技术动态：压路机振动液压回路分析

摘要:文章以振动压路机振动液压回路的调频调幅为重点，通过8种不同型号的振动压路机液压回路，分别就单频单幅、单频双幅、双频双幅、多频双幅等四种类型的调频、调幅性能进行了分析论述，论文最后对多频多幅以及无级调幅方式进行了简述。

    关键词:振动压路机振动液压回路调幅调频

    振动液压回路是振动压路机液压系统中的一个重要组成部分，其性能决定了振动压路机使用范围和压实效果。振动液压回路中的执行机构为振动液压马达，直接驱动振动轴（也是振动轮的中心轴）。压路机作业时，振动轴带动其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。研究表明，对于路基的压实，频率选用范围为25~30Hz,振幅范围为1.4~2.0mm。对于粒料及稳定土基层和底基层，频率范围为25~40Hz，振幅范围为0.8~2.0mm。而对于沥青面层的压实，两者范围分别为30~55Hz和0.4~0.8mm。根据压路机振动系统的调幅调频性能，本文将振动压路机的振动液压回路分为四种：单幅单频、双幅单频、双幅双频和双幅多频（无级调频）。

    1单频单幅

    1.1YZ14型振动压路机及其改进型的振动回路分析

    YZ14型振动压路机是国内某建筑机械厂生产的铰接式振动式压路机。其振频30Hz、振幅1.74mm，为低频高幅压路机，适用于基层压实作业。该振动液压回路如图1所示。振动液压泵为齿轮泵，振动液压马达为齿轮马达。二位二通电磁阀5动作时，启动振动液压马达2，开始振动。由于偏心块为固定不可调式，压路机只能单幅振动。振动轮停振时，液压油经溢流阀3、电磁阀5卸荷，压力损失较大。为了扩大YZ14的适用范围，该厂又对原机型的振动液压回路进行改进。如图2所示，在原来的振动液压回路中增加了辅助振动液压泵2和电磁阀3。电磁阀3得电时，泵1与泵2合流，增大了振动马达4的流量，从而将振动频率提高到40Hz。振幅则通过在原偏心块的反偏心方向上用螺栓连接一定质量的钢块，以减小原偏心块的偏心力矩，将振幅由1.74mm降至0.5mm。改进后的机型变成双幅双频，不仅可以压实基层，还可以压实路面。

    1.2SP-60D型振动压路机振动回路分析

    SP-60D型铰接式振动压路机是美国英格索公司生产的一种大型全液压振动压路机，主要用于矿山、堤坝和高速公路等大型路基工程的压实作业。该型号振幅为3mm，振频为25Hz。振动偏心块为固定不可调，因此只有单一振幅。振动回路为双向变量液压泵与双向定量液压马达组成的闭式回路，如图4所示。振动时，可根据行车方向，通过电磁换向阀6改变泵1的流量方向，从而改变偏心块的转向，使其与行车方向一致以获得最佳压实效果。

    2单频双幅

    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。

这种振动压路机采用质量调节式偏心块调幅机构（如图3），通过改变振动轴即振动液压马达的旋转方向来改变活动偏心块与固定偏心块的相对位置而改变偏心质量和偏心矩，从而获得两种不同的振幅。其振动液压回路较简单，为单向定量液压泵和双向定量液压马达构成的开式回路。其振动液压回路如图5所示。电液换向阀4为振动系统的起振阀，控制振动液压马达3的转向，从而获得两种不同的振幅。由于该回路的振动液压泵1为定量泵，因此只有单一的振动频率。另外，停止振动时，H型电液换向阀4回中位，由于振动液压马达3进、回油路相通，惯性作用使振动马达不能立即停下，因此振动轮会有余振，在被压实材料表面上产生压痕。所以，该类振动压路机一般用于基层压实作业。

    3双频双幅

    振动压路机中很多型号采用双幅双频的振动系统。这种振动压路机也采用质量调节式偏心块调幅机构，通过改变振动液压马达的转向来获得两种不同的振幅（同图3）。振动频率则通过控制振动液压马达的转速来改变。这种振动压路机的振动液压回路常为双向柱塞变量泵与双向柱塞马达组成的闭式回路。高振幅时，马达为较低转速（低振频）；低振幅时，马达为较高转速（高振频）。

