鋼輪振動壓路結構設計 說明書

本科畢業(yè)論文（設計）鋼輪振動壓路機結構設計摘要在建筑工程作業(yè)中，通常會用到振動壓路機，這中設備多用于混凝土、渣土、碎石等的碾壓。其次，在公路作業(yè)中，也會借用此設備來進行路面的壓實，可見其在工程中的重要地位。振動壓路機一般有很多種類，主要由它的功能結構、外形特點和工作方式原理等因素來區(qū)分，通常振動類型的壓路機其振動輪根據(jù)幅頻也方式也可分為很多種，比如單頻單幅的振動、單頻多幅的振動、多頻多幅的振動，還有一些是無極類的調頻調幅。因此，可以說振動壓路機作用很大，種類也很繁多，是施工作業(yè)的核心設備。近些年，在我國機械設備的使用越來越廣泛，其中振動壓路機也隨之不斷發(fā)展，技術工藝也逐漸趨于成熟階段，但是在某些方面和一些國際先進企業(yè)所生產(chǎn)的設備相比較之下還有一些不足之處，因此還需要投入更大的精力來進行研究。本次設計中主要對振動壓路機的振動輪相關技術和參數(shù)進行改進，目的在于讓其在實際的操作使用中能夠高效運行，爭取將設備技術作以推進，縮小和國際水平的差距。在此次課題中，為了達到以上所述的設計目的，主要做了以下一些工作，首先對振動壓路機行業(yè)發(fā)展的具體情況進行了資料收集和概述，然后了解了設備具體結構的組成，接下來對振動輪進行相關研究，對功率、剛度和相關結構作以分析和設計校核運算，使整體設計較為完善。關鍵詞：振動壓路機；聯(lián)軸器；振幅；激振力；減振ABSTRACTInconstructionengineeringoperations,vibratoryrollersareusuallyused,andtheequipmentismostlyusedforrollingconcrete,muck,gravel,etc.Secondly,inhighwayoperations,thisequipmentwillalsobeusedtocompacttheroadsurface,whichshowsitsimportantpositionintheproject.Therearegenerallymanytypesofvibratoryrollers,whicharemainlydistinguishedbyfactorssuchastheirfunctionalstructure,appearancecharacteristicsandworkingprinciples.Generally,thevibratingwheelsofvibratoryrollerscanalsobedividedintomanytypesaccordingtoamplitudeandfrequency,suchassinglefrequencyandsingleamplitude.Vibration,single-frequencyandmulti-amplitudevibration,multi-frequencyandmulti-amplitudevibration,andsomearenon-polartypeoffrequencymodulationandamplitudemodulation.Therefore,itcanbesaidthatthevibratoryrollerhasagreateffectandawidevarietyoftypes.Itisthecoreequipmentforconstructionoperations.Inrecentyears,theuseofmachineryandequipmentinourcountryhasbecomemoreandmorewidespread.Amongthem,vibratoryrollershavealsobeencontinuouslydeveloped,andthetechnologyandtechnologyhavegraduallybecomemature.However,insomerespects,theyarecomparedwiththeequipmentproducedbysomeinternationaladvancedenterprises.Therearestillsomeshortcomings,somoreenergyneedstobeinvestedinresearch.Inthisdesign,therelatedtechnologyandparametersofthevibratingwheelofthevibratoryrolleraremainlyimproved,withthepurposeofenablingittooperateefficientlyinactualoperationanduse,strivingtoadvancetheequipmenttechnologyandnarrowthegapwiththeinternationallevel.Inthisproject,inordertoachievetheabove-mentioneddesigngoals,thefollowingworkwasmainlydone.First,thespecificsituationofthedevelopmentofthevibratoryrollerindustrywascollectedandsummarized,andthenthespecificstructureoftheequipmentwasunderstood.Thevibratingwheelconductsrelatedresearch,analyzesanddesignscheckcalculationsonpower,stiffnessandrelatedstructures,sothattheoveralldesignismorecomplete.KEYWORDS:vibratoryroller；Vibrationexciter；Amplitude；Vibrationforce；vibration目錄摘要 2ABSTRACT 3第一章緒論 61.1設計的意義 61.2國內外壓路機產(chǎn)品技術概述與發(fā)展趨勢 6第二章設計方案比較 82.1外振式振動壓路機 82.2內振式振動壓路機 82.3單輪振動壓路機 92.4雙輪振動壓路機 92.5擺振式振動壓路機 92.6定向式振動壓路機 10第三章變頻變幅振動論的壓實原理 113.1振動壓實機理 113.2變頻變幅振動壓實的優(yōu)勢 14第四章振動輪總成設計思路 15第五章變頻變幅振動輪的總體設計及計算 165.1振動輪振動參數(shù)的討論及確定 165.1.1振動頻率 165.1.2工作振幅和名義振幅 165.1.3振動加速度 175.1.4振動壓路機工作速度和壓實遍數(shù) 195.1.5激振力 205.1.6振動輪的振動功率 205.2振動輪主要工作參數(shù)的設計計算 215.2.1壓路機的工作質量及其分配 215.2.2振動輪的直徑和寬度 225.3振動輪激振機構 23第六章重要元件有限元分析 266.1振動軸有限元分析 266.1.1、材料模型添加 266.1.2、裝夾條件添加 266.1.3、加載受力邊界條件 276.1.4、網(wǎng)格劃分 286.1.5、計算結果分析 286.2減震板的有限元分析 286.2.1、材料模型添加 296.2.2、裝夾條件添加 296.2.3、加載受力邊界條件 306.2.4、網(wǎng)格劃分 306.2.5、計算結果分析 30第七章總結 32第八章各零部件三維附圖 33 348.1各零件的作用 39參考文獻 40第一章緒論1.1設計的意義振動壓路機是用于壓縮各種土壤、碎石和瀝青混凝土的重要設備之一。在公路建設中，主要用于路基和包裝的保證，可以說其作用之重要。振動壓路機一般有很多種類，主要由它的功能結構、外形特點和工作方式原理等因素來區(qū)分，通常振動類型的壓路機其振動輪根據(jù)幅頻也方式也可分為很多種，比如單頻單幅的振動、單頻多幅的振動、多頻多幅的振動，還有一些是無極類的調頻調幅。因此，可以說振動壓路機作用很大，種類也很繁多，是施工作業(yè)的核心設備。根據(jù)基于振動壓縮原理的土壤共振理論，當頻率與被壓縮土壤的固有振動數(shù)相同或非常接近時，振動壓縮效果最好。如果振動壓路機運行在其他土壤中，土壤的固有振動數(shù)將發(fā)生變化。另一種情況也就是若設備的相關頻率不是可以隨意變化的，那么這種情況下就很難讓其良好工作，效率也不高。也就是說，這種靠振動工作的設備為了能夠高效進行作業(yè)，就需要對其頻率的變化進行把握和控制，能夠根據(jù)期望進行作業(yè)。重復沖擊幅值理論表明，為了改善機器的運動，在工作時應該保證輪子本身的機械振幅還有其重量大小。由相關的設計理論我們還能得知，要想令振動輪與土壤之間的接觸有保障，必須有一個較小的振幅，以避免離開振動輪。振動輪在同時被壓縮時，其振動幅值是不同的。因此，振動壓路機還需要有多種振幅。1.2國內外壓路機產(chǎn)品技術概述與發(fā)展趨勢大約上個世紀三十年代左右，在德國工業(yè)發(fā)展區(qū)發(fā)明出了人類意義上首太振動形式的壓路設備。