第五章壓路機(jī)工程機(jī)械設(shè)計(jì)

1、原理原理特點(diǎn)特點(diǎn)應(yīng)用應(yīng)用靜力滾靜力滾壓法壓法利用機(jī)械自身重力產(chǎn)生的靜利用機(jī)械自身重力產(chǎn)生的靜滾壓力作用，迫使被壓實(shí)材滾壓力作用，迫使被壓實(shí)材料產(chǎn)生永久性變形，以達(dá)到料產(chǎn)生永久性變形，以達(dá)到壓實(shí)的目的壓實(shí)的目的循環(huán)延續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，材料應(yīng)循環(huán)延續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，材料應(yīng)力狀態(tài)的變化速度不大，力狀態(tài)的變化速度不大，但應(yīng)力較大。壓實(shí)深度和但應(yīng)力較大。壓實(shí)深度和密實(shí)度受到一定的局限。密實(shí)度受到一定的局限。廣泛用于土方、礫廣泛用于土方、礫石、碎石和瀝青混石、碎石和瀝青混凝土路面的壓實(shí)作凝土路面的壓實(shí)作業(yè)中。業(yè)中。夯實(shí)法夯實(shí)法利用一塊質(zhì)量為利用一塊質(zhì)量為m的物體，從的物體，從一定高度一定高度H處落下，沖擊被壓處落下，沖擊

2、被壓實(shí)材料而使之被壓實(shí)實(shí)材料而使之被壓實(shí)使材料產(chǎn)生的應(yīng)力變化速使材料產(chǎn)生的應(yīng)力變化速度很大。度很大。特別適用于對(duì)粘性特別適用于對(duì)粘性土壤、砂質(zhì)粘土和土壤、砂質(zhì)粘土和灰土的壓實(shí)。灰土的壓實(shí)。振動(dòng)法振動(dòng)法利用固定在質(zhì)量為利用固定在質(zhì)量為m的物體上的物體上的振動(dòng)器所產(chǎn)生的激振力，的振動(dòng)器所產(chǎn)生的激振力，迫使被壓實(shí)材料作垂直強(qiáng)迫迫使被壓實(shí)材料作垂直強(qiáng)迫振動(dòng)，從而達(dá)到壓實(shí)的目的振動(dòng)，從而達(dá)到壓實(shí)的目的表面應(yīng)力不大，過(guò)程時(shí)間表面應(yīng)力不大，過(guò)程時(shí)間短，加載頻率大。短，加載頻率大。廣泛用于粘性小的廣泛用于粘性小的砂土、土石填方、砂土、土石填方、瀝青混合材料和水瀝青混合材料和水泥混凝土混合料等泥混凝土混合料等的

3、壓實(shí)。的壓實(shí)。1.壓實(shí)機(jī)械概述二.分類壓實(shí)機(jī)械通?？煞譃殪o力式和動(dòng)力式兩類。1.壓實(shí)機(jī)械概述1. 靜力式壓路機(jī)二.分類壓實(shí)機(jī)械通?？煞譃殪o力式和動(dòng)力式兩類。1.壓實(shí)機(jī)械概述2. 動(dòng)力式壓路機(jī)（1）振動(dòng)式壓路機(jī)a. 按結(jié)構(gòu)質(zhì)量分二.分類壓實(shí)機(jī)械通?？煞譃殪o力式和動(dòng)力式兩類。1.壓實(shí)機(jī)械概述2. 動(dòng)力式壓路機(jī)（1）振動(dòng)式壓路機(jī) 鉸接車架 整體車架雙輪驅(qū)動(dòng)雙鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)手扶式振動(dòng)壓路機(jī)a)手扶單輪振動(dòng)壓路機(jī) b)手扶雙輪振動(dòng)壓路機(jī) c)手扶雙輪鉸接振動(dòng)壓路機(jī)一. 總體設(shè)計(jì)（一）結(jié)構(gòu)形式選擇 1. 動(dòng)力裝置柴油機(jī)優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)應(yīng)用水冷式冷卻和散熱均勻可靠，工作可靠性好；平均有效壓力高，比油耗量較低；由于加

