小型液压振动试验台系统设计 论文 定稿.docx

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小型液压振动试验台系统设计论文定稿

小型液压振动试验台系统设计

摘要

液压系统在压路机设计当中应用越来越广泛，本次设计的小型振动式压路机采用全液压传动，对液压系统做了基本的设计，液压系统各元件的选型，整车液压系统的装配设计。

全液压小型振动压路机传动系统动力元件是柴油发动机，发动机传输的动力主要传递给三个驱动系统，即液压行走系统，液压振动系统和液压转向系统，由这三个子系统完成整机主传动系统的行驶、振动和转向功能。

液压振动回路是振动压路机液压系统中的一个重要组成部分，其性能决定了振动压路机的使用范围和压实效果。

液压振动回路中的执行机构为振动液压马达，直接驱动振动轴（也是振动轮的中心轴）。

压路机作业时，振动轴带动其上的偏心块高速旋转产生离心力，强迫振动对地面产生很大的激振冲击力，形成冲击压力波，向地表内层传播，引起被压层颗粒振动或产生共振，达到预期的压实目的。

振动压路机的转向系统多采用铰接式转向，并由液压缸改变相邻车架间的相对夹角，而使振动压路机可以以不同的转弯半径转向。

液压行驶系统采用闭式回路，采用闭式系统专用的变量泵，可以改变转动方向和排量，以次来控制驱动轮的前进、后退，以及行驶速度。

关键词：

振动压路机、液压行驶系统、液压液压振动系统、液压转向系统。

Abstract

Thehydraulicsystemismoreandmorewidelyappliedinthedesignofroadrollersystem.Inthisdesign，theapplicationofthefullhydraulicsystemintheengineeringmachineisattempted.Vibrationroadrollerisanalyzedanddesignedcomprehensively．Hydrauliccomponentsisselected.Thewholehydraulicsystemassemblyoftheroadrollerandthevibrationdeviceassemblyisdesigned.

Theengineunitadoptsdieselengine.Thedrivingforceoftheengineispassedtothreeseparatesystem,thatis,hydraulicwalkingsystem,hydraulicvibrationsystemandhydraulicsteeringsystem.Thethreesubsystemscompletetheroller'sdriving,vibrationandandsteeringfunctions.

Thehydraulicvibrationcircuitisanimportantpartofthemainsystem.Itsperformancedeterminestheusescopeandcompactioneffectofvibratoryroller.Theexecutivebodyofthishydrauliccircuitishydraulicmotor.directlydrivingvibrationshaft（alsothecentershaftthevibrationwheel）.Whentherollerisoperated,thevibrationshaftdrivetheeccentricblockonittorevolveatahighspeed.Forcedvibrationcausegreatimpact,thenformpressurewavewhichistransmittedtotheinnerlayertothesurfaceandexcitetheparticleinthislayertovibrate.Byvibrationorresonanthedesiredcompactionpurposes.isachieved.

Vibratoryrollersteeringsystemusuallyusearticulatedsteering.Therelativeanglebetweenadjacentframesischangedbythehydrauliccylindersothatvibratoryrollerscanturnindifferentturningradius.Thehydraulicwalkingsystemadoptvariabledisplacementaxialpistonpumpofswashplatedesignedforhydraulicclosedcircuit.Therotationdirectionanddisplacementofthepumpcanbechangedsoastocontrolthedrivingwheelmovingforwardandbackward,anditsmovingspeed.

Keywords：

Vibrationroadroller;Hydraulicvibrationsystem;Hydraulicwalkingsystem;Hydraulicsteeringsystem.

1概述

1.1选题目的与意义

小型振动式压路机是一种用于路面养护和小型路面工程施工的压实机械。

适用于城乡道路、停车场、沥青路面的修补及市政等小型工程的压实作业。

由于体积小重量轻，使得驾驶、作业灵活机动，更易于在狭窄空间施工。

小型全液压振动压路机采用液压行走、液压振动和全液压转向系统。

全液压传动技术的应用不仅大大减轻了操作人员的工作强度，而且使整机的性能有了很大提高。

如泵和马达容量大、体积小、效率高；电气与液压的联合作用，使液压振动系统的操作和控制过程实现高度的自动化；液压马达易于实现正反转，通过和振动压路机激振装置的配合，可以获得不同的振幅，控制马达的转速，可以获得不同的频率；换向加速度小而使换向更为柔和、平稳等。

目前，国外绝大多数均属此结构性能，而国内大多数机属单轮驱动，单轮振动，机械传动。

因此，国内机型已远不能满足现阶段路面施工工艺要求。

国际上著名的压路机制造商像西德BOMAG公司生产的BWl00AD（2吨），BWl20AD（2.5吨），BWl30AD（3.5吨）双锻轮振动压路机年产量及销售量都在3000台以上：