在這之后，人們逐漸對這一領域展開相關的研究，使得機械材料和零件設備技術飛速發(fā)展和革新，這種大型機械設備在上世紀中葉以后較為普遍的占據(jù)了機械行業(yè)的半壁江山，那么它的種類和制造方式特點也越來越繁雜。隨著社會對壓路機動態(tài)性能、精度和自動化的要求，液壓傳動技術于20世紀60年代應用于壓路機，國外振動壓路機大多在20世紀70年代實現(xiàn)液壓傳動。然后，將電液控制技術應用于振動形式的壓路設備，對于它的相關運動工作形式、振動形式還有自動控制部件等皆適用了液壓傳動的機構。上個世紀后期，由于高新技術和電子技術的出現(xiàn)，使得各個行業(yè)進行了一場換新大革命。寶馬已經(jīng)開發(fā)了一個振動振幅調節(jié)保證系統(tǒng)，已迅速引入世界市場。目前，在世界范圍內，液壓傳動、電動輪驅動、折射定向技術已經(jīng)成熟，但是自動類型的完全不同于傳統(tǒng)方式的控制形式還只是最初的發(fā)展期。雖然振動參數(shù)已經(jīng)有了劃時代的發(fā)展，但是這還不夠，還要繼續(xù)研究下去。 我國壓路機的發(fā)展主要是借鑒國際上其它發(fā)達國家和技術領先的企業(yè)進行改革，我們國家的壓路機企業(yè)從國外引進先進的技術，開發(fā)生產(chǎn)全液壓單鋼筒振動壓路機。20世紀90年代，國內壓路機走上了舞臺。將壓路機的機械傳動系統(tǒng)移植到整個液壓振動壓路機上，取代了原有的液壓傳動部件和傳動軸，形成了傳動系統(tǒng)，形成了國產(chǎn)固有的機械單缸。以低價取勝的振動輪壓路機相關行業(yè)氛圍正在慢慢變好。當前，我們國家振動形式的壓路設備在一定程度上發(fā)展還是處于相對來說比較滯后的狀態(tài)，還是在單輪運作形式和簡單的機械傳動形式下進行，因此說和國際上其它發(fā)達企業(yè)還有很大的差距，需要去快速趕進和創(chuàng)新設計發(fā)展。毋庸置疑，需要在高端技術和設備上下足功夫，積極開拓國內外先進市場，是國內外企業(yè)的主要課題。 目前，國際振動壓路機正朝著模塊化結構、多功能機械、機械、安全、智能化、專業(yè)化的方向發(fā)展?；A設施建設特別是道路建設的不斷發(fā)展，預計將增加壓路機的銷量，提高增長速度。因為技術方面的一些差距，我們國家的相關行業(yè)還需要大量的發(fā)展空間才能趕上國際水平。先進和高科形式的設備是我們將來一段時間內的發(fā)展方向和發(fā)展主力。

第二章設計方案比較振動形式的壓路設備通常有著許多不同特性的機器，這是由于它本身在主要機構振動結構上面種類的不同，加上其安裝配置的類型也不同所造成。通常我們由激振器結構的安裝形式和位置不相同將此設備按照內、外兩種振動形式來進行區(qū)分，其次又由于輪子的安裝也有位置上面的區(qū)別，那么還可以將其分成擺陣形式和單、雙振動形式等，此外，我們還可以由其機械傳動和振動的載荷形式不同加以區(qū)分，其中由垂直方向振動、振蕩還有沒有固定方向的擺動形式。2.1外振式振動壓路機振動壓路機的振動機構有不同的結構和方法，形成了工作性能不同的振動壓路機。例如，振動女按振動女位置可分為內、外兩種振動形式來進行區(qū)分，其次又由于輪子的安裝也有位置上面的區(qū)別，那么還可以將其分成擺陣形式和單、雙振動形式等，此外，我們還可以由其機械傳動和振動的載荷形式不同加以區(qū)分，其中由垂直方向振動、振蕩還有沒有固定方向的擺動形式，那么垂直方向上面的振動我們通常將其叫做相對不自由的定向振動，或者是兩軸振動的振動形式。圖2-1外振式振動壓路機2.2內振式振動壓路機外置振動式振動壓路設備一般在結構上面設置有上下兩個架子，那么在這兩部分設備上面分別都配置著能夠進行壓縮的緩沖器結構，然后在下端部分我們再將振動形式的壓路設備安裝上。若是振動軸帶動偏心塊進行比較高的速度來轉動工作的時候，配置在下架的壓輪與下架將會進行同時的振動作用。這種壓路機結構簡單，維修方便。2.3單輪振動壓路機顧名思義，我們能夠知道這種壓路設備在形式上肯定只有單一一個振動輪，那么它上面若還安裝著很多的輪子，其它的是不會進行振動的，一般在作用上只有一部分的前進牽引力作用或者對壓路機設備進行一個方向的導引作用。那么，此外這種只有一個輪子的振動設備還有比較明顯的優(yōu)點就是它本身的機械結構不會復雜，其中比較大的輪子將會對機器的整體支撐起到一個輔助作用，它還有驅動力大，側向性能好的優(yōu)點。小系列單輪振動壓路機適用于小型擔保工程或道路養(yǎng)護工作。2.4雙輪振動壓路機其中，這種兩輪振動形式的壓路設備和單輪相比自然在整體結構上面將會比較復雜，比如說我們常見的cc21型號的機器設備，它的一對輪子既要進行驅動，還要進行衰減等作用。