對壓路機開發的幾點看法

概述壓路機是一種特定用途的工程機械，使用範圍較窄，專業性很強，主要用於對公路路基和路麵的 壓實，也常用於對鐵路路基、建築物基礎以及土石壩、河堤、飛機跑道等進行壓實，以提高工程基礎 的強度、不透水性和穩定性，防止因受自然侵蝕作用和地下水而使工程基礎產生沉陷損壞。壓路機按 照壓實原理可分為靜作用式、振動式和振蕩式三大類；按其動力傳動方式可分為機械傳動式、機械液 力傳動式和全液壓傳動式；按其結構質量可分為輕型、中型、重型和超重型；按其驅動輪的數量可分 為單輪驅動、雙輪驅動或全輪驅動；按其機架結構形式可分為整體式和鉸接式。通常以動力傳動和壓 實原理分類。因壓路機的技術發展變化較快，故對壓路機開發進行研究意義十分重要！

1 國產壓路機的基本常規

1.1國產壓路機型號編製

國產壓路機的產品型號一般由產品代號、主參數代號、變型代號、附加代號組成，其中產品代號 用英文字母表示，主參數代號用阿拉伯數字表示，變型代號用英文大寫字母或數字表示。一般壓路機 產品型號編製見圖1。產品代號及附加代號的含義見表1。

圖1 壓路機產品型號編製圖

表1 產品代號及附加代號

1.2壓路機常見術語的含義

工作質量：壓路機加上按製造商規定的油、水、壓載物（配重）、隨機工具，並包括一名司機 （75kg）在內的質量。最大工作質量：加上全部壓載物（配重）後的工作質量。最小工作質量：未加 上壓載物（配重）的工作質量。

重疊量：壓路機直線行駛時，前後相應兩輪壓痕的覆蓋寬度。

爬坡能力：壓路機所能爬越道路的最大坡度。

最小轉彎半徑：壓路機以最大轉向角轉向時，回轉中心到壓痕外側的距離。

最小離地間隙：壓路機機體最低部位至地麵的垂直距離。

最大輪邊凸出：從壓路機壓輪輪緣一側到同一側機身的最外端之間的水平距離。

壓實寬度：最左端的光輪輪緣到最右端的光輪輪緣之間的距離。

壓實寬度（輪胎）：輪胎壓路機輪胎的最左端輪胎胎肩到最右端輪胎胎肩所在的兩平麵之間的垂 直距離。

靜線載荷：壓輪作用於地麵的總載荷除以該壓輪的碾壓寬度（單位為牛每厘米）。

行駛速度：壓路機在最大工作質量狀態時行駛的速度。

單胎載荷：壓路機最大工作質量在每個輪胎上分配的質量。

輪距：相鄰兩輪胎的接地麵中心之間的距離。

接地比壓：在規定的輪胎充氣壓力下，輪胎與地麵接觸，單位麵積所受的力。

振動頻率：每秒鍾循環的次數(單位為Hz)。

偏心矩：偏心質量與偏心距離的乘積(單位為kgm)。

名義振幅：偏心矩除以振動質量(單位為mm)。

激振力：偏心矩與轉動角速度平方的乘積(單位為kN)。

1.3壓路機噪聲要求

設計時，按照EN ISO 11688-1和ISO/TR 11688-2:2000考慮噪音減少的原理。司機位置處噪聲限值≤92dB(A)。機外 輻射噪聲限值見表2；選用發動機的噪聲限值與傳動裝置的最高噪聲允許值應符合表 3與表4的規定。當用戶要求產品符合歐盟相關標準時，按照prEN500-4:2001的要求，按照EN ISO3744:1995測定噪聲聲功率級；按照 EN ISO11204:1995測定噪聲聲壓級。按照prEN500-4:2001(E)進行壓 路機司機操作狀態下輻射噪聲的測量。

1.4壓路機防翻滾保護裝置

壓路機應安裝防翻滾保護裝置並滿足ISO3471:1994(GB/T17922-1999等同采用)的要求。 翻車保護結構(ROPS)承受的側向、垂直和縱向的作用力應符合表5要求。

表2 機外輻射噪聲限值

表3 選用發動機的噪聲限值

注：直噴式柴油機噪聲聲功率級限值相應加1dB(A)

表4 傳動裝置的最高允許噪聲

注：不能有異常聲

表5 力和能量公式

注：質量(不包括鬆散附著物)

2 各種壓路機的原理與其技術參數

根據工程的實際情況和所處環境，綜合考慮壓路機的技術參數是十分必要的，但一定要深入 地了解和分析這些技術參數及技術特點的實際使用效果，方能選擇出既切合實際，又物美價廉的壓 路機，從而滿足工程的需要。

2.1振動壓路機的壓實原理與技術參數

2.1.1振動壓實原理

振動壓路機在作業時，由於振動輪的振動作用，對地麵造成一個往複衝擊力。在每次衝擊時， 都在被壓實的材料中產生一個衝擊波，在衝擊波的作用下，材料顆粒由靜止的初始狀態轉變為運 動狀態。由於材料中水分的離析作用，顆粒間的摩擦阻力大為下降，對加速顆粒運動更為有利。振動 壓實後，由於顆粒之間的互相填充，提高了被壓實材料的密實度，顆粒之間的緊密接觸，也增大了被 壓實材料的內摩擦阻力，使基礎的承載力亦隨之提高。土壤壓實後的最終密實度與抗變形能力，既 取決於材料本身的情況，又與振動壓路機的主要技術參數選定有關。其中，影響壓實效果的主要技 術參數為：振動壓路機的淨重、振動質量、振動頻率、振動振幅和碾壓速度。對於砂石混合料的壓實 除上述參數外，同時還應考慮振動輪的寬度及直徑、振動輪的數量等。

2.1.2技術參數

(1)淨重、激振力和振動總作用力。

靜作用壓路機主要依靠機身的淨重壓實土壤，但振動壓路機卻是靠振動能進行壓實工作。在振 動輪振動壓實時，振動頻率引發土壤本身的共振，而使壓實材料重新排列並使單位麵積中材料的重 量有所增加，從而提高了被壓實材料的密實度。由於壓實能量來自振動輪，所以，機身的淨重並不代 表一台振動壓路機的壓實效益。相對而言，利用靜線載荷與動線載荷的參數作為壓實效益的比較會更 為妥當。激振力F是振動頻率與偏心力矩的綜合作用，即：

