電磁振動(dòng)夯實(shí)機(jī)是基于振實(shí)和夯實(shí)壓實(shí)理論設(shè)計(jì)制造的，它的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)既能在垂直方向?qū)Φ孛孢M(jìn)行沖擊和振實(shí)作業(yè)，又能在水平方向產(chǎn)生自移運(yùn)動(dòng)。
　　電磁振動(dòng)夯實(shí)機(jī)采用電磁式激振器，其原理如圖1所示，由鐵心、電磁線圈、銜鐵和彈簧等組成。

　　電磁式激振器的電磁激振力是周期變化的，靜態(tài)實(shí)驗(yàn)測(cè)量的結(jié)果表明：電磁力F與氣隙δ的平方成反比，與電流的平方近似成正比，因此本文采用調(diào)節(jié)供電電流的方式來改變夯實(shí)力的大小。根據(jù)大部分壓實(shí)材料對(duì)最佳工作頻率和振幅的要求，選用矩形波（方波的下半部分過零）、頻率在15-80Hz范圍可調(diào)的勵(lì)磁方式對(duì)電磁夯實(shí)機(jī)進(jìn)行供電與控制。頻率的變化采用單片機(jī)控制主開關(guān)驅(qū)動(dòng)電路，使開關(guān)元件定期觸發(fā)，以達(dá)到變頻和改變脈寬的目的。

　　圖2為電磁振動(dòng)夯實(shí)機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖和三維結(jié)構(gòu)模擬示意圖，圖中底板10中心部位上方設(shè)置電磁裝置，該電磁由底板上的振鐵9、“Ⅱ”字形導(dǎo)磁鐵心6及繞制在該導(dǎo)磁鐵心兩立柱上的串聯(lián)線圈7組成，振鐵9與底板10采用焊接的方式連接為一個(gè)整體。電磁裝置的上部設(shè)置有頂板5，而外周四角設(shè)置有4個(gè)圓柱彈簧1，彈簧套在連接頂板5與底板10的導(dǎo)向桿4上，套筒2與套筒座8焊接，而套筒座8焊接在底板10上，導(dǎo)向桿4可以沿套筒在垂直方向上移動(dòng)一定的距離。彈簧1套在套筒2外，并直立于套筒座8上，這樣導(dǎo)向桿4、套筒2及彈簧1就能實(shí)現(xiàn)夯實(shí)機(jī)在垂直方向上的運(yùn)動(dòng)?！阿颉弊中舞F心的上部?jī)蓚?cè)以槽鋼3萬頭夾持并連接于上蓋板上，平面底板10上設(shè)置有與底板相連的振鐵9，在安裝時(shí)要保證鐵心和振鐵之間有合理的間隙。為了使夯實(shí)機(jī)能夠自行，夯實(shí)機(jī)的底板做成向前2.5°傾角的坡度，夯實(shí)機(jī)可在電磁力水平分力的作用下實(shí)現(xiàn)自動(dòng)向前行走。
　　當(dāng)接通主機(jī)電源時(shí)，在鐵心和振鐵之間產(chǎn)生電磁力，鐵心吸引底板上的振鐵帶動(dòng)底板向上運(yùn)動(dòng)，彈簧呈壓縮狀態(tài)。當(dāng)線圈失電時(shí)，電磁裝置的磁場(chǎng)消失，在彈簧力的作用下振鐵和底板下落，彈簧復(fù)位，利用夯實(shí)機(jī)本身自重和彈簧力對(duì)土壤等材料進(jìn)行沖擊和振實(shí)，如此周而復(fù)始地完成夯實(shí)作業(yè)。
　　根據(jù)電磁夯實(shí)機(jī)的使用條件與工作特點(diǎn)，可以通過調(diào)節(jié)彈簧剛度或調(diào)節(jié)電源頻率來改變夯實(shí)機(jī)的振幅，以達(dá)到壓實(shí)的最佳效果。
　　為了保證產(chǎn)品的可靠性，對(duì)電磁振動(dòng)夯實(shí)機(jī)建立了三維模型，并對(duì)各個(gè)零件進(jìn)行應(yīng)力分析、模態(tài)分析和疲勞分析。
　　2、電磁振動(dòng)夯實(shí)機(jī)的電源設(shè)計(jì)
　　根據(jù)電磁振動(dòng)夯實(shí)機(jī)的工作參數(shù)設(shè)計(jì)了一種專用逆變電源，參照弧焊變壓器大電流、低電壓的模式，設(shè)定工作電壓為80V，輸入為220V工頻交流電，輸出為大功率、大電流、低電壓，頻率、脈寬可調(diào)的方波電源（方波的下半部過零）。
　　逆變電源電路主要包括主回路和控制回路兩大部分。主回路主要包括前級(jí)逆變單元、高頻儲(chǔ)能式變壓器、后級(jí)逆變單元、整流濾波單元；控制回路主要包括單片機(jī)控制芯片、主開關(guān)元件的驅(qū)動(dòng)電路、脈寬調(diào)制電路（PWM）、電流的反饋電路及相關(guān)的保護(hù)電路等。前級(jí)逆變單元工作在高頻，與高頻變壓器配合工作可實(shí)現(xiàn)在輸出大功率的情況下大大減小電源的體積；后級(jí)逆變單元由單片機(jī)控制主開關(guān)的驅(qū)動(dòng)電路實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出波形的頻率和脈寬的控制。
　　根據(jù)對(duì)輸出電流的穩(wěn)定性要求，對(duì)電流進(jìn)行負(fù)反饋控制，可以使輸出電流值與電流給定值趨于一致，從而實(shí)現(xiàn)恒流輸出特性。再根據(jù)需要輸出的脈沖參數(shù)，在適當(dāng)時(shí)間切換電流給定值基值電流和峰值電流，就可以獲得穩(wěn)定的脈沖方波電流。
　　以單片機(jī)為核心組成的閉環(huán)控制系統(tǒng)如圖3所示。

　　3、夯實(shí)機(jī)性能參數(shù)測(cè)試
　　根據(jù)以上設(shè)計(jì)的機(jī)械部分和電源，對(duì)新型電磁振動(dòng)夯實(shí)機(jī)進(jìn)行樣機(jī)試制，并參照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JG/5013.3-1992《振動(dòng)平板夯性能試驗(yàn)方法》、JG/5014.3-1992《振動(dòng)沖擊夯性能試驗(yàn)方法》和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 18148-2000《壓實(shí)機(jī)械壓實(shí)性能試驗(yàn)方法》對(duì)樣機(jī)進(jìn)行性能參數(shù)測(cè)試，夯實(shí)機(jī)的性能參數(shù)見表1。

　　為了測(cè)試電磁振動(dòng)夯實(shí)機(jī)的壓實(shí)效果，參照標(biāo)準(zhǔn)JG/5013.3-1992和GB/T 18148-2000進(jìn)行壓實(shí)度試驗(yàn)，用環(huán)刀法對(duì)壓實(shí)土壤表層進(jìn)行采樣。在實(shí)驗(yàn)條件下振動(dòng)頻率為30Hz時(shí)，經(jīng)過4遍壓實(shí)后的土壤壓實(shí)度可達(dá)到88.67%，能夠滿足用戶對(duì)路基、建筑物基礎(chǔ)等進(jìn)行壓實(shí)的要求。
　　該產(chǎn)品目前還處于試制階段，雖取得了一定成果，但機(jī)械的穩(wěn)定性、可靠性和使用壽命等方面的研究有待進(jìn)一步深入，機(jī)械結(jié)構(gòu)和供電電源也有待進(jìn)一步優(yōu)化。