3y12/15型壓路機部件改進及整機改造

摘 要

3y12/15型壓路機是我們生產多年的主打產品，在長時間的生產中摸索出一些維修、 改進辦法，對推進產品的改造，特別是對已經使用多年的產品進行綜合的技術改造，能 在新時期內發揮新的作用。

關鍵詞

壓路機 部件 整機 改造

我單位（原安徽省公路機械廠）係交通部在安徽省唯一生產築養路機械的定點廠，是全國壓實機 械行業最早成員之一。早在上世紀70年代我們就開始生產2 y3/4t 壓路機，先後與長沙建機所、交通部公路科研所及上海工程機械廠等單位聯合開發 3y10/12、3y12/15、3y15/18、3y18/21、3yj18/22、2y3/4、2 y8/10、YZD4等各種規格的壓路機。我們生產的壓路機除用於本省公路、市政道路建設外， 還遠銷江蘇、浙江、江西、湖南、湖北、內蒙古、青海等省。其中3 y12/15型是諸多壓路機中生產量最大、銷售勢頭最好的一種產品，經過幾十年的生 產、施工實踐，我們不斷根據用戶要求，改進我們的產品，本文對3 y12/15型壓路機的部分部件改進作出總結綜述，以期與同行們探討更新更好的辦 法，為用戶奉獻更好的產品。

1 轉向油缸的改進

轉向油缸是壓路機液壓係統的重要部件，多采用雙作用單杆活塞式油缸。各種類型靜作用壓 路機的轉向油缸其結構基本相同，常見的故障也相似，通常是油缸內泄、外漏、自由行程加大等，如不及時排除，不僅浪費液壓油，減小油缸的作用力，而且增大壓路機機手的操作勞動強度，影 響壓實平整度，嚴重時壓路機不能行駛，甚至會帶來其他的故障。最早我廠生產的3 y10/12型壓路機，開始使用的轉向油缸為老式油缸，靠6根 緊固螺栓將兩端連接，其結構如圖1所示。3y12/15型壓路機轉向油缸常出現外漏、內泄現象，特 別是內泄。其外漏多數原因是Φ45ABC組合油封磨損和老化，或者活塞杆磨損造成 ；內泄的主要原因是牛皮碗磨損或牛皮碗的壓板裂碎。這種結構裝配時不小心牛皮碗就會產生切邊現象，易於 造成內泄，所以裝配時，應將前端蓋、壓板、一個牛皮碗、活塞、壓板緊固螺母塗上潤滑油依次 裝上。當螺母露頭後，鬆掉螺母再裝上另一個牛皮碗，用壓板螺母和開口銷緊固後拉活塞杆，然 後將後端蓋裝上。采用這種方法可避免先裝入的牛皮碗產生被切邊現象。再將6個緊固螺栓裝上， 並對稱依次擰緊，最後用扭力扳手對稱擰到80-90N。更主要的是牛皮碗一般無標準件可選購，要 自行設計一套壓模。買來的牛皮皮質與使用壽命有很大關係，厚了難成形，薄了不經用。牛皮買 來後要浸泡，浸泡時間、烘幹溫度、烘幹時間不恰當等，都是造成皮碗使用壽命的原因。老式油 缸的牛皮碗易老化，ABC組合密封圈易磨損，故我們改成現在使用的轉向油缸， (見圖2)。這種油缸，考慮活塞杆與缸體之間的相對運動，為防止 高壓油外漏，在端蓋與導套的內孔各設一個密封圈。考慮活塞運動防止內泄，在活塞與缸筒內壁 之間設置兩道密封圈。而活塞與活塞杆之間、導套與缸筒之間組裝後是相對靜止的，所以隻設一 道密封圈，使用後效果較好。

圖1 原先使用的轉向油缸
1-缸蓋； 2-緊固螺栓；3-缸筒；4-螺母；5-壓板；6-活塞；7-牛皮碗；8-活塞杆；9-端 蓋；10-ABC密封圈；11-壓蓋；12-襯套；

圖2 現在使用的油缸

1-活塞杆； 2-端盂；3-導套；4-缸筒；5-密封圈；6-活塞；

改進後的密封圈為耐油橡膠製成的標準“Ｏ”型密封圈，成本低，密封效果好，使用時間長，維 修更換方便。但長時間使用後也會出現外漏與內泄。排除方法是：拆開油缸，取下活塞杆上的開口 銷和固定螺母，然後依次取出活塞、導套和端蓋，並將活塞上的Φ90×5.7、Φ30×3.5和導套上的 Φ90×5.7、Φ41×3.5的“O”型密封圈取出。若活塞和導套內部的密封圈不易拆下，可用一節8#或 10#鐵絲，一端錘扁，並根據孔的位置板彎，將該端插入密封圈槽內，即可將密封圈從槽內取出。安 裝時將導套裝上活塞，應用專用套裝配油封，否則極易將Φ41×3.5的“O”型密封圈切壞。我們設 計製作了一個專用裝配套，(見圖3)，可方便地裝配導套，而不會切壞油封。