但是從另一方面來講，這種兩輪形式的機械設備在工作性能和效率上肯定是優(yōu)于第一種的，和第一種單輪的形式來比，這種形式在實際的土壤工作生產(chǎn)中效率能夠增大到百分之八十左右，其次，在瀝青混凝土環(huán)境下多負荷情況的時候，它的生產(chǎn)率可提高百分之五十左右。2.5擺振式振動壓路機擺振式壓路機上有兩個振動輪，兩個振動輪上的偏心塊有相位差，啟動時由齒輪帶傳動，不改變位置差，保持轉動方向一致。由于兩個激振器所產(chǎn)生的離心力方向總是相反的，所以滾筒的兩個振動輪總是凸出。當另一個輪子接觸地面時，整個壓路機不僅會振動，而且啟動時還會向后晃動。圖2-2擺振式振動壓路機2.6定向式振動壓路機一般來說，振動壓路機是無定向振動，無定向振動壓路機是根據(jù)振動輪的周長來改變激振力的。在同一振動輪上，兩個不同構型的激振器，理論上可以使地面受到純水平振動力或純垂直振動力的作用。這叫做定向振動。2.7設計方案本設計是一種具有內振雙振幅無定向形式的振動壓路設備。在機械行走、振幅不單一、工作可靠、激振力大、效率高、機械化結構的優(yōu)良保證設備。

第三章變頻變幅振動論的壓實原理3.1振動壓實機理振動壓力會對土體產(chǎn)生快速而連續(xù)的影響。當壓力波從土體表面向土體深處傳播時，土體顆粒處于振動狀態(tài)。小的土壤顆?？梢蕴顫M大的土壤顆粒的氣功，使土壤的體積盡可能小。 同時，無壓力振動也會根據(jù)情況得到良好的壓縮效果。由于泥土或完全水飽和的砂土的振動，消除了內摩擦，這些材料在重力的影響下被壓縮。這種力會阻礙土的壓縮，所以為了減小土顆粒之間的黏聚力和黏聚力的影響，有必要利用振動與壓力的判斷。在土壤中，土壤顆粒形成表面黏聚力，黏聚力隨土壤粒徑的減小而增大。粘結力是由于粘土顆粒間的分子力作用而形成的。 對于土體振動保證，要達到理想的保證效果，必須滿足以下條件。土顆粒處于非靜止狀態(tài)，消除了內摩擦力；在土中產(chǎn)生應力和內聚力。關于土的振動壓實的三種學說：（1）首先就是關于共振問題，由相關原理我們能夠知道，當土壤處于壓實狀態(tài)時，會有一個其本身所固有的頻率，那么這個頻率要是與振動機構的振動頻率處在同一點時，那么就會發(fā)生一個共振的現(xiàn)象，此時土壤的壓實效果也是最好的。但是在這個壓實的工作中，土壤本身的頻率也不是一成不變的，它會隨著壓實變化，那么這就要求我們的設備振動頻率要能夠進行調整適應。（2）其次，因為土壤的壓實效果是因為其本身所引起的壓縮變化，那么在工作進行之前，我們應該對設備的動量進行一個增強，也就是說機械設備要具有不小的振幅和振動部件的質量。（3）最后，還有內摩擦減少的說法。因為工作過程主要是強振動的運動過程，那么土壤所收到的摩擦將會隨之變得不明顯，加上單個葉片的運動工作強度不是很大，那么土壤就會輕松被壓實。那么，在振動工作的時候，輪子就要和被壓實物體進行良好的接觸。也就是土的振動頻率要與壓輪的達到一致就能使得工作質量提升。在這種情況下，從振動傳遞到土壤的振動能量是純振動能量，以實現(xiàn)壓輪，在這種工作狀態(tài)下，振幅很小，所以它不會離開地面。在實際的作業(yè)中，振動設備在對路面進行壓實的過程中，輪子會有振動的作用，而且這個作用同時會令路面受到一些來回往復的沖擊作用力。那么設備的輪子會來回往復地進行沖擊作用，那么路面或者土壤也就會隨之不間斷產(chǎn)生沖擊。而且它不會發(fā)散出去，而是在路面或者土壤等物體內部進行深度方向的一個傳播作用，那么我們就能夠得出振動波會由于輪子的工作而不間斷的發(fā)出振動，進行傳播擴散作用，具體可以看下圖3-1中所示的。與此同時，被壓物體也有一些微小體，那么這些微小體在工作過程中也會從靜止狀態(tài)變?yōu)檫\動摩擦的狀態(tài)，而且被壓物體其中的一些微小的水分也會隨振動進行水霧層的形成，這將會變成微小物體的間接潤滑作用。也因此微小顆粒體之間的摩擦將不會變大，而是相反大大降低，這就會對整個壓實工作產(chǎn)生正面的影響促進作用。而且由于微小體的靜止變運動狀態(tài)會令它們進行自我填充作用，具體可以從圖3-2中所示的現(xiàn)象看出來。圖3-1振動沖擊波在土中的傳遞圖3-2壓實前、壓實后被壓實材料顆粒排列狀態(tài)a)壓實前b)壓實后在實際工作中，如果要使得土壤或者其它物體壓實，那么它們的微小物體顆粒就應該能夠順利進行運動，那么就應該時這些微小體之間的內部阻力和黏著力變小一些。因此對于振動形式的壓路設備我們應該對其結構進行設計，分析好能夠滿足要求的工作參數(shù)，這樣在實際作業(yè)的時候就不會存在路面松散不實的現(xiàn)象，從而令工程質量得以提升。