F0=Me·ω2

式中 Me——偏心塊的靜偏心力矩；

ω——振動壓路機的工作頻率。

顯然，激振力的大小取決於機器本身的參數，提高頻率或偏心力矩就可提高激振力。但因為偏心 力矩受到設計振幅的限製以及振動頻率受到土壤共振範圍的限定，所以，一台優良的振動壓路機是不 能隨意提高其激振力的。

振動總作用力是激振力與前滾輪及其支架的重量之和，有些人常用振動總作用力來判別壓路機的 壓實能力。同樣，振動總作用力的大小也不能作為一台振動壓路機等級或規格的劃分標準。

(2)振動頻率。

振動頻率是振動器的振動軸每分鍾轉動的次數。振動軸通常由液壓馬達驅動，所以，隻需改變 液壓馬達的流量即可改變振動頻率。有些振動壓路機附有無級振動頻率或超過兩個振動頻率。由於頻 率的選擇限於土壤本身的自然共振頻率，因此，這種多頻率不僅無任何實際使用效益，甚至對機器本 身或土料壓實造成反效果，可以認為是某些廠家推銷的技巧。土壤和砂石混合料的壓實原理完全不 同，頻率的選擇也不在同一範圍內。一般土壤和砂石混合料的共振頻率是在20~26Hz之間，當土方材 料開始被壓實後，其自然共振頻率也相應地稍微提高。為了使振動壓路機有足夠的壓實能量，進一步 把已被壓實的材料的密度再次提高，通常振動壓路機工作頻率一般設定為壓實接近終了時被壓實材料 的自然共振頻率。壓實土方的振動壓路機設計頻率一般都定在29~33Hz之間。砂石混合料的壓實，壓 路機的最佳振動頻率為45~55Hz。壓路機上用的每一個機械零件都有其自身固有的頻率。當振動頻率 太低時，會引起機身上的緊固螺栓和避震塊共振，不僅造成壓實效果差，並且機器上的零件也 會因共振而鬆動或損壞。因此，振動頻率一般絕不能低於20Hz(1200r/min)。

(3)振動振幅。

激振力與偏心力距及振動頻率成正比。激振力與振幅之積等於激振壓實能量，但激振力與振 幅卻沒有直接的關係。振幅的含義是振動輪上下移動半個總距離的量，移動量大，作用能量也大。 一般土壤和砂石混合料對壓實的要求各異。高振幅用於較深的壓實層，而低振幅用於較淺的壓實 層。所以，許多壓路機都設有兩個振幅。振動壓路機的工作振幅是影響壓實效果的非常重要的參數 之一，但它必須配合壓路機的頻率以及振動輪及支架重量達到最佳配比才能取得良好的壓實效果。 振幅過大會引起司機疲勞和機器零件的過早損壞，甚至會造成路麵出現“過壓實”現象。實際振幅取 決於土壤的自然共振頻率與振動輪的設計頻率。在壓實過程中，壓路機的振幅如能配合材料的自 然共振頻率，將會獲得良好的壓實效果。但這並不意味著采用變幅的設計就絕對有好處。因為操作 員往往因無法掌握壓實過程中土壤共振頻率的實際變動而選用不適當的振幅，反而獲得不良的壓 實效果。從理論上講，變幅不失為好的理想設計，但是在不同的壓實材料下，除非壓路機的變幅是 在自動而非手動的情況下配合不同壓實材料產生共振，且同時自動變頻，變幅才有它的實際使用價 值。

(4)碾壓速度。

因液壓元件的迅速發展，現在的振動壓路機的行駛速度均為無級變速。其碾壓速度影響壓路 機在一定表麵區域內的有效壓實時間。在一定的頻率下，低速碾壓比高速碾壓在單位麵積上產生 的衝擊次數多。對於一定頻率的壓路機而言，碾壓速度太快，衝擊間距就會增加，從而導致壓實性能 的降低或表麵不平整度的增加。根據速度和頻率關係與材料種類，碾壓土石填方速度一般為 3~5km/h。

(5)振動質量、振動輪的寬度與直徑。

振動質量是指振動輪的質量，其中包括振動軸及偏心塊的質量，但不包括振動輪的支架質量。振 動質量對壓實效果有一定影響，振動質量愈大，壓實效果及感應深度愈大。振動輪愈寬、直徑愈大， 其壓實影響深度愈小。但振動輪的寬度和直徑也不可取得過小，輪徑過小，進行壓實作業時，壓輪前 方會出現“波紋”；輪寬過窄，在壓實路麵時，會使路麵產生裂紋。振動壓路機振動輪的寬度和直 徑，應根據壓實對象和壓實要求合理地選取，如壓實路麵時應采取振動輪的寬度和直徑都較大的振動 壓路機；壓實基礎時，振動輪的寬度和直徑應選取較小的數值。

(6)振動輪的數量。

在考慮振動輪的數量時，通常指的是串聯(雙鋼輪)振動壓路機。雙輪振動串聯壓路機雖然 結構複雜，但它壓實能力強、壓實效果好、生產效率高。與單輪振動串聯壓路機相比，壓實土壤 可提高生產率80%，壓實砂石混合料可提高生產率50%。由於單輪驅動串聯振動壓路機的從動輪 有較為嚴重的推土現象，為了獲得良好的路麵質量，通常選用雙輪驅動、雙輪振動的振動壓路機 壓實。

(7)氣候環境的影響。

對在西藏等高海拔地區作業的壓路機，還應考慮其發動機對使用環境的適應能力問題。高寒 地區的特點是寒冷、缺氧和空氣稀薄。因此，可采用風冷帶有增壓器的發動機。采用進氣預熱裝 置、特殊的冬用蓄電池等，同時亦應考慮燃油和附屬油的選擇。一台振動壓路機技術是否先進， 不能僅憑其振動質量、淨重、頻率、振幅以及壓實速度等參數作為判定標準。這些參數選定必須 要互相配合組成最佳比例，才能產生出優良的壓實效果。這種最佳配比沒有固定的計算公式，主 要依靠廠家對大量的實驗結果和實際應用的效果進行分析後，調整各參數來 求取最佳配比，整個程序與實驗相當複雜。所以，在選擇振動壓路機時 應全麵綜合考慮。