圖3 裝油封專用套

2 液壓油泵的改進

液壓油泵是對液壓油加壓，供給液壓轉向器。根據左右轉彎幅度大小需要，輸送到液壓油缸，驅 動轉向臂，達到壓路機在前進或後退過程中調節轉向輪轉向角度的目的。

原來生產的3y12/15型壓路機采用BC63齒輪泵，需要油泵支座、油泵、皮帶盤、三角皮帶等多 個零部件組成。它是通過安裝在機身內側左前下方的一段24#短槽鋼上，靠柴油機帶動散熱器的寶塔 皮帶輪驅動，(見圖10)，原始結構如圖4所示，它有以下弊端：

圖4 改進前液壓油泵工作結構
1-油泵； 2-油泵支座；3-油泵皮帶盤

2.1加工製造麻煩

24#槽鋼上要銑出供安裝油泵支座的長孔，加焊張緊三角皮帶的螺杆用的支撐螺母；油泵支座要 鑄造毛坯、劃線、銑刨兩互相垂直平麵、鏜鑽孔、攻絲等；油泵皮帶盤要鑄造毛坯，然後車、鏜錐孔、 插鍵槽等。

2.2安裝麻煩

首先確定24#短槽鋼焊在機身內側左前下方位置要劃線。焊時還要確保槽鋼大麵呈水平；預安裝 好帶油泵支座及油泵皮帶盤的油泵總成，再安裝三角皮帶，由於製造安裝的誤差及油泵皮帶盤與柴油機寶塔皮帶輪距離很近，隻能選很短的三角皮帶， 施工的間隙很小等因素，所以操作起來很麻煩。

2.3維修頻繁，且麻煩

考慮油泵軸及鍵的使用壽命，油泵皮帶盤設計時選用灰鑄鐵HT200，從鑄造工藝上講，皮帶盤輪 彀部分孔小，不宜下泥芯，所以澆注，毛坯成形過程中，極易造成皮帶盤輪轂部位形成熱節，熱節部 位的鑄造晶粒粗大組織疏鬆，加工成形後鍵槽部位耐磨性很差，強度也很低，使用不了多久，皮帶盤 的鍵槽磨損，造成皮帶盤脫鬆，甚至掉下，液壓泵無法泵油，維修頻繁且安裝麻煩。

此後我們試圖將油泵皮帶盤的材質改為ZG230-450，但因成本加大、三角皮帶磨損嚴重等 問題，還是未能減少用戶投訴。後來選用QC18/10-35齒輪泵，該泵為嵌入式泵，即油泵驅動齒輪可裝 入4135型柴油機正時齒輪室內。這樣，24#槽鋼、油泵支座、油泵皮帶盤、三角皮帶、張緊螺栓等聯 接件完全取消，降低於生產成本，並且不易損壞。

3 轉向臂的改進

壓路機轉向臂安裝在機頭的兩層支撐板之間，如圖5所示。 材料為ZG270-500，它抱住轉向輪的轉向立軸，由轉向油缸的活塞杆與轉向臂的臂端 （圖中右端）鉸接。當轉向油缸的活塞杆做伸長或收縮運動時，轉向臂抱住轉向立軸作水平方向的旋 轉，再帶動叉腳、方框，使轉向輪作轉向動作。考慮初始壓實路麵的不平整，叉腳與方框之間也是鉸接，轉向輪既可水平方向轉動，也可左右上下擺動。

圖5 轉向臂與轉向輪結構圖

1-叉腳； 2-軸承；3-轉向立軸；4-轉向臂；5-軸承；6-輪軸；7-軸座

原先的轉向臂如圖6所示，因為是兩部分聯接而成的，除毛坯材料多、加工費時多外，更主要的 是裝配時要均勻地安裝並擰緊兩組4個螺栓，才能達到轉向臂搶緊轉向立軸的作用。因為轉向臂安裝 時要保持轉向臂與壓路機前進方向呈一定的夾角，才能同時與立軸上的鍵連接和轉向油缸的活塞杆鉸 接。因此裝配後要保證兩對4個螺栓受力均勻往往是很難的。再加上投入使用後柴油機震動及道路顛 簸，很容易造成螺栓鬆動。如果駕駛人員隻顧趕工程進度，不能及時發現，很快轉向臂的鍵槽就會被 損壞，造成壓路機無法方向。

