名壓路機(jī)廠家BOMAG公司的產(chǎn)品具有很大的差異。（1） 振動(dòng)輪的結(jié)構(gòu) 無級(jí)變幅振動(dòng)輪的結(jié)構(gòu)比普通雙振幅振動(dòng)輪復(fù)雜的多，本專利所介紹的無級(jí)變幅振動(dòng)輪的詳細(xì)結(jié)構(gòu)（見圖1）。在這個(gè)結(jié)構(gòu)示意圖中，對(duì)某些細(xì)節(jié)結(jié)構(gòu)，如潤滑結(jié)構(gòu)、蜜封結(jié)構(gòu)、聯(lián)接緊固件等進(jìn)行了簡化表示或省略，使易于理解。圖中

12、的滾輪體（序號(hào)6）、左右軸承座（序號(hào)7和9）、行走支承座（序號(hào)10）、軸承（序號(hào)11和15）、液壓馬達(dá)（序號(hào)13）等與普通振動(dòng)輪結(jié)構(gòu)相似，沒有特殊要求，行走驅(qū)動(dòng)裝置（序號(hào)4）是選用帶有中心通孔的低速大扭矩馬達(dá)，中心通孔用于變幅油缸（序號(hào)2）軸向推動(dòng)旋轉(zhuǎn)聯(lián)軸器（序號(hào)5），變幅油缸（序號(hào)2）的內(nèi)部裝有高精度的位移傳感器，變幅激振器（序號(hào)8）是無級(jí)變幅振動(dòng)輪的核心部件，無級(jí)變幅功能主要依靠此部件實(shí)現(xiàn)。變幅激振器的結(jié)構(gòu)（見圖2）。1.支撐左支架 2.變幅油缸 3.減震器 4.行走驅(qū)動(dòng)裝置 5.旋轉(zhuǎn)聯(lián)接器 6.滾輪體 7.左軸承座 8.變幅激振器 9.右軸承座 10.行走支承座 11.雙列軸承 12.聯(lián)

13、軸器 13.液壓馬達(dá) 14.支撐右支座 15.軸承圖1 無級(jí)變幅振動(dòng)輪示意圖15.軸承 16.振動(dòng)軸左段 17.振動(dòng)軸中間段 18.護(hù)筒 19.調(diào)幅軸 20.銷軸 21.內(nèi)軸 22.偏心塊 23.軸承 24. 振動(dòng)軸右段 25.花鍵套圖2 變幅激振器結(jié)構(gòu)示意圖變幅激振器主要是由內(nèi)偏心軸部分和外偏心軸部分組成，通過改變內(nèi)偏心軸部分的偏心相位差，實(shí)現(xiàn)變幅激振器的質(zhì)量偏心距在一定范圍內(nèi)變化，導(dǎo)致振動(dòng)輪的振幅在一定范圍內(nèi)連續(xù)變化，即實(shí)現(xiàn)無級(jí)變幅。外偏心軸部分包括振動(dòng)軸左段（序號(hào)16）、振動(dòng)軸中間段（序號(hào)17）和振動(dòng)軸右段（序號(hào)24），振動(dòng)軸中間段帶有偏心塊；內(nèi)偏心軸部分包括內(nèi)軸（序號(hào)21）、偏心塊（序

14、號(hào)22）和護(hù)筒（序號(hào)18），偏心塊通過平鍵固定在內(nèi)軸上。調(diào)幅軸（序號(hào)19）和銷軸（序號(hào)20）是改變內(nèi)、外偏心軸部分的偏心相位差的零件，調(diào)幅軸（序號(hào)19）上帶有花鍵，通過花鍵套（序號(hào)25）與外偏心軸部分聯(lián)成整體以相同的速度旋轉(zhuǎn)，但能夠進(jìn)行軸向運(yùn)動(dòng)。內(nèi)軸（序號(hào)21）上設(shè)計(jì)有雙螺旋槽，銷軸（序號(hào)20）在雙螺旋槽的不同位置推動(dòng)，就將內(nèi)偏心軸部分偏轉(zhuǎn)對(duì)應(yīng)的角度，在整個(gè)推動(dòng)行程內(nèi)偏心軸部分的轉(zhuǎn)動(dòng)相對(duì)角度為180°，即內(nèi)偏心軸部分和外偏心軸部分的偏心相位差的變化范圍為0°.180°。（2）振動(dòng)輪參數(shù)計(jì)算 無級(jí)變幅振動(dòng)輪在方案設(shè)計(jì)時(shí)就已確定了理論振幅的變化范圍為0.20.8mm，