我們將被壓物體比如土壤的壓實度用E代表，那么壓實度就和壓路設備的相關其它參數(shù)之間的關系如下運算表達式：（3.1）式中，——振動壓路機振動輪的線載荷，N/cm；——振動壓路機工作振幅，mm；——振動壓路機工作頻率（角頻率）；——振動壓路機的工作速度，m/s。為了克服土顆粒間的粘結力和吸附力，振動壓路機的線載荷和振幅需要足夠大。線性載荷越大，被壓縮土表面的質量壓力越大，那么微小體之間就會使得單葉強度結構的損壞。其次，如果輪子的振動幅度比較大的時候，此時微小顆粒就會有一個比較容易的運動，顆粒間的黏聚力越容易被破壞，土越容易被壓縮。振動形式的壓路設備本身的運動頻率大小就會使得物體微小體的內部移動狀態(tài)受到影響，如果作業(yè)時其頻率大概和“壓路機土”振動系統(tǒng)的第二自然平面度持平時，那么土壤的微小體內部運動就會加劇，相互沖擊作用使顆粒增強。此時，土壤似乎在流動。 當土壤流動時，某些材料的內摩擦阻力幾乎為零。因此，為了獲得完全的壓實效果，這些材料只能在流動狀態(tài)下振動。 瑞典Dynapac在振動和非振動條件下測試了各種材料在不同物理條件下的摩擦阻力對話?？梢钥闯觯c干水泥、干砂、飽和水砂一樣，低粘聚力材料在振動作用下的內摩擦阻力接近0。因此，只要滿足特定的加速度要求，材料就可以通過振動實現(xiàn)自密度。在振動條件下，粘性土的內摩擦阻力也會明顯減小。為了使其緊湊，需要一定的壓力。那么這是，就必須使得土壤的開始具有的附著力和強度受到設備的振動幅度影響。那么也就是振動輪的線載荷越大，確定效果越好。3.2變頻變幅振動壓實的優(yōu)勢在實際應用中，壓縮層的土體特性不同，顆粒大小也不同，對振動頻率和振動幅度大小自然也就會有不一樣的要求。結果表明，低黏土的振動頻率和振幅與顆粒間的相對運動和壓實效應之間的關系也得到了證實。見下圖3-3。圖3-3振動頻率和振幅與壓實效果的關系由圖3-3可以看出：1.當振動頻率處于25～35Hz之間的時候壓實效果最好；2.可見如果增大振幅那么能夠令壓實工作得到有力保證；3.振動頻率過大會降低壓縮效果。原因是由于振動強度過大的影響，表面與振動輪表面分離，表面嚴重不規(guī)則碰撞，過度變形。振幅是振動壓路機上下運動的量。振幅越大，被壓縮的土壤或材料的質量就越大，壓縮的深度或厚度也就越大。如果所要求的壓縮深度不大，則不需要大振幅壓縮。由于壓縮能太高，不僅被壓縮層中的土壤或材料吸收不了，而且被壓縮薄層也會放松。對于厚碾壓層，雖然上層被壓縮到一定程度，但在連續(xù)軋制達到完全壓縮之前上層會再次松散。

第四章振動輪總成設計思路圖為振動輪的整體設計結構，從圖示中我們能夠得知電機的運轉會帶動軸的轉動，那么其次還在兩端的軸承上面配置有偏心塊結構，此兩組結構都由固定和非固定的兩塊組成，與振動的軸裝配成一套進行工作。軸的正、負轉動同時又會讓偏心塊結構生成一個偏心的激振力。圖4-1本次設計振動輪結構示意圖1.滾筒2.固定偏心塊3.振動軸4,5.墊圈6軸承座端蓋7聯(lián)軸器8支承矩形鋼9振動馬達10螺栓11.橡膠減震塊12.振動馬達固定法蘭13,14螺栓15.滾筒圖4-2本次設計振動輪3D結構示意圖圖4-3本次設計振動輪爆炸圖

第五章變頻變幅振動輪的總體設計及計算5.1振動輪振動參數(shù)的討論及確定設備的輪子通常根據(jù)其振幅和頻率來進行主要設計，借助這兩個參數(shù)能夠將輪子的振動力的大小和輪子的振動加速度的大小計算出來，其次就是計算振動壓路機的功耗。5.1.1振動頻率設備的振動頻率f（Hz）、周期T(s)和角頻率ω(rad/s)可以由下面一些列運算式表示出來：（5.1）=2=（5.2）T==（5.3）式中n——激振器轉速，r/min。由課題設計的說明書我們能夠知道，頻率在25hz-30hz這個范圍內選取，其次振動速度的大小在1500-1800R/min范圍內來進行設計選擇，因此我們可以根據(jù)軸轉速來進行頻率的設計和改變。 設備的在實際的工作時頻率可以按照以下范圍進行參考：壓實路基25～30Hz壓實次基層25～40Hz壓實路面30～50Hz5.1.2工作振幅和名義振幅振動壓路機在振動壓縮運行過程中，輪子實際的工作振幅用A表示的振動壓路機的運行振幅。由于土層的剛度是任意的，壓路機的振動振幅也是任意的。因此，在設計中，在振動壓路機的支撐臺上增加“名義振幅”A0，這個參數(shù)的大小只與振動質量和空氣的靜態(tài)偏心有關，而不受外部工作條件的限制。振動壓路機的名義振幅的計算公式如下：A0=(5.4)式中，——激振器的靜偏心距；——下車質量（振動輪質量）。