圖6 原先使用的轉向臂

為此，我們重新設計新的轉向臂，如圖7所示。新轉向臂不僅毛坯質量輕，而且加工工序和工時 少，且安裝時隻需擰緊一組螺栓就行了，通過56年的工業生產實踐，除極少量毛坯材質有問題，基本 上沒有損壞事故發生。不僅給加工製造帶來了方便，並且使壓路機安全使用得到保障。

圖7 改進後的轉向臂

4 聯軸器的改進

3y12/15型壓路機聯軸器用於發動機與變速箱之間的聯接。開始采用的是撓性聯軸器，即 4塊δ12厚的橡膠聯接塊，中間有12層尼龍絲，其抗扭強度達48kgf/cm，表麵V式硬度為90，啟動和過載時對發動機和變速箱有一定的保護作用。它要求半聯 軸器在與橡膠塊聯接的部位打孔攻絲，需要用拉床加工與之聯接的柴油機主離合器輸出軸、齒輪箱的 輸入軸上的花鍵相配合的花鍵孔。這種橡膠塊從裝配開始就受到不同的外力作用，橡膠塊將彎成倒 “U”字形，其外側受到位伸力作用、內側受到擠壓力作用，時間久了橡膠塊就會疲勞，老化，以至開 裂。見圖8所示。

圖8 撓性聯軸器
1-半聯軸器； 2-螺栓；3-橡膠塊；4-止推墊片

為此，我們選用了國家標準GB5844-86推薦的輪胎式聯軸器，如圖9所示。

圖9 輪胎式聯軸器
1-半聯軸器； 2-螺栓；3-輪胎環；4-半聯軸器；5-止推墊片

這種聯軸器的優點是：

1）聯接強度高，傳動扭力大，4135AK-３型柴油機傳動最大扭矩為4787N.m，而輪胎式聯軸器 的公稱扭矩可達6300N.m，

2）降低安裝精度要求。原來的萬向十字節或橡膠聯接塊同軸度要求≤1mm，而采用輪胎式聯 軸器可降低至≤2.5mm。

3）輪胎式聯軸器也屬於柔性聯接，在啟動和過載時，對發動機和齒輪箱有良好的保護作用。

4）輪胎式聯軸器的半聯軸器上隻需打孔，而不需攻絲，既節省了材料，又節約了加工工時。

從1996年至今，經過售後服務部門統計，雖然輪胎環價格比橡膠塊貴一倍，但使用壽命卻提高 到三倍多，用戶因此反映良好。

5 倒順離合器的改進

3y12/15型壓路機傳動係統見圖10。柴油機的動力通過主離合器、撓性聯軸節（器）、變速箱傳 至最終傳動機構，驅動兩個後輪。3y12/15（包括3y10/12、3 y15/18、3y18/21、3yj18/22）型壓路機的主離合器多采用幹式雙片常壓式摩擦片離合器。 變速箱是傳動係統的主要總成，它具有換向，變速和差速三種作用，其結構包括換向機構、換向操縱機構、變速機構、變速操縱機構、差速機構及差速操縱機構等。

圖10 3Y12/15型壓路機傳動係統
1-發動機； 2-主離合器；3-撓性聯軸節；4-換向機構；5-盤式製動器；6-差速鎖；7-最終傳 動裝置；8-差速器；9-變速機構；10-齒輪油泵

最早使用的換向機構見圖11，換向機構主要由變速箱前部的倒順換向離合器組成。兩個錐齒輪 7靠滾柱軸承支承於第二軸9上，兩個具有內齒的離合器外殼6分別用螺釘固定在兩個錐齒輪的端 部。齒輪箱的第一軸主動錐齒輪與兩個從動錐齒輪7是常齧合的。離合器外殼內裝有摩擦片等零件，其 主動摩擦片借外齒與離合器外殼聯接，從動摩擦片4是通過花鍵套13與第二軸聯接。

圖11 3Y12/15型壓路機換向機構
1-移動套； 2-雙臂杠杆；3-主動摩擦片；4-從動摩擦片；5-分離彈簧；6-離合器外殼；7-錐形齒輪；8-中間小齒輪；9-第二軸；10-可 調整的外壓板；11-定位銷；12-定位銷楔塊；13-花鍵套