4、大冷卻系統(tǒng)(水箱面積及水泵排量)靈活，能較好地適應(yīng)增壓后散熱的需要；冷卻水套起著隔音作用，噪聲較低；制造技術(shù)簡(jiǎn)單，成本低。冷卻系統(tǒng)使用和維護(hù)不很方便;冷卻系統(tǒng)性能受大氣溫度的影響大，夏天易過(guò)熱，環(huán)境適應(yīng)性較差；氣缸溫度低，燃燒產(chǎn)物中的硫化物多，使氣缸的機(jī)械磨損及腐蝕性磨損嚴(yán)重；水冷柴油機(jī)的外形尺寸大，不易屏蔽，壓路機(jī)總體設(shè)計(jì)難布置;排煙度也較高，影響了環(huán)境保護(hù)。機(jī)械驅(qū)動(dòng)的振動(dòng)壓路機(jī)風(fēng)冷式冷卻系統(tǒng)簡(jiǎn)單，使用維修方便；無(wú)冷卻水箱，抗振性能好；在沙漠和缺水地區(qū)及異常氣候條件下使用的適應(yīng)性好；氣缸熱慣性小，機(jī)器進(jìn)入正常運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)快，機(jī)械磨損和腐蝕性磨損較慢；冷卻系統(tǒng)與柴油機(jī)制成一體，便于外形尺寸的最小優(yōu)

5、化方便壓路機(jī)的總體布置；廢氣排放物較少，有利于環(huán)境保護(hù)。制造技術(shù)復(fù)雜，價(jià)格相當(dāng)于同功率水冷柴油機(jī)的三倍以上液壓驅(qū)動(dòng)的振動(dòng)壓路機(jī)2.振動(dòng)壓路機(jī)設(shè)計(jì)一. 總體設(shè)計(jì)（一）結(jié)構(gòu)形式選擇 2. 傳動(dòng)系統(tǒng)振動(dòng)壓路機(jī)機(jī)械振動(dòng)壓路機(jī)機(jī)械液壓傳動(dòng)系統(tǒng)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)1發(fā)動(dòng)機(jī) 2主離合器 3變速箱 4輪胎 5末級(jí)減速齒輪組 6停車制動(dòng)器7振動(dòng)輪 8轉(zhuǎn)向鉸點(diǎn) 9轉(zhuǎn)向液壓缸 10轉(zhuǎn)向器 11主傳動(dòng)和差速器12換向機(jī)構(gòu) 13行車制動(dòng)器 14雙聯(lián)齒輪泵 15分動(dòng)箱 行走通過(guò)機(jī)械傳動(dòng)，轉(zhuǎn)向和振動(dòng)輪的啟振由液壓傳動(dòng)提供動(dòng)力。輪胎驅(qū)動(dòng)單鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)經(jīng)常采用機(jī)械液壓傳動(dòng)形式。2.振動(dòng)壓路機(jī)設(shè)計(jì)一. 總體設(shè)計(jì)（一）結(jié)構(gòu)形式選擇 2.

6、 傳動(dòng)系統(tǒng)2.振動(dòng)壓路機(jī)設(shè)計(jì)圖10-26全液壓傳動(dòng)系統(tǒng)原理圖1振動(dòng)液壓馬達(dá)(集成件) 2振動(dòng)液壓泵(集成件) 3冷卻器 4轉(zhuǎn)向泵 5油箱6行走液壓泵 7行走液壓馬達(dá) 8行走液壓馬達(dá)(集成件) 9液壓轉(zhuǎn)向器10轉(zhuǎn)向液壓缸 11溢流閥 12風(fēng)扇馬達(dá)一. 總體設(shè)計(jì)（一）結(jié)構(gòu)形式選擇 3. 行駛系統(tǒng)振動(dòng)壓路機(jī)的行駛輪也是工作輪。（1）驅(qū)動(dòng)形式a. 輪胎驅(qū)動(dòng)（單鋼輪）單驅(qū)動(dòng)：整機(jī)的驅(qū)動(dòng)力小，壓實(shí)表面質(zhì)量不好。雙驅(qū)動(dòng)：大型單鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)采用雙驅(qū)動(dòng)形式，由液壓系統(tǒng)提供驅(qū)動(dòng)力，提高了整機(jī)的爬坡能力，明顯改善了壓實(shí)表面質(zhì)量。b. 雙鋼輪雙驅(qū)動(dòng)雙振動(dòng)形式前后鋼輪既是振動(dòng)輪，也是驅(qū)動(dòng)輪，保證了高效的牽引性能和良好