15、按照此要求即可確定其他參數(shù)。已知變幅輪的振動(dòng)部分質(zhì)量，即兩端減震器（序號(hào)3）以內(nèi)部分的整體質(zhì)量，根據(jù)以下計(jì)算公式可計(jì)算出e1和e2。式中：- 外偏心軸部分的質(zhì)量偏心距,；- 內(nèi)偏心軸部分的質(zhì)量偏心距，； 假定=2200，則=1100，=660。在變幅激振器工作初始時(shí)，銷軸（序號(hào)20）處于最左端，內(nèi)偏心軸部分和外偏心軸部分的偏心方向重和，即偏心夾角為0，油缸的行程為初始位置規(guī)定為0。在變幅過程中理論振幅按以下公式計(jì)算：式中：實(shí)時(shí)振幅，； 變幅激振器的合成質(zhì)量偏心距，； 內(nèi)偏心軸部分和外偏心軸部分的偏心夾角，° ； 變幅油缸的工作行程，； =內(nèi)軸（序號(hào)21）上雙螺旋槽的長度，；（假設(shè)其值

16、為100）將各數(shù)值代入計(jì)算后為： 根據(jù)上述的計(jì)算結(jié)果就很容易的實(shí)現(xiàn)變幅過程控制了。（2） 控制原理2.變幅油缸 26.電磁換向閥 27.溢流閥 28.齒輪泵圖3 變幅油缸液壓控制原理 根據(jù)上面的計(jì)算結(jié)果可知，對(duì)無級(jí)變幅振動(dòng)輪的振幅控制實(shí)際上是對(duì)變幅油缸的行程控制，在這里是采用一種反饋控制方式來實(shí)現(xiàn)?？刂谱兎透椎囊簤涸硪妶D3所示。 此液壓控制回路主要由變幅油缸、電磁換向閥、齒輪泵、安全閥等組成，是一種油缸控制的基本回路?？紤]到油缸需要頻繁動(dòng)作，也沒有安全性的特殊要求，所以油缸沒有加裝平衡閥。當(dāng)需要油缸動(dòng)作時(shí)，只要向電磁換向閥的電磁鐵Y1或Y2給電信號(hào)。這樣，變幅油缸的控制就可以通過電控來完成

17、。對(duì)于這種比較復(fù)雜的控制過程，必須采用PLC控制器來進(jìn)行編程控制，編程控制流程見圖4。圖4 變幅過程的編程控制流程（4）結(jié)論本結(jié)構(gòu)的無級(jí)變幅振動(dòng)輪通過了樣機(jī)實(shí)際驗(yàn)證，實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)所功能，能夠根據(jù)要求進(jìn)行自動(dòng)無級(jí)變振幅。如果這種無級(jí)變幅振動(dòng)輪與在線密實(shí)度檢驗(yàn)儀結(jié)合使用，就能實(shí)現(xiàn)振動(dòng)壓路機(jī)的無級(jí)變幅智能化壓實(shí)過程。專利三：振動(dòng)輪的無級(jí)調(diào)幅技術(shù)（美國專利）該振動(dòng)系統(tǒng)包括一個(gè)可操縱的振動(dòng)器和壓路機(jī)的靜碾鋼輪，而振動(dòng)器則是由振動(dòng)軸與偏心塊組成。該偏心塊可在偏心殼體內(nèi)上、下移動(dòng)，使振動(dòng)輪的振幅進(jìn)行無級(jí)調(diào)整。偏心塊在離心力的作用下，在偏心殼體內(nèi)產(chǎn)生上、下移動(dòng)，并使得外儲(chǔ)油室中的液壓油受到擠壓。由于該油室經(jīng)油路

