12T振動(dòng)壓路機(jī)總體和液壓系統(tǒng)、振動(dòng)輪總成、減振系統(tǒng)等主要部件的設(shè)計(jì)【含CAD圖紙?jiān)次募?/h1>
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畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙
摘 要
振動(dòng)壓路機(jī)是一種高效的壓實(shí)機(jī)械，廣泛應(yīng)用于道路建設(shè)施工中。對(duì)國(guó)內(nèi)外壓實(shí)機(jī)械發(fā)展史的研究，把握壓實(shí)技術(shù)和壓實(shí)機(jī)械的發(fā)展趨勢(shì)及最新動(dòng)態(tài)。為12T壓路機(jī)產(chǎn)品的定位提供依據(jù)。
我國(guó)壓路機(jī)，整體技術(shù)水平與國(guó)外相比仍有差距，主要表現(xiàn)在：產(chǎn)品型號(hào)不全、重型和超重型壓路機(jī)生產(chǎn)數(shù)量和品種仍然較少、專用壓實(shí)設(shè)備缺乏、綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)和自動(dòng)控制方面仍低于國(guó)外先進(jìn)水平。
本文在理論分析和計(jì)算的基礎(chǔ)上，完成了12T振動(dòng)壓路機(jī)總體和液壓系統(tǒng)、振動(dòng)輪總成、減振系統(tǒng)等主要部件的設(shè)計(jì)，在方案、結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)方法上進(jìn)行了部分改動(dòng)：采用全液壓的傳動(dòng)方案，通過3個(gè)相互獨(dú)立的液壓回路實(shí)現(xiàn)行走、振動(dòng)和轉(zhuǎn)向三大基本功能，與機(jī)械傳動(dòng)相比在壓實(shí)效果、爬坡能力、質(zhì)量分配、操作控制和整體布局方面具備更大優(yōu)勢(shì)。轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)采用鉸接式車架折腰轉(zhuǎn)向的方案，轉(zhuǎn)彎半徑小、機(jī)動(dòng)性好、前后輪跡重疊、重心低、駕駛員視野開闊。制動(dòng)系統(tǒng)采用靜液壓制動(dòng)，多片式摩擦制動(dòng)和電液操作下的同時(shí)制動(dòng)，制動(dòng)效果良好。激振器設(shè)計(jì)成振動(dòng)軸加兩個(gè)活動(dòng)偏心塊的結(jié)構(gòu)形式，偏心塊被放置在充滿硅油的圓柱形箱體內(nèi)，既實(shí)現(xiàn)了雙頻雙幅的振動(dòng)功能，又避免了對(duì)潤(rùn)滑油的攪動(dòng)和強(qiáng)烈的換向沖擊。減振系統(tǒng)采用橡膠減振器，利用更加簡(jiǎn)化的單自由度振動(dòng)數(shù)學(xué)模型，推導(dǎo)出達(dá)到最大減振效果時(shí)減振系統(tǒng)總的動(dòng)剛度，作為橡膠減振器設(shè)計(jì)的依據(jù)，并對(duì)壓路機(jī)進(jìn)行了穩(wěn)定性分析。
關(guān)鍵詞：振動(dòng)壓路機(jī)，總體設(shè)計(jì)，車架，液壓，激振力，減振
ABSTRACT
Vibratory compaction is an efficient machine, widely used in the construction of road construction. The development of domestic and foreign research into the history compacting machinery, take compaction and compaction machinery ethnology trends and latest developments. 12T Roller products to provide the basis for positioning.
China road roller, the overall technological level compared with foreign countries there are still gaps, mainly in: Model insufficiency, heavy and extra heavy-duty roller number and variety of production is still small, specialized compaction equipment, lack of comprehensive technical and economic indicators and automatic control is still lower than the advanced level.
In this paper, theoretical analysis and calculation based on the overall completion of 12T vibratory roller and hydraulic systems, vibration wheel assembly, shock absorber system and other major components of the design, plan, structure and design methods for innovation: all-hydraulic transmission scheme, by three independent hydraulic circuit of walking, vibration and steering the three basic functions, and compared the compaction effect of mechanical drive, climbing ability, quality and distribution, operation control and the overall layout has more advantages. Turn structure using the program articulated frame waist to change direction, turning radius, mobility, front and rear tracks overlap, low center of gravity, the driver broad field of vision. Hydraulic brake system with static brake, multi-disc friction brake and electro-hydraulic operation, while braking, braking effect is good. Eccentric shaft vibration exciter designed to increase the structure of two active forms of eccentric, eccentric block is placed in cylindrical cabinets filled with silicone oil, both achieved double amplitude of the vibration frequency function, but also avoids the agitation and lubricants The impact is strong. Rubber shock absorber damping system is to use a more simplified single degree of freedom vibration model is derived for maximum vibration damping effect of the total system when the dynamic stiffness, as the basis for the design of rubber shock absorber, and the roller was stability analysis.
KEY WORDS: vibratory roller, design, frame, hydraulic, vibration force, vibration
目錄
第一章 前言 1
1.1壓實(shí)機(jī)械簡(jiǎn)介 1
1.1.1壓實(shí)機(jī)械發(fā)展簡(jiǎn)史 1
1.1.2壓實(shí)機(jī)械的分類 1
1.2國(guó)內(nèi)外壓實(shí)機(jī)械和壓實(shí)技術(shù)的發(fā)展概況 2
1.2.1國(guó)內(nèi)壓實(shí)機(jī)械和壓實(shí)技術(shù)發(fā)展概況 2
1.2.2國(guó)外壓實(shí)機(jī)械和壓實(shí)技術(shù)現(xiàn)狀 3
1.2.3壓實(shí)機(jī)械的發(fā)展趨勢(shì) 5
1.3壓路機(jī)發(fā)展的最新技術(shù)和趨勢(shì) 6
1.4課題的提出和主要研究?jī)?nèi)容 8
1.4.1 12T全液壓振動(dòng)壓路機(jī)設(shè)計(jì)任務(wù)的提出 8
1.4.2 12T全液壓振動(dòng)壓路機(jī)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 9
1.5本章小結(jié) 9