操縱換向機構手柄使一端移動套向內移動，套上斜槽壓著雙臂杠杆2的一端使之轉動。此時雙臂 杠杆的另一端就緊壓著離合器的壓板，從而使離合器接合。同時另一端移動套則向外移動，離合器借3個中間分離彈簧的彈力而分離。反之，作用相同。 因此通過換向操縱機構變換移動套位置，即可得到第二軸正反兩個回轉方向，第二軸上有個中間的小 齒輪，它與變速機構的第三軸上齒輪齧合，把正反方向的運動傳遞出去。

離合器的間隙是靠轉動外壓板10來調整的。調整時隻需將定位銷楔塊12拉出，並轉90 ^o使之卡放在外壓板的外端麵上，再轉動壓板，調好後仍將 定位銷插入相應的孔中。外壓板轉動一個孔位的調節量為0.055mm。

這種摩擦片式結構離合器，從理論上講優於其它型式結構的離合器，當壓路機超負荷工作時能產 生打滑，保護其它零件不受損壞，是摩擦片式離合器的一大優點，但也存在如下的 缺點：

1）結構複雜。圖中還有未標注的零件有：花鍵套上的定位塊 及固定螺釘、雙臂杠杆的支撐銷子、分離彈簧的導柱、移動套的 定向滑動鍵、定位銷楔塊內的壓彈簧等等。

2）材料費用大，加工要求高。主動摩擦 是粉末冶金加工而成，從動摩擦片是高碳鋼薄板淬火而成，它們分別有外齒和內 齒；雙臂杠杆是60si2Mn彈簧鋼製作，先鍛製、退火、創、磨。再 線切割、打孔、最後還要高頻淬火。加工中還要保證3個一組的 雙臂杠杆控製在很小誤差範圍，工作時才能平行推進擠緊主、從 動摩擦片成一體。

3）裝配費事，裝好後還要反複調整才能達到設計效果，對工人的技術要求也比較高。同理，維 修時的材料和維修費用也大。

4）這種結構不適應現在路麵工作條件和大噸位壓路機的要求。工作中常出現打滑、燒損摩擦片 和其他零件的損壞現象，影響施工進度。

曾考慮過用增大磨擦力來改進摩擦片離合器，但要改的零件太多。因此，我們采用齒輪式離合器 代替。(見圖12)。具體做法是：取消原結構中的雙臂杠杆、主動摩擦片、從動摩擦片、分離彈簧、固定 內壓板、可調整外壓板、調整螺母，定位銷楔塊等零件，用一個與移動套(滑環)、花鍵套為一體的外 齒輪，與離合器外殼的內齒能很好的齧合，並能自由地移進移出。改進後的優點是：(1)結構簡單。製造成本降低；(2)安裝維修方便。對工人的技術要求 不高 ；(3)離合器承載扭矩大，不存在打滑現象，無須調整等。1998-1999年我們試改了幾台壓路機，用 戶反映良好，2000年之後生產的壓路機全部采用齒輪式離合器。原來售出的采用摩擦片式離合器的壓 路機用戶聞訊後，紛紛找上門來要求改造。

圖12 齒輪式離合器示意圖

6 倒順離合器操縱部分的改進

倒順離合器無論是摩擦片式或者齒輪式，都是通過一根與二軸平行的滑杆上固定兩個鑄鋼件的撥 叉來回移動、帶動二軸上的移動套(即滑環)，使其分別讓一端齧合一端分離，來進行正反方向回轉工 作的。而滑杆的平行移動，是靠滑杆在齒輪箱的左邊外側端頭經向一個銷軸，插入旁邊的一個帶螺旋 溝槽的扇形槽輪，由槽輪在一個固定的旋轉角度範圍內來回旋轉，帶動滑杆作水平往返移動。由圖13 可見，由於操縱手柄長（1408mm），扇形槽輪旋轉不很大的角度時，操縱手柄上方要劃很長的弧線， 駕駛台底板開出很長的豁口。另外，在駕駛員座椅的左邊安裝操縱手柄，駕駛人員上下進出很不方 便。根據用戶反映，采取(見圖14)在齒輪箱上方架設兩個水平軸承座，將原來的操縱手柄改為兩節短 柄，中間是活動鉸接，鉸接處下短柄開長孔，上下焊死，到了齒輪箱頂麵通過架設水平軸承座，支起 一根水平小軸，左端與兩節短柄上方焊死，右邊隻須加焊一個短的操縱手柄。

表13 原倒順離合器操縱杆
1-滑杆； 2-扇形槽輪；3-操縱手柄

表14 改進後的倒順離合器操縱機構
1-滑杆； 2-扇形槽輪；3-鉸接連杆；4-操縱手柄；5-支撐軸承座

改進後的操縱手柄隻需劃較短的弧線就能完成倒順換檔。駕駛員風趣地說：”原來倒順換檔像是開“黃河”車 ，現在的換檔就好比開麵包車“。由於操縱手柄行程縮短，駕駛室底板上隻須開一個短 豁口就行了。施工時竄進駕駛室的灰塵也大大減少。另外，駕駛員上下進出方便自如 。