7、的爬坡能力。前后輪振動(dòng)(也可以前輪單獨(dú)振動(dòng))提高了壓實(shí)工作效率和壓實(shí)質(zhì)量，可獲得較高的壓實(shí)度，并且在碾壓溫度較低的鋪層材料時(shí)，能獲得滿意的壓實(shí)效果。2.振動(dòng)壓路機(jī)設(shè)計(jì)一. 總體設(shè)計(jì)（二）總體參數(shù)確定1. 工作質(zhì)量、質(zhì)量分布及線壓力 對(duì)于單輪驅(qū)動(dòng)的壓路機(jī)，驅(qū)動(dòng)輪較大的分配質(zhì)量能保證壓路機(jī)產(chǎn)生足夠的附著力和制動(dòng)力矩，轉(zhuǎn)向輪較小的分配質(zhì)量可以減少?gòu)膭?dòng)輪的擁土現(xiàn)象，但轉(zhuǎn)向輪過(guò)輕將導(dǎo)致壓路機(jī)轉(zhuǎn)向不穩(wěn)定。 輪胎單輪驅(qū)動(dòng)振動(dòng)壓路機(jī)上，驅(qū)動(dòng)輪分配質(zhì)量約為45%50%，壓輪分配質(zhì)量約占40%50%；全輪驅(qū)動(dòng)串聯(lián)振動(dòng)壓路機(jī)的前后輪分配質(zhì)量取相等或相近；全輪驅(qū)動(dòng)單輪振動(dòng)壓路機(jī)振動(dòng)輪的分配質(zhì)量取整機(jī)的60%65%。

8、對(duì)串聯(lián)振動(dòng)壓路機(jī)取上、下車質(zhì)量之比值內(nèi)1.42；輪胎驅(qū)動(dòng)單輪振動(dòng)壓路機(jī)取上、下車質(zhì)量之比值為0.51。壓路機(jī)的質(zhì)量分布主要是前、后輪以及上車（車架及架上質(zhì)量）、下車（振動(dòng)輪）之間的質(zhì)量分配比例。2.振動(dòng)壓路機(jī)設(shè)計(jì)一. 總體設(shè)計(jì)（二）總體參數(shù)確定2. 工作速度（1）作業(yè)工況的碾壓速度 經(jīng)驗(yàn)表明，在一個(gè)振動(dòng)周期內(nèi)振動(dòng)輪行走的距離在3cm左右，就可以克服土壤顆粒之間的粘聚力和吸附力，使之由靜止進(jìn)入到振動(dòng)狀態(tài)。即振動(dòng)碾壓速度v3fcm/s。 由于振動(dòng)壓路機(jī)的振動(dòng)頻率取值范圍為2550 Hz，可得其碾壓速度應(yīng)為2.75.4km/h。 推薦5t以上振動(dòng)壓路機(jī)的碾壓速度取36km/h，35t振動(dòng)壓路機(jī)的碾壓

9、速度取24km/h ， 2t以下振動(dòng)壓路機(jī)的碾壓速度應(yīng)低于3km/h。2.振動(dòng)壓路機(jī)設(shè)計(jì)一. 總體設(shè)計(jì)（二）總體參數(shù)確定5. 最小轉(zhuǎn)彎半徑5. 最小轉(zhuǎn)彎 半徑（1）整體式單輪轉(zhuǎn)向前后兩個(gè)車輪的轉(zhuǎn)向半徑不相同轉(zhuǎn)向輪：固定輪：式中:L壓路機(jī)軸距；壓路機(jī)轉(zhuǎn)向角，即轉(zhuǎn)向輪的偏轉(zhuǎn)角。2.振動(dòng)壓路機(jī)設(shè)計(jì)一. 總體設(shè)計(jì)（二）總體參數(shù)確定5. 最小轉(zhuǎn)彎半徑（2）整體式全輪轉(zhuǎn)向5. 最小轉(zhuǎn)彎 半徑5. 最小轉(zhuǎn)彎 半徑5. 最小轉(zhuǎn)彎 半徑前后輪具有相同的轉(zhuǎn)向角在軸距(L)與轉(zhuǎn)向角()相等的情況下，全輪轉(zhuǎn)向半徑比單輪轉(zhuǎn)向半徑縮小一半。2.振動(dòng)壓路機(jī)設(shè)計(jì)一. 總體設(shè)計(jì)（二）總體參數(shù)確定5. 最小轉(zhuǎn)彎半徑（3）鉸接轉(zhuǎn)向