第二章12T振動(dòng)壓路機(jī)總體設(shè)計(jì) 10
2.1機(jī)型的確定 10
2.2總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 11
2.3主要系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案 11
2.3.1傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案 11
2.3.2轉(zhuǎn)向及車架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案 13
2.3.3制動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案 15
2.4基本參數(shù)的確定 16
2.4.1名義振幅 16
2.4.2振動(dòng)頻率 17
2.4.3振動(dòng)加速度 18
2.4.4激振力和靜偏心矩 18
2.4.6 12T振動(dòng)壓路機(jī)的基本參數(shù)表 20
2.5 本章小結(jié) 21
第三章 振動(dòng)壓路機(jī)的主要部件 23
3.1液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 23
3.1.1行走驅(qū)動(dòng)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 23
3.1.2振動(dòng)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 27
3.1.3轉(zhuǎn)向液壓傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 29
3.2振動(dòng)輪總成結(jié)構(gòu)及工作原理 31
3.2.1振動(dòng)輪總成 31
3.2.2激振器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及計(jì)算 32
3.2.3振動(dòng)軸承的選擇與校核 34
3.4 減振裝置設(shè)計(jì) 35
3.4.1振動(dòng)壓路機(jī)的減振 35
3.4.2減振系統(tǒng)的減振系數(shù)與總剛度 35
3.4.3減振器的材料 37
3.4.4橡膠減振器的設(shè)計(jì)計(jì)算 37
3.4.6．橡膠減振器的校核計(jì)算 39
第四章 壓路機(jī)整機(jī)穩(wěn)定性分析 41
4.1穩(wěn)定性工況分類 41
4.2坡道縱向靜態(tài)穩(wěn)定性 41
4.3計(jì)算結(jié)果分析及討論 43
4.4關(guān)于整機(jī)穩(wěn)定性的分析討論 44
4.5 12T壓路機(jī)穩(wěn)定性計(jì)算分析 44
4．6本章小結(jié) 45
結(jié)論 46
致 謝 48
參考文獻(xiàn) 49
- 4 -
第一章 前言
1.1壓實(shí)機(jī)械簡(jiǎn)介
1.1.1壓實(shí)機(jī)械發(fā)展簡(jiǎn)史
壓實(shí)原理的應(yīng)用起源于中國(guó)，早在1000多年前的隋唐時(shí)期就使用了人力或畜力拖動(dòng)的石滾。
1262年，美國(guó)制成了世界上第一臺(tái)以蒸汽機(jī)為動(dòng)力的自行式三輪壓路機(jī)。
1929年，美國(guó)制成了世界上第一臺(tái)以柴油機(jī)為動(dòng)力的自行式光輪壓路機(jī)。
1930年，德國(guó)設(shè)計(jì)了用履帶拖拉機(jī)牽引的振動(dòng)平板夯，1940年，在此基礎(chǔ)
上設(shè)計(jì)成功了振動(dòng)壓路機(jī)。
振動(dòng)壓路機(jī)的出現(xiàn)，改寫了壓實(shí)機(jī)械的歷史：不僅替代了過去靠單一增加主機(jī)的重量，來增加壓實(shí)力的做法。而且在壓實(shí)理論上也有新發(fā)展，目前被人們接受有四大理論：1.內(nèi)摩擦減少學(xué)說；2.共振學(xué)說；3.反復(fù)載荷學(xué)說；4.交變剪應(yīng)變學(xué)說。新理論的產(chǎn)生必然帶來產(chǎn)品的革命。因此，引起了各國(guó)制造商的關(guān)注，對(duì)振動(dòng)壓路機(jī)進(jìn)行了廣泛的研究。
最初，振動(dòng)壓路機(jī)只用于壓實(shí)非粘性材料，隨著技術(shù)性能的改進(jìn)和提高，振動(dòng)壓路機(jī)已廣泛地用于粘性材料、瀝青路面和混凝土的壓實(shí)工作。60年代后，隨著振動(dòng)壓實(shí)理論的深入研究和完善，涌現(xiàn)了各種形式的振動(dòng)壓實(shí)機(jī)械，液壓技術(shù)的廣泛應(yīng)用，使振動(dòng)壓實(shí)機(jī)械得到了迅速發(fā)展，目前已形成了品種繁多的壓實(shí)機(jī)械家族。
1.1.2壓實(shí)機(jī)械的分類
根據(jù)壓實(shí)機(jī)械的工作原理、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、傳動(dòng)形式、操作方法和用途的不同，有不同的分類方法，習(xí)慣上把壓實(shí)機(jī)械分為壓路機(jī)和夯實(shí)機(jī)兩大類。
1、壓路機(jī)：按壓實(shí)原理，壓路機(jī)可分為靜作用壓路機(jī)、振動(dòng)壓路機(jī)和組合式壓路機(jī)。靜作用壓路機(jī)又可分為光輪壓路機(jī)和輪胎壓路機(jī)。振動(dòng)壓路機(jī)可分為手扶式振動(dòng)壓路機(jī)、自行式振動(dòng)壓路機(jī)、兩鋼輪串聯(lián)式振動(dòng)壓路機(jī)和拖式振動(dòng)壓路機(jī)。振動(dòng)壓路機(jī)按振動(dòng)機(jī)構(gòu)分又可分為：圓周振動(dòng)；扭轉(zhuǎn)振動(dòng)即振蕩；智能振動(dòng)，其中包括：垂直振動(dòng)、斜向振動(dòng)和水平振動(dòng)；復(fù)式振動(dòng)即扭轉(zhuǎn)振動(dòng)和軸向振動(dòng)的疊加：混沌振動(dòng)壓路機(jī)即主頻附近的寬頻激振。
2、夯實(shí)機(jī)：夯實(shí)機(jī)有蛙式打夯機(jī)、振動(dòng)平板夯、振動(dòng)沖擊夯和爆炸夯四種。振動(dòng)平板夯又可分前行和可逆行振動(dòng)平板夯兩種。振動(dòng)沖擊夯又分為電動(dòng)和內(nèi)燃振動(dòng)沖擊夯兩種。
1.2國(guó)內(nèi)外壓實(shí)機(jī)械和壓實(shí)技術(shù)的發(fā)展概況
1.2.1國(guó)內(nèi)壓實(shí)機(jī)械和壓實(shí)技術(shù)發(fā)展概況
建國(guó)以前，我國(guó)只有一些壓路機(jī)的修配工廠，直到1940年，大連仿制出了我國(guó)第一臺(tái)蒸汽壓路機(jī)。建國(guó)以后，上海市工程局廈門筑路機(jī)械廠（洛陽建筑機(jī)械廠前身）于1952年成功地制造了6t三輪壓路機(jī)，1954年廈門筑路機(jī)械廠由上海遷往洛陽，改名為洛陽建筑機(jī)械廠，并于1957年試制成功了12/15t三輪壓路機(jī)，洛陽建筑機(jī)械廠成為我國(guó)第一個(gè)生產(chǎn)壓路機(jī)的專業(yè)廠。
進(jìn)入20世紀(jì)60年代，徐州工程機(jī)械廠、上海工程機(jī)械廠和三明重型機(jī)械廠先后加入了壓路機(jī)生產(chǎn)廠行列，先后設(shè)計(jì)出6/8t、8/10t、10/12t、12/15t光輪壓路機(jī)，淘汰了蒸汽壓路機(jī)。1961年，西安公路學(xué)院與西安筑路機(jī)械廠聯(lián)合開發(fā)了3t自行式振動(dòng)壓路機(jī)，標(biāo)志著我國(guó)自行開發(fā)設(shè)計(jì)振動(dòng)壓實(shí)機(jī)械的起步。1964年，洛陽建筑機(jī)械廠設(shè)計(jì)出4.5t振動(dòng)壓路機(jī)。1966年，徐州工程機(jī)械廠設(shè)計(jì)了9/16t輪胎壓路機(jī)。
20世紀(jì)70年代，交通部系統(tǒng)的德州筑路機(jī)械廠（山東公路機(jī)械廠前身）、西安筑路機(jī)械廠、四川公路機(jī)修廠和廊坊筑路機(jī)械廠也加入到壓路機(jī)的生產(chǎn)行列。1974年，洛陽建筑機(jī)械廠與長(zhǎng)沙建筑機(jī)械研究所合作開發(fā)了10t輪胎驅(qū)動(dòng)壓路機(jī)和14t拖式振動(dòng)壓路機(jī)。20世紀(jì)80年代，邯鄲建筑機(jī)械廠、四平建筑機(jī)械廠、義烏建筑機(jī)械廠、長(zhǎng)春工程機(jī)械廠、中建四局機(jī)械廠、陜西水利機(jī)械廠、常州市長(zhǎng)江工程機(jī)械廠、江陰交通工程機(jī)械廠等都先后投產(chǎn)。洛陽建筑機(jī)械廠設(shè)計(jì)了6t、10t、12t、16t振動(dòng)壓路機(jī)，邯鄲建筑機(jī)械廠設(shè)計(jì)了2t振動(dòng)壓路機(jī)，陜西水利機(jī)械廠設(shè)計(jì)了拖式凸塊振動(dòng)壓路機(jī)。