18、與內(nèi)油室相通，所以，受到擠壓的液壓油即流入內(nèi)油室。這時(shí)，偏心塊繼續(xù)下行，直至偏心塊將出油口擋住，該振動(dòng)輪的振幅將不再變化。（1） 該振動(dòng)輪技術(shù)發(fā)明專利的背景及目的該專利適應(yīng)于壓實(shí)路基、壩基等用途的振動(dòng)壓路機(jī)，更確切的說，該發(fā)明專利的內(nèi)容是闡述振動(dòng)壓路機(jī)的振幅的變化原理。傳統(tǒng)的振動(dòng)壓路機(jī)的振動(dòng)機(jī)構(gòu)是由振動(dòng)軸和位子可調(diào)的偏心塊組成。這種偏心塊可分檔變位以獲得不同的振幅。為了改變振幅，必須使振動(dòng)機(jī)構(gòu)停止工作，這樣給施工及操作帶來很大麻煩，由于靠偏心塊分檔變位，振幅的調(diào)整范圍受到限制。該專利對(duì)振動(dòng)技術(shù)進(jìn)行了獨(dú)特的改進(jìn)，利用流體系統(tǒng)，使得偏心塊在振動(dòng)機(jī)構(gòu)工作過程中進(jìn)行變位，實(shí)現(xiàn)了無級(jí)調(diào)幅。該流體系統(tǒng)包括

19、兩個(gè)儲(chǔ)油室及液壓油路。當(dāng)振動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，由于離心力的作用，偏心塊向外移動(dòng)，使外油室內(nèi)的液壓油壓力增大，駕駛員可通過操縱手柄，打開單向閥，使外油室內(nèi)的油通過油路流入內(nèi)油室內(nèi)，外油室油位下降，使得偏心塊產(chǎn)生徑向位移，這時(shí)，振幅隨之增大。通過儀表，駕駛員能很方便的觀察偏心塊的行程，并且當(dāng)振幅達(dá)到需要值時(shí)及時(shí)關(guān)閉單向閥。該專利所研究的振動(dòng)系統(tǒng)使得振動(dòng)技術(shù)向前邁了一大步。當(dāng)然，亦有不足之外，例如，駕駛員希望偏心塊可以自動(dòng)停止在所期望的位置而不需要人去監(jiān)視其位移量，同時(shí)，還希望將液壓泵、外油室及液壓油路全部取消，這樣，振動(dòng)機(jī)構(gòu)將會(huì)大為簡化。（2） 發(fā)明要點(diǎn) 通常，振動(dòng)機(jī)構(gòu)均裝在輪子內(nèi)部，當(dāng)其工作時(shí)，使該輪產(chǎn)

20、生振動(dòng)，實(shí)現(xiàn)壓實(shí)效果。振動(dòng)機(jī)構(gòu)包括振動(dòng)軸、偏心殼體、兩個(gè)儲(chǔ)油室及可上、下移動(dòng)的偏心塊，機(jī)構(gòu)上裝有一位置調(diào)整裝置以調(diào)整偏心塊的位置，從而獲得各種不同的振幅。而位置調(diào)整機(jī)構(gòu)撮好應(yīng)包括內(nèi)儲(chǔ)油室、油路、出油口并與外油室相通。這樣，當(dāng)振動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，在離心力的作用下，偏心塊向外移動(dòng)，這時(shí)，外儲(chǔ)油室內(nèi)的液壓油通過出油口流入內(nèi)油室，使得偏心塊繼續(xù)向外移動(dòng)，這時(shí)，振幅隨之增大。該過程是通過偏心塊在預(yù)調(diào)位置上自動(dòng)停止移動(dòng)實(shí)現(xiàn)的。滑桿最好應(yīng)裝在偏心塊內(nèi)，滑桿中心的孔作為連接兩個(gè)儲(chǔ)油室的油路。當(dāng)偏心塊達(dá)到預(yù)置位置時(shí)，出油口便被擋住。偏心塊上端的油腔為上儲(chǔ)油室，液油可通過偏心塊上的單向閥流入下油室。圖l、固2、圖3分別

21、為該專利產(chǎn)品的示意圖、振動(dòng)輪剖視圖和振動(dòng)機(jī)構(gòu)局部放大圖?，F(xiàn)根據(jù)以上各圖，詳細(xì)敘述該專利產(chǎn)品（振動(dòng)機(jī)構(gòu))的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和振動(dòng)原理。機(jī)構(gòu)9為壓路機(jī)前車架總成，包括輪圈11，前車架體10及輪軸15，振動(dòng)機(jī)構(gòu)包括：振動(dòng)軸28，由輪幅上的軸承32支撐的左軸端30，由輪幅及軸承36支撐的右軸端34，與振動(dòng)軸30、34焊為一體的偏心軸38.振動(dòng)軸28是由安裝在輪圈11上的液壓馬達(dá)經(jīng)齒輪40、42直接驅(qū)動(dòng)的，安裝在偏心軸38上的筒狀密封倉體46與軸28垂直，48為下油室，50為可移動(dòng)式偏心塊，并將油室一分為二，即上、下油路。圖3密封倉48內(nèi)為優(yōu)質(zhì)液壓油，而滑桿56裝在機(jī)構(gòu)50內(nèi)的密封圈內(nèi)，并可在偏心殼體內(nèi)上、下滑

