YZ20D型振动压路机总体设计.docx
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YZ20D型振动压路机总体设计
YZ20D型振动压路机总体设计
YZ20D型振动压路机总体设计摘要
振动压路机是一种高效的压实机械，广泛应用于道路建设施工中。
目前国产振动压路机以中小吨位和机械传动方式为主，而性能优良的全液压重型振动压路机主要依赖于进口。
为彻底改变这种现状，必须研制和生产具有自主知识产权的高性能重型振动压路机。
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2215891151
本文本论文简述了国内外压实设备和压实技术的发展概况、振动压实的原理、振动轮的结构和工作原理、振动压路机的压实特性与压实效果,动力学特性和振动压实机理进行了研究与分析，建立了振动轮的数学模型，明确了振幅、加速度、激振力、对地面作用力与振动频率之间的动态响应关系，以此作为参数的设计依据,计算出了YZ20D型振动压路机的整机工作质量、振动频率、振幅、激振力、发动机功率等压路机压实作业中重要的振动性能参数及振动轮等关键技术结构进行研究及确定，最大功率。
本文在理论分析和计算的基础上，完成了YZ20D型振动压路机总体和液压系统、振动轮总成等主要部件的设计。
关键词:
振动压路机;总体参数;功率计算;爬坡校核;液压系统
YZ20DTypeVibratoryRollersOverallDesign
Abstract
Vibratoryrollerisakindofhighlyefficientcompactionmachinewhichiswidelyusedintheroadconstruction.Mostofdomesticvibratoryrollersadoptingmechanicaltransmissionarelightormediumsizeatpresent,whilefullhydraulicandheavyvibratoryrollerswithhighperformancearemainlydependedonimportation.Tochangetheactualitycompletely,theheavyvibratoryrollerswithhighperformanceanourownintellectualpropertyrightsmustbedevelopedandmanufactured.
Thegeneraldevelopmentofroadrollersisstatedinthispaper.Thetheoriesofvibratorycompactingandtheconfigurationandworktheoryofvibratorywheelandthecompactcharacteristicandeffectofvibratoryroadrollerareintroduced.Inthis
paperthephysicalproperty,dynamiccharacteristicsandvibrationcompactionmechanismofsoilarestudiedandamathematicalmodelofvibratoryrollersiscreated.
Thedynamicresponsesbetweentheamplitude,acceleration,excitingforce,actingforceonthegroundandvibrationfrequencyaredetermined,andaccordingtowhich,frequency,amplitudeandmassaredesigned.Determinetheimportantvibratory
performancespecificationsforthecompactionoperationofroller，suchasthe
operatingmass，vibratoryfrequency，amplitude，centrifugalforce，powerofengine
andsoon.
Basedontheoreticalanalysisandcalculation,theoveralldesignofmodelYZ20Dvibratoryrollerandthemainpartdesignofhydraulicsystem，rollerand
vibrationdampingsystemhavebeencomplished.
KeyWords:
Vibratoryroller;theoverallparameters;Gradeabilitycheck;
shockabsorbers;Hydraulicsystem
1绪论.....................................................................................................................11.1研究的背景....................................................................................................11.2研究的意义....................................................................................................11.3国内外相关研究现状.....................................................................................61.3.1国内研究情况.........................................................................................61.3.2国外研究情况.........................................................................................71.4研究的主要内容.............................................................................................82振动压路机设计综述......................................................................................92.1振动压路机....................................................................................................92.1.1振动压路机的种类..................................................................................92.1.2振动压路机的基本结构和特点............................................................10