瑞典的DYNAPAC公司的CCl02（2.3吨），CCl22（2.6吨），CCl42（3.9吨）双钢轮振动压路机年产量及销售量也在l000台以上。

说明国外在高速公路网形成以后主要以路面维修为主，因此，大力开发研制小型液压振动式压路机是公路发展的必要。

1.2设计题目及参数要求

设计题目：

1.5吨液压振动式压路机液压系统设计

主要技术参数及要求：

（3）液压系统最大工作压力：

31.5MPa；

（3）整车重1.5吨；

（3）振动频率为25Hz，振幅0.2mm；

（3）压路机由液压马达驱动，爬坡能力25°，行走速度3km/h。

1.3液压系统配置

振动压路机应有如下三个功能：

（1）振动压实功能通过机械偏心振动方式，强迫滚轮产生振动来压实土壤。

（2）行驶功能压路机完成在振动压实过程中的行驶（前进和后退）以及非振动压实工作状态下的快速行驶。

（3）转向功能实现压路机的左右转向功能。

由于振动式压路机的各个功能是独立的，所以与各功能适应的三个系统均是独立配置系统。

各系统由独立的动力元件、控制阀和执行元件构成。

分别为液压行驶系统、液压振动系统和液压转向系统。

2压路机工作参数的确定

2.1主机结构方案拟定

目前，国内大多数小吨位双钢轮同类机型的振动压路机，多为单轮振动单轮驱动，并且多为整体框架式。

本次设计采用单钢轮驱动，单钢轮振动，前轮为振动轮，后轮为驱动轮。

转向采用铰接转向：

转弯半径小，灵活方便，在狭窄地域能灵活应用，在压实弯道时可提高路面的压实均匀度。

2.2基本参数确定计算

2.2.1工作重量m

压路机工作重量为

2.2.2前后轮分配重

根据压路机的工作重量，给前轮分配重，后轮分配重。

根据【3】前后轮分配推荐范围，

，合乎要求。

2.2.3重心位置的确定

前后轮中心轴距离取c=。

设重心水平位置为O，前后轮重心分配距如图1所示。

图1重心O前后分配距求解简图

∵

∴

∴

2.2.4压轮直径

取压轮直径D=，前后轮直径相等。

2.2.5压轮宽度

压轮的宽度通常参考直径取之。

根据【2】式2-1-6，压轮宽度为

式中：

——宽度系数，光轮振动压路机取=1.4～1.65。

压轮的宽度为

2.2.6前后轮静线载荷

前轮静线载荷

后轮静线载荷

2.3行走速度

压路机的工作速度应考虑到作业工况的碾压速度和运输工况的行使速度。

压路机的碾压速度是根据滚动压实工艺规范选定的。

碾压速度对土壤的压实效果有显著的影响。

在铺层厚度一定时，压路机传递给填方内的能量与碾压变数和碾压速度之比值成正比。

较低的碾压速度能使铺层材料在压实力的作用下有足够的时间产生不可逆变形，及更好的改变被压实材料的结构。

然而压实速度还与生产率有密切的关系。

所以碾压速度应存在一个最佳值，这个最佳值就是在不降低压实质量的前提下，选择尽可能高的碾压速度，以保证压路机有较高的效率。

与静作用压实相比，振动压路机的碾压速度对压实效果的影响更加明显。

因为在振动压实时，土壤颗粒由静止的初始状态变化为运动状态要有一个过程。

这个过程持续时间的长短与土壤力之间的粘聚力、吸附力的大小有关，也与振动压路机的静线载荷有关。

试验表明，为了克服土壤颗粒之间的粘聚力和吸附力，对一般的亚粘土应至少三次有效的强迫振动，才足以使这些土壤颗粒处于振动状态。

而振动压路机的线载荷越大，颗粒从静止到运动的转换时间越短。

经验表明，在一个振动周期内振动轮行走的距离在3cm左右，就可以土壤颗粒之间的粘聚力和吸附力，使之由静止进入到运动状态。

由此可以导出振动碾压速度cm/s。

由于压路机的振动频率为Hz，可得其碾压速度应为

考虑到静线载荷大小的影响，推荐5t以上的振动压路机碾压速度取3～6km/h，3～5t振动压路机碾压速度取3～4km/h，2t以下振动压路机碾压速度应低于3km/h。

因此，振动压路机的最高碾压速度取3km/h。

压路机运输工况的行驶速度，应考虑行驶稳定性和机器颠簸的程度选定。

对于由刚性车轮驱动的压路机，最高行驶速度推荐为8～10km/h。

此处取最高行驶速度为8km/h。

3初选发动机

3.1发动机基本形式的确定

在振动压路机发送机的基本形式选择中，首先应确定的是采用柴油机还是汽油机。

振动压路机最常用的动力装置是柴油机，与汽油机相比，柴油机有如下优点：

（1）柴油机热效率高，油耗低，燃料经济性好，价格便宜，成本低。

（2）柴油机工作可靠，耐久性好，无需点火系统，故障少，使用寿命长。

（3）可采用较高的增压度和较大的缸径来提高柴油机功率。

（4）排气污染较低。

（5）防火安全性好。

但柴油机工作比较粗暴，燃油压力及其升高率高，振动和噪声较大，主要构件和运动件的尺寸和质量都较大，