典型工程机械介绍-压实机械

第六篇压实机械第一章概述第一节功用与分类：一、功用：压实机械是用来压实由土和各种松散材料（碎石、砾石、砂及各种混合料）所组成的任何工程的基础及其承载面层，使其具有足够的强度和稳定性，并能承受一定的载荷和抗侵蚀的能力，不致因材料本身的自重和受雨、雷等侵蚀及所承受的静、动载荷而发生沉陷、变形，导致其上面建筑物的破坏和运动物体的损坏等事故。压实机械利用机械自重、振动或冲击等方法，对被压实材料重复加载，克服其粘聚力和内摩擦力，排出气体和多余的水分，迫使材料颗粒产生位移，相互楔紧，增加密实度，达到必须的强度、稳定性和平整度的要求。二、分类压实机械可以根据其工作原理、工作装置的形状、行走方式等进行分类。1、按工作原理分按压实工作原理主要可分为静作用压路机、振动压路机、振荡压路机、组合压实机械和夯实机械五类，见下图。（1）静作用压路机：用碾轮沿被压实材料表面往复运动，靠自重产生的静压力作用，使被压层产生水久变形，从而达到压实的目的。（2）振动压路机：用碾轮沿按压实材料表面既作住复滚动，又以一定的频率、振幅振动，使被压层同时受到碾轮的静压力和振动力的综合作用，以提高压实效果。（3）振荡压路机：振荡压路机是上世纪80年代中期出现的一种新型的压实机械，它基本综合了振动、静力压路机各自的优点，适用于工程施工中，从底层至面层的压实作业。振荡压路机是应用土力学中土壤在剪应力作用下产生剪应变的原理，在碾压滚中对称安装同步旋转的激振偏心块，使碾压滚承受交变扭矩，对地面持续作用，形成前后方向的震荡波，使被压材料产生剪应变，在这种水平激振力和滚轮垂直静载的共同作用下，实现对土壤在水平和垂直方向上的压实，振荡压实机理是振动压实机理的延伸和发展。压实机械沿着静碾压压路机—轮胎压路机—振动压路机—振荡压路机的方向发展，当前，振动压路机是主要机型。（4）组合式压路机（简称组合碾）组合碾是通过串联式、铰接式或三轴式结构将轮胎碾和振动碾或振荡碾的优点相组合在一起的压实机械。在实际压实过程中，由于被压材料的物理和力学性质的不同，压实往往是共振、重复冲击、内摩擦力减小等作用的综合效果。因此，现已由单一作用机理的压路机发展到综合机理的压路机。随着工程机械的铰接式结构的广泛应用，使组合碾既具有振动碾使被压层深处密实，又具有轮胎碾使表层密实、封密性改善的优点。组合碾巳逐渐向组装式发展，如根据要求可在后轮组装静压充气轮胎、驱动用格栅轮胎及驱动滚轮等形式。（5）夯实机械：以压实构件对被压材料进行周期撞击。振动夯实：除了冲击夯实，还有振动力同时作用于被压材料。振动压路机凸块式压路机凸块式压路机冲击式压路机羊脚压路机第二节型号编制看书139页。2Y6/83Y10/12YZ10B第二章静力式光轮压路机第一节概述一、功用：依靠自身的质量对被压材料进行压实，可以用来压实路基、路面、广场和其它各类工程的地基。工作过程：沿工作面前进后退反复的滚压，使被压材料达到足够的承载力和平整的表面。二、分类：1、按滚轮及轮轴数分：二轮二轴式、三轮二轴式和三轮三轴式等。目前国产压路机中只有二轮二轴式和三轮二轴式。2、按整机的质量：分为小型、轻型、中型和重型四种。小型：质量为3~5t，二轮二轴式，主要用于路面的养护、人行道的压实等；轻型：质量为5~8t，多为二轮二轴式，适宜于压实路面、人行道、体育场等；中型：质量为8~10t，有二轮二轴式和三轮二轴式两种，前者多用于压实和压平各种路面，后者多用于压实路基；重型：质量为12~15t，有三轮二轴式和三轮三轴式两种，前者用于最终压实路基，后者用于最后压实整平路面路基，尤其适合沥青混凝土路面。第二节总体结构分析组成：发动机（柴油机）、传动系统、行走系统和操纵系统。国产静力式光轮压路机有2Y6/8型与2Y8/10型的二轮二轴式压路机以及3Y10/12型、3Y12/15A型、3Y15/18和3Y18/21型的三轮式压路机。