2.2衝擊式壓路機

20世紀50年代初南非的Aubrey Berrange先生首創了衝擊式壓路機，經過40多年潛心研究、改 進和完善現已形成係列產品，其衝擊壓實輪形狀有三邊、四邊、五邊和六邊形。我國自1998年開 始研製至今已有十餘家企業生產衝擊式壓路機，衝擊輪的質量在6000~13000kg之間，計算靜態能 量在8~26kj之間，壓實輪以三邊形居多，四邊形、五邊形較少。

傳統壓路機的壓實輪為圓柱形，有的帶有羊角，振動比靜壓能量大，碾壓效果好。要提高壓 實效果和壓實生產率通常是增大壓輪質量，一般情況下，壓路機的最佳碾壓速度為3~6km/h、最 佳壓實厚度為0.3~0.5m。衝擊式壓路機最顯著的特點是壓實輪形狀為非圓柱形，即三邊、四邊、五 邊和六邊形，這種壓實輪有一係列交替排列的凸點和平整的衝擊麵。衝擊壓實同時具有靜力、搓 揉、振夯、衝擊的作用和靜壓振動壓(低幅高頻)、衝擊壓(高幅低頻)的衝擊壓實原理。使用中采用 拖車牽引，使非圓柱多邊形的壓實雙輪滾動前進，壓實輪凸點與衝擊平麵交替抬升與落下，使壓實 輪產生勢能和動能，對地麵產生集中的衝擊能量，連續快速地對填料或地麵產生夯擊作用，並具有 地震波的傳播特性。衝擊式壓路機利用低頻大振幅衝擊力作用於填料體，並快速、連續、周期性 地作用，產生強烈的衝擊波向地基下深層傳播，對地下軟弱土層，尤其是對非粘性飽和土可大大 加速孔隙水的消散，提高土的固結速度。目前衝擊式壓路機的產品介紹一般都注明壓實影響深度 為1~5m，但無據可查。衝擊式壓路機的影響深度和加固深度對於不同填料是不同的，需要大量試 驗工作來確認。增加壓實過程可使填料體得到最大限度的壓實，且影響深度隨壓實遍數的增加而 遞增。

2.3輪胎壓路機

輪胎壓路機與其他類型壓路機最大的不同就是它的壓實滾輪是充氣輪胎，它的壓實作用是在 運輸汽車的使用中發現的，由於輪胎的充氣壓力可以根據施工時 的具體情況和具體要求進行調節，使其處於最佳工作狀態，從而獲得良好的壓實 效果。目前，我國應用較多的主要有9~16t、16~25t、20~30t等係列 輪胎壓路機。輪胎壓路機壓實原理：和鋼輪壓實相比，輪胎壓實的優點在於它的揉搓 作用及其能使被壓實材料有良好的封閉性。輪胎在壓實作業時能與土地壤同時變形，壓力作用時間 長，接觸麵積大，能在一個封閉空間有揉和作用，壓實效果好；充氣輪胎的柔性作用，可以在保證路 麵平整度的同時，保護路麵層粗骨料不被壓碎，使得路麵平整 、粗糙，具有良好的防滑性能；充氣輪胎的柔性壓實和機體重量的垂直壓實 的聯合作用，反複揉搓滾壓瀝青混合料，使路麵密水性大大提 高，鋪築層獲得均勻的壓實度，保證了高等級路麵的碾壓質量，特別是用於瀝青混凝土路麵的 壓實效果更好。輪胎壓路機使用的是特製的寬基光麵輪胎。輪胎的要求：輪胎壓路機對鋪層的壓應力的大 小及保持最大有效值的時間長短與輪胎的負荷、結構、材料、充氣壓力、工作速度有關。壓實用的 光麵輪胎是由特製的合成橡膠製成的，內含鋼絲層，具有高強度(每個輪胎的負荷可達100kN以 上)、耐磨損、耐切割、耐腐蝕、耐高溫等綜合性能。使用充氣輪胎作壓實輪時，輪緣的變形增加滾 輪的支承麵積使壓陷深度和剪切力減小。這種柔性滾輪輪緣的變形，相當於增大了輪胎的直徑。增 加充氣壓力，輪緣變形減小使支承麵積減小，壓陷深度和剪切力增加，這相當於減小了輪胎的直徑， 這就是輪胎壓路機可用調節充氣壓力來改變壓實能力的工作原理。輪胎壓路機可以通過改變輪胎 的負荷(改變以整機的重量)和調節輪胎的充氣壓力兩種方法來改變輪胎對鋪層的壓應力，從而提高 其壓實質量。當輪胎充氣壓力為定值時，輪胎的負荷越大，其壓實力影響的範圍就越大，並且向深層 擴展，壓實深度就越深。輪胎的充氣壓力對壓實深度及效果也有很大的影響；輪胎的最大接地壓力 為：

式中：P_max——輪胎最大接地比壓(Pa);

Q——輪胎的負荷(N);

D——輪胎的直徑(m);

b——輪胎的接地麵寬度(m);

E1——輪胎的彈性係數(Pa);

E2——被壓實材料的變形係數(Pa);

其中：E1=p1.5D(b/D)0.25/0.055Q0.5

式中：p——輪胎的充氣壓力(Pa);

E2=2.47E0

E0——被壓實材料的變形模量(Pa);

3 開發時要了解壓路機行業產品的方向

3.1 應用戶要求的開發

隨著壓路機市場的不斷成熟，越來越多的用戶對產品的性能和舒適性都提出了更高的要求，譬如 把駕駛的舒適性(如減震效果、噪聲、有無空調音響等)、操作的方便性(機控、液控還是電控)、功能的 先進性和實用性(如有無集中充氣、集中潤滑、故障檢測報警係統等)作為企業產品的發展方向。業內 專家指出：目前，我國大噸位的機械傳動輪胎壓路機都存在一個通病，就是隻有一個倒檔且速度較 慢。盡管從施工工藝的角度講，完全能滿足對路麵和基礎壓實速度的要求，但在實際操作中，不能滿 足壓實工作量及配套施工設備的要求。因此應盡快開發三進兩退工程機械專用變速箱，增加可選倒退 壓實速度，增加空調、音響等可選配置，適應不同用戶需求。如徐工開發的XP261輪胎壓路機動力傳 動係統采用具有自動無級變速性能的液力變矩器和動力換檔變速箱，變矩器傳遞動力的介質是液體， 它能吸收外作用力形成的震動和衝擊，保護傳動係統和柴油機免受衝擊，使壓路機具有自適應性，即 當外載荷突然增大時，壓路機能自動減速增大牽引力來克服外載荷的變化；當外載荷減小時，又能自 動減少牽引力，從而保證柴油機和傳動係統在額定工況下工作，延長壓路機使用壽命。另外，變矩器 啟動、變速平穩，無衝擊，減少對壓實路麵的剪切力，提高路麵的壓實質量。

