振动压路机的振动系统分析

前言

振动压实在压实机械的发展史上是一项突破性的科技进步，从此压实效果的提高不再单

纯地依靠增加压实机械自重来实现。振动压路机自20世纪30年代问世以来获得了迅速的推广与应用，振动压路机很快成为压实机械领域的主导产品。

振动压实机械是一种与压实对象的材料特性、压实的方法和压实工艺有着十分密切关系

的作业机械。因此从振动压实机械发展的历史进程来看，它总是在与压实理论，方法工艺以

及被压材料的相互促进中发展起来的。通常将压实机械的性能与被压材料的特性、及压实的

理论、方法、工艺之间相互作用的综合技术称为压实技术，而压实机械与压实技术也总是同步发展的。本论文的重要特点是通过振动压路机在道路施工中的重要意义及其工作原理，阐

述了振动压路机的振动系统的组成、特点、工作原理。并对压路机的振动系统的一些常见故

障进行了检测与维修，并通过案例分析对振动压路机的振动系统进行了分析，对振动系统的

常见故障也进行了案例分析。同时阐述了振动压路机的发展趋势，增加了文章的阐述能力。

本论文主要通过振动式压路机振动系统的分析，阐述了振动压路机的振动系统在道路施工中的重要意义。通过对本论文的阅读希望感兴趣的朋友对振动压路机的振动系统有个大概

的了解

1.压实的基础知识 1.1压实的意义

随着社会的不断发展，车辆的不断增加，越来越繁忙的交通对道路的要求也越来越高。

道路重量的好坏，能否符合现代交通事业发展的需求，其中很大一部分是受到压实效果的影

响，因此压实有着非同寻常的意义。

压实使路基及路面各结构层的材料具有足够的密实度，这对于公路的路基、路面具有十分重要的意义。压实可以充分发挥路基和路面材料的强度，可以减少路基、路面在行车荷载

作用下产生的永久变形，还可以增加路基土和路面材料的不透水性和强度稳定性。压实的这

几大作用，对于增强道路路面的使用性能和延长寿命是非常重要的。路基、底基层或面层材

料压实不足在使用过程中，路面上就可以产生车辙（辙槽）、裂缝、沉陷和水损坏，也可能使

整个路面产生剪切破坏。 公路施工实践证明，对路基进行必要的碾压，达到所要求的高实心密实度后，在公路使用过程中路堤将不再产生沉陷，而且可以立即在这种路堤上铺筑任何类型的路面。例如、国

外采用机械化进行路基、路面施工时，通常采用大流水作业的施工方法。路基在前面施工，

相隔一定距离（1km）在完成的路基上铺筑底基层，再相隔一定距离（1km）在完成的底基层上铺筑基层，再相隔一定距离在完成的基层上铺筑路面层。这样一个工序紧接一个工序向前

