对压路机开发的几点看法

概述压路机是一种特定用途的工程机械，使用范围较窄，专业性很强，主要用于对公路路基和路面的 压实，也常用于对铁路路基、建筑物基础以及土石坝、河堤、飞机跑道等进行压实，以提高工程基础 的强度、不透水性和稳定性，防止因受自然侵蚀作用和地下水而使工程基础产生沉陷损坏。压路机按 照压实原理可分为静作用式、振动式和振荡式三大类；按其动力传动方式可分为机械传动式、机械液 力传动式和全液压传动式；按其结构质量可分为轻型、中型、重型和超重型；按其驱动轮的数量可分 为单轮驱动、双轮驱动或全轮驱动；按其机架结构形式可分为整体式和铰接式。通常以动力传动和压 实原理分类。因压路机的技术发展变化较快，故对压路机开发进行研究意义十分重要！

1 国产压路机的基本常规

1.1国产压路机型号编制

国产压路机的产品型号一般由产品代号、主参数代号、变型代号、附加代号组成，其中产品代号 用英文字母表示，主参数代号用阿拉伯数字表示，变型代号用英文大写字母或数字表示。一般压路机 产品型号编制见图1。产品代号及附加代号的含义见表1。

图1 压路机产品型号编制图

表1 产品代号及附加代号

1.2压路机常见术语的含义

工作质量：压路机加上按制造商规定的油、水、压载物（配重）、随机工具，并包括一名司机 （75kg）在内的质量。最大工作质量：加上全部压载物（配重）后的工作质量。最小工作质量：未加 上压载物（配重）的工作质量。

重叠量：压路机直线行驶时，前后相应两轮压痕的覆盖宽度。

爬坡能力：压路机所能爬越道路的最大坡度。

最小转弯半径：压路机以最大转向角转向时，回转中心到压痕外侧的距离。

最小离地间隙：压路机机体最低部位至地面的垂直距离。

最大轮边凸出：从压路机压轮轮缘一侧到同一侧机身的最外端之间的水平距离。

压实宽度：最左端的光轮轮缘到最右端的光轮轮缘之间的距离。

压实宽度（轮胎）：轮胎压路机轮胎的最左端轮胎胎肩到最右端轮胎胎肩所在的两平面之间的垂 直距离。

静线载荷：压轮作用于地面的总载荷除以该压轮的碾压宽度（单位为牛每厘米）。

行驶速度：压路机在最大工作质量状态时行驶的速度。

单胎载荷：压路机最大工作质量在每个轮胎上分配的质量。

轮距：相邻两轮胎的接地面中心之间的距离。

接地比压：在规定的轮胎充气压力下，轮胎与地面接触，单位面积所受的力。

振动频率：每秒钟循环的次数(单位为Hz)。

偏心矩：偏心质量与偏心距离的乘积(单位为kgm)。

名义振幅：偏心矩除以振动质量(单位为mm)。

激振力：偏心矩与转动角速度平方的乘积(单位为kN)。

1.3压路机噪声要求

设计时，按照EN ISO 11688-1和ISO/TR 11688-2:2000考虑噪音减少的原理。司机位置处噪声限值≤92dB(A)。机外 辐射噪声限值见表2；选用发动机的噪声限值与传动装置的最高噪声允许值应符合表 3与表4的规定。当用户要求产品符合欧盟相关标准时，按照prEN500-4:2001的要求，按照EN ISO3744:1995测定噪声声功率级；按照 EN ISO11204:1995测定噪声声压级。按照prEN500-4:2001(E)进行压 路机司机操作状态下辐射噪声的测量。

1.4压路机防翻滚保护装置

压路机应安装防翻滚保护装置并满足ISO3471:1994(GB/T17922-1999等同采用)的要求。 翻车保护结构(ROPS)承受的侧向、垂直和纵向的作用力应符合表5要求。

表2 机外辐射噪声限值

表3 选用发动机的噪声限值

注：直喷式柴油机噪声声功率级限值相应加1dB(A)

表4 传动装置的最高允许噪声

注：不能有异常声

表5 力和能量公式

注：质量(不包括松散附着物)

2 各种压路机的原理与其技术参数

根据工程的实际情况和所处环境，综合考虑压路机的技术参数是十分必要的，但一定要深入 地了解和分析这些技术参数及技术特点的实际使用效果，方能选择出既切合实际，又物美价廉的压 路机，从而满足工程的需要。