22、動(dòng)?；瑮U內(nèi)的孔60為液壓油路，油可經(jīng)出油口62和64分別與油室52和54形成一循環(huán)回路。當(dāng)滑桿56下行，使出油口62位于偏心塊50的下方時(shí)，下油室52通過滑桿內(nèi)的油路與54相通。 泄流口70位于偏心塊50中，從而可使上、下油室相通，單向閥72使油只能從上油室流入下油室內(nèi)。下油室52內(nèi)有一壓縮彈簧80，作用于偏心殼體下端面79和偏心塊50的底面之面，從而產(chǎn)生一推力，使偏心塊向上移動(dòng)。由圖可知，當(dāng)偏心塊50開始繞軸l5轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，下油室52與出油口62相通，偏心塊50在離心力作用下移動(dòng)，將液壓油從下油室52排入上油室54內(nèi)，當(dāng)偏心塊停止轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，壓縮彈簧80便會(huì)自動(dòng)復(fù)位，使得偏心塊50向上移動(dòng)，這時(shí)，液

23、壓油便從上油室經(jīng)單向閥流入下油室52內(nèi)，密封圈65，66、67及68的作用是防止上、下油室之間及偏心殼體的泄漏。操作桿81使駕駛員可在操作臺(tái)82處通過連桿直接控制滑桿56的移動(dòng)，操縱機(jī)構(gòu)包括板88，銷軸86。機(jī)構(gòu)84可繞86轉(zhuǎn)動(dòng)，而件88托板則固定在偏心軸38上。操縱彎臂上有一弧槽89，滑桿56頂端的圓銷可在其內(nèi)滑動(dòng)。彎臂84的另一端與傳力桿92相觸。傳力桿92則可在軸28的右端34內(nèi)滑動(dòng)，撥柄94裝在件98內(nèi)緊壓在機(jī)構(gòu)92上并中繞銷軸96轉(zhuǎn)動(dòng)，而件98則焊在輪圈11上。在拔柄端部的孔中通過一螺栓，使之與拉桿100相連，如圖3所示。拉桿的另一端與操縱手柄連接。當(dāng)駕駛員扳動(dòng)操縱手柄時(shí)，便可使撥柄

24、94轉(zhuǎn)動(dòng)(如圖3示為順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn))，這時(shí)，滑桿相對(duì)于件50向上提起。當(dāng)操縱手柄反方向撥動(dòng)時(shí)，機(jī)構(gòu)92、84便相互脫開，此時(shí)，在離心力作用下，滑桿56便向下移動(dòng)，從而使得機(jī)構(gòu)8l繞鋪軸86逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)(由滑桿重力所致)。偏心塊的微調(diào)指示儀表最好與操縱手柄裝在一起，以便駕駛員根據(jù)儀表上的位置扳動(dòng)手柄來獲得所需要的振幅。圖3所示為振動(dòng)機(jī)構(gòu)在啟動(dòng)(靜止?fàn)顟B(tài))時(shí)的情況，也就是說，機(jī)構(gòu)50在彈簧的作用下，與機(jī)構(gòu)38接觸，這時(shí)，軸28轉(zhuǎn)動(dòng)，使振動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)所需扭短最小。這是因?yàn)閺椈?0的作用，使機(jī)構(gòu)50距軸的距離最短。當(dāng)軸23開始轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，桿56的位置如圖所示，即出油口62被偏心塊擋住，這時(shí)雖然偏心塊受離心力的作