7 駕駛室的改進

最早的駕駛室是采用粗帆布頂棚的簡易結構。後來考慮施工中灰塵比較大，影響駕駛員視線，在 駕駛員前方安裝一擋風玻璃。上世紀80年代，我們設計了一個轎子駕駛樓，安裝在駕駛台支架上。後 麵開了個小門，左右是玻璃拉窗，頂部安裝一小頂燈。進入90年代，將左右窗往外伸30cm左右，窗口做成可全開啟的，頂部安了一個吊扇；在駕駛樓正前方擋風玻璃上，安裝了雨刮器；整個駕駛室加 裝裝飾板；駕駛員座椅改成可調式靠椅；在駕駛樓的左後下方安裝一個後大燈，以便夜間施工作業。

8 驅輪動的改進

3y12/15型壓路機驅動輪(見圖15)最早設計的外圈是鑄鋼件 。上世紀70年代，隨著能源及原材料價格上漲，改用鋼材卷製外圈，內嵌價廉灰鑄鐵 HT100配重。根據卷板機的加工能力，兩層δ22mm普通鋼板卷製，端麵打大坡口焊接，並在外 圈圓周開8~10個Φ40~50口子將兩層卷板加焊成一整體。1988年初試製10台，用戶 反映，所有加焊坡口開裂，形成內外兩層卷板分離。調研後我 們分析認為：內外兩層卷板雖然打了坡口焊接，車加工後，能保留的焊接部分很少了 ，加上運行中兩層鋼板受力方向不一致，是造成分離開裂的主要原 因。此後我們選用一層δ36mm厚鋼板卷製。

表15 3Y12/15壓路機驅動壓輪

原始設計的3y12/15型壓路機重12t，加載後重15t。線壓力為：不加載時780N/cm；加載後970N/ cm。用鋼板卷製輪圈代替鑄鋼驅動輪圈後，為保持壓路機重量，在驅動輪的幅板內側加裝鑄鐵配重。 由於驅動輪內腔空間減小，則采用加鐵砂的辦法，另外在輪子的外幅板上加裝配重塊組，即用螺栓固 定在驅動輪的外輪幅板上。經過地磅實測後，計算驅動輪的線壓力達986N/cm以上，達到18t的壓路機的標準。可上二級及二級以上公路施工應用。改 進後的壓路機的也可根據需要拆去配重塊組，仍保持原有質量。方便機器轉移場地。

9 發動機及附件的改進

3y12/415型壓路機原采用4135k-2型柴油機，加載改進後動力略顯不足，采用4135AK-3型柴油 機，功率增加25%。

采用4135AK-3型柴油機後，相應地將原來的CA-10離合器改用135係列柴油機專用767-40離合 器，傳遞功率及扭矩能力增加50%。

過去生產的靜碾壓路機手油門，一直采用傳統的鋼絲拉升結構。後來選用推拉軟軸，既可進行長 距離控製，又可進行微調；既可放開，又可鎖死。完全滿足了壓路機不同工況的供油要求。

10 3y12/15壓路機的技術改造效果

改造後的3y12/15型壓路機能否達到3y18/21型壓路機的使用效果，根據壓路機壓實生產率來分 析：決定靜碾式光輪壓路機壓實生產率的主要因素是輪寬、滾壓速度、滾壓遍數、工作效率等。

壓實生產率計算公式：

式中；B－滾壓帶的寬度，m；

b－兩相鄰滾壓寬的重疊寬度，m，一 般取b＝0.15~0.25m

L－滾壓作業路段長度，m；

V－滾壓作業速度，m/s；

t－轉彎調頭或換擋時間，一般情況說 轉彎t＝15~20S,換擋t＝2-5S

n－同一作業路段需滾壓的遍數；

k－時間利用率，一般取k＝0.85~0.9

改造後的3y12/15型壓路機與3y18/21型壓路機對比，b、 l、t、n、k相同，雖然3y18/21型壓路機的B要大一些，但3 y12/15型壓路機的V要快一些。把時間利用率k提高一點，加之3 y12/15型壓路機的外型尺寸(4735×2125×2350)比3y18/21型 壓路機外型尺寸(5120×2960×2376)要小，轉彎調頭方便，也就是公式中t要小得多。總之，改造 的3y12/15型壓路機的生產率可以接近或達到3y18/21壓路機不加載時的生產率。
工程建設機械2005.NO.10

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