20世紀(jì)80年代中期，我國(guó)開始引進(jìn)國(guó)外壓路機(jī)制造技術(shù)。1983年洛陽建筑機(jī)械廠引進(jìn)了美國(guó)Hrster公司技術(shù)，合作生產(chǎn)了6t鉸接式振動(dòng)壓路機(jī)；1984年徐州工程機(jī)械廠引進(jìn)瑞典Dynapac公司的CA25型輪胎驅(qū)動(dòng)振動(dòng)壓路機(jī)和CC21型串聯(lián)振動(dòng)壓路機(jī)技術(shù)；1985年溫州冶金機(jī)械廠設(shè)計(jì)了19t振動(dòng)壓路機(jī)；1987年洛陽建筑機(jī)械廠引進(jìn)德國(guó)Bomag公司的217DBW和141AD振動(dòng)壓路機(jī)技術(shù)；江麓機(jī)械廠引進(jìn)了德國(guó)Vibromax公司的W1102系列振動(dòng)壓路機(jī)技術(shù)。以后，各生產(chǎn)廠家在此基礎(chǔ)上不斷開發(fā)新的產(chǎn)品，使本廠產(chǎn)品達(dá)到多品種系列化。
20世紀(jì)80年代后期，隨著基礎(chǔ)工業(yè)的發(fā)展，特別是液壓泵、馬達(dá)、振動(dòng)輪用軸承、橡膠減振器的引進(jìn)生產(chǎn)，使振動(dòng)壓路機(jī)技術(shù)總體水平和可靠性有很大的提高，在基礎(chǔ)元件支持下，振動(dòng)壓路機(jī)引進(jìn)技術(shù)不斷得到消化吸收，國(guó)內(nèi)大專院校和科研院所的科研攻關(guān)，使我國(guó)自行開發(fā)和設(shè)計(jì)振動(dòng)壓路機(jī)的能力有較大的提高，1990年西安公路交通大學(xué)與徐州工程機(jī)械廠共同開發(fā)了10t振蕩壓路機(jī)，標(biāo)志著我國(guó)振動(dòng)壓路科研和產(chǎn)品開發(fā)達(dá)到新的水平。
從1960年以來，夯實(shí)機(jī)械也處于蓬勃發(fā)展時(shí)期，1961年長(zhǎng)沙建筑機(jī)械研究所在總結(jié)群眾發(fā)明的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了蛙式夯土機(jī)；同時(shí)，廠所合作設(shè)計(jì)成功了爆炸式夯系列產(chǎn)品。20世紀(jì)70年代，長(zhǎng)沙建筑機(jī)械研究所與制造廠合作開發(fā)了振動(dòng)平板夯系列。20世紀(jì)80年代，長(zhǎng)沙機(jī)械研究所、北京建筑機(jī)械綜合研究所、建研院建筑機(jī)械化研究所與工廠合作，先后設(shè)計(jì)了不同型號(hào)的振動(dòng)沖擊夯。
目前，我國(guó)30多家工廠生產(chǎn)壓路機(jī)，生產(chǎn)夯實(shí)機(jī)械的工廠多達(dá)數(shù)百家，已形成6—20t光輪壓路機(jī)、6—20t輪胎壓路機(jī)、0.5—20t振動(dòng)壓路機(jī)等三大系列的壓路機(jī)的批量生產(chǎn)，基本上滿足了國(guó)內(nèi)需要。
我國(guó)壓路機(jī)，整體技術(shù)水平與國(guó)外相比仍有差距，主要表現(xiàn)在：產(chǎn)品型號(hào)不全、重型和超重型壓路機(jī)生產(chǎn)數(shù)量和品種仍然較少、專用壓實(shí)設(shè)備缺乏、綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)和自動(dòng)控制方面仍低于國(guó)外先進(jìn)水平。
1.2.2國(guó)外壓實(shí)機(jī)械和壓實(shí)技術(shù)現(xiàn)狀
國(guó)外壓實(shí)機(jī)械比較先進(jìn)的國(guó)家有:德國(guó)、美國(guó)、瑞典、日本、法國(guó)、英國(guó)和俄羅斯。光輪壓路機(jī)的產(chǎn)量逐年下降，目前生產(chǎn)量較大的有三輪壓路機(jī)（6—12t）、二軸串聯(lián)壓路機(jī)（2—13t）、三軸串聯(lián)壓路機(jī)（12—14t）。
光輪壓路機(jī)比較先進(jìn)的結(jié)構(gòu)是大滾輪直徑、全輪驅(qū)動(dòng)、液壓傳動(dòng)、液壓轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)。日本酒井公司生產(chǎn)的R1和R2型全液壓光輪三輪壓路機(jī)采用了全輪驅(qū)動(dòng)鉸接轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，是比較先進(jìn)的機(jī)種。光輪壓路機(jī)的技術(shù)簡(jiǎn)單、維修方便、壽命長(zhǎng)、施工工藝成熟、特別是價(jià)格便宜、因而尚有一定的市場(chǎng)需求。工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家，在維修高速公路的磨耗層時(shí)，二輪串聯(lián)光輪壓路機(jī)是合適的機(jī)種。
輪胎壓路機(jī)的應(yīng)用始于20世紀(jì)50年代，但直到20世紀(jì)60年代才因成功地采用輪胎集中調(diào)壓系統(tǒng)，使技術(shù)日臻完善。
輪胎壓路機(jī)與光輪壓路機(jī)相比，其優(yōu)越性在于使被壓實(shí)材料有非常好的封閉性。除了適宜壓實(shí)瀝青攤鋪層，幾乎還能夠完成所有的壓實(shí)工作。自行式輪胎壓路機(jī)的機(jī)動(dòng)性好，便于運(yùn)輸與工地轉(zhuǎn)移。由于20世紀(jì)70年代振動(dòng)壓路機(jī)已解決了瀝青鋪裝層的壓實(shí)工藝問題，輪胎壓路機(jī)的發(fā)展余地也比較少了。但是，在修筑高等級(jí)路面時(shí)，輪胎壓路機(jī)仍是不可缺少的機(jī)種。目前世界上主要壓路機(jī)生產(chǎn)廠家都生產(chǎn)輪胎壓路機(jī)。
國(guó)外振動(dòng)壓路機(jī)發(fā)展迅速，從產(chǎn)品品種、產(chǎn)量、銷售額等方面與其它壓路機(jī)相比，都占有較大的優(yōu)勢(shì)。
由于高速公路的發(fā)展，對(duì)基礎(chǔ)的承載能力需求越來越高，振動(dòng)壓路機(jī)被視為較理想的、能滿足要求的壓實(shí)機(jī)械，因而從20世紀(jì)50年代初就引起了人們對(duì)振動(dòng)壓路機(jī)的重視。本世紀(jì)20世紀(jì)30年代，德國(guó)最早利用振動(dòng)原理壓實(shí)土壤。羅申豪森（LOSE-AUSEN）公司率先設(shè)計(jì)了一臺(tái)安裝有振動(dòng)的平板壓實(shí)機(jī)的25t履帶式拖拉機(jī)。隨后生產(chǎn)出拖式振動(dòng)壓路機(jī)，工作質(zhì)量為4—6t。當(dāng)時(shí)，研究的主要問題是解決振動(dòng)壓路機(jī)的參數(shù)選擇和振動(dòng)軸軸承的壽命，瑞典壓實(shí)機(jī)械專家拉斯佛斯布德（Lars Forssblad）先生發(fā)明了撥球滾道振動(dòng)機(jī)構(gòu)，獲得了專利權(quán)。這個(gè)機(jī)構(gòu)解決了振動(dòng)軸軸承的使用壽命問題。
20世紀(jì)50年代，歐洲各國(guó)開發(fā)了串聯(lián)式整體車架振動(dòng)壓路機(jī)，并逐步改型。20世紀(jì)60年代，隨著對(duì)振動(dòng)壓路機(jī)的深入研究，振動(dòng)軸軸承性能、減振器性能和制造工藝水平不斷提高，促使振動(dòng)壓路機(jī)得到了飛速發(fā)展。此時(shí)，輪胎驅(qū)動(dòng)鉸接式振動(dòng)壓路機(jī)、雙鋼輪串聯(lián)式振動(dòng)壓路機(jī)等產(chǎn)品相繼問世，振動(dòng)壓路機(jī)形成了兩個(gè)主要系列。
20世紀(jì)70年代以后，振動(dòng)壓路機(jī)家族先后出現(xiàn)了組合式、蟹形式、凸塊式、手扶式振動(dòng)壓路機(jī)；調(diào)頻、調(diào)幅技術(shù)、全輪驅(qū)動(dòng)振動(dòng)技術(shù)被廣泛應(yīng)用于振動(dòng)壓路機(jī)。進(jìn)入20世紀(jì)80年代，壓實(shí)度的自動(dòng)測(cè)量技術(shù)、“機(jī)—電—液”一體化技術(shù)逐漸應(yīng)用于振動(dòng)壓路機(jī)上。
由于振動(dòng)壓路機(jī)壓實(shí)效果好、影響深度大、生產(chǎn)率高，而且適用于各種類型土壤的壓實(shí)，因此，振動(dòng)壓路機(jī)和壓實(shí)施工工藝提出了不同的要求，工程的廣泛需求，促使振動(dòng)壓路機(jī)迅速發(fā)展。壓路機(jī)制造廠商已經(jīng)提供了各種形式振動(dòng)壓路機(jī)，基本上滿足工程的需要。
20世紀(jì)80年代初，瑞典喬戴納米克（Geodynamik AB）研究所提出了新的壓實(shí)理論，即利用土力學(xué)交變剪應(yīng)變?cè)恚雇寥赖葔簩?shí)材料的顆粒重新排列而得更加密實(shí)。根據(jù)該理論，1982年德國(guó)哈姆（HAMM）公司開發(fā)出新型振動(dòng)壓路機(jī)，即震蕩壓路機(jī)，1984年，世界首批震蕩壓路機(jī)開始銷售市場(chǎng)。
20世紀(jì)80年代末，日本生產(chǎn)出大噸位垂直振動(dòng)壓路機(jī)，其振動(dòng)輪內(nèi)部采用雙軸交叉振動(dòng)法，使壓路機(jī)壓實(shí)深度深、壓實(shí)效果好且低速直線行駛穩(wěn)定。20世紀(jì)50年代，國(guó)外開始生產(chǎn)爆炸夯，但不久就被淘汰了，國(guó)外生產(chǎn)的夯實(shí)機(jī)械產(chǎn)品品種較多，產(chǎn)量較大的有以下兩種：（1）振動(dòng)平板夯，許多廠家都進(jìn)行系列生產(chǎn)，自重60—600kg，較大型的振動(dòng)平板夯都可逆行；（2）振動(dòng)沖擊夯，是輕便靈活的機(jī)型，自重60—120kg。
