压路机用齿轮泵实现双振动频率的方法

（徐工集团工程机械股份有限公司 道路机械分公司，江苏 徐州 221004）

压路机在作业时，振幅和频率是两个关键的参数，正确匹配这两个参数，才能取得良好的压实效果。一般对深铺层填方压实用大振幅低频率，而对较薄的铺装层用小振幅高频率；或是压实大颗粒料用大振幅低频率，压实小颗粒用小振幅高频率。大振幅低频率能有效地压实铺层底部，压过几遍之后改用小振幅高频率提高表层的密实度，因为铺层材料压实度提高后有硬化的趋势，如果仍使用大振幅会使振动轮“弹跳”，不利于表层压实。因此，振动压路机具备双振动频率功能是非常重要的。

1 现 状

振动压路机一般是采用变量柱塞泵和柱塞马达组成的闭式液压振动系统，靠变量柱塞泵的变排量功能实现马达的双频率，其原理图如图1。

图1 中，变量柱塞泵从油箱吸油，通过电气开关信号让控制阀的a 或者b 带电，从而控制变量柱塞泵的斜盘摆至最大排量处，输出的压力油进入柱塞马达，柱塞马达带动振动机构旋转，实现压路机的振动。变量柱塞泵的斜盘两个方向的最大摆角可以调节，对应的最大排量就会不同，这样从泵的A 口和B 口输出的流量不一样，对应的柱塞马达的输出转速就不一样，从而实现振动机构的双频率。但这套系统中的闭式变量柱塞泵和柱塞马达主要采用进口件，不仅价格高，而且供货周期长，与齿轮泵相比抗污染能力差，维修成本高。

图1 闭式液压振动系统原理图

为了克服上述缺点，研究人员开始研究如何采用齿轮泵实现双振动频率。下面介绍两种可行的方案。

2 新方案一

采用普通的齿轮泵，与齿轮马达、振动阀组组成开式液压振动系统，其原理图如图2 所示。

图2 中，齿轮泵从油箱吸油，通过电气开关信号让电磁换向阀带电，经过液控换向阀进入到齿轮马达，齿轮马达带动振动机构旋转，实现压路机的振动。

图2 开式液压振动系统原理图（普通齿轮泵）

由于齿轮泵的排量是固定的，发动机稳定在额定转速时，只能输出固定的流量，所以对应齿轮马达的输出转速就是固定的。需要说明的是，振动压路机在振动作业的时候，要求发动机转速稳定在一个值上，这样才能保证振动频率的稳定性，从而保证压实效果的稳定性。

压路机的振动频率f

式中n——发动机转速，rpm；

Vp——齿轮泵排量，ml/r；

Vm——齿轮马达排量，ml/r；

ηp——齿轮泵容积效率；

ηm——齿轮马达容积效率。

该方法是让发动机采用两个输出转速来实现双振动频率：一个高转速n1，驱动齿轮泵输出大流量实现高频率f1；另一个低转速n2，驱动齿轮泵输出小流量实现低频率f2。一般振动压路机的两个频率值相差不是很大，并不需要发动机的低转速n2定在一个很低的值。但这样仍然会带来两个问题，一是不同的输出转速对应的发动机能发挥的最大扭矩会不同，二是对应的压路机最高行驶速度会不同。分析振动压路机的实际使用情况，在平稳振动作业时通常不需要发动机发挥最大扭矩，也不需要最高行驶速度。尤其是对于采用液压传动的行走系统，行走泵的选型匹配完全可以弥补这一点。

因此，让发动机采用两个输出转速来实现双振动频率的方法，在压路机上已逐步开始使用。

3 新方案二

采用一种合流齿轮泵，与齿轮马达、振动阀组组成开式液压振动系统，其原理图如图3所示。

图3 开式液压振动系统原理图（合流齿轮泵）

图3 中，合流齿轮泵由2 个同轴齿轮泵（主齿轮泵和副齿轮泵）、电磁换向阀、合流阀、单向阀组成。当电磁换向阀不带电时，合流阀处于打开状态，副齿轮泵输出的液压油直接流回吸油口，进入下一次供油循环，这时只有主齿轮泵输出的液压油经过振动阀组进入齿轮马达，单向阀阻止主齿轮泵输出的油液进入副齿轮泵端，齿轮马达带动振动机构旋转，实现压路机的低频振动。当电磁换向阀带电时，合流阀处于关闭状态，副齿轮泵输出的液压油打开单向阀，与主齿轮泵输出的液压油汇合，一起经过振动阀组进入齿轮马达，这时进入齿轮马达的流量是2 个齿轮泵的输出流量，齿轮马达带动振动机构旋转，实现压路机的高频振动。

此方案的优点是发动机可以保持额定转速不变，在高频和低频的切换中，不会影响发动机最大扭矩的发挥和压路机的最高行驶速度。但合流齿轮泵的成本比方法一中的普通齿轮泵稍高一些。

4 结语

针对压路机的双频率实现，本文提出了比闭式变量柱塞泵在成本、供货期、抗污染能力、维修等方面更有优势的两种齿轮泵新方案。对方案一和方案二的原理和实现方式做了详细介绍，同时对两种方案的优缺点也分别做了分析，可以根据不同机型的技术参数要求选择适合的方案。相信在今后的压路机领域，这两种方案将会被广泛采纳。