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1、(10)申请公布号 CN 103352414 A (43)申请公布日 2013.10.16 CN 103352414 A *CN103352414A* (21)申请号 201310265983.7 (22)申请日 2013.06.28 E01C 19/28(2006.01) (71)申请人 洛阳北川重工机械有限公司 地址 471000 河南省洛阳市涧西区科技工业 园 (72)发明人 薛铁山 (54) 发明名称 一种多频多幅振动压路机参数优化方法 (57) 摘要 本发明提供了一种多频多幅振动压路机参数 优化方法 ： 1） 多频多幅振动压路机设计原理 ： 利 用变频器实现对振动频率的调节， 变频器。
2、与振动 电机连接， 振动电机带轮与振动带轮之间通过皮 带传动， 通过调节变频器的频率实现电机转速的 调节， 从而使振动轴转速变化 ； 2） 振动系统运动 学分析 ： 把压路机的振动系统看作是二阶系统， 计算压路机的振幅和激振频率。利用多目标优化 方法中的线性加权法对振动压路机的频率和振幅 进行优化， 构建压实效果最优和舒适度最佳两个 目标的压路机计算模型， 为多频多幅压路机在不 同土壤环境下频率和振幅参数确定提供了计算依 据。 (51)Int.Cl. 权利要求书 2 页 说明书 4 页 附图 1 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书2页 说明书4页 附图1。
3、页 (10)申请公布号 CN 103352414 A CN 103352414 A *CN103352414A* 1/2 页 2 1. 一种多频多幅振动压路机参数优化方法， 其特征在于包括如下两个步骤 ： 1） 多频多幅振动压路机设计原理 ： 利用变频器实现对振动频率的调节， 变频器与振动 电机连接， 振动电机带轮与振动带轮之间通过皮带传动， 通过调节变频器的频率实现电机 转速的调节， 从而使振动轴转速变化 ； 2） 振动系统运动学分析 ： 首先将减振器刚度为 K1， 阻尼为 C1， 其阻尼近似作为线性阻 尼， 由于土是具有一定刚度的弹性体， 其刚度为 K2， 阻尼为 C2， 阻尼为线性阻尼 。
4、； 其次把振动压路机的上、 下车的质量简化为具有一定质量的集中质量块， 上车质量为 m1， 下车质量为 m2， 随土振动的质量为 m3； 压路机工作时一般情况下紧贴土壤表面， 不会跳离地面， 所以把压路机的振动系统看 作是二阶系统， 其运动学方程为 ： 式中 ： F， 激振力和激振频率 ； x1， x2上车和振动轮位移 ； F偏心振子提供偏心 力， 即激振力 ； m偏心块质量 ； r偏心距 ； 设其他参数为已知， 根据上式可解微分方程求得 x1， x2； B=k2 c1+k1 c2-m2c13 -m1c13 振动压路机下车 （振动轮） 对地面作用力 Fs 的大小不仅与振动压路机本身的振动参数 。
5、有关， 而且也与被压实土的刚度 k2和阻尼 c2有关 ； Fs 可表示为 ： 前者与振动压路机的瞬时振幅和土的刚度有关， 后者与振动压路机振动速度和土的阻 尼有关 ； 所以， 振动压路机对地面的作用力大小与土的物理特性有着密切的关系 ； 无阻尼状态下振动系统的一阶、 二阶固有频率 1、 2分别为 ： 权 利 要 求 书 CN 103352414 A 2 2/2 页 3 。 权 利 要 求 书 CN 103352414 A 3 1/4 页 4 一种多频多幅振动压路机参数优化方法 技术领域 0001 本发明涉及压路机优化设计领域， 尤其是一种多频多幅振动压路机参数优化方 法。 背景技术 0002 。
6、常规振动压路机的振动频率和名义振幅是固定， 但是在压实作业中， 土壤在不同 环境下， 其刚度和阻尼是截然不同的， 同时土壤在振动压实的不同阶段， 自身的刚度和阻尼 也是变化的， 一般分为塑性阶段， 弹 - 塑性阶段， 相对刚性阶段。多频多幅压路机作业时， 振 动轴上的一组偏心块高速旋转以产生离心力， 强迫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， 最终达到预期的压实 目的。对于不同的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 当的激振力以及压实能量， 以达到最佳的压实效果。着重设计一种满足多频多幅的振动式 压路机，。
7、 对其频率和振幅进行优化设计， 并设计一组偏心块， 利用其组合关系， 应对不同工 况下的最优压实效果。 0003 振动压路机的工作装置在振动压实时， 一方面是振动轮对被压实材料的冲击力越 大， 压实效果就越好 ： 但从另一方面讲， 强烈的振动有损于机器零件的使用寿命和司机的身 体健康， 因此要求振动压路机的上车振动能量尽量的小， 这就是振动压路机上设置减振系 统的目的。 因此， 压实与减振， 这一对相互矛盾的设计指标， 成为了压路机设计的关键技术。 0004 压路机的减振性能主要由工作振幅和工作频率决定。 同时这二个参数也决定了振 动压路机的激振力。 将这二个参数作为设计变量， 利用优化设计方。