2.1.3振动压实的基本原理............................................................................102.1.4振动压实的性能特点.............................................................................112.1.5振动压实的结构特点.............................................................................112.2振动压路机总体设计...................................................................................123总体参数确定及部件设计计算..................................................................153.1振动压路机总体参数的确定.......................................................................153.1.1振动压路机总体参数的选择依据.........................................................15
3.1.2名义振幅的选择...................................................................................153.1.3振动压路机工作频率的选择..............................错误～未定义书签。
11
3.1.4振动压路机部分质量的确定..............................错误～未定义书签。
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3.1.5振动压路机振动加速度的校核..........................错误～未定义书签。
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3.1.6振动压路机工作速度的确定..............................错误～未定义书签。
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F0Fs3.1.7激振力和振动压路机对地面的作用力....错误～未定义书签。
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3.1.8振动轮宽度和直径的确定..................................错误～未定义书签。
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3.2振动压路机发动机功率的计算..................................错误～未定义书签。
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3.2.1行驶功率P1........................................................错误～未定义书签。
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3.2.2转向功率P2........................................................错误～未定义书签。
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3.2.3换向功率P3........................................................错误～未定义书签。
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P43.2.3振动压路机的爬坡功率（KW）..................错误～未定义书签。
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3.2.4振动压路机的振动功率P5.................................错误～未定义书签。
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3.2.5振动压路机的功率组合......................................错误～未定义书签。
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3.2.6振动功率P5的研究讨论....................................错误～未定义书签。
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4振动压路机爬坡能力校核...........................................................................204.1爬坡能力的概述...........................................................................................204.2由牵引力决定的压路机爬坡能力................................................................20
4.3由附着力决定的压路机爬坡能力................................................................21
5压路机数学模型和运动方程的建立.........................................................24
5.1振动压路机数学模型的建立原则................................................................24
5.2两个自由度系统振动压路机的运动方程....................................................24
5.3运动方程中各个参数的取值.......................................................................276振动压路机的动态响应...............................................................................29
x,,a,,6.1位移-频率（）和加速度-频率（）曲线...............................29
F0,,FS,,6.2激振力-频率（）曲线和振动压路机对土的作用力-频率（）
曲线...............................................................................................................30
m2x,,F0,,FS,,6.3下车质量对曲线、曲线和曲线的影响.............31
x,,K16.4减振器刚度对曲线的影响...........................................................32
x,,6.5土的刚度和阻尼对曲线的影响.........................................................32