25、用，但因下油室內(nèi)的油無法流入上油室而不能向下移動(dòng)。當(dāng)需要提高振幅時(shí)，駕駛員可直接扳動(dòng)操縱手柄102，這時(shí)，機(jī)構(gòu)92與機(jī)構(gòu)84脫開，從而使滑桿在離心力的作用下向外移動(dòng)(即圖3所示向下移動(dòng))，當(dāng)達(dá)到所需振幅時(shí)，可通過操縱手柄102及機(jī)構(gòu)99使機(jī)構(gòu)92停止右移，井頂住機(jī)構(gòu)84，使滑桿56停止下移。在上述過程中，出油口62始終與下油室相通，液壓油可從下油室流入上油室54內(nèi)，而偏心塊50在離心力的作用下，逐漸向下移動(dòng)，當(dāng)偏心塊將滑桿上的出油口擋住時(shí)，偏心塊50便自動(dòng)停止移動(dòng)。當(dāng)壓路機(jī)停機(jī)即振動(dòng)機(jī)構(gòu)停止振動(dòng)時(shí)，機(jī)構(gòu)50靠彈簧80的頂力使其處于最上端位置，此時(shí)，上油室54內(nèi)的油由于壓力增大打開單向閥72，液

26、壓油便全部注入下油室內(nèi)。該發(fā)明提示：如果能使偏心塊位于所需的位置時(shí)自動(dòng)停止移動(dòng)，便可達(dá)到無級(jí)調(diào)幅的效果。儲(chǔ)油室在偏心殼體內(nèi)用于調(diào)整偏心塊的位置，這樣，刪去其液壓油路會(huì)使振動(dòng)輪的結(jié)構(gòu)更為緊湊。此外，通過改變軸l5的轉(zhuǎn)動(dòng)方向，使偏心塊與滾輪的旋轉(zhuǎn)方向相反，根據(jù)這一原理亦可達(dá)到改變振幅以達(dá)到最佳壓實(shí)效果。二無級(jí)調(diào)幅振動(dòng)輪的工作原理及方法下面先簡單介紹振動(dòng)壓路機(jī)的傳統(tǒng)工作裝置的結(jié)構(gòu)及工作性能，然后再詳細(xì)闡述能夠?qū)崿F(xiàn)無級(jí)調(diào)幅機(jī)構(gòu)的新型工作裝置的結(jié)構(gòu)和工作原理。1 傳統(tǒng)工作裝置（1）傳統(tǒng)工作裝置的結(jié)構(gòu)振動(dòng)壓路機(jī)傳統(tǒng)的工作裝置的結(jié)構(gòu)均采用單軸圓周激振器，當(dāng)位于鋼輪中心帶有偏心質(zhì)量的偏心軸快速旋轉(zhuǎn)時(shí)一個(gè)360

27、°方向回轉(zhuǎn)的離心力，使鋼輪作不定向的圓周運(yùn)動(dòng)。其結(jié)構(gòu)基本采用2支撐（圖1）和4支撐（圖2）結(jié)構(gòu)，兩支撐的工作裝置結(jié)構(gòu)簡單，但受力較大，對(duì)軸承的承載能力和同軸度要求比較高，只適用于激振力比較小的小噸位的振動(dòng)壓路機(jī)；4支撐的工作裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工困難，對(duì)安裝配合精度要求高，但受力較好，廣泛用于激振力大的振動(dòng)壓路機(jī)。振幅調(diào)節(jié)是通過變換偏心軸的旋轉(zhuǎn)方向帶動(dòng)偏心質(zhì)量旋轉(zhuǎn)，通過改變偏心距來改變振幅。圖3為傳統(tǒng)工作裝置的偏心軸結(jié)構(gòu)。如圖3a所示，偏心結(jié)構(gòu)處于大偏心距的位置，即活動(dòng)和固定偏心質(zhì)量重疊，產(chǎn)生大的偏心質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)大的振幅，得到大激振力。圖1 2支撐工作裝置圖2 4支撐工作裝置(a) 大偏心

28、距的偏心軸結(jié)構(gòu)（b） 小偏心距的偏心軸結(jié)構(gòu)1.固定偏心快 2.活動(dòng)偏心塊 3.軸圖3 傳統(tǒng)工作裝置的偏心軸結(jié)構(gòu)如圖3b所示，偏心結(jié)構(gòu)處于小偏心距的位置，即活動(dòng)和固定偏心質(zhì)量相位差為180°，兩者的偏心質(zhì)量在一定范圍內(nèi)相互抵消，得到小偏心距，實(shí)現(xiàn)小的振幅，得到小激振力。因此，兩個(gè)振幅的調(diào)整就是來拿貴族偏心質(zhì)量在正反兩個(gè)旋轉(zhuǎn)方向上偏心質(zhì)量的組合，通過改變整體偏心軸的偏心距，得到兩個(gè)大小不同的激振力。（2）傳統(tǒng)工作裝置的性能分析傳統(tǒng)的工作裝置基本以一種固定的模式向被壓實(shí)路面施力，不管被壓實(shí)材料的彈性模量和其它物理性能如何變化，一直持續(xù)地作用于被壓實(shí)材料，雖然在一定程度上能夠達(dá)到比較滿意的壓