這個設計之中，振動輪質量大約為11.1t。由上述相關討論我們能夠得知：如果設備的振動質量知道了，當我們需要對名義振幅進行調整時，那么就要對激振器的靜偏心距進行改變，其中是偏心質量和偏心距兩者之間進行相乘。名義振幅的取值參考范圍為下面所列出來的：壓實路基1.4～2.0mm壓實次基層0.8～2.0mm壓實路面0.4～0.8mm在此次課題中，輪子的上、下車振幅大小為1.7毫米和0.9毫米。5.1.3振動加速度當確定好名義振幅和振頻之后，我們再對輪振動的加速度作一個校核工作。(5.5)式中，——名義振幅，mm；ω——振動角頻率，Hz。振動輪加速度的校核范圍：壓實路面4～7g壓實基礎5～10g在此課題中我們知道，名義振幅上、下車的大小為1.7毫米和0.9毫米,而對于下車來說，它的頻率的最大值為26，那么我們可以借助此值來進行一個初步的校核工作。4.6經(jīng)計算，振動速度屬于壓縮路面范圍。其實在保證運行時，當振動壓路機的振動振幅達到最大，且工作頻率也最大時，振動壓路機的振動過大，壓縮效果不好。在實際應用中，兩種最大值同時出現(xiàn)的概率非常小。另一方面，在掌握了測定原理后，一般來說，當振動壓路機保證粘性物料、混合土等或地基時，采用低頻、高振幅工況。實時模擬高頻率和低振幅工況下的砂土或淺層路面。在此處，我們能夠得知整套設備要有一套控制系統(tǒng)對振動幅度大小與頻率的大小來進行精確調控，而不是振動輪，因此對于它的設計不涵蓋。那么兩種情況的最大值進行分析如下：壓實路面：的范圍為4～7g由公式5.5，導出帶入頻率最大值，及的最大值，又由，得出即，當頻率值最大的時候，應該把振幅控制在2.6mm以下。這組頻率和振幅的數(shù)值即為：=26Hz=2.6mm壓實路基：的范圍為5～10g由公式5.5，導出帶入振幅最大值，及的最大值，又由，得出即，當振幅在最大數(shù)值時，應該使頻率在29Hz以下。這組頻率和振幅的數(shù)值即為：=29Hz=1.7mm綜上所述，該設計中振動處于最強烈的時刻保持在這兩個數(shù)據(jù)之間，那么我們對這兩組數(shù)據(jù)要進行一個校核工作。=26Hz=2.6mm和=29Hz=1.7mm5.1.4振動壓路機工作速度和壓實遍數(shù)振動形式的壓路設備和傳統(tǒng)的設備不一樣，它的工作速度大小通常定義為設備在工作時的前進速度，在這過程中用時長短與被壓物內部微小顆粒的附著力大小有一定的聯(lián)系，還和設備本身所具有的線載荷大小相關，當它大時所用的時間也就會減小一些。 當層厚一定時，被壓縮材料傳遞的能量與碾壓次數(shù)成正比，與碾壓速度成反比。隨著速度的增加，碾壓的次數(shù)也隨之增加。隨著軋制速度的增加，沖擊次數(shù)減少。當碾壓速度與路徑數(shù)不一致時，無法達到設計的要求。選擇合適的轉速。一般轉速為3km/h～6km/h，高頻并不意味著增加轉速，轉速應保持在3km/h～6km/h5.1.5激振力振動壓路機振動輪的激振力：(5.6)如果這力的值比較大時，那么設備在進行實際工作時在路面或者物料上面的抗壓強度大小就會隨之增強，那么在此次課題中，我們使得力的變大和振幅和振頻平方成正比關系。5.1.6振動輪的振動功率振動壓路機的功率是振動壓路機振動輪產(chǎn)生的振動所消耗的功率為了計算真正的動力，目前還沒有完整的計算方法。但根據(jù)公司產(chǎn)品的特點，瑞典Dynapac公司繪制了每個產(chǎn)品系列的振動力和力曲線。經(jīng)過一系列新產(chǎn)品的開發(fā)，在曲線中尋找所需要的功率。雖然德國勞森豪森采用的自動態(tài)計算法的計算方法有其優(yōu)缺點，但通過實踐基本可以實現(xiàn)。計算振動壓路機實力我們通常借助經(jīng)驗設計公式來進行設計分析，這是由于其簡單可行。比較上述兩種方法的優(yōu)缺點，初步計算采用第一種方法。振動功率的經(jīng)驗計算公式：(5.7)式中，——振動系統(tǒng)消耗功率，W；——振動質量，Kg；——名義振幅，mm；——振動輪數(shù)量；——頻率修正系數(shù)，見表5.1。表5-1振動功率的頻率修正系數(shù)頻率（Hz）25~3031~3536~4041~4546~505.56.577.58經(jīng)過計算能夠得到兩組最大值如下：=26Hz=2.6mm和=29Hz=1.7mm第一組：當=26時，代入進行計算得：=158730W第二組：=103785W我們取上面較大的一個數(shù)據(jù)作為此次需要的。那么就有=15.8KW。5.2振動輪主要工作參數(shù)的設計計算其主要的參數(shù)設計是外部形狀尺寸大小和作業(yè)時的質量這兩部分。