8、法， 对多频多幅振动压路 机的关键设计参数进行优化分析， 实现基于压实效果最优和驾驶舒适性最佳两个目标的压 路机相关参数设计。 发明内容 0005 为实现压实效果最优和驾驶舒适性最佳， 本发明提供了一种多频多幅振动压路机 参数优化方法 ： 1） 多频多幅振动压路机设计原理 ： 利用变频器实现对振动频率的调节， 变频器与振动 电机连接， 振动电机带轮与振动带轮之间通过皮带传动， 通过调节变频器的频率实现电机 转速的调节， 从而使振动轴转速变化 ； 2） 振动系统运动学分析 ： 首先将减振器刚度为 K1， 阻尼为 C1， 其阻尼近似作为线性阻 尼， 由于土是具有一定刚度的弹性体， 其刚度为 K2，。
9、 阻尼为 C2， 阻尼为线性阻尼。其次把振 动压路机的上、 下车的质量简化为具有一定质量的集中质量块， 上车质量为 m1， 下车质量为 m2， 随土振动的质量为 m3。压路机工作时一般情况下紧贴土壤表面， 不会跳离地面， 所以把 压路机的振动系统看作是二阶系统， 其运动学方程为 ： 说 明 书 CN 103352414 A 4 2/4 页 5 式中 ： F， 激振力和激振频率 ； x1， x2上车和振动轮位移 ； F偏心振子提供偏心 力， 即激振力 ； m偏心块质量 ； r偏心距。设其他参数为已知， 根据上式可解微分方程求 得 x1， x2。 0006 B=k2 c1+k1 c2-m2c13 。
10、-m1c13 振动压路机下车 （振动轮） 对地面作用力 Fs 的大小不仅与振动压路机本身的振动参数 有关， 而且也与被压实土的刚度 k2和阻尼 c2有关。Fs 可表示为 ： 前者与振动压路机的瞬时振幅和土的刚度有关， 后者与振动压路机振动速度和土的阻 尼有关。所以， 振动压路机对地面的作用力大小与土的物理特性有着密切的关系。无阻尼 状态下振动系统的一阶、 二阶固有频率 1、 2分别为 ： 本发明的有益效果是 ： 通过以上步骤为多频多幅压路机在不同工况下工作时 （随振土 壤的刚度和阻尼不同时） ， 调整工作频率和振幅参数提供了理论依据。 0007 附图说明 图 1 偏心块结构简图 ； 图 2 偏。
11、心块组结构简图。 具体实施方式 0008 下面结合附图对本发明的工作工程加以详细说明。 0009 本发明提供了一种多频多幅振动压路机参数优化方法 ： 说 明 书 CN 103352414 A 5 3/4 页 6 1） 多频多幅振动压路机设计原理 ： 利用变频器实现对振动频率的调节， 变频器与振动 电机连接， 振动电机带轮与振动带轮之间通过皮带传动， 通过调节变频器的频率实现电机 转速的调节， 从而使振动轴转速变化 ； 多频多幅振动压路机设计的关键问题是实现压实的 多幅， 由于振动压路机主要利用垂直方向的激振力来压实土壤， 下面具体结合 TZ4000 型压 路机进行说明， 其主要采用垂直分布的三。
12、根振动轴分别安装三个偏心块， 通过偏心块的组 合关系来提供不同的激振力， 从而实现振动压路机的多振幅。 扇形偏心块的设计结构， 如图 1 所示。 偏心块组布置的基本简图， 如图2 所示。 为了保证振动的平稳型， 一般将中间的振 动轴称为主振动轴， 其偏心矩是三者中最大的， 该组偏心块能通过组合关系能合成 6 种不 同的振幅。 0010 2） 振动系统运动学分析 ： 首先将减振器刚度为 K1， 阻尼为 C1， 其阻尼近似作为线性 阻尼， 由于土是具有一定刚度的弹性体， 其刚度为K2， 阻尼为C2， 阻尼为线性阻尼。 其次把振 动压路机的上、 下车的质量简化为具有一定质量的集中质量块， 上车质量为。
13、 m1， 下车质量为 m2， 随土振动的质量为 m3。压路机工作时一般情况下紧贴土壤表面， 不会跳离地面， 所以把 压路机的振动系统看作是二阶系统， 其运动学方程为 ： 式中 ： F， 激振力和激振频率 ； x1， x2上车和振动轮位移 ； F偏心振子提供偏心 力， 即激振力 ； m偏心块质量 ； r偏心距。设其他参数为已知， 根据上式可解微分方程求 得 x1， x2。 0011 B=k2 c1+k1 c2-m2c13 -m1c13 振动压路机下车 （振动轮） 对地面作用力 Fs 的大小不仅与振动压路机本身的振动参数 有关， 而且也与被压实土的刚度 k2和阻尼 c2有关。Fs 可表示为 ： 前者与振动压路机的瞬时振幅和土的刚度有关， 后者与振动压路机振动速度和土的阻 尼有关。所以， 振动压路机对地面的作用力大小与土的物理特性有着密切的关系。无阻尼 状态下振动系统的一阶、 二阶固有频率 1、 2分别为 ： 说 明 书 CN 103352414 A 6 4/4 页 7 说 明 书 CN 103352414 A 7 1/1 页 8 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 103352414 A 8 。