1.2.3壓實(shí)機(jī)械的發(fā)展趨勢(shì)
1、液壓化20世紀(jì)60年代，國(guó)外大中型壓實(shí)機(jī)械已采用液壓技術(shù)；20世紀(jì)70年代推出的全液壓振動(dòng)壓路機(jī)，使得壓路機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、布置方便、操縱簡(jiǎn)便省力，特別是液壓傳動(dòng)實(shí)行走系統(tǒng)無級(jí)變速，使振動(dòng)系統(tǒng)根據(jù)施工要求在較大范圍內(nèi)調(diào)頻和調(diào)幅，振動(dòng)壓路機(jī)使用性能和應(yīng)用范圍大大改善和提高，同時(shí)，液壓化為機(jī)器自動(dòng)檢測(cè)和控制提供了條件。近年來，液壓技術(shù)逐步應(yīng)用于小型振動(dòng)壓路機(jī)和振動(dòng)平板夯，而且非常重視液壓系統(tǒng)的污染控制。
2、系列化為滿足不同施工條件的要求，壓實(shí)機(jī)械產(chǎn)品系列不斷擴(kuò)大和完善，就振動(dòng)壓路機(jī)而言，從300kg的手扶振動(dòng)壓路機(jī)到自重20t的大型振動(dòng)壓路機(jī)，都按不同的系列進(jìn)行生產(chǎn)。
根據(jù)用戶的使用要求，一種產(chǎn)品又派生出多種變形產(chǎn)品，如瑞典戴納帕克(Dynapac)公司CA系列產(chǎn)品為輪胎驅(qū)動(dòng)振動(dòng)壓路機(jī)，包括CA10、CA21、CA30、CA51等，自重從4—16t；CC系列產(chǎn)品包括CC11、CC21、CC41等自重從4—10t；其中CA25S型振動(dòng)壓路機(jī)派生出壓實(shí)粘性土用的CA25P、雙輪驅(qū)動(dòng)的CA25D、雙輪驅(qū)動(dòng)壓實(shí)粘土用的CA25PD和壓實(shí)面層的CA25R等型號(hào)。德國(guó)韋帕麥克（Vibromax）公司在其15t重的小型振動(dòng)壓路機(jī)W152基礎(chǔ)上派生出W152K型振動(dòng)壓路機(jī)。德國(guó)寶馬（Bomag）公司在BW90S手扶式振動(dòng)壓路機(jī)的基礎(chǔ)上派生出帶有轉(zhuǎn)向和司機(jī)座椅的BW90SL型振動(dòng)壓路機(jī)。
3、電子化、智能化測(cè)試技術(shù)和微電子技術(shù)在壓實(shí)機(jī)械上的應(yīng)用可以提高生產(chǎn)率，確保壓實(shí)質(zhì)量和機(jī)器正常工作。電子化主要表現(xiàn)在機(jī)器狀態(tài)和參數(shù)的檢測(cè)處理和顯示以及密實(shí)度計(jì)。密實(shí)度計(jì)可以自動(dòng)記錄被壓實(shí)材料的密實(shí)度值；電子化的另一個(gè)表現(xiàn)是：測(cè)試壓路機(jī)可以在工程施工過程中提供壓實(shí)質(zhì)量控制依據(jù)；而電子化的最高表現(xiàn)是智能壓路機(jī)，智能壓路機(jī)可以自動(dòng)調(diào)節(jié)自身狀態(tài)，使之與周圍環(huán)境壓實(shí)材料想適應(yīng)，優(yōu)化壓實(shí)過程，智能壓路機(jī)代表著發(fā)展方向。
4、標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化包括兩方面的內(nèi)容：一方面，為了適應(yīng)施工工藝，產(chǎn)品性能參數(shù)盡可能標(biāo)準(zhǔn)化，例如，振動(dòng)輪尺寸、靜線壓力、激振頻率、振幅、行駛速度等；另一方面，為了簡(jiǎn)化加工工藝，減低成本，生產(chǎn)廠家盡力使本公司的各類產(chǎn)品零件標(biāo)準(zhǔn)化。例如，瑞典德納帕克(Dynapac)公司正在改進(jìn)CA15、CA25、CA30、CA51機(jī)型的設(shè)計(jì)，使其零件在一定范圍內(nèi)盡可能通用，如分動(dòng)箱、變速箱、減速箱、驅(qū)動(dòng)橋等，便于組織大批量生產(chǎn)。另外標(biāo)準(zhǔn)化有利于采用模塊組合設(shè)計(jì)方法，將一臺(tái)機(jī)器分成不同的模塊提高新產(chǎn)品開發(fā)速度，滿足多途的需要。該公司在同一機(jī)器上可方便地更換各種振動(dòng)輪，變型為CA25P型。寶馬公司設(shè)計(jì)了一種特殊凸塊裝置，可在很短時(shí)間內(nèi)嵌固在光滑振動(dòng)輪表面上。
5、人性化、安全化為了提高生產(chǎn)率，延長(zhǎng)機(jī)器使用壽命，振動(dòng)壓實(shí)機(jī)械均在減振降噪方面作了大量的工作，可滿足ISO2631-1978(E)《人體承受整體振動(dòng)的評(píng)價(jià)指南》中司機(jī)連續(xù)工作8小時(shí)不疲勞的要求。德國(guó)ABG公司生產(chǎn)的8t組合振動(dòng)壓路機(jī)，在減振和隔音處理方面都達(dá)到了相當(dāng)高的水平。采用雙方向盤、可動(dòng)方向盤、旋轉(zhuǎn)座椅，并且將操縱手柄設(shè)計(jì)在座椅扶手上，盡可能減少操縱失誤和減輕司機(jī)的疲勞強(qiáng)度，滿足操縱方便性。如瑞典德納帕克(Dynapac)公司生產(chǎn)的CC42型振動(dòng)壓路機(jī)，只有兩個(gè)操縱手柄，而且方向盤可以到側(cè)面，減少了操縱過失和司機(jī)疲勞。
一些壓實(shí)機(jī)械制造商在其產(chǎn)品上裝有傾翻駕駛室和防降重物駕駛室，適應(yīng)特殊施工條件的要求，保障駕駛員的人身安全，德國(guó)韋伯麥克公司在手扶振動(dòng)壓路機(jī)手柄上裝有自動(dòng)停車裝置，一旦司機(jī)滑倒，手脫離手柄，立即停車，確保人身安全。
6、特殊用途壓實(shí)機(jī)械例如：斜坡壓路機(jī)、水下壓路機(jī)、垃圾壓路機(jī)、RCC（碾壓混凝土）專用振動(dòng)壓路機(jī)、回填挖壓路機(jī)等專用壓路機(jī)的開發(fā)得到重視。
7、應(yīng)用壓實(shí)新技術(shù)例如：振蕩壓實(shí)技術(shù)、垂直震動(dòng)壓實(shí)技術(shù)、調(diào)頻調(diào)幅技術(shù)、橡膠壓實(shí)輪技術(shù)被逐步應(yīng)用于工程施工中。
8、面向產(chǎn)品生命周期的設(shè)計(jì)現(xiàn)代化管理帶來的收益是潛在的和巨大的，現(xiàn)代化管理包括產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造、銷售、使用、維修各個(gè)環(huán)節(jié)，特別是售前、售后服務(wù)的實(shí)時(shí)化和規(guī)范化。
1.3壓路機(jī)發(fā)展的最新技術(shù)和趨勢(shì)
縱觀國(guó)內(nèi)外壓路機(jī)新產(chǎn)品的特點(diǎn)，歸納起來有以下幾點(diǎn)：
1、壓實(shí)度監(jiān)控及壓實(shí)機(jī)械智能化技術(shù):
傳統(tǒng)壓實(shí)度檢驗(yàn)通常采取隨機(jī)抽樣的方法，在碾壓后取樣測(cè)密度、測(cè)靜態(tài)彈性模量來反映壓實(shí)質(zhì)量。依靠人工操作，既花時(shí)間，費(fèi)用也高，且屬抽樣檢驗(yàn)，容易漏檢。隨著機(jī)械施工的土方工作量越來越大，采用傳統(tǒng)的壓實(shí)度檢測(cè)方法已經(jīng)很難滿足施工需求并及時(shí)指導(dǎo)施工作業(yè)。
針對(duì)上述問題，國(guó)外重點(diǎn)開展了新檢測(cè)方法的研究。瑞典Geodynamik公司、德國(guó)Bomag公司相繼設(shè)計(jì)成功壓實(shí)度檢測(cè)儀。其原理是：在壓實(shí)初期，填料比較疏松、密實(shí)度低，路基彈性剛度較小、阻尼較大，振動(dòng)輪的響應(yīng)較小。隨著壓實(shí)遍數(shù)的增加，填料被逐漸壓實(shí)，路基的彈性剛度變大、阻尼變小，振動(dòng)輪的響應(yīng)不斷增大。
國(guó)內(nèi)在壓實(shí)度連續(xù)檢測(cè)裝置方面開始研究，幾個(gè)單位曾開發(fā)了機(jī)載壓實(shí)度檢測(cè)儀，最早采用數(shù)碼管顯示，后來采用單片機(jī)控制技術(shù)，盡管成本低，但在實(shí)際應(yīng)用中效果不理想，儀器顯示值與實(shí)測(cè)壓實(shí)度不能很好的對(duì)應(yīng)，在工程實(shí)踐中無法廣泛使用。提高其測(cè)量準(zhǔn)確性已成為研究的重點(diǎn)問題之一。
在壓實(shí)度連續(xù)檢測(cè)技術(shù)的基礎(chǔ)上，將自適應(yīng)技術(shù)引入壓實(shí)控制中，壓路機(jī)根據(jù)頻率、振幅、遍數(shù)、壓實(shí)度等參數(shù)，不斷改變自身的參數(shù)，自動(dòng)適應(yīng)作業(yè)工況，實(shí)現(xiàn)壓實(shí)作業(yè)的最優(yōu)控制。還可通過對(duì)工作過程的檢測(cè)，進(jìn)行報(bào)警、故障診斷和分析。德國(guó)Bomag公司設(shè)計(jì)的智多星壓實(shí)控制系統(tǒng)，其原理是根據(jù)被壓實(shí)材料的密度變化自動(dòng)選擇適當(dāng)?shù)恼穹?，以?yōu)化激振力的輸出。單鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)采用控制振幅的Variocontrol系統(tǒng)，其設(shè)有5個(gè)垂直振幅擋位，供駕駛員手動(dòng)操作。