2.1振动压路机的压实原理与技术参数

2.1.1振动压实原理

振动压路机在作业时，由于振动轮的振动作用，对地面造成一个往复冲击力。在每次冲击时， 都在被压实的材料中产生一个冲击波，在冲击波的作用下，材料颗粒由静止的初始状态转变为运 动状态。由于材料中水分的离析作用，颗粒间的摩擦阻力大为下降，对加速颗粒运动更为有利。振动 压实后，由于颗粒之间的互相填充，提高了被压实材料的密实度，颗粒之间的紧密接触，也增大了被 压实材料的内摩擦阻力，使基础的承载力亦随之提高。土壤压实后的最终密实度与抗变形能力，既 取决于材料本身的情况，又与振动压路机的主要技术参数选定有关。其中，影响压实效果的主要技 术参数为：振动压路机的净重、振动质量、振动频率、振动振幅和碾压速度。对于砂石混合料的压实 除上述参数外，同时还应考虑振动轮的宽度及直径、振动轮的数量等。

2.1.2技术参数

(1)净重、激振力和振动总作用力。

静作用压路机主要依靠机身的净重压实土壤，但振动压路机却是靠振动能进行压实工作。在振 动轮振动压实时，振动频率引发土壤本身的共振，而使压实材料重新排列并使单位面积中材料的重 量有所增加，从而提高了被压实材料的密实度。由于压实能量来自振动轮，所以，机身的净重并不代 表一台振动压路机的压实效益。相对而言，利用静线载荷与动线载荷的参数作为压实效益的比较会更 为妥当。激振力F是振动频率与偏心力矩的综合作用，即：

F0=Me·ω2

式中 Me——偏心块的静偏心力矩；

ω——振动压路机的工作频率。

显然，激振力的大小取决于机器本身的参数，提高频率或偏心力矩就可提高激振力。但因为偏心 力矩受到设计振幅的限制以及振动频率受到土壤共振范围的限定，所以，一台优良的振动压路机是不 能随意提高其激振力的。

振动总作用力是激振力与前滚轮及其支架的重量之和，有些人常用振动总作用力来判别压路机的 压实能力。同样，振动总作用力的大小也不能作为一台振动压路机等级或规格的划分标准。

(2)振动频率。

振动频率是振动器的振动轴每分钟转动的次数。振动轴通常由液压马达驱动，所以，只需改变 液压马达的流量即可改变振动频率。有些振动压路机附有无级振动频率或超过两个振动频率。由于频 率的选择限于土壤本身的自然共振频率，因此，这种多频率不仅无任何实际使用效益，甚至对机器本 身或土料压实造成反效果，可以认为是某些厂家推销的技巧。土壤和砂石混合料的压实原理完全不 同，频率的选择也不在同一范围内。一般土壤和砂石混合料的共振频率是在20~26Hz之间，当土方材 料开始被压实后，其自然共振频率也相应地稍微提高。为了使振动压路机有足够的压实能量，进一步 把已被压实的材料的密度再次提高，通常振动压路机工作频率一般设定为压实接近终了时被压实材料 的自然共振频率。压实土方的振动压路机设计频率一般都定在29~33Hz之间。砂石混合料的压实，压 路机的最佳振动频率为45~55Hz。压路机上用的每一个机械零件都有其自身固有的频率。当振动频率 太低时，会引起机身上的紧固螺栓和避震块共振，不仅造成压实效果差，并且机器上的零件也 会因共振而松动或损坏。因此，振动频率一般绝不能低于20Hz(1200r/min)。

(3)振动振幅。

激振力与偏心力距及振动频率成正比。激振力与振幅之积等于激振压实能量，但激振力与振 幅却没有直接的关系。振幅的含义是振动轮上下移动半个总距离的量，移动量大，作用能量也大。 一般土壤和砂石混合料对压实的要求各异。高振幅用于较深的压实层，而低振幅用于较浅的压实 层。所以，许多压路机都设有两个振幅。振动压路机的工作振幅是影响压实效果的非常重要的参数 之一，但它必须配合压路机的频率以及振动轮及支架重量达到最佳配比才能取得良好的压实效果。 振幅过大会引起司机疲劳和机器零件的过早损坏，甚至会造成路面出现“过压实”现象。实际振幅取 决于土壤的自然共振频率与振动轮的设计频率。在压实过程中，压路机的振幅如能配合材料的自 然共振频率，将会获得良好的压实效果。但这并不意味着采用变幅的设计就绝对有好处。因为操作 员往往因无法掌握压实过程中土壤共振频率的实际变动而选用不适当的振幅，反而获得不良的压 实效果。从理论上讲，变幅不失为好的理想设计，但是在不同的压实材料下，除非压路机的变幅是 在自动而非手动的情况下配合不同压实材料产生共振，且同时自动变频，变幅才有它的实际使用价 值。