3.2 全液壓輪胎壓路機的開發

隨著我國交通基礎設施建設步伐的加快，尤其是高等級公路建設的快速發展，國內對高性能、 高可靠性、操作舒適方便的大噸位輪胎壓路機的需求量越來越大，目前國內輪胎壓路機在技術等 方麵與國外有較大差距，無法與國外產品進行競爭，該類產品現主要依賴進口。由於輪胎壓路機所 具有的揉壓作用，針對某狀態作用物，輪胎氣壓與負荷可形成的最佳匹配的優越性，其生產與使用 日益受到重視，尤其是在修築高速公路等高級路麵的施工中就更加重要了。同時為滿足出口，就需 要開發達到當代國際技術水平，並有較強競爭力的全液壓輪胎壓路機 ，以替代進口、滿足出口的目的。另外，壓路機市場競爭正在從低檔次、低價格 的初級競爭向著高配置、高利潤的技術實力競爭轉變。國外著名的壓實機械製造廠商紛紛投資全 液壓振動壓路機等高端產品，也證明了全液壓輪胎壓路機產品將是未來中國市場爭奪的焦點。與 傳統輪胎壓路機相比，全液壓輪胎壓路機具有以下性能特點：提高了壓路機的使用壽命，采用液壓傳 動吸收並清除來自發動機和外載荷的振動和衝擊，從而提高了各傳動部件和發動機的壽命。提高了 壓路機的通過性能。采用液壓傳動啟動平穩，同時可無級變速，滿足各種工況的需求。操縱簡便，減 輕了駕駛員的勞動強度，由於可吸收振動和衝擊，從而提高了操作的舒適性。具有自動衝氣裝置，使 輪胎壓路機可以改變重量和氣壓兩個參數，滿足不同的使用要求。全液壓輪胎壓路機的開發，使我 國壓路機產品具備高、中、低檔配置，形成機械、液力、液壓三種傳動形式並存的產品格局，基本上 能滿足不同用戶的需求；同時也通過對壓路機產品檔次的提升，逐步縮小壓路機產品與國際同類 產品之間的差距。

3.3 壓路機設計細節的開發

據專家介紹，在近年的機械博覽會上，中國參展產品與國外同類產品相比，不論在性能上還 是在外觀上，都比較接近，控製係統和功能基本處於同一水平。但在設計細節上卻相去甚遠。如 在產品維修方麵，國外產品在需要上下檢修的地方，都有便利裝置，發動機罩可全部打開，讓發 動機及液壓泵充分暴露，便於檢修。在產品安全性設計方麵，產品警示標識齊全，不翻閱說明書， 就能了解注意事項。像VIBROMAX就在機器上裝有應急打開製動器的手動泵，在這個手動泵上 貼有警示標識，告知用戶在什麽情況下，如何使用該手動泵。從表麵上看，這隻是一些細枝末節， 算不上什麽大的差距。但仔細想一想，就不難發現，其實這才是最大的差距。雖然隻是一些細節， 但體現的卻是觀念上的不同。“以人為本，用戶第一”體現在工程機械的細微之處，國外先進企業 領先於我們的已經不僅僅是技術。因此國內壓路機的開發要考慮壓路機的整體動力開啟的發動機 罩、液壓翻轉操縱台、單鋼輪機型後置式串聯泵係統、雙鋼輪機型橫置式泵係統、易接近的維修 保養部位、免維護的軸承、電瓶等，使得日常維修保養省時 、省力、簡便易行等，在高可靠性的保證下，需要進行維修保養的地方十分簡便易 行。

3.4高可靠性、高性能水平配套件開發

業內專家指出：國內的壓路機技術尚處於僅能滿足基本功能的低水平上。因此主機和配套件 廠家應將精力放在技術創新和提高企業核心競爭力上，使企業的整體實力得以提升，不斷向高技 術、高可靠性邁進，積極縮短與國際先進產品的距離，開發高水準、高品質且價格適中的國產配套 件，尤其是重點開發高可靠性、高性能水平的液壓係統元件、電器控製係統元件以及密實度等先進 檢測裝置，來滿足國內高技術水平的壓路機的需要，必將有著廣闊的市場前景。首先，提高質量可 靠性。壓路機配套件可靠性程度的高低，直接影響著壓路機的整體質量。目前國內配套件廠家對零 部件的可靠性試驗重視不夠，試驗設備較少，尚不能完全針對零部件在主機使用中的工況進行科學 全麵的可靠性考核。因此配套件廠家應該針對各自的實際情況，製定高效率的試驗計劃，完善試驗 設備和手段，采用合理的試驗方法，以達到能夠充分暴露出零部件在設計、材質和工藝等方麵的缺 陷，為提高產品的可靠性積累大量的數據和經驗。其次，增強製造手段和加工能力。產品的質量，是 靠每一道工序來保證的。配套件廠家需要不斷引進先進的製造設備和管理模式，有效解決主機廠 存在最多的配套件質量問題。鑄造質量差、液壓元件清潔度差、零件加工精度得不到完全的保證以 及部件一次裝配合格率不高等問題，一直是配套件存在的共性問題。這些問題是造成主機早期故 障多、可靠性程度提高緩慢的主要原因，主機廠一直反應強烈，因此配套件廠家在引進先進製造設 備、提高加工製造水平的同時，還應該引進先進的現代管理模式，強化人員的可靠性責任意識，加強 工序間的質量控製，使配套件的可靠性設計目標在製造過程中得以實現。此外，不斷提升配套件技 術水平。我國傳統產品與國外產品相比雖然具有絕對的價格優勢，但是產品的技術含量和製造水 平與國際先進水平存在相當差距也是事實。目前國內高技術水平的壓路機所用 的泵、馬達、閥等液壓係統元件、電器控製係統元件、振動及驅動軸承 等涉及技術性和可靠性的關鍵元件，往往隻能采用國際著名品牌的產品，勢必導致產品的製造成 本偏高，無明顯的價格優勢，很難與國際知名品牌的壓路機產品競爭。

