双钢轮全液压振动压路机振动液压系统的一种方案.pdf

双钢轮全液压振动压路机 振动液压系统的一种方案 刘芳贤， 刘华亮， 徐世伟， 娄江坤 郑州宇通重工有限公司 摘要 根据双钢轮振动压路机的工况要求， 分析振动系统的工作原理， 提 出一种切实可行的振动液压系统解决方案， 为同类产品提供技术参考和借鉴。 关键词 双钢轮振动压路机 ； 液压 系统 ； 振动 目前 ， 国内双钢轮振动压路机振动系统多采用 双频双幅形式 ， 即低频率高振幅和高频率低振幅两 种振动模式。一般低频率高振幅组合用于厚铺层压 实 ， 而高频率低振幅用于薄铺层或路面最终压实。 振动压路机 的振动系统为液压传动系统 ， 振动 泵驱动前后振动轮上安装 的振动马达 ， 带动激振器 正反转， 产生变频变幅的振动作用。如果改变振动 马达的旋转方 向， 就可 以实现低频率高振幅和高频 率低振幅之间的转换。振动频率主要 由振动泵 、 振 动马达的排量共同决定 ， 最终取决于振动马达 的输 出转速。振 幅的大小是 由激振器的结构决定的 ， 与 激振器的偏心距有关 ， 偏心距越大 ， 振幅越大 ， 反之 越 小 ； 同时还 与振 动质量有关 ， 质量越大 ， 振幅越 小 。振动状态可以通过仪表盘上的振动开关来选 择 ， 振动状态有全轮振动 、 前轮振动和后轮振动。全 轮振动时 ，要 求前后两轮的振动频率要尽可能相 近 ， 这样对整个压路机的结构件有相当大的好处。 综上所述， 目前国内双钢轮振动压路机有 3 个 基本技术要求 首先， 振动系统为全液压传动系统； 其次 ， 振动模式可以根据工况需要选择低频率高振 幅或者高频率低振幅； 最后， 振动状态也可以根据 工况需要选择全轮振动 、 前轮振动或后轮振动。基 于上述技术要求， 经过研究、 分析， 我公司开发了一 种适合于双钢轮振动压路机的振动液压系统。 1 工作原理分析 如图 1 所示 ， 该振动液压 系统 由振动泵 、 振动 阀和前 、 后振动马达等组成。振动泵为双向变量泵 ， 可以选用电控的双向变量泵 。改变泵的进 、 出油方 向就可以实现低频率高振幅和高频率低振幅之间 的转换。振动阀由节流阀、 液控换向阀、 压力阀和电 磁换向阀等组成。振动阀的作用主要有两方面 一 方面是控制压路机的振动状态为全轮振动、 前轮振 动或后轮振动 ；另一方面是为振动马达提供冲洗 、 冷却油 ， 对马达进行冷却。振动马达为定量不带冲 洗阀的马达， 马达的冲洗、 冷却油由振动阀提供。 当电磁换 向阀 8的电磁铁 a ， b都不带电时， 振 动泵 1 、后振动马达 3和前振动马达 4形成串联油 补油 1 ． 振动泵2 ． 振动阀3 ． 后振动马达4 ． 前振动马达 5 ． 节流阀6 ． 液控换向阀7 ． 压力阀8 ． 电磁换向阀 图 1 振动液压系统工作原理图 作者简介 刘芳贤 1 9 7 6 -- ， 男， 陕西西安人， 工程师， 学士， 研究方向 流体动力控制及 自动化。 一 4 4 3 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 振动泵 1 、 前振动马达 4形成串联油路 ， 而后振动马 达 3就被 电磁换 向阀 8的换向而短路 ， 后振动马达 3的进出油 口压力基本相同 ， 而且非常小 ， 从而实现 前轮振动 、 后轮不振动的工作状态。振动马达的冷 却 、 冲洗油通过振动 阀来源于前振动马达 4的出油 处 ， 仍然是采用回油冲洗 、 回油冷却。同样 ， 利用改 变泵的进 、 出油方 向就可以实现低频率高振幅和高 频率低振幅之间的转换 ， 满足不同工况需要 。 2 系统的优缺点 通过对上述振动液压系统的分析和研究 ， 可 以 看出此系统具有以下几个优点 1 通过振动泵的换 向， 可 以很容易地实现高 频率的大小需要通过调节泵 的最大排量来 限制 ， 每 台车出厂前都必须进行调试 ， 相对 比较麻烦。 4 当全轮振动时 ， 两个振动马达形成串联液 压系统 ， 必然导致振动系统的压力 升高 ； 系统压力 越高 ， 对系统的元件 、 零件要求就越高 ， 相应成本就 会增加。 3 液压元件的选取 一 般情况下，振动压路机的振动频率越高， 压 实效果越好 ， 碾压后 的路 面更为光洁 、 平整 ， 工作效 率也能得到提高 。为了提高压路机的振动频率 ， 即 提高振动马达 的转速 ， 必须选择小排量的振动马达 和大排量的振动泵。但是随着马达排量减小 ， 马达 - - - 45--- 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 的驱动转矩也会变小 ， 马达所驱动的激振器就要变 小， 最后必然导致压路机的振幅降低 ， 这时压实效 果反而变差。