振動壓路機的振動機構(gòu)

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1、振動壓路機的振動機構(gòu) 徐慎初 我國壓實機械行業(yè)近年來發(fā)展很快 , 國產(chǎn)壓路 機銷售總量從 1990 年的 1592 臺增加到 2001 年的 5568 臺 , 而振動壓路機占壓路機總量的比重 , 已從 1993 年的 6113 %提高到 2001 年的 7219 % , 這個比 例已和發(fā)達國家 (一般為 75 %左右) 相當 , 說明我 國振動壓路機已成為壓路機中的主要機種 。 振動機構(gòu)是振動壓路機的主要工作機構(gòu) , 它對 振動壓路機的工作性能 、壓實質(zhì)量有很大影響 。振 動壓路機常見的振動機構(gòu)有圓周振動機構(gòu) 、扭轉(zhuǎn)振 動機構(gòu)等 , 最近幾年振動機構(gòu)有了新

2、的發(fā)展 , 現(xiàn)在 分述如下 。 秒鐘的轉(zhuǎn)動次數(shù)即為振動頻率 。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 , 所以得 到廣泛應用 。 扭轉(zhuǎn)振動 在一 個 振 動 輪 內(nèi) 有 兩 個 振 動 軸 , 這 是 德 國 Hamm 公司首先發(fā)明的 。兩個振動軸轉(zhuǎn)速 、轉(zhuǎn)向相 同 , 但兩個軸上的振動塊的位置則相差 180°, 產(chǎn) 生的離心力形成一對力矩 , 從而形成扭轉(zhuǎn)振動 。這 就是通常所說的振蕩壓路機的振蕩機構(gòu) , 見圖 2 。 2 圓周振動 一般中型和大型振動壓路機的振動機構(gòu)多采用 圓周振動 。在一個振動輪內(nèi)有一個振動軸 , 軸上裝 有偏心塊

3、, 振動軸帶著偏心塊旋轉(zhuǎn) , 產(chǎn)生離心力 , 從而產(chǎn)生振動 , 如圖 1 所示 。由于離心力 (也稱激 振力) 繞圓周旋轉(zhuǎn) , 所以稱作圓周振動 。振動軸每 1 圖 1 圓周振動 從理論上說 , K —10000 型塔機非工作時可以承受 78 m/ s 的風速 , 這已大大超過歐洲塔式起重機安全 法規(guī)中規(guī)定的應能經(jīng)受 45 m/ s 風速的要求 ( 我國 《塔式起重機設(shè)計規(guī)范》中的規(guī)定也基本相同) 。 計 , 后因切爾諾貝利事件而停止 。該機起重臂長達 100 m , 臂 端 可 起 重 200t , 原 設(shè) 計 時 與 K —10000 型同樣采

4、用了下回轉(zhuǎn)方式 , 而隨著鋼材制造技術(shù)的 進步 , 各種特殊規(guī)格的高強度鋼材可供選用 , 所以 現(xiàn)在這類特重型塔機也有可能采用上回轉(zhuǎn)方式 。 發(fā)展前景 隨著美國環(huán)境和能源政策的變化 , 為了滿足電 力的需求 , 目前已轉(zhuǎn)而支持核電站的建設(shè) ; 同時由 于核電站安全技術(shù)的發(fā)展 , 石油 、煤炭等不可再生 能源的逐漸消耗以及對環(huán)境的污染 , 越來越多的國 家 (包括發(fā)展中國家) 對核電建設(shè)持積極態(tài)度 , 因 此可以預見 K —10000 型塔機將會重新得到應用和 發(fā)展 。Kroll 公司曾在 20 世紀 80 年代進行了起重 能力達 20000t m 的塔機 ———

5、K —25000 型的結(jié)構(gòu)設(shè) 4 參 考 文 獻 1 肖克勤 、李岱月 1 我國電力建設(shè)起重機現(xiàn)狀及其特點 1 《建筑機械》, 1999110 2 “The ultimatic tower crane”1CRAN ES TODA Y , 200116 麻效奇 、黃軼逸 , 北京 建 筑 機 械 研 究 所 , 100007 北 京 安 定 門內(nèi)方家胡同 21 號 收稿日期 : 2002 - 06 - 13 編 輯 : 孔慶璐 建筑機械 2002 (8) 24 專題綜述 生相位差 。同步齒輪和可調(diào)節(jié)偏心塊的振動軸由離 合器連

