36吨智能定向振动压路机结构与控制原理研究

摘要

2011年我国颁布了首部连续压实控制国家行业标准，《铁路路基填筑工程连续压实控制技术规程》（TB10108-2011）。在2017年4月12日，颁布了第一份公路路基智能压实的推荐性标准，《公路路基填筑工程连续压实控制系统技术条件》（JT/T1127-2017）。至此，中国的高速铁路和公路路基的连续压实控制具有标准可依。智能压实在欧美国家已经进行了十多年的研究与应用，但是在我国仍然出处于起步阶段。国际上，还没有标准的智能压实测量值，设备制造商可以随意定义自己的智能压实测量值，并以此测定设备的压实效果。
　　本研究主要内容包括：⑴为了实现振动压路机的定向振动，首先对压路机的激振器结构进行了设计。所设计的激振器结构，采用双轴激振的方式，两组四个偏心块通过齿轮组传动，实现同步反向旋转，抵消振动轴所在平面的激振力，只产生垂直于该平面的力。激振器壳体由摆动液压缸控制旋转，能够在0~90?进行无级调节，从而控制两振动轴所在平面与水平面的夹角即激振角度，由激振角度控制传递给土壤的压实能量的大小，使得压实能量与土壤状态相匹配。⑵依据研究的智能定向振动压路机的激振器结构与工作特点，进行适当简化与假设，构建“机-土”动力学模型，列出动力学方程，并进行求解，为工作参数的优化提供了动力学基础。⑶将36吨压路机简化为单自由度模型，从而计算减震器的刚度以及阻尼。将土壤简化为Kelvin模型，应用“方程对等法”确定土壤刚度和阻尼，为文章后续提供参数基础。⑷将对激振频率和幅度的优化与匹配，转变为对激振频率和激振角度的优化和匹配。以(此处公式省略)为目标，建立目标函数，在不出现“跳振”现象和保证减振效果的1约束下，应用MATLAB软件进行优化。优化结果表明：随着压实度的提高，智能定向振动压路机的激振角度应当在0～90°。⑸依据假设土壤参数的优化结果数据，得到了智能定向振动压路机参数与土体参数的拟合曲线，对最佳激振角度与最佳激振频率进行匹配了。匹配结果表明：在最佳作业工况下，智能定向振动压路机振幅变化比频率变化对压实效果的影响更大。在压实初期，智能定向振动压路机应该以低频低激振角度状态工作，使得压实度快速提高；在压实后期，为了继续提高压实度，并且能够保证压实质量，智能定向振动压路机应该在高频高激振角度的状态下工作。⑹在振动轮上安装振动加速度传感器，当振动轮的振动加速度不再变化时，说明土壤已经充分压实，应该停止压实作业。为了实现对最佳激振频率和最佳激振角度的控制，设计了调频控制回路以及调幅控制回路，实现智能定向振动压路机的智能压实。

目录

声明

第一章 绪论

1.1研究背景

1.2智能定向振动压路机研究现状

1.3本文主要研究内容与意义

第二章 压实基础研究

2.1土壤压实的基本方法

2.2振动压实机理

2.3影响压实效果的主要因素

2.3本章小结

第三章 智能定向振动压路机激振器设计

3.1激振器工作原理

3.2定向振动实现方式

3.3激振器结构设计

3.4本章小结

第四章 智能定向振动压路机动力学模型

4.1动力学模型研究意义

4.2智能定向振动压路机动力学模型研究现状

4.3智能定向振动压路机动力学模型的建立

4.4智能定向振动压路机动力学方程

4.5本章小结

第五章 智能定向振动压路机工作参数的优化

5.1对工作参数优化的意义

5.2振动系统主要参数的确定

5.3智能定向振动压路机工作参数的优化

5.4本章小结

第六章 智能定向振动压路机控制原理

6.1智能压实控制原理

6.2调频控制系统

6.3调幅控制系统

6.4本章小结

结论与展望

结论

展望

参考文献

攻读学位期间取得的研究成果

致谢