5.2.1壓路機的工作質量及其分配作業(yè)時的質量為設備的重要設計數(shù)據(jù)，其由油、水、壓重物加上并一名司機在內的振動壓路機的總質量。振動形式的壓路設備的自身機械架子和輪子的重量大小兩者之間的比值一般在下面所示的設計運算范圍內取最為合適一些：m1/m2=13.9/11.1=1.25=0.8~1.8式中，m1——機架質量；m2——振動輪質量。由實際的設計工作經(jīng)驗我們能夠得知，當上下車也就是架子和輪子的重量比值大小大約在1附近時，此時的路面壓實效果比較好一些，作為設計參考。5.2.2振動輪的直徑和寬度如果設備的振動輪子的重量恒定，那么當其輪子寬度尺寸大小變大的時候，對物體的壓實深度影響就會比較小一些。那么如果輪子的重量大小恒定時，對于其寬度尺寸大小和其直徑尺寸的大小都不能太小，否則會影響工作質量和效率。那么此處通常有如下兩種設計運算思路，后者方法主要是對前者方法的一個校核作用。（1）算法一：線載荷的表達式如下：(5.8)式中，——振動輪的分配載荷，N；——振動輪寬度，cm。我們把輪子的重量大小帶進去計算，那么，可以得出振動輪的寬度尺寸大小設計運算式如下所示：我們知道，本課題中的輪質量大小是11.1噸，那么換算之后大概表示為111000牛。表5-2振動壓路機產(chǎn)品目錄（部分）型號工作質量（t）靜線壓力(N/cm)振動輪尺寸直徑×寬度（mm）振動頻率（Hz）激振力(kN)振幅(mm)YZ12122631530×213030110～2200.8～1.6YZ14A143201500×2150302851.6YZJ12122581530×2130272451.7DF-YZ14141500×2150322701.6由于靜線載荷的大小需要為760-1050N/cm范圍里面比較合適，那么由常規(guī)設計經(jīng)驗選925N/cm。那么輪寬就有：由相關要求我們能夠得知輪寬尺寸大小通常是其直徑尺寸大小的的1.1倍到1.8倍之間這個范圍，那么我們最終取輪直徑尺寸大小為70厘米。5.3振動輪激振機構目前振動壓力機上都采用旋轉慣性激振器，這種激振器有許多不同的形式1.單幅激振器單幅的激振器通常為可以進行運轉作用的偏心形式的軸，要么是將一個偏心塊配置安裝在軸之上進行代替，下圖5-1中有兩種，此激振器只能產(chǎn)生一種振幅。（a）（b）圖5-1單幅激振器機構形式偏心圓振動軸；b）偏心塊振動軸2.逆轉偏心塊疊加雙幅激振器在下圖5-2里面我們能夠看出其中軸和一個固定塊相互連接，其次還有一個非固定的偏心塊在軸上面進行嵌套。如果軸上的馬達進行工作運轉的時候此時就能夠產(chǎn)生兩種相互不同的靜偏心距。圖5-2變更偏心軸旋轉方向產(chǎn)生雙振幅機構a）小振幅位置b）大振幅位置從上中可以看到如果軸進行順時針的工作運轉時，此時固定與非固定這兩個塊的靜偏心距得到差值，那么就會有比較小的振動幅度出現(xiàn)，如圖a；反之，相加就會有比較大的幅度產(chǎn)生，如圖b。那么通過這種方式只用調節(jié)軸的工作運轉方向就能夠設備的振動幅度進行增減改變。對于此次設計我們就采用了圖5-3所示可以進行正反轉的結備，借此來對設備的振動幅度進行一個調節(jié)作用。圖中這樣的設計結構不會很復雜，工作時效率比較高，而且振動幅度大小的調節(jié)也比較方便。缺點就是不能做到激振器和輪子在工作時運轉的方向相同這個需求，而且實際工作中還會產(chǎn)生較大的沖擊導致設備一些零部件使用周期變短。圖5-3C12振動調幅機構示意圖a）順時針旋轉b）逆時針旋轉1—活動偏心塊2—振動軸3—擋銷4—固定偏心塊

第六章重要元件有限元分析6.1振動軸有限元分析現(xiàn)借助三維設計分析軟件Solidworks里面的Simulation有限元分析模塊來對振動的軸做一個靜力學的分析，借這個分析來觀察零件在不同參數(shù)下的應力和變形,校核零件強度，保證產(chǎn)品的可靠性。軸的三維模型如下。軸的材質為40Cr，查閱相關資料。40Cr材料主要屬性如下表6.1材料40Cr的屬性屬性名稱數(shù)值單位數(shù)值類型彈性模量2.11e+011N/m2恒定屈服強度7.85e+008N/m2恒定密度7870Kg/m3恒定抗剪模量8.28e+010N/m2恒定抗拉強度9.8e+008N/m2恒定泊松比0.277——恒定在Solidworkssimulation中建立靜力分析算例，具體操作如下：6.1.1、材料模型添加右鍵點擊算例名稱->編輯材料->選擇40Cr材料。6.1.2、裝夾條件添加1.軸承夾具（根據(jù)軸承在裝配中的安裝位置，使其只作用在軸承所受力的面）2.