0 引言

壓路機在公路施工、機場建設(shè)、興修水利和建筑施工中發(fā)揮著越來越大的作用，振動壓路機是利用其自身的重力和振動壓實各種建筑和筑路材料的工程機械，振動壓路機最適宜壓實各種非黏性土壤、碎石、碎石混合料及各種瀝青混凝土，廣泛用于高等級公路、鐵路、機場跑道、農(nóng)機工程等大型項目的填方壓實作業(yè)

。振動旋轉(zhuǎn)機構(gòu)能實現(xiàn)沖擊振動復(fù)合壓實功能，使得被壓實物料承受沖擊載荷和簡諧振動載荷的力學(xué)模型作用疊加及其在沖擊振動載荷作用下的動力學(xué)響應(yīng)特性，利用其激振力在土中產(chǎn)生的剪切壓密作用，使一定深度內(nèi)的土均勻增密，從而達(dá)到改善地基的性能的目的

。壓實機械的發(fā)展經(jīng)歷了從一千多年前的石滾到現(xiàn)今靜作用光輪壓路機，20世紀(jì)30年代產(chǎn)生了振動壓實理論，即在傳統(tǒng)靜作用壓實機械和振動裝置基礎(chǔ)上發(fā)展起來，達(dá)到壓實效果好、生產(chǎn)效率高及節(jié)省能耗，可以適應(yīng)不同的壓實工況，受到廣大研究者、制造者和使用者的重視和青睞。振動壓路機壓實機構(gòu)由簡單的拖式振動壓路機，發(fā)展到結(jié)構(gòu)復(fù)雜的輪胎驅(qū)動自行式單鋼輪振動壓路機和雙鋼輪串聯(lián)式振動壓路機，同時液壓及電子技術(shù)和壓實機械自身技術(shù)也得到不斷的發(fā)展。

對于壓實機構(gòu)來說，現(xiàn)有技術(shù)裝置中因其結(jié)構(gòu)欠缺科學(xué)合理的原因，主要存在著旋轉(zhuǎn)軸單點受力，旋轉(zhuǎn)軸在集中受力點的位置受到很大的剪切力，從而造成旋轉(zhuǎn)軸的彎曲變形較大，且軸承磨損大，整機振動大，運行噪聲大，導(dǎo)致壓路機的使用壽命短，返修率高。在認(rèn)真而充分調(diào)查、了解、分析、總結(jié)、研究現(xiàn)有技術(shù)及現(xiàn)狀基礎(chǔ)上，特采取設(shè)置偏心塊及偏心半環(huán)關(guān)鍵技術(shù)，研究一種新的振動壓實機構(gòu)裝置，解決了已有技術(shù)及現(xiàn)狀存在的不足、缺陷與弊端，并進(jìn)一步探索在振動壓路機上的應(yīng)用研究。

1 方案設(shè)計

根據(jù)振動壓路機壓實物料的基本要求，引入多點受力分散作用于固定在鋼輪中心的旋轉(zhuǎn)軸上。如圖1所示，設(shè)計一種新的振動壓實機構(gòu)裝置，由旋轉(zhuǎn)軸、A軸承、B軸承、壓路機鋼輪、偏心塊、偏心半環(huán)構(gòu)成；旋轉(zhuǎn)軸的兩端與壓路機鋼輪兩側(cè)板的中心位置通過A軸承及B軸承固定連接，其壓路機鋼輪內(nèi)的旋轉(zhuǎn)軸與偏心塊及偏心半環(huán)均固定連接。壓路機鋼輪為兩端封閉的管狀結(jié)構(gòu)，偏心塊為截面呈半圓形的塊狀結(jié)構(gòu)，偏心半環(huán)為弓狀結(jié)構(gòu)。偏心塊與偏心半環(huán)安裝后所構(gòu)成的角度為0°～180°角范圍內(nèi)可調(diào)。旋轉(zhuǎn)軸由驅(qū)動馬達(dá)來驅(qū)動。實際應(yīng)用中，偏心塊與偏心半環(huán)安裝后所構(gòu)成的角度分別為0°、30°、60°、90°、120°、150°、180°，分別可以突現(xiàn)小振、大振、介于大小振之間不同擋位振動。圖2為常規(guī)偏心塊的主視及剖面?zhèn)纫暿疽鈭D；圖3為特制偏心半環(huán)的主視及斷面剖視示意圖。

從表4中可以看釬縫組織中心區(qū)主要合金元素是6%左右的Mn，主要元素是含量92%左右的Cu，形成均勻的Cu-Mn基固溶體組織，具有良好的塑性，能有效釋放硬質(zhì)合金側(cè)的焊接接頭殘余應(yīng)力。

The decision to accept a marginal donor organ is made on a recipient focused individualized basis rather than speci fic values,parameters or conditions [Figure 2].