一、二轮二轴式压路机：看书144页图6—2—2二、三轮二轴式压路机：看书146页图6—2—4第三节主要部件的结构一、换向机构：由主动部分、从动部分、操纵机构等三部分组成。看书147页，图6—2—6。二、方向轮和悬挂二轮二轴式和三轮二轴式压路机方向轮的结构基本相同，方向轮依靠门型架和转向立轴与机架相连接。看书149页，图6—2—8。后一种悬挂可使门型架的铰接点下移，结构复杂，但操纵稳定性好，当滚轮在运行过程中，其一侧遇到同样高度的隆起物时，可使滚轮中心的移动量减小。三、驱动轮组成：由轮圈、轮辐、齿轮、座圈和撑管等组成。四、差速器和差速锁在三轮二轴式压路机的传动系中装有差速器和差速锁，以便压路机在遇到路面不平和转弯时，可使后轮以不同速度转动，同时当压路机遇到一个驱动轮打滑时，又可以使差速器闭锁，使压路机驶出打滑段。第三章振动压路机第一节概述一、用途与分类：1、用途：主要用在公路、铁路、机场、港口、水利、建筑等工程中，用来压实各种土壤、碎石料、沥青混凝土等。在公路施工中，主要用在路基和路面的压实。振动压路机是依靠机械自身的质量及其激振装置产生的激振力共同作用，用以降低被压材料颗粒间的内摩擦力，将材料颗粒楔紧，达到压实土壤的目的。振动压实具有静载和动载组合压实的特点，不仅压实能力强，压实效果好，生产效率高，而其相对于静力压路机节省能源，减少金属消耗。振动压路机二、分类：振动压路机可以按照结构质量、行驶方式、振动轮的数量、驱动轮的数量、传动方式、振动激励方式等进行分类。见书153页。第二节振动压路机的总体结构一、主要参数：包括振动频率和振幅、静重和静线压力、振动轮个数、压路机速度、振动轮直径与宽度、振动轮与机架的重量比、激振力与振动轮的重量比等。（1）频率和振幅：振动频率和振幅对压实效果影响很大，通常振动频率在25~50Hz（1500~3000次/min）之间时，压实效果最大。振动压路机用于大体积土壤和岩石填方的厚铺层时，振幅必须在1.5~2mm范围内，相应的振动频率为25~30Hz。对于沥青混合料的压实，最佳振幅为0.4~0.8mm，适宜的频率在33~50Hz（2000~3000次/min）之间。振动频率和振幅应视作业对象的不同而异，一般而言，压实表面时采用高频振动和小振幅，而在压实基层时采用低频振动和大振幅。（2）振动轮个数：采用两个轮子全振动的压路机，碾压遍数能减少，提高生产率，它比一个轮子振动另一个轮子不振动的两轮压路机在生产率方面比较，碾压土壤时，一个轮子振动的约是两个轮子振动的80%，碾压沥青混合料时约为50%。（3）压路机的速度：压路机有一个最佳的碾压速度，在碾压土壤和岩石填方时，振动压路机速度一般为3~6km/h之间，此时，生产率最佳。二、总体结构：自行式振动压路机一般由发动机、传动系、操纵系统、行走装置（振动轮和行走轮）及车架等组成。（1）传动系统：书154、155页传动和制动系图。三、主要部件、总成结构1、振动轮总成：通过振动轮的变频、变幅来完成对铺筑材料的压实。振动轮总成由振动轮体、轴承座、偏心轴、调幅装置、减震块等组成。（1）振动轮体：由钢板卷制对接而成，其外表光滑平整，壁厚均匀，以保证振动压实效果均匀一致，并可用作静碾压实。（2）偏心轴：振动发生器，机械的振动是通过振动马达带动偏心轴高速旋转而产生的，偏心轴的一端和振动马达相连，改变其旋转方向就可以改变振幅。（3）调幅装置：可调整振动轮的振幅大小，根据结构特点不同，调幅机构一般可分为正反调幅机构、双轴调幅机构和套轴调幅机构等。2、振动压路机常见的调幅机构（1）基本原理：名义振幅A0：将压路机的机身支起，让振动轮悬空所测得的振幅。理论值实际振幅A：工作时振动轮的实际振幅。A=K×A0K—土壤刚度影响系数；A0=Me/WdMe—振动轴的静偏心距；Wd—机械质量引起的载荷。（2）调幅机构分析：1）正反转调幅机构：2）双轴调幅机构：3）套轴调幅机构：3、振动轴结构分析：（1）单振幅振动轴：（2）双振幅振动轴：4、减振块：作用：减振作用，连接振动轮和机架。