6、接 , 保證振動驅(qū)動時兩個振動軸同步反向旋 轉(zhuǎn) 。兩個偏心塊的相位差可從 0°到 180°作 連 續(xù) 調(diào) 節(jié) , 見圖 3 、圖 4 和圖 5 。 起始時 , 兩個偏心塊的相位差為 0° (見圖 3) , 它們的水平分力互相抵消 , 產(chǎn)生垂直振動 , 適合于 壓實低剛度材料 。如起始時兩個偏心塊的相位差為 90°, 則振動輪將產(chǎn)生和水平面成 45°方向的斜向振動 (見圖 4) , 適用于壓實較高剛度材料 。這種振動方式 也有利于提高振動壓路機的爬坡性能 (見圖 6) 。 如果兩個偏心塊相位差為 180°, 則垂直分力相 互抵消 , 產(chǎn) 生 水 平 振 動 , 也 就

7、 是 扭 轉(zhuǎn) 振 動 ( 見 圖 5) , 適用于壓實高剛度材料 。對于單鋼輪輪胎驅(qū)動 的振動壓路機 , 應用智能振動的振動輪不是用二根 偏心振動軸 , 而是用一根偏心軸 。但在同一根軸上 裝有三個偏心塊 , 中間一個偏心塊相對于外側(cè)的兩 個偏心塊 , 轉(zhuǎn)動方向相反 , 轉(zhuǎn)速相同 。中間的偏心 塊和兩側(cè)的兩個偏心塊其相對位置也像 “智多星” 的雙鋼輪振動壓路機一樣 , 可作從 0°到 180°連續(xù)調(diào) 節(jié) , 從而可產(chǎn)生垂直振動 、斜向振動和水平振動 。 由于它可以根據(jù)壓實材料剛度的不同自動調(diào)整振動 圖 2 扭轉(zhuǎn)振動 (振蕩機構(gòu)) 振蕩壓路機產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)振動不會產(chǎn)

8、生沖擊 , 振 蕩輪也不會像圓周振動的振動輪那樣有時會離開地 面 , 這樣可以改善壓路機行駛時對地面的附著力 。 在靠近建筑物進行壓實工作時 , 對周圍環(huán)境影響較 小 , 也比較適合在橋梁上進行路面壓實作業(yè) 。但壓 實深度較小 , 是其主要缺點 , 所以在雙輪振蕩壓路 機中 , 常 常 采 用 一 個 輪 子 作 振 蕩 輪 , 產(chǎn) 生 扭 轉(zhuǎn) 振 動 , 另一個輪子作振動輪 , 產(chǎn)生圓周振動 , 從而提 高壓實效果 。這樣它可以有振蕩加振動 ; 振蕩加靜 壓 ; 振動加靜壓等多種組合作業(yè)方式 , 工作的需要 。 以滿足壓實 智能振動 這是德國 Bo

9、 mag 公司首創(chuàng)的振動機構(gòu) 。它采用 雙輪振動 , 后輪與普通振動壓路機的振動輪相同 , 采用圓周振動 ; 前輪則用智能振動 , Bo mag 公司稱 之為 “智多星”。它由電子技術(shù)控制 , 可以產(chǎn)生垂 直振動 、斜向振動或扭轉(zhuǎn) (水平) 振動 。在智能振 動的振動輪內(nèi)有一對平行的振動軸 , 由一對同步齒 輪傳動 , 兩軸作相反方向的轉(zhuǎn)動 , 轉(zhuǎn)速完全相同 。 其特別之處是兩個振動軸上的偏心塊的相對位置 , 可根據(jù)壓實作業(yè)的需要自動地將其中一個振動軸的 偏心塊旋轉(zhuǎn)一個角度進行調(diào)節(jié) 。調(diào)節(jié)的方法是通過 一個液壓油缸推動一個螺桿前進或后退 , 螺桿與一 個振動軸上的偏心塊的螺