對偏心塊與偏心半環(huán)的安裝角度為0°角而實現(xiàn)大振狀態(tài)下的側(cè)視示意圖。圖5中內(nèi)部的箭頭表示偏心塊與偏心半環(huán)的繞軸心旋轉(zhuǎn)方向、外部的箭頭表示壓路機鋼輪的行進(jìn)方向。從圖4到圖5可以實現(xiàn)小振、又可以實現(xiàn)大振、還可以實現(xiàn)介于大小振之間不同擋位的振動。其實現(xiàn)大振、小振、介于大小振之間不同擋位的振動是通過對偏心塊與偏心半環(huán)的安裝角度來實現(xiàn)：當(dāng)如圖4對偏心塊與偏心半環(huán)的安裝角度為180°角的時候，便可實現(xiàn)小振；壓路機行駛中，偏心塊和偏心半環(huán)組成激振深度壓實機構(gòu)對壓實路面的激振力為

壩址區(qū)主要物理地質(zhì)現(xiàn)象為基巖風(fēng)化，由于巖體較完整，礦物顆粒細(xì)微均勻，結(jié)構(gòu)致密，風(fēng)化程度相對較弱。強風(fēng)化帶表現(xiàn)為巖體裂隙發(fā)育，巖石棱角不清，錘擊易碎，斷面可見新鮮面，用鎬可挖掘。弱風(fēng)化帶裂隙較發(fā)育，巖石棱角可見，巖體多被切割成小塊狀，裂隙間有次生礦物充填，錘擊聲脆，斷口為新鮮面，不能用鎬挖掘，需爆破開挖。左岸基巖強風(fēng)化層厚2～3 m，弱風(fēng)化層厚4.0～6.0 m，右岸基巖強風(fēng)化層厚3～4 m，弱風(fēng)化層厚4.0～6.0 m，壩基強風(fēng)化層厚1.5～3.5 m，弱風(fēng)化層厚2～3 m。巖體中黑云角閃斜長片麻巖的風(fēng)化程度較變質(zhì)二長花崗巖強烈。

2 實際應(yīng)用分析

楊之光說：“我與石魯交情甚深，他是我敬佩的一位畫家。石魯不僅傳統(tǒng)學(xué)識深厚而且精通西方藝術(shù)史，說他是藝術(shù)大師一點不為過。”

偏心塊產(chǎn)生常規(guī)的振動旋轉(zhuǎn)力壓實的效果，特制的偏心半環(huán)可以實現(xiàn)與常規(guī)偏心塊互相疊加、抵消或一定角度的分力作用于土壤物料，可以實現(xiàn)串聯(lián)式、智能式的多模式振動壓實，實現(xiàn)對各種不同物料或同種物料的不同壓實階段的振動夯實。同時，采用弓形設(shè)計可以多點作用于旋轉(zhuǎn)軸上，防止應(yīng)力集中。因此采取設(shè)置偏心塊及偏心半環(huán)關(guān)鍵技術(shù)，其旋轉(zhuǎn)軸的兩端與壓路機鋼輪兩側(cè)板的中心位置通過A軸承及B軸承固定連接，壓路機鋼輪內(nèi)的旋轉(zhuǎn)軸與偏心塊及偏心半環(huán)均固定連接；偏心塊與偏心半環(huán)安裝后所構(gòu)成的角度為0°～180°。新的方案在原有振動基礎(chǔ)設(shè)備偏心塊的基礎(chǔ)上，增設(shè)偏心半環(huán)，進(jìn)而實現(xiàn)小振、大振、介于大小振之間不同擋位振動，新的振動壓實機構(gòu)裝置方案在具體使用時，只需把偏心塊及偏心半環(huán)安裝在鋼輪中心的旋轉(zhuǎn)軸上，由驅(qū)動馬達(dá)來旋轉(zhuǎn)驅(qū)動即可使用實現(xiàn)，簡單易行、效果穩(wěn)定可靠，便于今后廣泛推廣應(yīng)用。