3.5新進企業的壓路機開發

目前主要壓路機生產企業有徐州工程機械廠、一拖(洛陽)建築機械公司、福建三明重型機械廠、 常林股份、柳工江陰機械廠等大大小小100餘家專、兼業生產廠。通過近幾年的競爭，壓路機製造 業已形成品種多、規格全的行業特色，基本滿足國內市場需求，並有少量出口。尤其是進入90年代 以後，壓路機產銷量增長迅速，加入壓路機生產的企業不斷增加，使壓路機製造企業多達80餘家，能 夠生產0.5~30t振動壓路機、4~24t靜碾壓路機和16~30t輪胎壓路機等規格品種較為齊全的係列產 品，基本形成能夠自主開發與生產的壓路機製造體係。從近幾年國內的產品噸位上分析，全液壓雙 鋼輪產品主要集中在10~13t之間，占77.2%；全液壓單鋼輪產品10~13t 級，占36.9%，18t級產品卻占45%；機械驅動單鋼輪14~15t產品占21.9%， 16~16t產品占到了66.2%；因此全液壓雙鋼輪產品以10~13t為主，而全液壓單鋼輪和機械驅動單鋼 輪產品卻有逐步向大噸位方向發展的趨勢，但主要還以18t和16t為主。將以市場需求量大、公路 施工中的常見規格品種且與輪式裝載機結構最為接近的機械式振動壓路機YZ18J為切入點，增強產 品研發能力和生產能力，以YZ18J產品為主導，向市場需求增長型的產品如YZ16J、YZ20J等輻射， 迅速占領並不斷擴大市場份額，同時密切跟蹤行業發展趨勢，積極向高端配置發展，開發高性能、 高附加值的全液壓單鋼輪或雙鋼輪振動壓路機，如3Y18/21等大噸位光三輪靜碾壓路機和20噸以 上的靜碾輪胎壓路機，研發國際先進水平的衝擊式振動壓路機、振蕩式振動壓路機和振蕩式壓路 機等係列產品，進而實現壓路機產品多品種、多規格的係列化。開發時廣泛分析對比國內外同類機 型性能，吸收現有壓路機的成熟技術，結合國內道路建設的特點，在技術參數上進行優選，同時選擇 了國內外成熟、先進的外購配套件，從而保證產品具有更高的作業性能，在動力配置、獨特的減振機 構、鉸接式全液壓轉向、前後可視性能高的全封閉駕駛室、美觀的流線型外觀設計等方麵，達到國內 先進水平，保證產品有較強的市場競爭能力。另外圍繞著近幾年的壓路機市場需求 進行產品開發：依據壓路機行業統計：壓路機市場需求品種相對集 中，近幾年市場需求總體趨勢呈振動壓路機比重上升，靜碾壓路機比重持續下降的局麵。近年來， 市場需求增加較快的多是各廠家新開發出的YZ18，YZ16J，YZ18J，YZC12等大噸位振動壓路 機，尤其是全液壓YZ18產品。全液壓單鋼輪振動壓路機需求將相對集中在YZ12、YZ18產品上，全 液壓雙鋼輪振動壓路機需求將相對集中在YZC10、YZC12產品上，而機械式震動壓路機將集中在 YZ14，YZ16J，YZ18J等產品上。另外要考慮各種壓路機所適用的物料種類(見表 6、表7)。

總之，壓路機行業的開發要立足當前，用發展的開發思路和辦法解決好企業開發中的問題。在開 發發展問題上，一要處理好當前開發和長遠開發的關係。既要立足當前開發，又要著眼長遠開發。二 要處理好企業穩紮穩打和跨躍式發展的關係。既要立足穩步前進，又要敢於尋求突破。穩步前進，才 能不斷打牢企業發展的基礎；敢於突破，才能超常發展，縮小差距，跟上時代前進的步伐。三要處理 好開發速度和發展質量的關係。沒有必要的速度，也就沒有一定的質量。當今世界，是人類曆史上開發 最為迅速的時代。誰開發慢走一步，就差之千裏 ；誰耽誤一時，就落後多年。因此，我們必須尋求高速度、高質量的開發。對行業內發展較好的單位， 要繼續拓寬視野，開闊開發思路，強化機遇意識，能快則快，瞄準同行業的先進水平，把發展 的著力點放在質的提高上，增強企業的核心競爭力。必須緊緊抓住有利時機，推動企業在體製 創新、管理創新和技術創新上邁出實質性的步伐。開發時要與先進企業的產品找出差距，把重 點放在規範開發項目管理行為和強化開發成本管理上。