    3.1BW217D型振动压路机振动回路分析

    BW217D型全液压振动压路机是国内某建筑机械厂引进德国BOMAG公司的技术生产的一种单钢轮全轮驱动的全液压振动压路机。该机型压实能力强，具有双幅双频，其中低振频29Hz，高振频35Hz；大振幅1.66mm，小振幅0.91mm，其振动液压回路如图6所示。在该回路中，来自辅助泵11和来自转向油泵的液压油（转向装置不工作时）在A点合流，经过一个精滤油器后又在B点分为两路，一路至行走轮制动装置以及行走液压马达变量装置；另一路则控制振动液压泵1的变量斜盘倾角方向和倾角大小。该路油在C点分为两路，一路通过三位四通伺服阀3，至液控压力位移比例阀2，控制振动泵1的变量斜盘角度。另一路经过可调电磁先导减压阀式操纵阀5或6减压后，至液控压力位移比例阀4，控制伺服阀3的工作位。操纵阀5的电磁线圈通电时，阀3工作在右位，泵1的变量斜盘倾角为正；操纵阀6的电磁线圈通电通电时，阀3工作在左位，泵1的变量斜盘倾角变为负；两者都不通电时，阀3工作在中位，泵1的变量斜盘倾角为零。这样，通过控制操纵阀5、6的电磁线圈通电来改变振动泵的流量方向，从而改变液压马达8的转向，获得不同的振幅。然后，再通过液控压力位移比例阀改变振动泵的斜盘倾角大小，调节振动泵1的排量，获得所需的固定振动频率。回路中，与振动液压马达并联的液控梭阀组7除保证有足够背压值满足振动液压马达结构要求外，当回油背压超过阀组中溢流阀额定值1MPa时，振动液压马达回油道将通过阀组中的溢流阀节流卸荷，以稳定马达的转速，防止惯性冲击，提高压实质量。此外，该阀组还能使振动泵和振动马达组成的闭式回路进行热冷液压油交换，起到降低油温的作用。

    3.2YZC12型振动压路机振动回路分析

    YZC12型是国内一家重工企业生产的全液压，全驱动，双钢轮串联式振动压路机，前后轮均为振动轮。其振动系统为双振幅双振频，其中高振幅0.75mm，低振幅0.37mm；高频率50Hz，低频率40Hz。振动液压回路如图7所示。双向定量柱塞液压马达7驱动前钢轮振动偏心块，双向定量柱塞液压马达9驱动后钢轮振动偏心块。前、后轮振动马达串联连接，通过三位四通电磁换向阀10实现前轮单振、后轮单振或前后轮同时振动。当电磁线圈a通电时，阀10工作在上位，前轮振动马达7被短路，只有后轮振动马达9工作，因此后钢轮单振；电磁线圈b通电时，阀10工作在下位，后轮振动马达9被短路，只有前轮振动马达工作，因此前钢轮单振；a、b都不通电时，阀10工作在中位，前、后钢轮振动马达串接，前、后钢轮同时振动。振动马达旋转方向由振动泵变量斜盘方向控制阀组3中的两个电磁线圈控制，以获得两个不同的振幅。辅助液压泵6一方面为振动泵和振动马达组成的闭式回路补油，另一方面给振动泵变量机构提供控制油。液控梭阀组11的作用是对闭式回路中的液压油进行热冷交换，降低油温。

    前轮振动泵1与后轮振动泵5为双联形式。前、后钢轮的振动回路相互独立，且结构对称。因此，可以根据工况的需要选择前、后振动轮同时振动或单独振动。由于两个回路完全对称，只需分析一个即可（以前轮为例）。该压路机的双振幅与前面几种回路一样，通过改变马达旋转方向来获得。二位二通电磁阀24、25的电磁线圈通过电气互锁来控制三位六通电液换向阀26的工作位，从而控制前轮振动马达6的启动及旋转方向。因为换向阀26的中位为O型，所以当振动马达刹车时，振动马达会立即停转，振动轮不会有余振，从而压实材料表面不会产生压痕。因此，该类振动压路机可用于表面压实。双向振动马达6两油口上分别并联了节流阀8、10通油箱。因此，不管振动马达旋转方向如何，振动马达进油路都有部分油通过节流阀回油箱。调节节流阀，可以改变振动马达进油流量，实现无级调频。采用这种方式，可以实现无级调频，但同时会造成节流损失。