壓實過程就是壓路機的行走過程，如圖4所示，具體的說就是壓路機鋼輪的行走過程。壓路機鋼輪在行走過程中，由驅(qū)動馬達(dá)驅(qū)動旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)帶動偏心塊及偏心半環(huán)旋轉(zhuǎn)，偏心塊及偏心半環(huán)的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生偏心激振力，從而對路面便實施了夯實的操作。當(dāng)偏心塊與偏心半環(huán)的安裝角度設(shè)計為180°角時，可實現(xiàn)小振，該狀態(tài)下的側(cè)視示意圖見圖4。

表示偏心塊繞軸心旋轉(zhuǎn)的角速度、

表示偏心半環(huán)繞軸心旋轉(zhuǎn)的角速度、取

=

、最下面的箭頭表示壓路機鋼輪的行進(jìn)方向。

(

)=(

1

×

1

-

2

×

2

)×

×

(

)

(1)

當(dāng)如圖5所示的情況，對偏心塊與偏心半環(huán)的安裝角度為0 度角的時候，便可實現(xiàn)大振；同理，激振力為

其中，

1

為偏心塊的質(zhì)量，單位kg；

1

為質(zhì)心到旋轉(zhuǎn)中心軸的距離，單位為m；

2

為偏心半環(huán)的質(zhì)量，單位kg；

2

質(zhì)心到旋轉(zhuǎn)中心軸的距離，單位為m；

為偏心塊和偏心半環(huán)繞軸旋轉(zhuǎn)的相同角速度，單位rad·s

。

(

)=(

1

×

1

+

2

×

2

)×

×

(

)

(2)

當(dāng)偏心塊與偏心半環(huán)的相對位置處于0°～180°之間時，可以實現(xiàn)大小振之間不同擋位的振動。

目前，一般振動壓路機的激振機構(gòu)產(chǎn)生的激振方式大都是慣性式激振器，通過振動輪對外表現(xiàn)的振動方式為振蕩、垂直振動和非定向式等，或以力的形式作用形成振動和以力偶的共同形式作用的振蕩式兩種；無論實現(xiàn)振動還是振蕩作用，都依賴于安裝在鋼輪軸上的特定裝置，即振動機構(gòu)。振動機構(gòu)包括整體式和內(nèi)振動室式，但都以單點受力的形式作用于中心軸，必然引起作用點的應(yīng)力集中，容易損壞。

本設(shè)計無論是小振還是大振，或是介于大小振之間不同擋位的振動，均使旋轉(zhuǎn)軸的受力點實現(xiàn)了分散。如原理圖6所示，圖中的1表示A軸承的承受力，2表示B軸承的承受力，從上向下的箭頭表示對旋轉(zhuǎn)軸分散的激振力。從而實現(xiàn)了旋轉(zhuǎn)軸由單點受力改為多點受力，旋轉(zhuǎn)軸在分散受力點的狀態(tài)下其剪切力大大減小，使旋轉(zhuǎn)軸的彎曲變形小，且軸承磨損小，整機振動小，運行噪聲小，壓路機的使用壽命長，返修率低。工作過程極為簡單，結(jié)構(gòu)簡單巧妙、使用操作方便、效果穩(wěn)定可靠、便于廣泛推廣應(yīng)用。

3 結(jié)語

該技術(shù)方案由于采取了設(shè)置偏心塊及偏心半環(huán)關(guān)鍵技術(shù)；旋轉(zhuǎn)軸的兩端與壓路機鋼輪兩側(cè)板的中心位置通過A軸承及B軸承固定連接，壓路機鋼輪內(nèi)的旋轉(zhuǎn)軸與偏心塊及偏心半環(huán)均固定連接；偏心塊與偏心半環(huán)安裝后所構(gòu)成的角度為0°～180°。獲得了如下有益效果：1)采取了設(shè)置偏心塊及偏心半環(huán)關(guān)鍵技術(shù)，提供了一種新的振動壓實機構(gòu)裝置的壓路機新產(chǎn)品樣機。2)構(gòu)思獨特巧妙、結(jié)構(gòu)科學(xué)合理、使用方便簡約、效果穩(wěn)定可靠。3)旋轉(zhuǎn)軸由已有技術(shù)及現(xiàn)狀的單點受力改為多點受力，旋轉(zhuǎn)軸在分散受力點的狀態(tài)下其剪切力大大減小，從而可使旋轉(zhuǎn)軸的彎曲變形小，節(jié)省旋轉(zhuǎn)軸材料，且軸承磨損小，整機振動小，運行噪聲小，壓路機的使用壽命長，返修率低。解決了現(xiàn)有技術(shù)及現(xiàn)狀存在的不足、缺陷與弊端，獲得了預(yù)期的良好效果。

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