表6 各種壓路機所適用的物料種類

注：A——最佳適用；B——無其他機器時可代用；C——不適用

表7 振動式壓路機的噸位型號及適用作業種類

4 現代壓路機發展趨勢

4.1 壓路機產品的品種呈現係列化、功能化、專業化、模塊化

國外的壓路機產品係列、噸位、功能齊全，從基礎壓實的單鋼輪、拖式振動壓路機，到麵 層壓實的雙鋼輪、靜碾壓路機，以及用於瀝青路麵封層壓實 的輪胎壓路機，從大型施工用的26t到邊角使用的62kg的衝擊夯，從用於垃圾 填埋的55t垃圾壓實車到無人遙控的1.5t溝槽壓路機，幾乎囊括了所有使用條件下的壓實設備。模 塊化的設計使得壓實機械經過簡單的拚裝就可實現一機多用。如美國英格索蘭公司生產的PT240R 壓路機，采用11.00*20型16層輪胎。平滑的輪胎表麵保證輪胎的良好搓揉作用。前後輪胎側向交 疊50毫米保證壓實所有壓實麵。有重負荷加強的加熱裙，碾壓熱混合瀝青時，輪胎保持溫度保證不 粘。中心控製輪胎氣壓和可變壓載重量，使輪胎接觸麵積和接觸氣壓適應不同壓實材料的需求。大 容量的壓載艙可以加載濕砂、鋼板或混合物，以實現可變壓實。如國防科技大學與湖南江麓機械廠 研製的無人駕駛振動壓路機，該壓路機包括振動式壓路機本體、自動控製測控單元、無線遙控裝置 和自動示警報警安全保護裝置等組成部分。在機械結構上除繼承和保持了現有壓路機W1102D上 引進的德國先進技術外，還新增了自動駕駛作業係統，係統按模塊化設計。采用了智能移動機器人 高科技和國際上振動式壓路機的先進技術，提供了遠距離遙控、自動編程控製和人工駕駛三種操 作方式。它能根據施工的要求，自主完成點火、起步、變速、轉向、倒車、停車等基本操作，並能根 據施工地麵的軟硬程度調整振動等級，有效地提高施工效率和壓實質量。該壓路機由於不需要人 工操作，所以不用考慮操作人員的勞動強度，可最大限度地增大振動幅度，達到提高施工質量的 目的，因此非常適合水利大壩、高速公路、鐵路、機場、港口等大型工程施工，尤其適合在危險環境和 極限條件下作業。如德國維特根集團的悍馬3625HT型壓路機配置的防滑轉控製係統，可防止 鋼輪或輪胎在上下坡或惡劣工況下打滑。該機采用先進的自動滑移控製(ASC)差速係統，通過監視 所有輪胎和鋼輪的轉動狀況，平衡各行走驅動扭矩，來提供最佳牽引力分配，提高爬坡性能，確保 壓實效果。使壓路機的爬坡能力超過50%。Bomag公司稱，其裝備有防滑轉控製係統的BW213、 BW225高爬坡性能機型可在68%的坡道上安全行駛。

4.2壓路機將實現全麵自動化 操縱舒適性進一步改善

主要表現在：全玻璃封閉式、帶冷暖空調的駕駛室，司機座椅為懸浮式，以改善視野和乘坐 舒適性；滾翻及落物防護裝置，為駕駛員提供有效的安全保護；全電液控製係統，以簡化操縱和 減少操縱力。經過性能檢測的滾翻及落物裝置(敞開式棚或封閉式駕駛室)，帶安全帶的座椅等，將 為操作者提供有效的安全保護。如徐工開發的XS係列振動壓路機：XS係列振動壓路機主要元 件及係統全部國際化配套，具有四檔無級變速閉式液壓驅動係統、雙頻雙幅閉式液壓振動係統、 密實度在線檢測、全封閉空調駕駛室、滾翻及落物防護裝置、符合人機工程學原理的操縱係統、 懸浮式座椅、液壓鉸接轉向、流線型外觀造型。再如德國寶馬公司采用的密實度檢測管理係統，由 自動變幅壓實係統(BVM)、變幅控製壓實係統(BVC)、全球定位係統和瀝青經理MANAGER、 壓實管理係統(BCM)等部分組成。在對壓路機控製和機器工作狀態實施監測的基礎上，壓路機將 實現全麵自動化，達到壓實作業的最優控製。機器可以按照土質的變化情況不斷調整自身各項參 數(振動頻率、振幅、碾壓速度、遍數)的組合，自動適應外部工作狀態的變化，使壓實作業始終在 最優條件下進行。並可應用機載計算機，進行工作過程的監測、機器技術狀態的診斷、報警及故 障分析。瑞典戴納派克公司開發的CompBase(土石方壓實)和PaveComp(瀝青攤鋪與壓實)施工方 案軟件具有壓實過程預測及智能機型和施工工藝選擇功能。CompBase軟件中包括了戴納派克壓 路機在7種土方材料上工作的壓實性能。確定土方類型後，選擇需要的設備型號，就能獲得在一 定鋪層厚度下達到規定密實度(標準或修正普氏值)所需碾壓的遍數。這樣施工單位就能算出在規 定時間內完成壓實所需要的設備數量。PaveComp能根據施工條件提供熨平板、攤鋪機 和壓路機的選型。該軟件還包含能提供碾壓速度、頻率和振幅，以及碾壓遍數的選擇。根據材 料溫度、氣溫、時間條件，從而有效地指導壓實。CompBase和PaveComp都建立在IHCC豐富的 “經驗數據庫”的基礎上，與實際施工有極高的吻合性。這些振動壓路機過程計算機仿真軟件可模 擬滾輪與土壤輪與土壤相互作用的動力學特性，根據給定的土壤條件，選擇不同的機型和施工工 藝，並對方案進行比較和優化。

4.3特殊用途的壓路機新品不斷產生

垂直式振動壓路機。振動機構為平行振動軸在水平麵上對稱配置，兩軸作反向同步旋轉，激振力 在水平方向的合力為零，產生了理論上純粹的垂直振動，可以說是一種厚鋪層壓實機械。日本SAIK 公司開發研究的SD450型壓路機的工作質量為10t，振動頻率43.3Hz，振幅1.4mm，壓實土壤時的壓實 度可以達到108.5%，壓實水泥混凝土可達1~1.5m，生產率得到大幅度提高。如日本酒井重工開發研究 的SD450型振動壓路機，其振動機構為兩根振動軸在水平方向對稱配置，兩軸作反向同步旋轉，激振 力在水平方向的合力為0，產生理論上純粹的垂直振動。

衝擊式壓路機。衝擊式壓路機使用的是多變形滾輪，在牽引裝置的拖引下，其重心升高積蓄勢 能，與牽引力聯合作用使得滾輪以每秒3~5次順序地沿著前進方向倒下，對地麵產生巨大的衝擊力， 這種劇烈的衝擊具有地震波的傳播特性，其壓實深度能隨壓實遍數的增加而遞增。試驗表明，一台 衝擊能量15kJ的壓路機碾壓15~20遍，在5m深處的壓實度可達90%~92%。衝擊式壓路機在超厚鋪 層壓實領域特別是在厚填方、塌陷性土壤和幹砂壓實方麵有著很大的潛在優勢。衝擊式壓路機最 顯著的特點是壓實輪形狀為非圓柱形，即三邊、四邊、五邊和六邊形，這種壓實輪有一係列交替排列 的凸點和平整的衝擊麵。衝擊壓實同時具有靜力、搓揉、振夯、衝擊的作用和靜壓振動壓(低幅高頻) 衝擊壓(高幅低頻)的衝擊壓實原理。壓實輪凸點與衝擊平麵交替抬升與落下，使壓實輪產生勢能和 動能，對地麵產生集中的衝擊能量，連續快速地對填料或地麵產生夯擊作用，對填料或地麵進行碾 壓與壓實並具有地震波的傳播特性。這種衝擊式壓路機在重型壓實領域有很大的潛在優勢，有可 能成為高填方、塌陷性土壤和幹沙壓實方麵的一種主要機型。