10、5. 11E前后兩個(gè)車輪的轉(zhuǎn)向半徑不相同前輪：后輪：式中:L壓路機(jī)直線行駛狀態(tài)的軸距；a鉸接銷中心到前輪軸線的水平距離；壓路機(jī)轉(zhuǎn)向角，即為車架的折腰角。2.振動(dòng)壓路機(jī)設(shè)計(jì)二. 工作裝置設(shè)計(jì)（二）振動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)1. 振動(dòng)輪調(diào)幅機(jī)構(gòu)形式2.振動(dòng)壓路機(jī)設(shè)計(jì)（1）正反轉(zhuǎn)調(diào)幅機(jī)構(gòu)質(zhì)量可調(diào)式偏心塊1振動(dòng)液壓馬達(dá) 2偏心殼蓋 3連接螺栓 4偏心殼體 5平鍵 6振動(dòng)軸 7內(nèi)偏心塊質(zhì)量可調(diào)式偏心塊的調(diào)幅原理二. 工作裝置設(shè)計(jì)（二）振動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)3. 振動(dòng)軸與振動(dòng)軸承設(shè)計(jì)計(jì)算2.振動(dòng)壓路機(jī)設(shè)計(jì)（3）振動(dòng)軸承的選擇與校核 振動(dòng)壓路機(jī)上的振動(dòng)軸承通常為特制的專用軸承。這種軸承要既能承受大的離心力負(fù)荷承受大的離心力負(fù)荷，又

11、能對(duì)振動(dòng)軸的撓曲變形有一定的調(diào)心作用調(diào)心作用，并且還能補(bǔ)償熱膨脹造成的游隙減小。二. 工作裝置設(shè)計(jì)（三）減振裝置設(shè)計(jì)2. 減振系數(shù)與總剛度2.振動(dòng)壓路機(jī)設(shè)計(jì)F0sintv自行設(shè)計(jì)時(shí)：v選用已有的減振器而不知其剛度K1時(shí)：測(cè)定減振器的靜撓度二. 工作裝置設(shè)計(jì)（三）減振裝置設(shè)計(jì)3. 減振器材料2.振動(dòng)壓路機(jī)設(shè)計(jì)天然橡膠丁晴橡膠丁晴橡膠：耐油性、耐熱性好，阻尼大，減振效果好，貴。a）硬度（主參數(shù)），初選HS4060，強(qiáng)韌性高，粘結(jié)強(qiáng)度大。（2）力學(xué)性能：硬度、彈性模量與剛度（1）選材b）彈性模量拉壓彈性模量E剪切彈性模量Gc）剛度動(dòng)剛度系數(shù)參考值三. 振動(dòng)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.振動(dòng)壓路機(jī)設(shè)計(jì)開(kāi)式回路振

