18t輪式驅(qū)動振動壓路機開題報告

二O—三屆畢業(yè)設(shè)計開題報告學 院： 工程機械學院專業(yè)：機械設(shè)計制造及其自動化姓 名： 牛鵬 學 號： 2504090819 指導教師： 陳蝶 完成時間：2013年3月29日長安大學畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告表課題名稱18噸輪式驅(qū)動振動壓路機總體設(shè)計課題來源指導老師課題類型畢業(yè)設(shè)計指導教師陳蝶學生姓名牛鵬學 號2504090819專 業(yè)機械設(shè)計制造及其自動化：課題意義振動壓路機是一種高效的壓實機械，廣泛應用于道路建設(shè)施工中。振動壓路機的出現(xiàn)，改寫了壓實機械的歷史：不僅替代了過去靠單一增加主機的重量，來增加壓實力的做法。而且在壓實理論上也有新發(fā)展，目前被人們接受有四大理論：內(nèi)摩擦減少學說；2.共振學說；3.反復載荷學說；4.交變剪應變學說。新理論的產(chǎn)生必然帶來產(chǎn)品的革命。因此，引起了各國制造商的關(guān)注，對振動壓路機進行了廣泛的研究。最初，振動壓路機只用于壓實非粘性材料，隨著技術(shù)性能的改進和提高，振動壓路機已廣泛地用于粘性材料、瀝青路面和混凝土的壓實工作。60年代后，隨著振動壓實理論的深入研究和完善，涌現(xiàn)了各種形式的振動壓實機械，液壓技術(shù)的廣泛應用，使振動壓實機械得到了迅速發(fā)展，目前已形成了品種繁多的壓實機械家族。我國壓路機，整體技術(shù)水平與國外相比仍有差距，主要表現(xiàn)在：產(chǎn)品型號不全、重型和超重型壓路機生產(chǎn)數(shù)量和品種仍然較少、專用壓實設(shè)備缺乏、綜合技術(shù)經(jīng)濟指標和自動控制方面仍低于國外先進水平。本課題通過對YZ18型振動壓路機的研究，希望對國內(nèi)重型壓路機方面的不足有所彌補，同時為其他壓路機研究人員提供一點幫助。二：國內(nèi)外的發(fā)展狀況1、國內(nèi)壓實機械和壓實技術(shù)發(fā)展概況建國以前，我國只有一些壓路機的修配工廠，直到1940年，大連仿制出了我國第一臺蒸汽壓路機。建國以后，上海市工程局廈門筑路機械廠（洛陽建筑機械廠前身）于1952年成功地制造了6t三輪壓路機，1954年廈門筑路機械廠由上海遷往洛陽，改名為洛陽建筑機械廠，并于1957年試制成功了12/15t三輪壓路機，洛陽建筑機械廠成為我國第一個生產(chǎn)壓路機的專業(yè)廠。進入20世紀60年代，徐州工程機械廠、上海工程機械廠和三明重型機械廠先后加入了壓路機生產(chǎn)廠行列，先后設(shè)計出6/81、8/101、10/121、12/15t光輪壓路機，淘汰了蒸汽壓路機。1961年，西安公路學院與西安筑路機械廠聯(lián)合開發(fā)了31自行式振動壓路機，標志著我國自行開發(fā)設(shè)計振動壓實機械的起步。1964年，洛陽建筑機械廠設(shè)計出4.51振動壓路機。1966年，徐州工程機械廠設(shè)計了9/161輪胎壓路機。20世紀70年代，交通部系統(tǒng)的德州筑路機械廠（山東公路機械廠前身）、西安筑路機械廠、四川公路機修廠和廊坊筑路機械廠也加入到壓路機的生產(chǎn)行列1974年，洛陽建筑機械廠與長沙建筑機械研究所合作開發(fā)了101輪胎驅(qū)動壓路機和141拖式振動壓路機。20世紀80年代，邯鄲建筑機械廠、四平建筑機械廠、義烏建筑機械廠、長春工程機械廠、中建四局機械廠、陜西水利機械廠、常州市長江工程機械廠、江陰交通工程機械廠等都先后投產(chǎn)。洛陽建筑機械廠設(shè)計了61、101、121、161振動壓路機，邯鄲建筑機械廠設(shè)計了21振動壓路機，陜西水利機械廠設(shè)計了拖式凸塊振動壓路機。20世紀80年代中期，我國開始引進國外壓路機制造技術(shù)。1983年洛陽建筑機械廠引進了美國Hrs1er公司技術(shù)，合作生產(chǎn)了61鉸接式振動壓路機；1984年徐州工程機械廠引進瑞典Dynapac公司的CA25型輪胎驅(qū)動振動壓路機和CC21型串聯(lián)振動壓路機技術(shù)；1985年溫州冶金機械廠設(shè)計了191振動壓路機；1987年洛陽建筑機械廠引進德國Bomag公司的217DBW和141AD振動壓路機技術(shù)；江麓機械廠引進了德國Vibromax公司的W1102系列振動壓路機技術(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)品達到多品種系列化。