特殊壓路機。如用於工程兵道路、機場、大壩以及其它建築施工項目的高速壓路機；有適合 於路麵磨耗層壓實的薄層路麵振動壓路機，瑞典戴納派克公司研製的CC232型串聯壓路機 ，主要目標是碾壓厚度40mm以下的，含碎石多的薄層路麵。該機高頻低幅，有70HZ10.22mm與 54HZ10.5mm兩組振動參數。具有較低頻率和較大的碾壓力，同時不會把薄層中的石塊碾碎。英 格索蘭公司生產的溝槽壓路機，還有路肩壓路機、斜坡壓路機、水下壓路機等都屬於此類。路肩專 用壓路機：美國ROADTEC公司研製的TR75型壓路機，工作質量1.66t，碾壓寬度457-1200mm。 其一側安裝了兩個壓實滾輪，另一側為驅動行走的輪胎。輪胎行走在路麵上，兩個滾輪可伸縮調 節，以改變碾壓寬度。這種路肩專用壓路機，可以防止路肩被壓塌或者路麵被碾傷。如溝槽專用 壓路機：德國和美國的一些公司生產有專用壓實溝槽的振動壓路機，其工作質量大都在1.25t左 右，壓實寬度為500-800mm。溝槽專用壓路機采用四個滾輪全驅動，可就地轉向，機架窄於壓實 寬度，一般采用遙控。這種壓路機的激振力可達機器重力的4-5倍，適合於壓實溝渠和管道建築基 礎等。

高性能無人駕駛振動壓路機。由國防科技大學科研部研究的壓路機，該壓路機包括振動式壓路機 本體、自動控製測控單元、無線遙控裝置和自動示警報警安全保護裝置等組成部分。在機械結構上除 繼承和保持現有壓路機w1102d上引進的德國先進技術外，還新增了自動駕駛作業係統，係統按模塊 化設計。采用了智能移動機器人高科技和國際上振動式壓路機的先進技術，提供了遠距離遙控、自動 編程控製和人工駕駛三種操作方式。該壓路機是國家“863”高技術成果，工程樣機在1999年1月通 過機器人主題專家組驗收，其技術性能達到了九十年代國際同類係統先進水平。樣機在實際工程工地 上進行了長達三個月的工業性使用試運行，其工程可靠性和工業可使用性均達到了設計要求，現已進 入小批量試產階段。該壓路機采用模塊化組合結構，擴展性強。振動壓路機本體和無人駕駛控製模 塊可分別單獨生產，相互連接靈活，接口標準、簡單，具有施工效率高、壓實質量好、操作人員勞動 強度低的優點，是鐵路、公路、機場、港口和堤壩等大規模高等級工程的理想壓實設備，特別適合於 險工險段、城市垃圾場壓實等極限條件下的施工作業。

鉸接式靜作用三輪壓路機。這種機型采用振動壓路機成熟的鉸接車架結構，實現全鉸接轉向，確 保無論是直線行駛還是彎道壓實前後輪軌跡重合關係不變；采用液壓傳動實現後輪或全輪驅動，而且 前、後輪設計成等直徑和等線壓力，因而保持了三輪壓路機行駛穩定性好多優點，同時具有了壓實平 整度高的優點，既適合壓實碎石路基，又適於壓實瀝青混凝土地路麵。代表性的產品有DYNAPAC公 司的CS141(11t)等。

振蕩壓路機。振蕩輪內兩根平行偏心軸作同向同步旋轉，偏心塊的相位差為1800，因而離心力合 成為一個使輪體繞輪心扭轉的力偶矩，對土體產生水平揉搓作用。振蕩壓實作用的特點是振動輪在壓 實過程中始終與地麵接觸，振動波不會向兩側傳播，從而改善了機器本身的工作條件和減輕了對環 境的振動幹擾。振蕩壓路機在壓實瀝青路麵和RCC路麵時已顯示了眾所公認的良好效果，在對振動敏 感的地方施工也是不錯的選擇，這將是其重點推廣應用的領域。振蕩壓路機可以說是一種薄鋪層壓實 機械，代表性的產品有HAMM公司的HD075K等。

混沌振動壓路機。在位於輪心的振動軸上有多個激振器，每一個激振器的振動頻率各不相同，因 而振幅也呈周期性變化，從而實現具有一定頻帶和幅帶的非定向振動。代表性的產品有徐工的 YZH10等。

複合振動壓路機。將振動與振蕩壓實技術結合起來，其典型的結構是在振蕩壓實機構的基礎上， 將中間傳動軸變為振動軸，即位於輪心的振動軸產生的離心力，以及雙振動軸靜偏心矩疊加產生的作 用在輪心的力偶矩，始終聯合作用在輪體上，從而實現輪體的非定向振動。其產品尚在研發中。

薄層路麵振動壓路機。DYNAPAC公司研製的CC232型串聯式振動壓路機，主要是用於碾壓 厚度40mm以下、小粒徑石籽含量多的薄鋪層路麵。該機振動參數采用高頻低幅匹配。這種機型比 其它低頻機型具有大得多的碾壓力度，同時又不會把薄層中的石籽碾碎，因而特別適合於路麵磨 耗層的壓實。