12、動(dòng)液壓系統(tǒng)1齒輪泵2穩(wěn)壓閥3電液換向閥4齒輪發(fā)達(dá)5冷卻器振動(dòng)輪制動(dòng)油路1液壓馬達(dá) 2制動(dòng)器3振動(dòng)輪 4制動(dòng)閥3.靜力壓路機(jī)設(shè)計(jì)一. 光面鋼輪靜力壓路機(jī)總體結(jié)構(gòu)及選型設(shè)計(jì) 1. 傳動(dòng)系統(tǒng) （1） 傳動(dòng)形式二輪二軸式靜力壓路機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)1轉(zhuǎn)向輪 2發(fā)動(dòng)機(jī) 3主離合器 4變速箱 5小錐齒輪 6大錐齒輪7換向機(jī)構(gòu) 8驅(qū)動(dòng)輪 9換向軸 10萬(wàn)向節(jié) 11二級(jí)終傳動(dòng)3.靜力壓路機(jī)設(shè)計(jì)一. 光面鋼輪靜力壓路機(jī)總體結(jié)構(gòu)及選型設(shè)計(jì) 1. 傳動(dòng)系統(tǒng) （1） 傳動(dòng)形式 機(jī)械傳動(dòng)三輪二軸式壓路機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)1發(fā)動(dòng)機(jī) 2主離合器 3變速箱 4換向離合器 5主動(dòng)錐齒輪 6從動(dòng)錐齒輪 7驅(qū)動(dòng)圓柱齒輪 8中央傳動(dòng)和差速器 9左半軸

13、10最終傳動(dòng) 11驅(qū)動(dòng)輪3.靜力壓路機(jī)設(shè)計(jì)一. 光面鋼輪靜力壓路機(jī)總體結(jié)構(gòu)及選型設(shè)計(jì) 1. 傳動(dòng)系統(tǒng) （2） 換向機(jī)構(gòu)圖10-15齒輪換向機(jī)構(gòu)1主動(dòng)錐齒輪 2從動(dòng)錐齒輪 3換向齒輪 4內(nèi)齒 5橫軸3.靜力壓路機(jī)設(shè)計(jì)一. 光面鋼輪靜力壓路機(jī)總體結(jié)構(gòu)及選型設(shè)計(jì) 2. 行駛系統(tǒng) （1） 轉(zhuǎn)向輪與懸架 “”形架結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)向輪1轉(zhuǎn)向輪軸 2圓形擋板 3輪輻 4輪圈5儲(chǔ)油管 6刮泥板 7II形架 8橫銷 9機(jī)架10轉(zhuǎn)向立軸 11轉(zhuǎn)向臂 12軸承 13立軸軸承座框架結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)向輪與懸架1框架 2叉架 3轉(zhuǎn)向立軸 4轉(zhuǎn)向臂5軸承 6轉(zhuǎn)向輪軸 7轉(zhuǎn)向輪3.靜力壓路機(jī)設(shè)計(jì)一. 光面鋼輪靜力壓路機(jī)總體結(jié)構(gòu)及選型設(shè)計(jì) 2

14、. 行駛系統(tǒng) （2） 轉(zhuǎn)向操縱系統(tǒng)全液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)1轉(zhuǎn)向器 2轉(zhuǎn)向液壓缸 3轉(zhuǎn)向臂 4油箱 5過(guò)濾器 6液壓泵3.靜力壓路機(jī)設(shè)計(jì)一. 光面鋼輪靜力壓路機(jī)總體結(jié)構(gòu)及選型設(shè)計(jì) 2. 行駛系統(tǒng) （3） 驅(qū)動(dòng)輪二輪二軸式靜力壓路機(jī)的驅(qū)動(dòng)輪1輪圈 2撐管 3水塞 4配重鐵 5短軸 6軸承 7軸承座 8機(jī)架 9座圈 10最終傳動(dòng)大齒輪11一輪輻三輪式壓路機(jī)驅(qū)動(dòng)輪1、5輪輻 2輪轂 3蓋板4大齒圈 6吊環(huán) 7輪圈3.靜力壓路機(jī)設(shè)計(jì)二. 輪胎式靜力壓路機(jī)結(jié)構(gòu)及總體設(shè)計(jì) 1. 傳動(dòng)系統(tǒng) 機(jī)械傳動(dòng)形式 行駛速度比光鋼輪靜力壓路機(jī)高 一般采用三軸四擋變速箱，手動(dòng)換擋式操縱。 一擋低速范圍在24km/h，四擋最高速度可達(dá)25 km/h或更高。 終傳動(dòng)常采用鏈傳動(dòng)。 2. 換向機(jī)構(gòu)齒輪換向機(jī)構(gòu)1主動(dòng)錐齒輪2從動(dòng)錐齒輪3換向齒輪4內(nèi)齒5橫軸3