雙鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)采用控制振幅及振向的Variomatic系統(tǒng)，可根據(jù)前、后鋼輪對(duì)被壓實(shí)材料不同的響應(yīng)信號(hào)來自動(dòng)調(diào)整相應(yīng)的振幅及振向，優(yōu)化激振力的輸出。Ingersoll-Rand、Caterpillar等公司也在各自的產(chǎn)品上配置了可監(jiān)測(cè)壓實(shí)工況及數(shù)據(jù)處理的電子控制系統(tǒng)。
2.壓實(shí)過程計(jì)算機(jī)仿真技術(shù):
在壓實(shí)理論和技術(shù)的研究中，試驗(yàn)研究與計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的結(jié)合將成為更加重要的研究手段。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、輔助試驗(yàn)、輔助制造、輔助管理以及輔助工程將使壓實(shí)機(jī)械的設(shè)計(jì)過程從構(gòu)思、設(shè)計(jì)、制造、試驗(yàn)到使用、維護(hù)、管理的全過程成為高度自動(dòng)化和現(xiàn)代化的過程。
3.壓實(shí)機(jī)械輔助選擇技術(shù):
Bomag公司最近向用戶推出了一種名為CARE（Computer Aided RollerSelection In Earth-works）的土方壓實(shí)機(jī)械輔助選擇軟件，作為選擇壓實(shí)設(shè)備的輔助工具。它可以幫助用戶根據(jù)壓實(shí)過程的工作量、現(xiàn)場(chǎng)條件、材料特性、葡氏壓實(shí)曲線以及所要求的壓實(shí)度來選擇該公司的三種壓實(shí)機(jī)械配置方案，對(duì)每種方案均可提供各種使用參數(shù)的選用建議，包括壓輪類型、振幅和頻率、鋪層厚度和鋪層數(shù)、每層壓實(shí)帶的安排、碾壓速度和遍數(shù)以及壓實(shí)生產(chǎn)率和壓實(shí)時(shí)間的確定。
4.壓實(shí)過程全球定位技術(shù):
通過全球定位，能確定壓實(shí)的位置和保證壓實(shí)質(zhì)量。通過精確無誤地跟蹤壓路機(jī)所處的位置，特別是當(dāng)壓路機(jī)偏離出壓實(shí)區(qū)域的范圍時(shí)，可以幫助駕駛員在保持行走狀態(tài)下糾正錯(cuò)誤，使壓實(shí)質(zhì)量得到保證。Bomag公司己將網(wǎng)絡(luò)傳輸和衛(wèi)星定位系統(tǒng)（GPS）應(yīng)用于相應(yīng)的產(chǎn)品上。它通過安裝在壓路機(jī)上的GPS脈沖裝置，將整機(jī)的工作情況如整機(jī)的工作區(qū)域、工作軌跡、碾壓密實(shí)度的色彩比較等信號(hào)，經(jīng)空間衛(wèi)星發(fā)送到安裝在壓路機(jī)上的GPS接收裝置上并在PC機(jī)上顯示，并可啟動(dòng)自動(dòng)調(diào)幅機(jī)構(gòu)，隨時(shí)調(diào)節(jié)工作激振力的大小，以達(dá)到路面規(guī)定的密實(shí)度要求。
5.多功能、系列化、特種用途的壓實(shí)機(jī)械將增加：
在同一種壓路機(jī)上，可裝置光輪、凸塊輪、橡膠輪及推土鏟等，使壓路機(jī)一機(jī)多用。在液壓系統(tǒng)中設(shè)置一些接口和快速接頭，用于連接沖擊鎬或鑿巖機(jī)等。在發(fā)展多功能的同時(shí)，開發(fā)一些特種用途機(jī)型，如壓實(shí)管道和電纜埋設(shè)溝槽的壓路機(jī)、斜坡壓路機(jī)、垃圾壓實(shí)機(jī)、鹽廠壓實(shí)機(jī)等。
1.4課題的提出和主要研究?jī)?nèi)容
入世后，隨著進(jìn)口工程機(jī)械產(chǎn)品關(guān)稅的降低，國(guó)外先進(jìn)的壓實(shí)設(shè)備將會(huì)對(duì)國(guó)內(nèi)產(chǎn)品產(chǎn)生較大的沖擊，如何縮小國(guó)內(nèi)產(chǎn)品在性能上與國(guó)外產(chǎn)品之間的差距，就成為國(guó)內(nèi)壓路機(jī)生產(chǎn)企業(yè)需要迫切解決的問題。只有不斷研究基本理論和先進(jìn)技術(shù)，提高設(shè)計(jì)水平，才能提高國(guó)產(chǎn)振動(dòng)壓路機(jī)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，得到那屬于我們的“奶酪”。
1.4.1 12T全液壓振動(dòng)壓路機(jī)設(shè)計(jì)任務(wù)的提出
由于振動(dòng)壓路機(jī)(通常無特殊說明的即為圓周振動(dòng)),這種機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、壓實(shí)深度大、壓實(shí)效果好，所以廣泛用于公路、鐵路路基，機(jī)場(chǎng)跑道，港口碼頭，堤壩等基層到面層的壓實(shí)作業(yè)。是壓實(shí)土方和基層的主力壓路機(jī)。如果說由靜碾壓路機(jī)到振動(dòng)壓路機(jī)是壓實(shí)機(jī)械的一次革命。那么機(jī)械式振動(dòng)壓路機(jī)到全液壓式振動(dòng)壓路機(jī)又是一次飛躍。機(jī)械式振動(dòng)壓路機(jī)由于其傳動(dòng)系統(tǒng)采用機(jī)械傳動(dòng)，振動(dòng)鋼輪無法進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，為了有足夠的牽引力驅(qū)動(dòng)輪胎上必須增加相應(yīng)的重量來加大其附著力不致使輪胎打滑。而全液壓式振動(dòng)壓路機(jī)就不同了，由于振動(dòng)鋼輪可通過液壓馬達(dá)參與驅(qū)動(dòng)，就可以把有限的重量盡可能多地分配給鋼輪提高其靜線載荷，由于前車質(zhì)量的增加激振力也可相應(yīng)地增大，因此壓實(shí)效果明顯提高。這樣相同噸位的振動(dòng)壓路機(jī)全液壓式的激振力大，壓實(shí)效果好。
同時(shí)，由于全液壓式振動(dòng)壓路機(jī)振動(dòng)輪也參與驅(qū)動(dòng)可以減少輪前的“波紋”（堆積現(xiàn)象）和輪后的裂紋，提高了壓實(shí)質(zhì)量。目前，高速公路和高等級(jí)的施工中為了獲得好的施工質(zhì)量對(duì)施工設(shè)備都有要求。其中壓實(shí)機(jī)械就要求：必須使用大噸位全液壓振動(dòng)壓路機(jī)。為了適應(yīng)市場(chǎng)這一需求，天津工程機(jī)械研究院鼎盛公司開發(fā)了12T全液壓式振動(dòng)壓路機(jī)。這一產(chǎn)品不僅可以為公司帶來較好的經(jīng)濟(jì)效益，在設(shè)計(jì)中瞄準(zhǔn)國(guó)際先進(jìn)的壓實(shí)技術(shù)和一流的壓實(shí)機(jī)械產(chǎn)品。她一誕生就達(dá)到了國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平、國(guó)際先進(jìn)水平。而且，國(guó)際化的采購(gòu)，高的性能價(jià)格比，有利于出口和外援工程的后期維修。具有一定的競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力，可替代進(jìn)口甚至出口，有較高的經(jīng)濟(jì)效益和良好的社會(huì)效益。
1.4.2 12T全液壓振動(dòng)壓路機(jī)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容
設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容有：
1.整機(jī)總體方案設(shè)計(jì)：型式和主參數(shù)
2.總體布置和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：
3.技術(shù)參數(shù)設(shè)計(jì)：
4 產(chǎn)品的制造
1.5本章小結(jié)
對(duì)國(guó)內(nèi)外壓實(shí)機(jī)械發(fā)展史的研究，把握壓實(shí)技術(shù)和壓實(shí)機(jī)械的發(fā)展趨勢(shì)及最新動(dòng)態(tài)。為12T壓路機(jī)產(chǎn)品的定位提供依據(jù)。12T壓路機(jī)在設(shè)計(jì)中不僅要考慮了可靠性、機(jī)——電——液一體化等因素，還要考慮了人機(jī)工程、綠色環(huán)保、人工智能及現(xiàn)代管理技術(shù)在產(chǎn)品生命周期過程中的應(yīng)用。
第二章12T振動(dòng)壓路機(jī)總體設(shè)計(jì)
2.1機(jī)型的確定
振動(dòng)壓路機(jī)的品種和機(jī)型繁多，人們根據(jù)其工作原理、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、操作方法和用途等的不同，有如下不同的分類方法：按行走方式分為：自行式、拖式、手扶式；按結(jié)構(gòu)質(zhì)量分為：輕型、小型、中型、重型、超重型；按振動(dòng)輪數(shù)量分為：?jiǎn)屋喺駝?dòng)、雙輪振動(dòng)、多輪振動(dòng)；按驅(qū)動(dòng)輪數(shù)量分為：?jiǎn)屋嗱?qū)動(dòng)、雙輪驅(qū)動(dòng)、全輪驅(qū)動(dòng)；按傳動(dòng)方式分為：機(jī)械傳動(dòng)、液力機(jī)械傳動(dòng)、液壓機(jī)械傳動(dòng)、全液壓傳動(dòng)；按振動(dòng)輪外部結(jié)構(gòu)分為：光輪、凸塊（羊足）輪、橡膠輪；按振動(dòng)方式分為：圓周振動(dòng)、垂直振動(dòng)、振蕩。