29、實(shí)性能，但不能適應(yīng)所有的被壓實(shí)材料。采用傳統(tǒng)工作裝置的振動(dòng)壓路機(jī)通過改變工作裝置的旋轉(zhuǎn)方向改變工作裝置的振幅，一般只兩種振幅，頻率一般也只有兩個(gè)。隨著高速公路的發(fā)展，以及新型瀝青材料的應(yīng)用，施工工藝的變化、氣候和地區(qū)的不同，傳統(tǒng)的工作裝置已經(jīng)不能充分適應(yīng)現(xiàn)在的要求，只有多振幅多頻率的工作裝置才能夠適應(yīng)高標(biāo)準(zhǔn)的施工要求。2. 能夠?qū)崿F(xiàn)無級(jí)調(diào)幅機(jī)構(gòu)的新型工作裝置（1）新型工作裝置的結(jié)構(gòu)隨著新型瀝青和施工工藝的不斷更新，振動(dòng)壓路機(jī)的工作裝置需要具備多振幅和寬頻率來適應(yīng)施工要求。這里研究的新型工作裝置，主要解決壓實(shí)新型混合材料，以及居民區(qū)、施工敏感區(qū)的路面施工以提高壓實(shí)質(zhì)量。新型工作裝置的結(jié)構(gòu)有兩個(gè)關(guān)

30、鍵，即調(diào)幅機(jī)構(gòu)的可控性和智能控制的可行性。如圖4所示的新型工作裝置的激振單元有兩根平行帶偏心體的軸，旋轉(zhuǎn)方向相反。它通過一組5個(gè)齒輪進(jìn)行動(dòng)力輸入和動(dòng)力傳遞，同時(shí)通過這5個(gè)齒輪對(duì)2根平行的偏心軸的相位角進(jìn)行調(diào)整，解決振動(dòng)腔內(nèi)的發(fā)熱問題、齒輪潤滑問題和2根偏心軸的自鎖問題。1.變幅馬達(dá) 2.減震器 3.安裝板 4.驅(qū)動(dòng)馬達(dá) 5.旋轉(zhuǎn)殼體 6.加放油裝置 7.偏心軸 8.齒輪組 9.大框架軸承 10.振動(dòng)馬達(dá) 11.減振器 12.輪體圖4 新型工作裝置新型工作裝置先將驅(qū)動(dòng)馬達(dá)4(偏心軸7等)組裝形成一個(gè)整體，接著與輪體12組裝形成一個(gè)大的振動(dòng)單元，左側(cè)再安安裝板3、減振器2和變幅馬達(dá)1，右邊與大框架

31、軸承9、振動(dòng)馬達(dá)1O、減振器11和輪體12連接，形成工作裝置總體，最后通過減振器2和減振器11裝配在整機(jī)上。兩個(gè)偏心軸7裝配到安裝板3時(shí)要保持兩個(gè)偏心軸同相位，并保持水平裝入振動(dòng)輪內(nèi)。變幅馬達(dá)1的裝配位置應(yīng)在它的工作行程的中間，這樣能夠保證調(diào)幅過程的穩(wěn)定性和保證從小到大、從大到小調(diào)整的一致性。加放油裝置6對(duì)稱布置，當(dāng)其中之一垂直向下的時(shí)候作為放油裝置，另一個(gè)就可作為加油裝置。（2）新型工作裝置的工作原理和方法 振動(dòng)壓路機(jī)作業(yè)時(shí)，由于振動(dòng)輪的振動(dòng)(即偏心作用)使其對(duì)鋪層產(chǎn)生一個(gè)往復(fù)沖擊力，振動(dòng)輪對(duì)鋪層每沖擊一次，在壓實(shí)材料的顆粒中就產(chǎn)生一個(gè)沖擊波，同時(shí)這個(gè)沖擊波在壓實(shí)材料中沿著縱深和橫向按一定衰減規(guī)律進(jìn)行擴(kuò)散傳播，被壓實(shí)材料顆粒