20世紀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、振動輪用軸承、橡膠減振器的引進生產(chǎn)，使振動壓路機技術(shù)總體水平和可靠性有很大的提高，在基礎(chǔ)元件支持下，振動壓路機引進技術(shù)不斷得到消化吸收，國內(nèi)大專院校和科研院所的科研攻關(guān)，使我國自行開發(fā)和設(shè)計振動壓路機的能力有較大的提高，1990年西安公路交通大學與徐州工程機械廠共同開發(fā)了101振蕩壓路機，標志著我國振動壓路科研和產(chǎn)品開發(fā)達到新的水平。從1960年以來，夯實機械也處于蓬勃發(fā)展時期，1961年長沙建筑機械研究所在總結(jié)群眾發(fā)明的基礎(chǔ)上，設(shè)計了蛙式夯土機；同時，廠所合作設(shè)計成功了爆炸式夯系列產(chǎn)品。20世紀70年代，長沙建筑機械研究所與制造廠合作開發(fā)了振動平板夯系列。20世紀80年代，長沙機械研究所、北京建筑機械綜合研究所、建研院建筑機械化研究所與工廠合作，先后設(shè)計了不同型號的振動沖擊夯。目前，我國30多家工廠生產(chǎn)壓路機，生產(chǎn)夯實機械的工廠多達數(shù)百家，已形成6—20t光輪壓路機、6—20t輪胎壓路機、0.5—20t振動壓路機等三大系列的壓路機的批量生產(chǎn)，基本上滿足了國內(nèi)需要。我國壓路機，整體技術(shù)水平與國外相比仍有差距，主要表現(xiàn)在：產(chǎn)品型號不全、重型和超重型壓路機生產(chǎn)數(shù)量和品種仍然較少、專用壓實設(shè)備缺乏、綜合技術(shù)經(jīng)濟指標和自動控制方面仍低于國外先進水平。2、國外壓實機械和壓實技術(shù)現(xiàn)狀國外壓實機械比較先進的國家有:德國、美國、瑞典、日本、法國、英國和俄羅斯。光輪壓路機的產(chǎn)量逐年下降，目前生產(chǎn)量較大的有三輪壓路機（6—121）、二軸串聯(lián)壓路機（2—13t）、三軸串聯(lián)壓路機（12—14t）。光輪壓路機比較先進的結(jié)構(gòu)是大滾輪直徑、全輪驅(qū)動、液壓傳動、液壓轉(zhuǎn)向機構(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采用了全輪驅(qū)動鉸接轉(zhuǎn)向機構(gòu)，是比較先進的機種。光輪壓路機的技術(shù)簡單、維修方便、壽命長、施工工藝成熟、特別是價格便宜、因而尚有一定的市場需求。工業(yè)發(fā)達國家，在維修高速公路的磨耗層時，二輪串聯(lián)光輪壓路機是合適的機種。輪胎壓路機的應用始于20世紀50年代，但直到20世紀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。輪胎壓路機與光輪壓路機相比，其優(yōu)越性在于使被壓實材料有非常好的封閉性。除了適宜壓實瀝青攤鋪層，幾乎還能夠完成所有的壓實工作。自行式輪胎壓路機的機動性好，便于運輸與工地轉(zhuǎn)移。由于20世紀70年代振動壓路機已解決了瀝青鋪裝層的壓實工藝問題，輪胎壓路機的發(fā)展余地也比較少了。但是，在修筑高等級路面時，輪胎壓路機仍是不可缺少的機種。目前世界上主要壓路機生產(chǎn)廠家都生產(chǎn)輪胎壓路機。國外振動壓路機發(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相比，都占有較大的優(yōu)勢。由于高速公路的發(fā)展，對基礎(chǔ)的承載能力需求越來越高，振動壓路機被視為較理想的、能滿足要求的壓實機械，因而從20世紀50年代初就引起了人們對振動壓路機的重視。本世紀20世紀30年代，德國最早利用振動原理壓實土壤。羅申豪森(LOSE-AUSEN)公司率先設(shè)計了一臺安裝有振動的平板壓實機的25t履帶式拖拉機。隨后生產(chǎn)出拖式振動壓路機，工作質(zhì)量為4—6t。