推进，既加快了工程进度，同时也能确保工程质量，还可避免不必要的浪费，节约工程投资。

因此，采用高标准的压实，就可以大大加速公路建设，使公路早日投入使用。

总之，压实的主要任务是，在路基施工过程中要保证路基达到要求的密实，以便可以在

路基上立即铺筑各种路面，而且铺成的路面是高强度的路基路面使用过程中不会由于进一步压实而产生有害的形变。

实践证明，以高标准进行路基、路面的压实，是保证路基、路面应有强度和稳定性的一

项最经济有效的技术措施。

为了加速公路建设，为了提高路基、路面的强度以及保证路面的使用质量，必须对路基、

路面的各个结构层进行压实。 1.2振动压实机理

压实机械是一种对路基、路面、堤坝及建筑物基础，利用机械力使土壤、碎石等松散物

料密实，以提高承载能力的土方机械。常用的压实机械有压路机和夯实机。

振动压路机在作业时，由于振动轮的振动使其对铺层材料作用一个往复冲击力，振动轮

对铺层冲击一次，被压实材料中就产生一个冲击波。同时，就个冲击波在被压实的材料内沿着纵深方向扩散和传播。被压实材料的颗粒在冲击波的作用下，由静止的初始状态变为运动

状态。被压颗粒之间的摩擦力也由初始的静摩擦状态逐渐进入到动摩擦状态。可见，进行振

动压实时，在被压材料层中作用有内力和外力。内力包括料粒间的粘结力，摩擦力和料粒的

重量；外力包括由于振动作用传递给被压材料颗粒的惯性力和上层材料的重力。

材料受压迫振动后，由于料粒的质量及所处位置不同，所产生的惯性力也截然不同，此时，料粒之间的粘结膜发生张紧的现象。若惯性力不大，不足以克服粒间的摩擦力和粘结力，

则各颗粒仍处于原始位置。如果惯性力很大足以破坏颗粒间的摩擦力和粘结力，在这种情况

下，料粒在其重力和上层物料重力的作用下相互脱离，发生位移，力图占据最低稳定位置，

排除气相和液相，相互揍紧，挤紧达到密实。

由此可见振动式压路机在道路压实中有着无可替代的作用，道路压实效果的好坏直接取决于振动压路机振动系统的好坏。以下主要对振动压路机及其振动系统进行分析。

2.振动压路机的结构及其振动系统分析 2.1振动压路机的基本构造

压路机的种类较多，但其基本构造大致相同，主要由发动机传动系统转向及制动系统、

碾压轮、附属装置等部分组成。铰接式振动压路机是在静作用式压路机上增设激振装置，振

动频率为25～35Hz（每分钟1500～2100次），利用机械重力和激振力的双作用压实土壤，振

动式压路机多采用铰接机架转向，液压传动，无级变速和偏心块激振等技术。压路机由单轴牵引车和振动碾轮通过铰接转向节连接而成，经转向液压缸推动转向连杆机构，实现牵引车

的铰接转向。索引车一般装有135K系列柴油机DeutzFL912系列风冷柴油机,经分动箱、变速

箱、主传动、传动箱、牙嵌式自锁差速器、行星齿轮轮边减速器驱动振动碾轮。牵引车的左

右装有低压宽基轮胎的车轮。振动碾轮为刚性光面轮，受牵引车驱动旋转，并能随转向框架

一起转向和在一定范围内上下摆动。振动机构的偏心振动轴装置在振动碾轮内部，偏心轴上装有偏心块，受液压马达驱动，快速旋转时产生的离心力，使碾轮产生振动。振动轮有固定

振幅与双振幅两种结构。有些振动机构，偏心轴上装有固定和活动两种偏心块，当固定偏心

块与活动偏心块的相对位置发生变化时，偏心轴旋转离心力也发生变化，改变了振动轮的振

幅，使之具有高低两种振幅。双振幅振动轮作业范围大，适应性强，压实效果好，通过改变

液压油泵车的供油量，可以改变液压马达的转速，从而可调节振动轮的振动频率，当振频与振幅相协调时，即可实施较好效果的振动碾压。

2.2振动轮结构

振动轮是振动压路机的重要部件。通过振动轮的变频变幅完成对土壤、碎石、沥青混合

料等的压实。振动压路机有单振动轮的，如轮胎驱动光轮振动压路机，也有双振动轮的，如

两轮串联振动压路机（YZC型振动压路机）和两轮并联振动压路机，还有四振动轮压路机（双轴两轮并联式四轮振动压路机）。根据振动轮功能不同，振动轮的结构也有所不同。

振动轮按其轮内激振器的结构不同又分为偏心块式和偏心轴式。调整偏心块，偏心轴偏

心的质量大小和偏心质量分布可以改变振动轮激振力的大小和振幅的大小，以适应不同类型

的振动压路机对不同被压材料的密实作用。而振动轮的调频则是通过液压马达或机械式传动

改变激振器转速来实现的。 YZ10B和YZ10D型轮胎驱动光轮振动压路机振动结构如图所以，它是由钢轮、振动轴、

中间轴、减震器、连接板等组成。

工作原理

振动轮工作时，通过改变振动轴的旋转方向，使固定偏心块与活动偏心块方向一致叠加或方向相反来改变振动轴的偏心质量（偏心距）。从而实现高振幅或振幅达到调幅的目的。

振荡压路机振动轮结构，它也是一种偏心块式结构，主要由两根偏心轴，中间轴振荡滚

筒、减震器等组成。动力通过中间轴，同步齿轮传动，驱动两根偏心轴同步旋转产生相互平

行的偏心力，形成高变扭矩使滚筒产生振荡。

垂直振动压路机振动轮的激振器是由两根带偏心轴构成的。与振荡压路机振动轮不同的 是二根偏心轴在水平向方相对安装，反向旋转，水平方向的偏心力相互抵消，仅产生垂直方

向的振动力。

偏心轴式振动轮可实现多级变幅，其偏心质量分布在偏心轴全长度上，通过调正转动偏

心轴与固定偏心轴（或偏心块）的不同转角，可得到不同的偏心力矩，从而实现调幅功能。

常用的一套轴调幅机构如下图所示。

该机构是由外振动轴、内振动轴、幅板、花键、档板等构成。外振动偏心轴6通过铜套

5或轴承在内振动偏心轴7上。外振动偏心轴6通过振动轴承4安装在左右幅板上。外振动

偏心轴端内花键和内振动偏心轴7轴端外花键，通过一个带有内外花键的套11连接起来。振

动马达通过花键10驱动外振动偏心轴6、花键套11和内振动偏心轴7旋转产生激振力。

当需要调节工作振幅时，握住花键套11上的手柄，向左拉出压缩弹簧12，直至花键套11的外花键与外振动偏心轴6的内花键脱开，此时，花键套11的内花键始终与内振动偏心

轴7的外花键啮合，旋转手柄带动振动偏心轴与外振动偏心轴6的内花键恢复啮合状态。改

变内外振动偏心轴上的偏心块相对夹角（位置），则会改变振动轮振幅。调幅的档次取决于花

键套11的外花键的齿数，一般为齿数的一半。

另外，还有水银变幅的振动轮其激振装置由振动轴、水银槽、偏心块、振动轴、固定板、加强柱组成。水银槽、偏心块与振动轴组装成一体，水银槽内装入定量的水银后封死。当振

动轴正反两个方向旋转时，水银槽内的水银在离心力作用下会集中在槽的两端，由于偏心块

是固定的，这样就会产生不同的偏心质量和偏心力矩，从而达到变幅的目的。

手扶式振动压路机振动轮结构与自行式振动压路机和拖式振动压路机振动轮结构大致相

似，振动轮的激振器结构多采用偏心块式。 振动轮钢轮按照使用功能不同，其结构形式也多种多样，有光面轮的，也有凸块面钢轮，