振动压路机有振动和减振的矛盾，一要利用振动轮中偏心质量的旋转产生周期性的振动，同时要降低向机架和其它系统上的传递，改善车辆的操纵性能和舒适形。多用橡胶减振器。看书159页图6—3—13。第三节液压系统分析目前，自行式振动压路机几乎全部采用液压传动技术。振动压路机的液压系统包括液压行走、液压振动和液压转向等三部分。一、液压行走系统：主要由液压泵、液压马达和液压控制元件等组成。为了调节液压马达的转速和扭矩，通常回路中的液压泵和液压马达壳采用四种组合方式：定量泵和定量马达、变量泵和定量马达、定量泵和变量马达、变量泵和变量马达。分析156页图6—3—5和图6—3—6。二、振动液压回路分析振动液压回路的性能决定了振动压路机的使用范围和压实效果。振动液压回路中的执行机构为振动马达，它直接驱动振动轴，作业时振动轴带动其上的偏向块高速旋转产生离心力，迫使振动轮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，以达到压实目的。不同的被压实材料和铺筑层厚度，应该采用不同的振动频率和振幅，从而产生适当的激振力和压实能量，以达到最佳的压实效果。路基：频率选择：25~30Hz，振幅选择：1.4~2.0mm。粒料及稳定土基层和底基层：频率选择：25~40Hz，振幅选择：0.8~2.0mm。沥青面层：频率选择：30~55Hz，振幅选择：0.4~0.8mm。常用的振动压路机的振动液压回路分为以下四种：单幅单频、双幅单频、双幅双频、双幅多频（无极调频）1、单幅单频：YZ10型振动压路机的振动回路。156页图6—3—7。2、双幅单频：YZ10G型振动压路机高振幅为1.67mm，低振幅为0.78mm，能满足土方工程中非粘性和半粘性土壤的压实要求。采用质量调节式偏心块调幅机构，通过改变振动轴的转向（即改变振动马达的旋转方向）来改变偏心块的偏向质量和偏心矩，从而获得两种不同的振幅。为单向定量液压泵和双向定量液压马达构成的开式回路。由于振动液压泵为定量泵，故只有单一的振动频率。3、双幅双频：有很多型号采用双幅双频的振动系统。其回路常采用双向柱塞变量泵和双向定量马达组成的闭式回路，通过改变振动液压泵的进、出油方向来改变振动马达的转向，从而获得两种不同的振幅。变量泵在改变进、出油方向时，对应不同的排量，因此振幅改变时，振动马达的转速也不同，使振动系统获得不同的振频。高振幅时马达为低转速（低振频），低振幅时马达为高转速（高振频）（1）BW217D型振动压路机振动回路分析：BW217D型振动压路机是引进德国BOMAG公司的技术生产的，单钢轮、全轮驱动的全液压振动压路机。具有双幅双频，其低振频为29Hz，高振频为35Hz；高振幅为1.66mm，低振幅为0.91mm。（2）YZC12型振动压路机振动回路分析：YZC12型振动压路机为全液压、全轮驱动、双钢轮串联式振动压路机，前后轮均为振动轮。振动系统为双振幅双振频，其高振幅为0.75mm，低振幅为0.37mm。低振频为40Hz，高振频为50Hz；4、双幅多频（无级调频）第四节振动压路机液压系统（1）YZ14型振动压路机160页图6—3—16。第四章轮胎压路机第一节概述一、功用：利用充气轮胎的特性来对被压材料进行压实的机械。轮胎压路机除有垂直压实力外，还有水平压实力，其水平压实力不但作用于沿行驶的方向，而且也作用于沿机械的横向，由于压实力能沿各个方向移动材料粒子，故可以得到最大的压实。轮胎压路机压实力再加上橡胶轮胎所产生的一种“揉压作用”，就产生了极好的压实效果。二、分类：按行走方式轮胎式压路机分为拖式和自行式两种。1、拖式：又分为单轴式和双轴式。单轴式：所有的轮胎都装在一根轴上，外形尺寸小，机动灵活，可用于狭窄工作面的压实工作。双轴式：所有轮胎分别装在前后两根轴上，多用于大面积工作面的作业。2、自行式：按影响材料压实性和使用质量的主要特征分类。（1）按轮胎的负载情况分：多个轮胎整体受载、单个轮胎独立受载和复合受载三种。（2）按轮胎在轴上安装的方式分：各