根據(jù)前期的市場(chǎng)和技術(shù)調(diào)研，發(fā)現(xiàn)在道路的修筑過程中，路面以下各基礎(chǔ)層的壓實(shí)工程量是最大的。而輪胎驅(qū)動(dòng)光輪振動(dòng)壓路機(jī)主要適用于道路基礎(chǔ)的壓實(shí)，不僅具有良好的壓實(shí)效果，而且相對(duì)于前后都是光輪的壓路機(jī)，具備更大的驅(qū)動(dòng)力，更適應(yīng)在坡道上碾壓，在未成形路面上行駛。這種振動(dòng)壓路機(jī)在市場(chǎng)銷售量中占據(jù)了大部分的份額，具有廣泛的市場(chǎng)前景，自身的重量更是向著重型或超重型的方向發(fā)展。因此，本次設(shè)計(jì)的機(jī)型確定為12噸級(jí)的自行式輪胎驅(qū)動(dòng)光輪振動(dòng)重型振動(dòng)壓路機(jī)，產(chǎn)品型號(hào)為12T。
圖2.112T振動(dòng)壓路機(jī)總體結(jié)構(gòu)
1-前機(jī)架，2-鋼輪總成，3-鉸接架，4-后機(jī)架，5-梯子，6-工作液壓系統(tǒng)，7-輪胎，
8-輪輞，9-驅(qū)動(dòng)橋，10-發(fā)動(dòng)機(jī)及附件，11-機(jī)罩，12-座椅，13-空調(diào)系統(tǒng)，14-控制臺(tái)
15-電氣系統(tǒng)，16-操縱臺(tái)架，17-駕駛室
2.2總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
12T振動(dòng)壓路機(jī)總體結(jié)構(gòu)如圖2.1本機(jī)包括振動(dòng)輪部分和驅(qū)動(dòng)輪部分， 它們之間通過中心鉸接架鉸接在一起。本機(jī)采用鉸接轉(zhuǎn)向方式， 以提高其通過性能和機(jī)動(dòng)性能。振動(dòng)輪部分包括振動(dòng)輪總成、前車架總成（包括刮泥板） 等部件。振動(dòng)輪內(nèi)的偏心軸通過彈性聯(lián)軸器與振動(dòng)馬達(dá)軸相連， 由液壓泵組中的振動(dòng)泵供應(yīng)高壓油給振動(dòng)馬達(dá)帶動(dòng)偏心軸旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生強(qiáng)大的激振力。振動(dòng)頻率和振幅可通過液壓系統(tǒng)的控制 來進(jìn)行調(diào)整， 以滿足不同工況的要求。
2.3主要系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案
2.3.1傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案
振動(dòng)壓路機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)可分為機(jī)械傳動(dòng)和全液壓傳動(dòng)兩大類。
采用機(jī)械傳動(dòng)方案的振動(dòng)壓路機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力從曲軸的兩端輸出，后端通過飛輪、離合器、變速箱、主傳動(dòng)軸、后橋總成（內(nèi)部又依次經(jīng)過主減速器、差速器和輪邊減速器）驅(qū)動(dòng)兩側(cè)輪胎旋轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)壓路機(jī)的行駛功能。前端通過小傳動(dòng)軸、減速箱驅(qū)動(dòng)雙聯(lián)齒輪油泵旋轉(zhuǎn)，向振動(dòng)和轉(zhuǎn)向液壓系統(tǒng)提供壓力油。
圖2.2機(jī)械傳動(dòng)方案示意圖
負(fù)責(zé)振動(dòng)的齒輪油泵產(chǎn)生的壓力油輸往前輪側(cè)面的振動(dòng)馬達(dá)，振動(dòng)馬達(dá)再帶動(dòng)內(nèi)部的偏心軸旋轉(zhuǎn)，使振動(dòng)輪產(chǎn)生高頻振動(dòng)。機(jī)械傳動(dòng)方案的示意見方框圖2.2機(jī)械傳動(dòng)方案中只有行駛驅(qū)動(dòng)采用機(jī)械傳動(dòng)，而振動(dòng)和轉(zhuǎn)向還是采用液壓傳動(dòng)。該方案由于結(jié)構(gòu)的限制，只能實(shí)現(xiàn)后輪胎驅(qū)動(dòng)，而不能實(shí)現(xiàn)全輪驅(qū)動(dòng)。壓路機(jī)的變速和換向，必須操作駕駛室內(nèi)的換檔桿來改變變速箱內(nèi)不同齒輪的嚙合。變速是有級(jí)的，如同駕駛手動(dòng)檔的汽車一樣，換檔同時(shí)還必須踩下離合器踏板。后橋總成內(nèi)的差速器用來實(shí)現(xiàn)兩側(cè)后輪轉(zhuǎn)向時(shí)的差速，并帶有差速鎖，以迅速擺脫一側(cè)輪胎打滑的惡劣情況。
采用全液壓傳動(dòng)方案的振動(dòng)壓路機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力從曲軸的后端輸出，通過飛輪、聯(lián)軸器驅(qū)動(dòng)三聯(lián)油泵旋轉(zhuǎn)。三聯(lián)油泵包括行駛油泵、振動(dòng)油泵和轉(zhuǎn)向油泵。行駛油泵為變量柱塞高壓油泵，產(chǎn)生的高壓油分別輸往前行走馬達(dá)和后行走馬達(dá)，再通過前輪減速器和后橋總成分別驅(qū)動(dòng)前輪和后輪旋轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)全輪驅(qū)動(dòng)。振動(dòng)油泵也為變量柱塞高壓油泵，產(chǎn)生的高壓油驅(qū)動(dòng)前輪振動(dòng)馬達(dá)旋轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)振動(dòng)輪內(nèi)部的偏心軸旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生高頻振動(dòng)。轉(zhuǎn)向油泵為轉(zhuǎn)向液壓系統(tǒng)提供壓力油，具體情況將在有關(guān)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)的章節(jié)中詳細(xì)描述。全液壓傳動(dòng)方案的示意見方框圖2.3全液壓傳動(dòng)方案能實(shí)現(xiàn)前輪和后輪的全驅(qū)動(dòng)，沒有離合器，振動(dòng)壓路機(jī)行駛時(shí)的變速和換向是通過駕駛室內(nèi)的操縱桿無級(jí)改變行駛油泵的排量和壓力油流動(dòng)方向而實(shí)現(xiàn)的。
圖2.3全液壓傳動(dòng)方案示意圖
我們知道輪式行走機(jī)械的驅(qū)動(dòng)力的計(jì)算公式為：
（2.1）
—驅(qū)動(dòng)輪作用在地面上的正壓力；
ξ—驅(qū)動(dòng)輪與地面之間的附著系數(shù)。
對(duì)于機(jī)械傳動(dòng)的振動(dòng)壓路機(jī)，只有后輪是驅(qū)動(dòng)輪。如果要提高壓路機(jī)的驅(qū)動(dòng)力，增強(qiáng)其爬坡性能，就必須增加后輪的重量（即后輪的軸載荷）。而為了獲得良好的壓實(shí)效果，則必須增加前輪的重量（即前輪的軸載荷）。這樣對(duì)于一定規(guī)格型號(hào)的振動(dòng)壓路機(jī)，由于其整機(jī)重量一定，兩者不可兼得。因此對(duì)于機(jī)械傳動(dòng)的振動(dòng)壓路機(jī)，
為了對(duì)驅(qū)動(dòng)力和壓實(shí)效果都有所兼顧，其前后輪的軸載荷一般設(shè)計(jì)成1：1。而對(duì)于全液壓傳動(dòng)的振動(dòng)壓路機(jī)，由于前后輪都是驅(qū)動(dòng)輪，不論重量的分配比例是多少，整機(jī)重量可全部轉(zhuǎn)換為驅(qū)動(dòng)力。因此，前輪重量可占據(jù)更大的比例，前后輪的軸載荷可設(shè)計(jì)成2：1。由此可見，全液壓傳動(dòng)的振動(dòng)壓路機(jī)相比于機(jī)械傳動(dòng)的振動(dòng)壓路機(jī)，一方面具有更大的驅(qū)動(dòng)力，前者的爬坡度可達(dá)45%～50%，而后者一般只有25%～35%；另一方面，由于前者前輪重量大得多，實(shí)際壓實(shí)效果明顯高于后者。在實(shí)際的道路施工工程中，機(jī)械傳動(dòng)的12噸級(jí)振動(dòng)壓路機(jī)只相當(dāng)于全液壓傳動(dòng)的10噸級(jí)振動(dòng)壓路機(jī)的壓實(shí)效果。
機(jī)械傳動(dòng)方案，前輪是從動(dòng)輪，被后輪推著跑，路面在前輪的推擠作用下，會(huì)產(chǎn)生材料堆積和裂紋，影響了路面質(zhì)量。而對(duì)于前后輪都是主動(dòng)輪的全液壓方案，則不會(huì)產(chǎn)生此種質(zhì)量缺陷。