固定軸承軸段結構平面的節(jié)點位移，類型選擇滾柱/滑桿，固定幾何體平面，使軸軸向固定。3.高級夾具：類型選擇在圓柱面上，圓周0rad，使軸不旋轉。6.1.3、加載受力邊界條件1.根據(jù)文中數(shù)據(jù)計算，固定偏心塊處受徑向力Fr1=1637（N），移動偏心塊出受徑向力Fr2=448（N）。6.1.4、網(wǎng)格劃分根據(jù)使用工況，兼顧分析結果的準確性和計算機性能，在受力較為集中部位設置較高精度網(wǎng)格，其他位置合理設置網(wǎng)格精度。6.1.5、計算結果分析應力分析結果根據(jù)應力云圖，應力主要集中在鄰近軸承的軸肩部位，最大的應力大概是1.1e+007（N/m2），比其屈服強度大小要小一些，為7.85e+008（N/m2）。因此軸的強度符合要求。變形分析結果根據(jù)變形量云圖，零件軸身有向受力一側彎曲的傾向，最大變形位移約0.01mm，可判定零件結構穩(wěn)定。6.2減震板的有限元分析接下來我們再來分析零件在不同參數(shù)下的應力和變形,校核零件強度，保證產(chǎn)品的可靠性。減震板的三維模型如下。減震板的材質為TH200，查閱相關資料。HT200材料主要屬性如下屬性名稱數(shù)值單位數(shù)值類型彈性模量1.48e+011N/m2恒定屈服強度——N/m2恒定密度7200Kg/m3恒定抗剪模量5.66e+010N/m2恒定抗拉強度2e+008N/m2恒定泊松比0.31——恒定在Solidworkssimulation中建立靜力分析算例，具體操作如下：6.2.1、材料模型添加右鍵點擊算例名稱->編輯材料->選擇HT200材料。6.2.2、裝夾條件添加1、根據(jù)減震板在裝配中的安裝位置，將墊圈與承臺件與減震板接觸位置做切割面。2、在減震板切割面位置設置固定夾具。6.2.3、加載受力邊界條件1.根據(jù)文中數(shù)據(jù)計算，減震板受來自筒壁的最大里為Fr=4170（N）。作用位置為減震板與筒壁接觸面。6.2.4、網(wǎng)格劃分根據(jù)使用工況，兼顧分析結果的準確性和計算機性能，在受力較為集中部位設置較高精度網(wǎng)格，其他位置合理設置網(wǎng)格精度。6.2.5、計算結果分析應力分析結果根據(jù)應力云圖，應力主要集中在鄰近減震板承的減震板肩部位，最大應力為2.3e+007（N/m2），小于材料的抗拉強度2e+008（N/m2）。因此減震板的強度符合要求。變形分析結果根據(jù)變形量云圖，零件有向遠離螺栓墊片一側彎曲的傾向，最大變形位移約0.01mm，可判定零件結構穩(wěn)定。

第七章總結通過幾個月的學習與研究，終于圓滿完成了畢業(yè)設計，在完成論文的過程中我克服了不少困難，也在老師的指導下學習到了很多新的知識在現(xiàn)代各種各樣的工程建設中，都會用到壓路機，他起到了關鍵的作用，隨著對各種工程的要求不斷地提高，各式各樣的壓路機也不斷地出現(xiàn)在人們的眼前，隨著技術的更新發(fā)展，從以前壓實只能依靠本身的重量到現(xiàn)在運用十分廣泛的振動壓路機，還有不斷發(fā)展的沖擊式壓路機，都體現(xiàn)出了各種工程對壓路機的重視在振動壓原理和壓路機的振動壓實中，根據(jù)相關振動幅度的不斷改變，我們還能夠借助裝置工作產(chǎn)生的力來對偏心塊的位置作以調整，還能夠對最大和最小力的差值進行改變。總的來說，整個課題都是是獨立完成的。雖然經(jīng)歷了很多困難，但從中受益良多。它充分發(fā)揮了自己的學習能力和實踐能力，增強了自己的自信心。

第八章各零部件三維附圖圖8-1幅板的三維圖圖8-2鋼輪的三維圖圖8-3活動偏心塊的三維圖圖8-4固定偏心塊三維圖圖8-5橡膠減震塊的三維圖圖8-6振動軸的三維圖圖8-7軸承座的三維圖圖8-8振動電機的三維圖圖8-9振動座端蓋的三維圖圖8-11聯(lián)軸器的三維圖圖8-12減振連接板的三維圖圖8-13矩形支承鋼的三維圖圖8-14振動電機固定法蘭的三維圖圖8-15振動輪總成三維圖的三維圖圖片8-16鋼輪整體的三維圖

8.1各零件的作用1.幅板：用于支撐鋼輪，固定鋼輪和軸的相對位置；2.鋼輪：滾壓壓實面的作用；3.活動的偏心塊：此部件的轉動作用會有偏心矩和激振力的產(chǎn)生；4.固定形式的偏心塊：與上述部件兩者構成一組激振器，當我們進行調整就能使激振力和振幅也進行調整；5.橡膠減震塊：用于消除或減少振動的傳遞；6.振動軸：支承激振器等零件并傳遞運動和轉矩；7.軸承座：用來支撐軸承；8.振動電機：此設備在軸的兩端裝配上能夠進行調整的偏心塊結構，使其在軸的帶動下進行運轉會有離心力產(chǎn)生，這個力就會進而產(chǎn)生激振力；