摘要：本文就應用Pro/MECHANICA軟件對YZC12型振動壓路機振動系統(tǒng)進行運動仿真，對其振動量進行了分析、研究，并提出了改進措施。
　　關鍵詞：運動仿真振動模型振動量改進措施YZC12型振動壓路機是一種雙頻率、雙振幅、雙鋼輪振動壓路機，在使用過程中存在駕駛室減振效果差，駕駛員容易疲勞，以及在壓實瀝青路面時按設計的性能參數(shù)施工壓實功率過大，出現(xiàn)過壓實而浪費原料等問題。為了解決以上問題，本文應用美國PTC公司Pro/MECHANICA軟件對其振動系統(tǒng)進行了分析，并提出了改進措施。
　　1、建立振動模型從動力學角度，振動壓路機是一個振動系統(tǒng)。根據(jù)該壓路機的結構特點和工作特性，它屬于兩級減振:振動輪與車架之間為一級減振，而車架與駕駛室之間為二級減振。由于振動輪和上車架的剛度和質(zhì)量遠大于減振塊的剛度和質(zhì)量，可以把振動輪和上車架簡化為集中質(zhì)量塊，而減振塊簡化為沒有質(zhì)量的理想彈性元件;對于二級減振，因為駕駛室的質(zhì)量遠小于上車架的質(zhì)量，所以駕駛室的振動對上車架的振動影響較小，把駕駛室和減振塊簡化為集中質(zhì)量和彈簧單元。在Pro/MECHANICA中，建立“壓路機―土壤”5個自由度的振動模型，如圖1所示。其實這只是壓路機的垂直方向的振動模型，實際上因為壓路機的激振力是一種圓周運動，這種激振力理論上可以分解為垂直和水平兩個方向的簡諧力，它不但會產(chǎn)生垂直振動，還會產(chǎn)生水平方向振動。對于水平方向振動、對于一級減振，其振動模型與垂直振動的相同，兩種振動的振動量相等，只是相位差為90°。這里對于振動輪和上車架的振動量，只須考慮垂直振動。而對于70KN/45Hz的激振力，由于它引起的振動量較小，故只計算其引起的振動輪振幅，而其它則不予計算。
　　該模型的有關參數(shù)和條件進行如下的簡化和假設:1）在模型中假設土壤是具有一定剛度的彈性體，剛度為K1、阻尼為C1;2）振動壓路機的振動輪、車架和駕駛室的質(zhì)量簡化為一集中質(zhì)量塊;3）振動壓路機工作的任何一個瞬時振動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，或試驗時輪胎的剛度和阻尼;K2、C2―機架與振動輪之間的減振塊的剛度和阻尼;K3、C3―機架與司機室之間的減振塊的剛度和阻尼。
　　這里的剛度指動剛度，其值一般由實驗測定，本文取動剛度系數(shù)取1.5（約為靜剛度的1.5倍）;m1―振動輪質(zhì)量;m2―前車架質(zhì)量;m3―后車架質(zhì)量;m4―駕駛室質(zhì)量;X1―前振動輪垂直位移;X2―后振動輪垂直位移;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)來源于該機器設計計算書）:F0=110×sin（2π×37×t）/70×sin（2π×45×t）;試驗取輪胎剛度K1=1500N/mm，壓實瀝青取K1=18300N/mm;K2=2440×1.5=3600N/mm，K3=1920×1.2=2400N/mm（取動剛度）;C1=30N.S/mm;C2=C3=5N.S/mm（經(jīng)查閱有關資料得出）;m1=2250kg;m2=3500kg;m3=3950kg;m4=550kg。
　　2、振動輪和上車架的振動量的計算通過對該模型的運動分析，計算振動輪和上車架的振動量，并與該壓路機的檢驗報告進行對比。從表1可以看出，計算值和檢驗值比較接近，但振動系統(tǒng)減振后的速度、加速度等參量的計算值均小于檢驗值。一個原因是由于動剛度系數(shù)取值偏大，實際上動剛度系數(shù)有可能大于1.5，具體數(shù)值由實驗確定。一般動剛度系數(shù)越大，減振效果越差;同時由于考慮振動輪行走、減振塊在振動輪兩側(cè)的數(shù)量不等，從而引起上車架的各點實際的振動量數(shù)值相差較大。
　　表1振動壓路機振動模型的計算和檢驗結果激振力110KN/37Hz計算結果K1=1500N/mm計算結果K1=18300N/mm檢驗結果設計值振動輪振幅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振動輪振幅mm0.390.430.380.35注:k―人承受機械振動負荷率，A―振幅mm，f―頻率Hz該振動模型中，振動輪振幅的計算值和檢驗值均比設計值大，且在相同的激振力作用下，振動輪振幅在壓實瀝青路面時最大，即壓路機在工作過程中隨著土壤被壓實，振幅由0.94mm增大到1.09mm，分別比設計值大17.5%和36.3%;其它振動量的變化趨勢與振幅相同。另外，計算和檢驗結果表明壓路機經(jīng)過一級減振后上車架振動裂度和振幅減小，上車架振幅為振動輪振幅的2.7%，一級減振效果很明顯。根據(jù)有關資料，從考慮人承受機械振動負荷率―k值看，上車架k值為4-8，在3~10之間。如果只考慮一級減振，這時人容易感覺不舒適，對工作會有影響;為了不影響工作，需要增加一級減振，即增加駕駛室底下的減振塊。
　　3、結論及改進措施當激振力為110KN/37Hz時，振動輪振幅偏大，比設計值大17.5~36.3%左右;由于振動輪振幅與振動輪的質(zhì)量、減振塊K2的剛度、激振力和頻率有關，因此，減小振動輪的質(zhì)量、減振塊K2的剛度、激振力的大小都能有效降低振動輪的振幅。