智能壓路機。能夠根據土壤特性變化狀況自動調節振動頻率和振幅。最具代表性的是BOMAG公 司首創的智能壓實係統。這種智能壓實係統，可以使振動輪在垂直與水平振動的兩個 極限之間的任何狀態下工作。在碾壓低密度材料時，振動輪在垂 直方向輸出最大激振力；當材料密實度增加說，激振力的輸出相對於垂直方向有一個夾角，此時 振動可分解為垂直與水平兩個方向，垂直方向的有效振幅相應減小；在碾壓高密度材料時，振幅 的輸出為水平方向垂直方向上為“０”。這種自動調幅智能壓實係統能夠自動選擇與被壓實材料的 密實度狀況想匹配的振幅，從而消除材料出現壓實不足或過壓實現象，提高了壓實均勻度；同時 消除了振動輪的跳振現象，避免壓碎粗骨料。該係統有手動控製和自動運行兩種模式，手控時可 有六個檔次的垂直振幅(0到最大)供操作人員選擇；當壓路機改變運行方向時，智能係統可使激 振力的方向隨之自動切換，才能感而提高了壓實質量。

履帶式壓路機。利用高頻振動，可以大大降低被壓實材料顆粒之間的內聚力和摩擦阻力等，使 材料易於被壓實，因而振動壓路機能夠對較低溫度下的瀝青混凝土進行有效壓實。瀝青混凝土在 150℃-160℃時具有非常好的流動性，同樣易於被壓實，但振動壓路機的鋼輪會使材料產生大量推 移。加拿大Carleton大學HalimA.0教授在大量試驗的基礎上，發現用大麵積的履帶作為壓實裝置， 不僅類似於輪胎壓路機的揉搓作用更明顯，而且壓實效率更高，於是發明了橡膠履帶壓路機 (AMIR-1)。澳大利亞先鋒道路公司RichadI.J在HalimA.0教授發明的基礎上，發明了金屬履帶瀝 青路麵壓路機(HIDAC)。具有加熱功能的金屬履帶，既能保證瀝青混凝土進入壓實狀態時的溫度， 又避免了瀝青粘附現象。

4.4壓路機的外觀質量將有大的改觀

壓路機的外觀質量的無外乎三個方麵：一壓路機的整機的外型設計；二是表麵構件的工藝處 理；三是外部塗料包裝。產品的形態設計是壓路機整機結構設計的重要組成部分，在國外一些實 力雄厚的大公司都特別重視壓路機產品的造型，不但要滿足實用性，還要強調時尚性。根據不同 產品的不同用途及環境要求，大膽創新壓路機車型構造。同時充分考慮操作者在作業中的視覺感 受，體現出以人為本的設計思想及獨特的文化理念。我國一些壓路機廠家在某些方麵已努力力改 進其設計。如駕駛室的改進，從造型到功能配置都比過去有較大的進步，達到了既美觀又實用的 效果。表麵構件的工藝處理，即在加工中的零部件的粗糙度及焊道接口等部件的處理上，要求精 致而緊湊，表麵光滑，邊緣細膩，進而為下道工序塗裝創造良好的前提。嚴格塗裝工藝是解決壓 路機整機外觀質量的重要一環。提高噴漆質量，首先要選擇好壓路機油漆的種類，一個產品的塗 裝需要底漆及各種麵漆，作為壓路機生產廠家要從產品的特點及環保要求出發，結合行業標準、 生產實際，選購油漆生產廠家或合作生產適合本單位產品的配套漆種；其次要抓好噴塗的工藝設 計與工序管理。一個壓路機產品由許多總成和零部件組成，種類繁多，形狀複雜，要保證噴漆質 量就要求對主機、各總成及零部件製定出嚴格的工藝流程和質量標準。總之，提高外觀質量是壓 路機產品國際化的必然要求，也是壓路機各廠家品牌戰略的重要內容。

4.5壓路機的駕駛室造型會有大的改觀

目前國產壓路機的機型的造型大都追求隨流線型，車身的套色也很考究，每個主機都有自己 的特色。主要表現在：采用了工程塑料類內飾；控製箱與儀表台全部采用質感濕潤的塑料製品或 造型美觀、線條流暢的玻璃鋼製品；液晶顯示的集成儀表麵板已采用。而國產的駕駛室內的金屬 件的表麵很粗糙，沒作精細的工藝處理。而國外壓路機的駕駛室造型的較多，業內專家指出：國 外壓路機的駕駛室造型的主流是：駕駛室采用簡潔流暢、美觀大方的大圓弧造型，寬敞明亮、造 型優美、視野開闊；人機工程學原理蘊涵於各功能件的布局中，係統設計及製造的內飾突出的體 現了其整體性的優勢，如座椅寬大舒適可調，使人能夠舒適、安全、方便地操作駕駛，提高了工 作的效率；整機流線活潑、富有動感。國外壓路機的機型的駕駛室投入大量的模具外，駕駛室內 部的控製箱、儀表台、空調外罩、座椅和地板墊等都投入了大量的模具，單駕駛室內部就使用了 注塑模具、塑料模具、橡膠模具、板金衝壓模具等；國外壓路機的駕駛室注重操作舒適感：主要 體現在各功能件的布局充分體現了人機工程學的原理；加寬了駕駛室；選用機械懸浮且較寬大舒 適的高級座椅，座椅可前後上下調動，這樣一來滿足了司機生理、心理的需要，既可以減輕司機 工作時的疲勞，又可以提高司機的工作效率。國外的駕駛室的發展趨勢：總體來說，國際壓路機 的駕駛室日益體現了人機工程學的原理，向著更安全、更舒適、更可靠且操作更方便、更靈活、外 形更美觀、結構更加合理的趨勢發展；壓路機的駕駛室總成的概念日益完善。國際化生產配套的 壓路機的駕駛室總成已經形成了，包括：駕駛室的結構件總成、電器儀表總成、操縱裝置總成、座 椅、儀表盤支架總成及舒適軟化的駕駛室內部裝飾等國際化配套生產的體係。駕駛室形成了一個 符合人機工程學的有機整體；壓路機的多品種、多用途、中小批量滿足各種壓路機的產品需要的 駕駛室是壓路機的駕駛室的主要特點之一；壓路機的造型風格的發展趨勢：直線、棱角造型風格， 仍然沿用。例如，寶馬的壓路機駕駛室、卡特彼勒的壓路機駕駛室、戴納派克的壓路機駕駛室； 圓弧、曲麵流線造型風格，已被廣泛地使用在各種壓路機的駕駛室上，特別是由專業化生產廠生 產的各種駕駛室；麵積大、視野大、淺色玻璃的使用已成發展趨勢。