7振动压路机液压系统....................................................................................337.1液压传动性能特点分析...............................................................................337.2振动压路机行走液压系统...........................................................................347.3振动液压系统...............................................................................................357.4转向液压系统...............................................................................................358结论...................................................................................................................35参考文献..............................................................................................................36致谢..................................................................................................................37毕业设计（论文）知识产权声明.................................................................38毕业设计（论文）独创性声明.....................................................................39
1绪论
1.1研究的背景
我国公路建设正处于高速发展的阶段，交通建设一直作为我国国民经济建设的重点投资领域，随着公路总里程的增加和出口量增多，需求量将逐年增长。
公路建设的投资为开发面向国内中、高档用户的超重型振动压路机提供了极其广阔的市场空间。
目前国内年产量6000台压路机中，振动压路机不到总产量的70%，而发达国家为90%以上，并且国内振动压路机产量中14吨以下的中小吨位压路机仍占有相当比例，按国家有关要求规定，高等级公路建设必须采用14吨以上超重型压路机才能获得施工资格。
根据近年来高等级公路建设中使用的压路机已向20吨发展的情况，开发20吨超重型压路机市场前景较好阁。
现代公路都是在原始地面基础上，自下而上由自然土石方和各种混合料逐层铺筑起来的各种结构层。
这些结构层除了承受上层的重量载荷和车辆的流动变载荷外，还要遭受日晒、雨淋、冰雪、洪水、地震等自然气候灾害的侵蚀与破坏。
如果各层材料压实不足，将直接导致道路面层出现沉陷、波浪、裂纹等缺陷。
路基和路面的早期破坏，将降低运输效率、提高运输成本、诱发交通事故、危及行车安全、大幅增加道路养护成本。
随着交通流量与大吨位车辆的与日俱增，对道路强度、刚度、平整度和气候稳定性要求越来越高。
为了适应这些要求，必须对各铺层材料运用重型压实机械进行逐层压实以达到高标准的密实度。
经过良好均匀压实的铺层，材料颗粒间摩擦阻力和内聚力增大，道路强度、刚度和承载能力大大提高;材料内部的空隙减少，颗粒之间结合更加紧密，能抵抗水的渗透，改善道路的水稳定性和抗冰冻的能力;路面获得好的平整度，车辆行驶更舒适、平稳。
工程实践证明，将筑路料的密实度增加1%，道路的承载能力会增加10%,15%。
尽管压实所需的费用只占总施工预算的1%,4%，但压实结果对道路的使用寿命是至关重要的。
我国公路建设正逐步采用高的压实标准，为达到这样的标准，国家建设部门规定，只有装备16吨级以上重型振动压路机的施工单位才具备参与高等级公路建设的资质。
因此，随着每年大量高速公路的开工建设，市场对于重型振动压路机的需求量不断增加。
目前国产振动压路机在压实性能、可靠性、液压传动、电器控制等方面与国外产品相比还存在一定的差距，产品系列以中小吨位机械传动方式为主，而性能优良的全液压重型振动压路机主要依赖于进口。
要彻底改变这种现状，就必须研制和生产具有自主知识产权的高性能重型振动压路机，既能满足市
场需求，又能为我国高等级公路建设提供现代化的高效压实装备，确保公路建设的质量。
1.2研究的意义
振动压路机是施工工程的重要设备之一，用来压实各种土壤，碎石料，各种沥青混凝土等。
在公路施工中，多用在路基，路面的压实，是筑路施工中不可缺少的压实设备。
根据压路机工作原理，结构特点，操作方法和用途等的不同，有不同的分类方法。
振动压路机是利用机械自重和激振器产生的激振力，迫使土壤产生垂直振动，急剧减小土颗粒间的内摩擦力，达到压实土壤的目的。
振动压实可以根据不同的铺筑材料和铺层厚度，合理地选则振动频率的振幅，提高压实效果，减少压实遍数。
振动压路机的压实深度和压实生产率均高于静力压路机，是一种理想的压实设备。
振动压路机最适宜压实各种非粘性土（砂、碎石、碎石混和料）及各种沥青混凝土等。
是公路、机场、海港、堤坝、铁道等建筑和筑路工程必备的压实设备。
YZ20D型超重型压路机是长沙中联重工科技发展股份有限公司以建设部长沙建设机械研究院为依托，充分发挥其科技创新优势，瞄准国外压路机先进技术，高起点研制成功最新推出的单钢轮全液压自行式压路机。
该机采用现代工业设计方法设计，选用原装进口的优质配置，是一种高品质，高可靠性，环保型的产品。
它可广泛用于各种等级的公路，铁路，机场，港口及各种工业场地基础层和中间层的压实施工，特别适宜砾石，碎石，沙石混合料等非粘性土壤的高效压实。
YZ20D超重型振动压路机在安装装配式凸块构件后可用于块状和粘土的压实。
1.3国内外相关研究现状
1.3.1国内研究情况
我国工程机械行业起步较晚，振动压路机的发展源于1961年西安公路交通学院与西安筑路机械厂联合开发的3t自行式振动压路机。
目前，国内已初步形成以徐州工程机械厂、洛阳建筑机械厂为主的二十余家压路机生产厂家，能够生产数十种型号规格的压路机产品。
国内压路机生产企业应充分认识到自身产品在技术性能上与国外先进产品存在的差距，找出自己的不足，认真借鉴和学习国外产品的先进技术，并结合国内市场的需要不断创新。
只有奋起直追，才能为提高国产振动压路机竞争力。
长沙建设机械研究院以及中联重工业科技发展股份有限公司一直致力于振动压路机的开发与实验工作并取得了显著的成绩。
其中，YZ14，YZ16型压路机已开发成功。
1999年，长沙中联重工科技发展股份有限公司以建设部长沙建设机械研究院
为依托，充分发挥其科技创新优势，瞄准国外压路机先进技术，高起点研制成功了YZ2OD型全液压双驱动振动压路机，这是长沙中联重工科技发展股份有限公司凭籍建设部长沙建设机械研究院几十年从事压路机研究所取得的科研成果和丰富的设计经验,在充分吸收借鉴九十年代未国内外最先进的压路机技术的基础上而开发的压路机产品,是目前国内作用力最大,压实效果最佳的超重型振动压路机。
该机采用全液压双驱动，驱动桥内装了防止轮胎打滑的差速锁，无级变速，钢轮振动，双频双幅，三级减震，发动机、液压系统和振动轴承等关键零部件选用世界著名品牌，确保使用可靠。
我国压路机行业生产研制水平与我国经济建设仍不相适应，尤其是重型和超重型振动压路机生产数量和品种依然较少，产品的可靠陛和外观质量等综合技术经济指标和自动控制技术方面仍低于国外先进水平闹。
积极引进国外先进技术，加强技术创新，开发出具有自主知识产权和独特技术的产品，缩小与国外先进生产企业的差距，对国内压路机生产厂家来说迫在眉睫。
设计技术的整体水平还处于经验设计时期，近十多年的压路机技术发展，大部分是通过技术引进实现的。
以技术模仿，降低零部件的成本为主;加强科学实验，进行技术测试，建设高水平的实验室的进程还处于起步阶段;CAD技术，有限元分析，机电液一体化，动态设计，仿真等现代设计技术
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