當時，研究的主要問題是解決振動壓路機的參數(shù)選擇和振動軸軸承的壽命，瑞典壓實機械專家拉斯佛斯布德(LarsForssblad)先生發(fā)明了撥球滾道振動機構(gòu)，獲得了專利權(quán)。這個機構(gòu)解決了振動軸軸承的使用壽命問題。20世紀50年代，歐洲各國開發(fā)了串聯(lián)式整體車架振動壓路機，并逐步改型。20世紀60年代，隨著對振動壓路機的深入研究，振動軸軸承性能、減振器性能和制造工藝水平不斷提高，促使振動壓路機得到了飛速發(fā)展。此時，輪胎驅(qū)動鉸接式振動壓路機、雙鋼輪串聯(lián)式振動壓路機等產(chǎn)品相繼問世，振動壓路機形成了兩個主要系列。20世紀70年代以后，振動壓路機家族先后出現(xiàn)了組合式、蟹形式、凸塊式、手扶式振動壓路機；調(diào)頻、調(diào)幅技術(shù)、全輪驅(qū)動振動技術(shù)被廣泛應用于振動壓路機。進入20世紀80年代，壓實度的自動測量技術(shù)、“機—電—液”一體化技術(shù)逐漸應用于振動壓路機上。由于振動壓路機壓實效果好、影響深度大、生產(chǎn)率高，而且適用于各種類型土壤的壓實，因此，振動壓路機和壓實施工工藝提出了不同的要求，工程的廣泛需求，促使振動壓路機迅速發(fā)展。壓路機制造廠商已經(jīng)提供了各種形式振動壓路機，基本上滿足工程的需要。20世紀80年代初，瑞典喬戴納米克(GeodynamikAB)研究所提出了新的壓實理論，即利用土力學交變剪應變原理，使土壤等壓實材料的顆粒重新排列而得更加密實。根據(jù)該理論，1982年德國哈姆(HAMM)公司開發(fā)出新型振動壓路機，即震蕩壓路機，1984年，世界首批震蕩壓路機開始銷售市場。20世紀80年代末，日本生產(chǎn)出大噸位垂直振動壓路機，其振動輪內(nèi)部采用雙軸交叉振動法，使壓路機壓實深度深、壓實效果好且低速直線行駛穩(wěn)定。20世紀50年代，國外開始生產(chǎn)爆炸夯，但不久就被淘汰了，國外生產(chǎn)的夯實機械產(chǎn)品品種較多，產(chǎn)量較大的有以下兩種：(1)振動平板夯，許多廠家都進行系列生產(chǎn)，自重60—600kg，較大型的振動平板夯都可逆行；(2)振動沖擊夯，是輕便靈活的機型，自重60—120kg。三：主要研究內(nèi)容由于振動壓路機（通常無特殊說明的即為圓周振動）,這種機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、壓實深度大、壓實效果好，所以廣泛用于公路、鐵路路基，機場跑道，港口碼頭，堤壩等基層到面層的壓實作業(yè)。是壓實土方和基層的主力壓路機。機械式振動壓路機由于其傳動系統(tǒng)采用機械傳動，振動鋼輪無法進行驅(qū)動，為了有足夠的牽引力驅(qū)動輪胎上必須增加相應的重量來加大其附著力不致使輪胎打滑。而全液壓式振動壓路機就不同了，由于振動鋼輪可通過液壓馬達參與驅(qū)動，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地增大，因此壓實效果明顯提高。這樣相同噸位的振動壓路機全液壓式的激振力大，壓實效果好。同時，由于全液壓式振動壓路機振動輪也參與驅(qū)動可以減少輪前的“波紋”（堆積現(xiàn)象）和輪后的裂紋，提高了壓實質(zhì)量。目前，為了獲得好的施工質(zhì)量對施工設(shè)備都有要求。其中壓實機械就要求：必須使用大噸位全液壓振動壓路機。由此本課題所提出的18t全液壓振動壓路機的主要研究內(nèi)容包括整機總體方案設(shè)計：型式和主參數(shù)總體布置和結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)參數(shù)設(shè)計四：設(shè)計方案1機型的確定振動壓路機的品種和機型繁多，人們根據(jù)其工作原理、結(jié)構(gòu)特點、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；按振動輪數(shù)量分為：單輪振動、雙輪振動、多輪振動；按驅(qū)動輪數(shù)量分為：單輪驅(qū)動、雙輪驅(qū)動、全輪驅(qū)動；按傳動方式分為：機械傳動、液力機械傳動、液壓機械傳動、全液壓傳動；按振動輪外部結(jié)構(gòu)分為：光輪、凸塊（羊足）輪、橡膠輪；按振動方式分為：圓周振動、垂直振動、振蕩。