全液壓傳動(dòng)的振動(dòng)壓路機(jī)能實(shí)現(xiàn)無級(jí)變速，不需要頻繁的操縱離合器和掛擋，只需向前或向后輕輕的推動(dòng)操縱桿，便可獲得不同的行駛速度或換向。駕駛員對(duì)壓路機(jī)行駛的操控更輕便、簡(jiǎn)單和舒適，降低了工作的勞動(dòng)強(qiáng)度。
當(dāng)然液壓傳動(dòng)也有一定的局限性，由于大量采用了高精度的柱塞油泵和馬達(dá),系統(tǒng)壓力非常高，甚至達(dá)到40MPa，對(duì)液壓油的污染非常敏感，對(duì)密封也提出了更高的要求。國(guó)內(nèi)的柱塞油泵和馬達(dá)在性能和質(zhì)量上還不過關(guān)，因此主要的柱塞液壓元件要采購(gòu)國(guó)際上著名廠商的產(chǎn)品，如德國(guó)力士樂、美國(guó)薩奧等，導(dǎo)致整機(jī)成本有較大幅度的提高。
綜合比較兩種傳動(dòng)方案，全液壓傳動(dòng)方案的優(yōu)點(diǎn)是明顯的，振動(dòng)壓路機(jī)的各項(xiàng)技術(shù)性能得到了很大的提升。隨著高壓柱塞液壓元件的技術(shù)不斷成熟，質(zhì)量不斷提高，國(guó)內(nèi)施工企業(yè)的經(jīng)濟(jì)實(shí)力不斷增強(qiáng)，該方案的局限性很容易被克服，正逐步被國(guó)內(nèi)壓路機(jī)制造廠商和廣大的施工用戶所接受。
綜上所述，本次設(shè)計(jì)的12T振動(dòng)壓路機(jī)選用全液壓的傳動(dòng)方案。
2.3.2轉(zhuǎn)向及車架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案
輪胎驅(qū)動(dòng)光輪振動(dòng)的壓路機(jī)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向的可選結(jié)構(gòu)方案有兩大類：整體式車架偏轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)向和鉸接式車架折腰轉(zhuǎn)向。
見圖2.4，為整體車架的轉(zhuǎn)向示意圖，根據(jù)偏轉(zhuǎn)輪的不同，可分為前輪偏轉(zhuǎn)、后輪偏轉(zhuǎn)和前后輪偏轉(zhuǎn)三種結(jié)構(gòu)型式。
前輪偏轉(zhuǎn)是靜載壓路機(jī)常用的轉(zhuǎn)向方式，轉(zhuǎn)彎半徑較大，前后輪的軌跡重疊性不好，影響路面平整質(zhì)量，但駕駛員可以根據(jù)前輪的偏轉(zhuǎn)程度來估計(jì)壓路機(jī)的行車路線，符合操作習(xí)慣，有利于安全駕駛。
后輪偏轉(zhuǎn)在壓路機(jī)的設(shè)計(jì)中很少采用，對(duì)于只用前輪驅(qū)動(dòng)和制動(dòng)的壓路機(jī)，有利于保證上坡行駛的縱向穩(wěn)定性。
圖2.4 整體車架轉(zhuǎn)向示意圖
前后輪偏轉(zhuǎn)，又稱為全輪轉(zhuǎn)向。當(dāng)偏轉(zhuǎn)的方向相反時(shí)，壓路機(jī)的轉(zhuǎn)彎半徑最小，機(jī)動(dòng)性好，同時(shí)前后輪的軌跡重合，易于保證路面質(zhì)量平整；當(dāng)偏轉(zhuǎn)的方向相同，角度相等，此時(shí)前后輪軸互相平行，并相互錯(cuò)開一定的距離，此稱為“蟹行”。
但“蟹行”常用于雙鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)的轉(zhuǎn)向，以提高壓實(shí)作業(yè)的貼邊性能，對(duì)于輪胎驅(qū)動(dòng)光輪振動(dòng)的壓路機(jī)則沒有什么實(shí)際意義。
對(duì)于偏轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)向的壓路機(jī)，有一個(gè)很大的缺點(diǎn)，那就是偏轉(zhuǎn)輪處的車架只能設(shè)計(jì)在偏轉(zhuǎn)輪的上方，尤其是全輪轉(zhuǎn)向，整個(gè)車架都在前后輪上方。這種結(jié)構(gòu)上的缺陷，必然導(dǎo)致壓路機(jī)重心偏高，從而使壓路機(jī)行駛穩(wěn)定性差，在坡道上容易傾覆，給駕駛員帶來很大的危險(xiǎn)。因此整體式車架偏轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)向的結(jié)構(gòu)一般只用于小噸位的壓路機(jī)。
見圖2.5，為鉸接式車架轉(zhuǎn)向示意圖，采用這種轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)的壓路機(jī)，其車架分成前后兩部分，通過垂直的鉸接銷連接。轉(zhuǎn)向時(shí)，前后車架繞鉸接銷發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，通過車架折腰而實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向。這種轉(zhuǎn)向方式轉(zhuǎn)彎半徑很小，機(jī)動(dòng)性好，前后輪的軌跡重疊，利于保證路面的壓實(shí)質(zhì)量。前車架設(shè)計(jì)成框架的形式，通過減振系統(tǒng)懸掛在振動(dòng)輪的四周，重心可以很低，基本上與前輪的軸心等高。由于前輪框架位于振動(dòng)輪的四周，駕駛員具有良好的前視野，對(duì)于待壓路面和光輪表面的情況一目了然。后車架設(shè)計(jì)成如圖的結(jié)構(gòu)形式，位于兩輪胎之間，前部上方安裝駕駛室，中部安裝發(fā)動(dòng)機(jī)、油泵和后橋總成等主要部件，后部設(shè)計(jì)成燃油箱，重心位置基本與輪胎的軸心等高，甚至更低。
圖2.5鉸接式車架轉(zhuǎn)向示意圖
通過上面的比較分析，我們發(fā)現(xiàn)鉸接轉(zhuǎn)向相比于偏轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向雖然存在轉(zhuǎn)向阻力偏大，直線行駛性能欠佳等缺點(diǎn)，但還是具有更大的優(yōu)勢(shì)，尤其是對(duì)于重型或超重型壓路機(jī)。因此，本次設(shè)計(jì)的12T振動(dòng)壓路機(jī)采用鉸接式車架折腰轉(zhuǎn)向的方案。
2.3.3制動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案
制動(dòng)系統(tǒng)是用來對(duì)行駛中的壓路機(jī)施加阻力，使其行駛速度降低或停止的裝置。它對(duì)振動(dòng)壓路機(jī)完成施工任務(wù)，提高作業(yè)效率和保證行駛安全起著重要作用。
由于12T振動(dòng)壓路機(jī)采用全液壓傳動(dòng)方案，因此制動(dòng)系統(tǒng)擬采用目前在振動(dòng)壓路機(jī)上得到廣泛應(yīng)用的三級(jí)制動(dòng)方案。該方案較為成熟，最典型的機(jī)型有瑞典DYNAPAC公司的CC21、CC42等產(chǎn)品。
所謂三級(jí)制動(dòng)，是指壓路機(jī)在三種不同工況下的制動(dòng)方式，即：
（1）行車制動(dòng)
振動(dòng)壓路機(jī)在正常行駛狀態(tài)下的制動(dòng)。
由于行走液壓系統(tǒng)采用閉式回路，行駛油泵為斜盤變量柱塞油泵，當(dāng)向前或向后行駛的壓路機(jī)需要停車制動(dòng)時(shí)，只需將駕駛室內(nèi)的行駛操縱桿推回中位，通過中間的操縱軟軸，使油泵上的機(jī)械式搖臂也回到中位。此時(shí)油泵斜盤傾角為零，輸出排量降為零，行駛油泵和行走馬達(dá)之間的兩根高壓油管相互閉鎖，管路內(nèi)的高壓阻止了車輛的進(jìn)一步前進(jìn)，從而實(shí)現(xiàn)靜液壓制動(dòng)。另由于振動(dòng)壓路機(jī)重量大，接地面積也大，當(dāng)驅(qū)動(dòng)力喪失時(shí)，巨大的滾動(dòng)阻力也起到了輔助制動(dòng)的作用。
（2）停車制動(dòng)
振動(dòng)壓路機(jī)在坡道上停車時(shí)的制動(dòng)，防止下滑。在前輪減速器和后橋總成的主減速器中，均帶有一個(gè)常閉多片式摩擦制動(dòng)器。壓路機(jī)行駛時(shí)，制動(dòng)器接通壓力油，壓縮彈簧，制動(dòng)器處于被打開的狀態(tài)。當(dāng)振動(dòng)壓路機(jī)停在坡道上，并熄滅發(fā)動(dòng)機(jī)，液壓油的油壓降為零，制動(dòng)器內(nèi)的彈簧又重新將摩擦片鎖緊，處于制動(dòng)狀態(tài)，能有效防止壓路機(jī)的下滑。
（3）緊急制動(dòng)
振動(dòng)壓路機(jī)在緊急情況下的制動(dòng)，以規(guī)避事故的發(fā)生。壓路機(jī)在行駛的過程中，突然前方出現(xiàn)了緊急情況，需要立即停車，此時(shí)來不及將行駛操縱桿回到中位，只能按下儀表板上的緊急按鈕。緊急按鈕通過電器控制兩個(gè)液壓換向閥，其中一個(gè)動(dòng)作時(shí)，能使行駛油泵的斜盤繞過機(jī)械式搖臂的控制，直接立即回中位，排量降為零，高壓油管互相閉鎖，實(shí)現(xiàn)靜液壓制動(dòng)；而另一個(gè)動(dòng)作時(shí)，將制動(dòng)器內(nèi)的液壓油直接卸壓，制動(dòng)器立即處于制動(dòng)狀態(tài)。緊急制動(dòng)實(shí)際上是讓靜液壓制動(dòng)和機(jī)械制動(dòng)同時(shí)作用，并通過電液操作縮短制動(dòng)時(shí)間，以應(yīng)對(duì)緊急情況。
2.4基本參數(shù)的確定
2.4.1名義振幅
