摘要：本文就應(yīng)用Pro/MECHANICA軟件對(duì)YZC12型振動(dòng)壓路機(jī)振動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真，對(duì)其振動(dòng)量進(jìn)行了分析、研究，并提出了改進(jìn)措施。
　　關(guān)鍵詞：運(yùn)動(dòng)仿真振動(dòng)模型振動(dòng)量改進(jìn)措施YZC12型振動(dòng)壓路機(jī)是一種雙頻率、雙振幅、雙鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)，在使用過(guò)程中存在駕駛室減振效果差，駕駛員容易疲勞，以及在壓實(shí)瀝青路面時(shí)按設(shè)計(jì)的性能參數(shù)施工壓實(shí)功率過(guò)大，出現(xiàn)過(guò)壓實(shí)而浪費(fèi)原料等問(wèn)題。為了解決以上問(wèn)題，本文應(yīng)用美國(guó)PTC公司Pro/MECHANICA軟件對(duì)其振動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行了分析，并提出了改進(jìn)措施。
　　1、建立振動(dòng)模型從動(dòng)力學(xué)角度，振動(dòng)壓路機(jī)是一個(gè)振動(dòng)系統(tǒng)。根據(jù)該壓路機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和工作特性，它屬于兩級(jí)減振:振動(dòng)輪與車架之間為一級(jí)減振，而車架與駕駛室之間為二級(jí)減振。由于振動(dòng)輪和上車架的剛度和質(zhì)量遠(yuǎn)大于減振塊的剛度和質(zhì)量，可以把振動(dòng)輪和上車架簡(jiǎn)化為集中質(zhì)量塊，而減振塊簡(jiǎn)化為沒(méi)有質(zhì)量的理想彈性元件;對(duì)于二級(jí)減振，因?yàn)轳{駛室的質(zhì)量遠(yuǎn)小于上車架的質(zhì)量，所以駕駛室的振動(dòng)對(duì)上車架的振動(dòng)影響較小，把駕駛室和減振塊簡(jiǎn)化為集中質(zhì)量和彈簧單元。在Pro/MECHANICA中，建立“壓路機(jī)―土壤”5個(gè)自由度的振動(dòng)模型，如圖1所示。其實(shí)這只是壓路機(jī)的垂直方向的振動(dòng)模型，實(shí)際上因?yàn)閴郝窓C(jī)的激振力是一種圓周運(yùn)動(dòng)，這種激振力理論上可以分解為垂直和水平兩個(gè)方向的簡(jiǎn)諧力，它不但會(huì)產(chǎn)生垂直振動(dòng)，還會(huì)產(chǎn)生水平方向振動(dòng)。對(duì)于水平方向振動(dòng)、對(duì)于一級(jí)減振，其振動(dòng)模型與垂直振動(dòng)的相同，兩種振動(dòng)的振動(dòng)量相等，只是相位差為90°。這里對(duì)于振動(dòng)輪和上車架的振動(dòng)量，只須考慮垂直振動(dòng)。而對(duì)于70KN/45Hz的激振力，由于它引起的振動(dòng)量較小，故只計(jì)算其引起的振動(dòng)輪振幅，而其它則不予計(jì)算。
　　該模型的有關(guān)參數(shù)和條件進(jìn)行如下的簡(jiǎn)化和假設(shè):1）在模型中假設(shè)土壤是具有一定剛度的彈性體，剛度為K1、阻尼為C1;2）振動(dòng)壓路機(jī)的振動(dòng)輪、車架和駕駛室的質(zhì)量簡(jiǎn)化為一集中質(zhì)量塊;3）振動(dòng)壓路機(jī)工作的任何一個(gè)瞬時(shí)振動(dòng)輪都保持與地面接觸。
　　在本模型中各參數(shù)意義如下:F0―激振力;K1、C1―土壤的剛度和阻尼，或試驗(yàn)時(shí)輪胎的剛度和阻尼;K2、C2―機(jī)架與振動(dòng)輪之間的減振塊的剛度和阻尼;K3、C3―機(jī)架與司機(jī)室之間的減振塊的剛度和阻尼。