根據(jù)前期的市場和技術(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)層的壓實工程量是最大的。而輪胎驅(qū)動光輪振動壓路機主要適用于道路基礎(chǔ)的壓實，不僅具有良好的壓實效果，而且相對于前后都是光輪的壓路機，具備更大的驅(qū)動力，更適應在坡道上碾壓，在未成形路面上行駛。這種振動壓路機在市場銷售量中占據(jù)了大部分的份額，具有廣泛的市場前景，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)計的機型確定為18T級的自行式輪胎驅(qū)動光輪振動重型振動壓路機，產(chǎn)品型號為18T。2總體結(jié)構(gòu)設(shè)計18T振動壓路機包括振動輪部分和驅(qū)動輪部分，它們之間通過中心鉸接架鉸接在一起。本機采用鉸接轉(zhuǎn)向方式，以提高其通過性能和機動性能。振動輪部分包括振動輪總成、前車架總成（包括刮泥板）等部件。振動輪內(nèi)的偏心軸通過彈性聯(lián)軸器與振動馬達軸相連，由液壓泵組中的振動泵供應高壓油給振動馬達帶動偏心軸旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生強大的激振力。振動頻率和振幅可通過液壓系統(tǒng)的控制來進行調(diào)整，以滿足不同工況的要求。3主要系統(tǒng)的設(shè)計方案傳動系統(tǒng)的設(shè)計方案振動壓路機的傳動系統(tǒng)可分為機械傳動和全液壓傳動兩大類。采用機械傳動方案的振動壓路機，發(fā)動機的動力從曲軸的兩端輸出，后端通過飛輪、離合器、變速箱、主傳動軸、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)動兩側(cè)輪胎旋轉(zhuǎn)，從而實現(xiàn)壓路機的行駛功能。前端通過小傳動軸、減速箱驅(qū)動雙聯(lián)齒輪油泵旋轉(zhuǎn)，向振動和轉(zhuǎn)向液壓系統(tǒng)提供壓力油。轉(zhuǎn)向及車架的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案輪胎驅(qū)動光輪振動的壓路機實現(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。整體車架的轉(zhuǎn)向，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。偏轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)向的壓路機，有一個很大的缺點，那就是偏轉(zhuǎn)輪處的車架只能設(shè)計在偏轉(zhuǎn)輪的上方，尤其是全輪轉(zhuǎn)向，整個車架都在前后輪上方。這種結(jié)構(gòu)上的缺陷，必然導致壓路機重心偏高，從而使壓路機行駛穩(wěn)定性差，在坡道上容易傾覆，給駕駛員帶來很大的危險。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。采用鉸接式車架轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)的壓路機，其車架分成前后兩部分，通過垂直的鉸接銷連接。轉(zhuǎn)向時，前后車架繞鉸接銷發(fā)生相對轉(zhuǎn)動，通過車架折腰而實現(xiàn)轉(zhuǎn)向。這種轉(zhuǎn)向方式轉(zhuǎn)彎半徑很小，機動性好，前后輪的軌跡重疊，利于保證路面的壓實質(zhì)量。前車架設(shè)計成框架的形式，通過減振系統(tǒng)懸掛在振動輪的四周，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輪的四周，駕駛員具有良好的前視野，對于待壓路面和光輪表面的情況一目了然。后車架設(shè)計成如圖的結(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)動機、油泵和后橋總成等主要部件，后部設(shè)計成燃油箱，重心位置基本與輪胎的軸心等高，甚至更低。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，但還是具有更大的優(yōu)勢，尤其是對于重