振動(dòng)壓路機(jī)工作振幅是指振動(dòng)壓路機(jī)在實(shí)際工作時(shí)的實(shí)際振幅，其大小受土壤的剛度影響，而土壤的剛度值是一個(gè)隨機(jī)變化的參數(shù)，所以振動(dòng)壓路機(jī)的工作振幅也是一個(gè)隨機(jī)參數(shù)。為便于設(shè)計(jì)和比較，引入“名義振幅”的概念。所謂“名義振幅”是指前輪車架用千斤頂或其它支承物架起后，振動(dòng)輪懸空時(shí)測(cè)得的振動(dòng)輪振幅。通常，工作振幅比名義振幅大，用A表示工作振幅，表示名義振幅，則隨土壤剛度變化，有如下關(guān)系：
（2.2）
工作振幅是影響壓實(shí)效果的一個(gè)非常重要的參數(shù)。振幅增大時(shí)，土壤顆粒運(yùn)動(dòng)的位移增加，振動(dòng)輪對(duì)地面作用的沖擊能量增大，振動(dòng)沖擊波傳播距離更遠(yuǎn)，因而壓實(shí)效果越好，因此振動(dòng)壓路機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)，其名義振幅取值不可太小。但是，名義振幅的取值也不可過大，過大的振幅必將導(dǎo)致上車振幅的增加，引起駕駛員疲勞和機(jī)械零部件過早的損壞；過大的振幅也將造成路面的“過壓實(shí)”現(xiàn)象，壓實(shí)后的路面疏松，材料級(jí)配失調(diào)，路面質(zhì)量降低。綜上所述，振動(dòng)壓路機(jī)的名義振幅應(yīng)有一個(gè)合理的取值范圍。
根據(jù)業(yè)內(nèi)長(zhǎng)期試驗(yàn)和經(jīng)驗(yàn)積累，并針對(duì)不同的被壓實(shí)材料，振動(dòng)壓路機(jī)名義振幅的取值范圍如下：
壓實(shí)路基 1.4～2.0mm
壓實(shí)次基層 1.0～2.0mm
壓實(shí)瀝青混凝土及路面 0.4～1.0mm
為擴(kuò)大12T振動(dòng)壓路機(jī)的工作范圍，使其既能壓實(shí)路基層，也能壓實(shí)次基層，確定其名義振幅為雙振幅，可根據(jù)壓實(shí)的對(duì)象和要求進(jìn)行調(diào)整，名義振幅值：1.8mm/0.9mm。
名義振幅可用下面公式進(jìn)行計(jì)算：
（2.3）
式中：——振動(dòng)輪的名義振幅，m ；
——激振器的靜偏心距，kg·m ；
——振動(dòng)質(zhì)量，kg 。
此處的振動(dòng)質(zhì)量指參與振動(dòng)壓實(shí)工作的所有零件質(zhì)量的總和，包括振動(dòng)輪本身、激振器、油馬達(dá)、安裝板等，甚至還應(yīng)計(jì)入減振器質(zhì)量的一半。
2.4.2振動(dòng)頻率
壓路機(jī)振動(dòng)輪在激振力的作用下產(chǎn)生受迫振動(dòng)，其振動(dòng)頻率f和角頻率w分別按以下公式計(jì)算：
（2.4）
（2.5）
式中：——振動(dòng)頻率，Hz；
——角頻率，rad/s；
——激振器轉(zhuǎn)速，r/min 。
當(dāng)振動(dòng)壓路機(jī)的振動(dòng)角頻率ω低于“壓路機(jī)-土壤”振動(dòng)系統(tǒng)的二階固有頻率時(shí)，x?ω曲線呈大起大落的狀態(tài)，存在兩個(gè)共振區(qū)，非常不穩(wěn)定，容易發(fā)生共振現(xiàn)象。因此合理的振動(dòng)角頻率ω應(yīng)高于振動(dòng)系統(tǒng)的二階固有頻率ω。當(dāng)振動(dòng)角頻率過高，振動(dòng)壓路機(jī)對(duì)地面的實(shí)際作用力很小
通常把試驗(yàn)取得的數(shù)據(jù)，經(jīng)過數(shù)理統(tǒng)計(jì)后，給出相應(yīng)振動(dòng)頻率f的取值范圍：
壓實(shí)路基25～30Hz
壓實(shí)次基層25～40Hz
壓實(shí)瀝青混凝土及路面30～50Hz
同樣為擴(kuò)大YZ18型振動(dòng)壓路機(jī)的工作范圍，并與雙振幅相對(duì)應(yīng)，振動(dòng)頻率f確定為雙頻率：29Hz/35Hz，實(shí)際上就是振動(dòng)輪內(nèi)部偏心軸每秒的轉(zhuǎn)動(dòng)次數(shù)。當(dāng)壓實(shí)基礎(chǔ)路基或各個(gè)鋪層的初步壓實(shí)時(shí)，采用高振幅/低頻率，即1.8mm/29Hz；而當(dāng)壓實(shí)次基層或各個(gè)鋪層的終了壓實(shí)時(shí)，采用低振幅/高頻率，即0.9mm/35Hz。
2.4.3振動(dòng)加速度
振動(dòng)輪的振動(dòng)加速度（）可由名義振幅（）和振動(dòng)角頻率（）求得：
（2.6）
振動(dòng)加速度常用重力加速度g的倍數(shù)表示，它反映了振動(dòng)壓路機(jī)對(duì)地面動(dòng)態(tài)沖擊力的大小。
過小的振動(dòng)加速度產(chǎn)生的動(dòng)態(tài)沖擊力很小，體現(xiàn)不出振動(dòng)壓實(shí)的優(yōu)越性。過大的振動(dòng)加速度將導(dǎo)致被壓材料出現(xiàn)離析現(xiàn)象，即大質(zhì)量的骨料顆沉降在鋪層材料的低部，而小質(zhì)量的顆粒將“浮”在面層。這種大小分層離析破壞了筑路材料的級(jí)配狀態(tài)，使被壓實(shí)鋪層表面疏松，路面穩(wěn)定性和耐磨性下降了。
振動(dòng)壓路機(jī)的振動(dòng)加速度a過小，說明振動(dòng)頻率過低或名義振幅過小，對(duì)土壤的動(dòng)態(tài)沖擊力過小，使土壤顆粒幾乎呈靜止?fàn)顟B(tài)，此時(shí)與靜作用壓路機(jī)相差無幾。反之，振動(dòng)加速度a過大，說明振動(dòng)頻率或名義振幅取值過高，被壓實(shí)材料將出現(xiàn)“離析”現(xiàn)象，導(dǎo)致大質(zhì)量的土顆粒在慣性力的作用下沉降在底層，而小質(zhì)量的顆粒將“浮”在面層，產(chǎn)生分層現(xiàn)象，使筑路材料的級(jí)配比例失調(diào)，被壓實(shí)的表面疏松，耐磨性差。
根據(jù)業(yè)內(nèi)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，振動(dòng)壓路機(jī)振動(dòng)加速度的合理范圍是：
壓實(shí)次基層和面層4～7g
壓實(shí)基礎(chǔ)5～10g
將12T振動(dòng)壓路機(jī)的具體參數(shù)代入公式（2.6），經(jīng)過計(jì)算，低頻高振幅時(shí)，a =6.09g=59.7m/s2；高頻低振幅時(shí)，a =4.44g=43.5m/s2，均在合理的范圍內(nèi)。
2.4.4激振力和靜偏心矩
激振力（）是由偏心振子激振器高速旋轉(zhuǎn)時(shí)的離心力形成的，它僅和振子的靜偏心矩（）及角頻率（）有關(guān)。動(dòng)作用力（）是土壤彈性變形抗力和阻尼力的矢量和，它與振動(dòng)輪的瞬間振幅、振動(dòng)速度及土壤的物理力學(xué)特點(diǎn)有關(guān)。
參照國(guó)外廠家12噸級(jí)振動(dòng)壓路機(jī)激振力的大小，初步確定本次設(shè)計(jì)的12T振動(dòng)壓路機(jī)的激振力為275kN/198kN，分別對(duì)應(yīng)高振幅/低頻率和低振幅/高頻率兩種工況。我們知道激振力實(shí)際上就是振動(dòng)輪內(nèi)偏心軸高速旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的離心力，根據(jù)公式：
（2.7）
將和ω的值分別代入， 可計(jì)算出，兩種工況下偏心軸的靜偏心矩應(yīng)分別為7.74kgm和3.87kgm?？梢姙閷?shí)現(xiàn)雙頻雙幅的振動(dòng)功能，振動(dòng)輪內(nèi)的偏心軸應(yīng)能夠改變靜偏心矩的值，這是在偏心軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮的問題。
2.4.5 各部分質(zhì)量的確定
工作質(zhì)量是壓路機(jī)的主參數(shù)，它是按規(guī)定加入油、水、壓重物、隨機(jī)工具，并包括一名司機(jī)（65kg）在內(nèi)的壓路機(jī)總質(zhì)量。壓路機(jī)的質(zhì)量決定了機(jī)械對(duì)土壤鋪層所施加靜壓力的大小。為了比較不同壓路機(jī)的壓實(shí)能力，引入了壓輪線載荷的概念。線載荷是沿壓輪軸向單位長(zhǎng)度上對(duì)土壤所施加的靜壓力（N/cm）。
在其它工作參數(shù)（如振動(dòng)參數(shù)）不變的條件下，施加于地面上的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)壓力幾乎與壓路機(jī)的質(zhì)量成正比。試驗(yàn)表明，振動(dòng)壓路機(jī)的影響深度大致上與振動(dòng)輪的質(zhì)量成正比。因此，無論是靜碾壓路機(jī)還是振動(dòng)壓路機(jī)，靜線載荷都是極為重要的技術(shù)參數(shù)。
壓路機(jī)的質(zhì)量分布主要是前、后輪以及上、下車之間的質(zhì)量分配比例。對(duì)于單輪驅(qū)動(dòng)的壓路機(jī)，較大的驅(qū)動(dòng)輪分配重量能保證壓路機(jī)產(chǎn)生足夠的附著力和制動(dòng)力矩，較小的轉(zhuǎn)向輪分配重量可以減少?gòu)膭?dòng)輪的擁土現(xiàn)象，但轉(zhuǎn)向輪過輕將導(dǎo)致壓路機(jī)轉(zhuǎn)向不穩(wěn)定。
輪胎單驅(qū)動(dòng)壓路機(jī)的驅(qū)動(dòng)輪分配質(zhì)量雖然可以小