　　這里的剛度指動(dòng)剛度，其值一般由實(shí)驗(yàn)測(cè)定，本文取動(dòng)剛度系數(shù)取1.5（約為靜剛度的1.5倍）;m1―振動(dòng)輪質(zhì)量;m2―前車架質(zhì)量;m3―后車架質(zhì)量;m4―駕駛室質(zhì)量;X1―前振動(dòng)輪垂直位移;X2―后振動(dòng)輪垂直位移;X3―前車架垂直位移;X4―后車架垂直位移;X5―駕駛室垂直位移。
　　在本模型中各參數(shù)取值（數(shù)據(jù)來(lái)源于該機(jī)器設(shè)計(jì)計(jì)算書）:F0=110×sin（2π×37×t）/70×sin（2π×45×t）;試驗(yàn)取輪胎剛度K1=1500N/mm，壓實(shí)瀝青取K1=18300N/mm;K2=2440×1.5=3600N/mm，K3=1920×1.2=2400N/mm（取動(dòng)剛度）;C1=30N.S/mm;C2=C3=5N.S/mm（經(jīng)查閱有關(guān)資料得出）;m1=2250kg;m2=3500kg;m3=3950kg;m4=550kg。
　　2、振動(dòng)輪和上車架的振動(dòng)量的計(jì)算通過(guò)對(duì)該模型的運(yùn)動(dòng)分析，計(jì)算振動(dòng)輪和上車架的振動(dòng)量，并與該壓路機(jī)的檢驗(yàn)報(bào)告進(jìn)行對(duì)比。從表1可以看出，計(jì)算值和檢驗(yàn)值比較接近，但振動(dòng)系統(tǒng)減振后的速度、加速度等參量的計(jì)算值均小于檢驗(yàn)值。一個(gè)原因是由于動(dòng)剛度系數(shù)取值偏大，實(shí)際上動(dòng)剛度系數(shù)有可能大于1.5，具體數(shù)值由實(shí)驗(yàn)確定。一般動(dòng)剛度系數(shù)越大，減振效果越差;同時(shí)由于考慮振動(dòng)輪行走、減振塊在振動(dòng)輪兩側(cè)的數(shù)量不等，從而引起上車架的各點(diǎn)實(shí)際的振動(dòng)量數(shù)值相差較大。
　　表1振動(dòng)壓路機(jī)振動(dòng)模型的計(jì)算和檢驗(yàn)結(jié)果激振力110KN/37Hz計(jì)算結(jié)果K1=1500N/mm計(jì)算結(jié)果K1=18300N/mm檢驗(yàn)結(jié)果設(shè)計(jì)值振動(dòng)輪振幅mm0.941.090.850.8上車架振幅mm0.0250.03――（上車架）k=49.2Af[1]4.55.57.4―上車架振動(dòng)烈度Vrmsmm/S前33.84.95―后3.33.74.74―上車架加速度m/S20.80.881.15激振力70KN/45Hz振動(dòng)輪振幅mm0.390.430.380.35注:k―人承受機(jī)械振動(dòng)負(fù)荷率，A―振幅mm，f―頻率Hz該振動(dòng)模型中，振動(dòng)輪振幅的計(jì)算值和檢驗(yàn)值均比設(shè)計(jì)值大，且在相同的激振力作用下，振動(dòng)輪振幅在壓實(shí)瀝青路面時(shí)最大，即壓路機(jī)在工作過(guò)程中隨著土壤被壓實(shí)，振幅由0.94mm增大到1.09mm，分別比設(shè)計(jì)值大17.5%和36.3%;其它振動(dòng)量的變化趨勢(shì)與振幅相同。另外，計(jì)算和檢驗(yàn)結(jié)果表明壓路機(jī)經(jīng)過(guò)一級(jí)減振后上車架振動(dòng)裂度和振幅減小，上車架振幅為振動(dòng)輪振幅的2.7%，一級(jí)減振效果很明顯。根據(jù)有關(guān)資料，從考慮人承受機(jī)械振動(dòng)負(fù)荷率―k值看，上車架k值為4-8，在3~10之間。如果只考慮一級(jí)減振，這時(shí)人容易感覺不舒適，對(duì)工作會(huì)有影響;為了不影響工作，需要增加一級(jí)減振，即增加駕駛室底下的減振塊。
　　3、結(jié)論及改進(jìn)措施當(dāng)激振力為110KN/37Hz時(shí)，振動(dòng)輪振幅偏大，比設(shè)計(jì)值大17.5~36.3%左右;由于振動(dòng)輪振幅與振動(dòng)輪的質(zhì)量、減振塊K2的剛度、激振力和頻率有關(guān)，因此，減小振動(dòng)輪的質(zhì)量、減振塊K2的剛度、激振力的大小都能有效降低振動(dòng)輪的振幅。