10、紋連接 , 偏心塊因螺桿的 前進或后退產(chǎn)生轉(zhuǎn)動 。這時同步齒輪不旋轉(zhuǎn) , 因而 另一個振動軸的偏心塊不會轉(zhuǎn)動 , 兩個偏心塊就產(chǎn) 3 圖 4 斜向振動 圖 5 水平振動 圖 6 斜向振動提高爬坡性能 圖 3 垂直振動 建筑機械 2002 (8) 25 專題綜述 圖 7 復式振動 (章動) 原理圖 方式 , 從而用較少的壓實時間得到較好的壓實效 果 , 因此稱為智能振動 。它對瀝青瑪蹄脂碎石混凝 土 ( SMA) 壓實效果很好 , SMA 是一種新型瀝青 混凝土 , 我國已逐步推廣應用 。 差 ,

11、一對軸用齒輪嚙合時也要注意二軸之間偏心塊 的相位差 。即一個軸的大偏心塊和另一個軸的大偏 心塊相位差為 180°, 一個軸上小偏心塊和另一個 軸上的小偏心塊相位差也是 180°。設(shè)計和安裝時 , 這點不能弄錯 。于是兩個垂直軸的一對大偏心塊組 成一對力偶 , 一對小偏心塊也組成一對力偶 。這兩 對力偶可以疊加 , 形成對振動輪的扭轉(zhuǎn)振動 。一對 大偏心塊產(chǎn)生的離心力和一對小偏心塊產(chǎn)生的離心 力的差值形成沿振動輪軸向的往復振動 , 見圖 7c 。 復式振動壓路機對多孔性瀝青混凝土的壓實效 果較好 。多孔性瀝青混凝土是一種新型的瀝青混凝 土 , 它的排水性強 , 可提高雨天路面的

12、抗滑性 , 提 高其摩阻系數(shù) , 降低輪胎和路面的接觸噪聲 , 由于 性能較好 , 其應用范圍正在擴大 。多孔性瀝青混凝 土 ( 日 本 稱 作 排 水 性 鋪 裝 ) 孔 隙 率 高 達 15 % ～ 20 % , 甚至更高 , 而一般瀝青混凝土的孔隙率僅為 3 %～6 % , 所以兩者的排水性能顯著不同 。復式振 動壓路機對瀝青瑪蹄脂碎石混凝土 ( SMA) 的壓 實效果也很好 。 智能振動壓路機和復式振動壓路機的發(fā)展動 向 , 很值得引起我們的注意 。 復式振動 這是 日 本 酒 井 公 司 首 創(chuàng) 的 振 動 方 式 , 4 用 于 S

13、W750 HN (自重 10t ) 等雙鋼輪振動壓路機 。所謂 復式振動是其中一個振動輪既有水平方向的振動 (扭轉(zhuǎn)振動) , 也有沿振動輪軸向的往復振動 , 其振 動是一種復合形式 , 日本也稱之為章動 ( nutation) 。 這種振動壓路機的另一個振動輪仍用普通的圓周振 動 。復式振動機構(gòu)的結(jié)構(gòu)比較復雜 , 見圖 7 。 它有兩個振動軸 , 但與一般的振動軸不同 , 其 軸線與振動輪的軸心線互相垂直 。這兩個垂直振動 軸用一對同步齒輪嚙合 , 并通過液壓馬達和一對圓 錐齒輪驅(qū)動 。兩個振動軸轉(zhuǎn)向相反 , 轉(zhuǎn)速相同 , 見 圖 7a 。每 個 垂 直 振 動 軸

14、 的 兩 端 各 有 一 個 偏 心 塊 , 兩個 偏 心 塊 偏 心 力 矩 大 小 不 同 , 相 位 差 為 180°。 由于偏心力矩不同 , 所以產(chǎn)生大小不同的離心力 , 其上端兩個一大一小偏心塊離心力的合力為 FU , 下端兩個一大一小偏心塊離心力的合力為 FL , 見 圖 7b 。兩個垂直振動軸的布置也不完全相同 , 一 個軸的小偏心塊在上端 , 大偏心塊在下端 ; 另一個 軸則相反 , 大偏心塊在上端 , 小偏心塊在下端 。必 須注意的是一個振動軸上的偏心塊有 180°的相位 徐慎初 , 北京建筑機械研究所 , 100007 北京市安定門內(nèi)方 家胡同 21 號 收稿日期 : 2002 - 04 - 25 編 輯 : 雒澤華 建筑機械 2002 (8) 26