振动冲击组合式压实实验机设计+CAD图纸(4)
图2.1 振动冲击组合式压实试验机的总体设计
2.2总体结构设计
振动冲击组合压实试验机的总体结构如图2.1，本机包括振动轮部分，冲击部分和驱动部分， 振动装置与冲击装置是由皮带相互联系，有固定板来时冲击装置与振动装置相对位置保持不变，同时是夯板始终垂直的夯击地面。振动装置由振动轮和支撑板组成，振动轮由滚筒，振动轴和偏心块等组成，振动轮内的振动轴通过皮带轮与电动机相连， 由电动机带动振动轴旋转而是偏心块一起转动，从而产生激振力，振动轴旋转的同时带动振动轴上的另一个皮带轮的转动，从而带动冲击轴的旋转，使冲击轴上的偏心块转动，产生离心力，使夯板离开地面，再由重力作用夯实地面。
2.3主要系统的设计方案
2.3.1振动装置的设计方案
振动装置选取手扶式振动压路机中的振动装置， 以手扶式单缸振动压路机为例，振动压路机由电动机、皮带传动系统、单钢轮(既是振动轮又是行走驱动轮)、机架等组成。
图2.2 滚筒的内部结构
压路机工作时，电动机的动力经皮带轮向下传动，带动振动轴及装在振动轴上的两个偏心块作高速旋转，产生激振力，使单钢轮产生振幅。振动频率是由偏心块的大小和重量决定。振动轴上的动力由振动轴与冲击轴相连的皮带传动，使冲击轴上的偏心块转动，产生离心力，从而带动夯板的上下运动。压路机作压实作业时，利用单钢轮的高频振动，使被压实材料密实。由于可合理选择压路机的振动及工作参数，故能够有效地降低被压实材料的内部阻力，消耗较少的能量而获得较好的压实效果。
2.3.2冲击装置的设计方案
冲击装置选择蛙式打夯机中的夯头架 、第二减速轮和偏心块 。蛙式打夯机是一种在工程中广泛使用的小型打夯机械。它利用交流电动机驱动安装在夯上的偏心块，使之带动夯头产生离开地面和夯击地面的交替运动，从而达到夯实地面并使整个机身向前运动的目的。
图2.3 蛙式打夯机
蛙式打夯机（图2.3）由机座、把手和电动机定子 A、电动机转子 B、第一减速轮 C、夯头架 D、第二减速轮 E、偏心块 F 共同构成。电动机通过轮 C 和轮 E 两级减速带动偏心块 F 转动，由此带动夯头产生离开地面和夯击地面的运动，并带动整个夯体前行。
如图 2.4 所示，蛙式打夯机的周期运动可以分为如下几个阶段：Ⅰ～Ⅱ，电动机驱动偏心块使夯头离开地面，由于存在摩擦力，此阶段中蛙式打夯机机座不能向前移动；Ⅱ～Ⅲ，偏心块转动到整个夯体右上方时，离心力在竖直方向的分量使蛙式打夯机对地面的正压力减小，其在水平方向的分量足以克服摩擦力并使夯机向前滑动；Ⅲ～Ⅳ，偏心块带动夯头向下夯击地面，夯击结束后夯体水平速度变为零。由于蛙式打夯机工作过程中存在碰撞和摩擦现象，利用数值方法处理这些问题时比较困难，目前，对蛙式打夯机不同工况下的夯实效果和行进速度的确定，主要依赖于试验手段。事实上，对蛙式打夯机本身以及其工作过程进行合理简化，可以建立蛙式打夯机的含摩擦单边约束多体系统动力学模型，在此基础上对整个工作过程进行数值模拟，从而确定蛙式打夯机的夯击效果以及行进速度等性能参数。
图2.4 蛙式打夯机的周期运动
2.4基本参数的确定
2.4.1名义振幅
振动压路机工作振幅是指振动压路机在实际工作时的实际振幅，其大小受土壤的刚度影响，而土壤的刚度值是一个随机变化的参数，所以振动压路机的工作振幅也是一个随机参数。为便于设计和比较，引入“名义振幅”的概念。所谓“名义振幅”是指前轮车架用千斤顶或其它支承物架起后，振动轮悬空时测得的振动轮振幅。通常，工作振幅比名义振幅大，用A表示工作振幅， 表示名义振幅，则随土壤刚度变化，有如下关系：