因此， 对于振动压路机而言， 振动频率 和振幅是两个相互矛盾的方面 ，但是对于常规工 况 ， 可以根据具体需要寻求到最佳 的结合点 。首先 确定需要 的振幅 ， 再进一步设 计激振器 ， 进而可以 得到激振器的驱动转矩 ，即振动马达的输出转矩。 依据振动马达的转矩要求就可以选取振动马达 ， 也 就可 以得到马达的排量 、 转速等性能参数。最后 ， 再 根据马达的排量 、 转速 、 转矩等参数 ， 选取合适 的振 动泵 。 通常情况下 ，振动压路机的振动频率是可以 调整的，因此振动泵的排量选取必须考虑调节余 量 ， 振动泵 的实 际排量要比满足振动频率条件下的 理论排量大 1 5 ％左右。 4 结束语 通过对新设计 的双钢轮全液压振动压路机的 振动液压系统进行分析可知 ， 该系统完全可以满足 目前 国内市场上对双钢轮振动压路机 的技术性能 要求 ， 而且性能稳定 ， 整个系统相对 比较简单 ， 所选 用 的液压元件都 比较常规化 ， 很容易实现 ， 因此可 以作为一种切实有效的方案进行运用。这一振动液 压系统方案， 也可以为同类产品开发提供技术参考 和借鉴。 参考文献 【 1 】 冯忠绪， 张涛河， 叶东升， 等． 小型振动压实机方案的探 讨[ J 1 ． 筑路机械与施工机械化， 1 9 9 7 1 1 0 一 l 2 ． 【 2 】龙运佳， 王书茂 ， 王聪玲 ， 等． 混沌振动压路机[ J ] ． 建筑 机械， 1 9 9 8 6 1 8 2 1 ． 【 3 】3 王华君． 混沌振动压路机的研制与试验【 R 】 ． 中国工程机 械学会路面与压实机械分会第二界学术年会论文集， 1 99 9． f 4 】肖刚． 双频振动压实机的设计及性能研究【 D 】 ． 西安 长 安大学， 2 0 0 1 ． 【 5 】陈元基． 压实机械与路面机械设计【 M】 ． 北京 机械工业 出版社， 1 9 8 5 ． 【 6 】冯忠绪． 工程机械理论【 M】 ． 北京 人民交通出版社， 2 0 0 4 ． 通信 地址 河南省郑州市 中原区西站路 9 9号郑州宇通重 工有限公司控制技术研究所 4 5 0 0 5 1 收稿日期 2 0 0 9 1 2 1 1 上接第 4 3页 加辅助设备， 不需要外部能源， 占用有效空间少。 5 结语 运用有 限元软件对全液压履带式装载机车架 模型进行 了动力学分析。分析车架的固有频率和振 动特性 ， 获得各 阶模态对 于车架的影 响。通过瞬态 响应分析 ， 得到车架的应力响应情况 ， 并对应力集 中部分提出了优化方案。由于简谐载荷对于装载机 的激励能量主要集 中在低频 区， 通过增加刚度提高 第 1 阶弹性模态频率， 有利于降低整车的振动。根 据 以上分析 ， 提 出相应改进方法 ， 避免 系统产生共 振 、 过载及其它 由受迫振动产生 的有害影响 ， 为进 一 步进行疲劳分析 和车架的改进与优化设 计提供 了理论依据。 参考文献 【 1 ]于开平， 周传月， 谭惠丰，等． H Y P E R ME S H从入f q N精 --- 4 6- 通【 M 】 ． 北京 科学出版社， 2 0 0 5 ． 『 2 12 胡桃华， 宋德朝． 基于 A N S Y S的全液压履带装载机车架 有限元分析【 J 】 ． 机电一体化， 2 0 0 8 6 6 4 7 5 ． 【 3 ] 冷峻， 丁雄飞，杜伟， 等． 利用 N A S T R A N和A D A MS 组合对 装载机进行整车动强度分析Ⅱ l 工程机械,2 0 0 8 7 1 1 - 1 4 ． [ 4 ] 卢立 富 ， 岳 玲 ， 黄雪涛． 基 于 H Y P E R ME S H的车架结构 模态分析[ J 】 ． 电脑知识与技术， 2 0 0 8 1 2 5 6 9 5 7 0 ． 『 5 】5 钟佩思， 赵丹 ， 孙雪颜， 等． 基于 A N S Y S的汽车车架的建 模与模态分析田． 机械设计与制造， 2 0 0 8 6 5 2 5 3 ． 【 6 】王铮． 电动微型车车架结构设计及分析 上 海 同济大 学， 2 0 0 8 ． f 7 ]靳晓雄， 张立军， 江浩． 汽车振动分析【 M 】 ． 上海 同济大学 出版社， 2 0 0 2 ． [ 8 ]8 王勋龙， 张建文， 郭志军， 等． 动力吸振器在车辆振动控制 中的应用【 J ] _吉林工业大学学报， 1 9 9 8 4 8 5 9 0 ． 通信地址i上海市曹安公路 4 8 0 0号同济大学嘉定校区l 5 舍 1 0 2寝室 2 0 1 8 0 4 收稿 日期 2 0 1 0 - 0 1 - - 0 6 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m