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摘要：本文建立了拖式滚动冲击压路机水平隔振系统的力学模型，经分析测试提出系统结构参数的选择改进方法。
关键词：隔振压路机滚动冲击
新型滚动冲击压实技术突破了传统的压实方式，将往复夯击与滚动压实技术相结合，以其压实能量高、影响深度大、机动性能好等特点日益受到重视。分析该技术的特点，研究系统结构参数的设计理论是很有必要的。
滚动冲击压路机的基本原理是利用非圆截面工作轮在滚动时重心的升高与下降来周期性地冲击地面，使被压材料达到密实的目的。由于工作轮心的运动轨迹为周期性的曲线(如图1)，滚动阻力也呈周期性变化，工作轮在水平方向的加速度及所需牵引力的周期性变化对机架产生冲击作用，并通过机架传至牵引主机造成主机的水平振动，这不但影响到主机的动力输出及传动系统的寿命，而且严重影响牵引主机的驾驶舒适性。为此设计了包括牵引轴与车架间的双向缓冲弹性机构及工作轮与车架间的轮胎——橡胶弹簧双级减振机构在内的隔振系统。为准确了解拖式滚动冲击压路机现有结构的不足，有必要对该隔振系统进行分析测试，找出系统结构参数的选择依据，以便改进下一步的设计。
（图片） 1模型简化
由于牵引主机质量远大于机架质量，假设牵引车辆——压路机系统处于匀速行驶状态，工作轮在水平方向匀速滚动时受到短暂冲击，系统可简化为图2所示力学模型。图中：m1，m2分别为机架与滚轮质量；k1，k2，c1，c2分别为牵引轴双向缓冲弹性结构及工作轮与车架间的轮胎——橡胶弹簧双级减振机构的刚度与阻尼系数；x1，x2分别为原点取平衡位置相应质量的广义坐标；p(t)为惯性力造成的短暂冲击载荷。
（图片） 2分析与测试
根据力学模型，用相对位移δ1＝x1；δ2＝x2－x1作广义坐标，为简化计算忽略系统阻尼，根据牛顿定律有：（图片） 式中：ω1，ω2分别为两级固有频率；
μ＝m2／m1为质量比。
设p(t)作用开始时x1＝0，δ2＝x2，p(t)作用时间短暂而只考虑冲击能量J＝m2（冲击造成的滚轮相对机架冲击速度），则有初始条件：（图片） 解微分方程可得①由于p(t)而作用在牵引主机上的附加载荷：（图片） 式中：f＝w1／w2为固有频率比。
由②式可得Fd／Jω1在不同μ下随f变化的曲线，如图3所示。（图片） 可以看出，当f远大于1时，p(t)对牵引主机的附加载荷Fd将会明显减小，减小工作轮与车架间的轮胎——橡胶弹簧双级减振机构的固有频率对抑制作用于牵引主机的附加载荷非常重要。此外在ω2不变的情况下增大ω1也可使f增大、Fd减小。这就意味着在工作轮与车架结构与质量保持不变的情况下，只要调整两级隔振系统的刚度系数就能使隔振效果明显增加。
对样机匀速行驶时的牵引轴应力及挂钩牵引力测试结果如图4，尽管应力峰值与牵引力峰值存在明显相位差，冲击载荷得到一定缓解，但由于在样机设计时未进行隔振系统分析，牵引力变化幅度仍然较大，牵引主机驾驶员能感觉到明显振动，说明隔振系统存在缺陷，必须对其结构参数进行调整。（图片） 通过调整样机缓冲系统的结构，在轮轴与主车架间增加缓冲弹簧以减小第二级隔振系统固有频率，在第一级隔振系统中并联增加缓冲弹簧以增大固有频率，使改装后的样机在后续的高填方路基施工试验中，牵引主机驾驶员只能感觉到轻微振动，隔振效果明显。
3结论
由滚动冲击压路机工作轮非圆截面造成的对牵引主机的水平附加载荷，可通过对隔振系统进行分析，调整选择两级隔振系统的结构设计参数，使隔振达到满意的效果。
7/14/2004
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