(4)碾压速度。

因液压元件的迅速发展，现在的振动压路机的行驶速度均为无级变速。其碾压速度影响压路 机在一定表面区域内的有效压实时间。在一定的频率下，低速碾压比高速碾压在单位面积上产生 的冲击次数多。对于一定频率的压路机而言，碾压速度太快，冲击间距就会增加，从而导致压实性能 的降低或表面不平整度的增加。根据速度和频率关系与材料种类，碾压土石填方速度一般为 3~5km/h。

(5)振动质量、振动轮的宽度与直径。

振动质量是指振动轮的质量，其中包括振动轴及偏心块的质量，但不包括振动轮的支架质量。振 动质量对压实效果有一定影响，振动质量愈大，压实效果及感应深度愈大。振动轮愈宽、直径愈大， 其压实影响深度愈小。但振动轮的宽度和直径也不可取得过小，轮径过小，进行压实作业时，压轮前 方会出现“波纹”；轮宽过窄，在压实路面时，会使路面产生裂纹。振动压路机振动轮的宽度和直 径，应根据压实对象和压实要求合理地选取，如压实路面时应采取振动轮的宽度和直径都较大的振动 压路机；压实基础时，振动轮的宽度和直径应选取较小的数值。

(6)振动轮的数量。

在考虑振动轮的数量时，通常指的是串联(双钢轮)振动压路机。双轮振动串联压路机虽然 结构复杂，但它压实能力强、压实效果好、生产效率高。与单轮振动串联压路机相比，压实土壤 可提高生产率80%，压实砂石混合料可提高生产率50%。由于单轮驱动串联振动压路机的从动轮 有较为严重的推土现象，为了获得良好的路面质量，通常选用双轮驱动、双轮振动的振动压路机 压实。

(7)气候环境的影响。

对在西藏等高海拔地区作业的压路机，还应考虑其发动机对使用环境的适应能力问题。高寒 地区的特点是寒冷、缺氧和空气稀薄。因此，可采用风冷带有增压器的发动机。采用进气预热装 置、特殊的冬用蓄电池等，同时亦应考虑燃油和附属油的选择。一台振动压路机技术是否先进， 不能仅凭其振动质量、净重、频率、振幅以及压实速度等参数作为判定标准。这些参数选定必须 要互相配合组成最佳比例，才能产生出优良的压实效果。这种最佳配比没有固定的计算公式，主 要依靠厂家对大量的实验结果和实际应用的效果进行分析后，调整各参数来 求取最佳配比，整个程序与实验相当复杂。所以，在选择振动压路机时 应全面综合考虑。

2.2冲击式压路机

20世纪50年代初南非的Aubrey Berrange先生首创了冲击式压路机，经过40多年潜心研究、改 进和完善现已形成系列产品，其冲击压实轮形状有三边、四边、五边和六边形。我国自1998年开 始研制至今已有十余家企业生产冲击式压路机，冲击轮的质量在6000~13000kg之间，计算静态能 量在8~26kj之间，压实轮以三边形居多，四边形、五边形较少。

传统压路机的压实轮为圆柱形，有的带有羊角，振动比静压能量大，碾压效果好。要提高压 实效果和压实生产率通常是增大压轮质量，一般情况下，压路机的最佳碾压速度为3~6km/h、最 佳压实厚度为0.3~0.5m。冲击式压路机最显著的特点是压实轮形状为非圆柱形，即三边、四边、五 边和六边形，这种压实轮有一系列交替排列的凸点和平整的冲击面。冲击压实同时具有静力、搓 揉、振夯、冲击的作用和静压振动压(低幅高频)、冲击压(高幅低频)的冲击压实原理。使用中采用 拖车牵引，使非圆柱多边形的压实双轮滚动前进，压实轮凸点与冲击平面交替抬升与落下，使压实 轮产生势能和动能，对地面产生集中的冲击能量，连续快速地对填料或地面产生夯击作用，并具有 地震波的传播特性。冲击式压路机利用低频大振幅冲击力作用于填料体，并快速、连续、周期性 地作用，产生强烈的冲击波向地基下深层传播，对地下软弱土层，尤其是对非粘性饱和土可大大 加速孔隙水的消散，提高土的固结速度。目前冲击式压路机的产品介绍一般都注明压实影响深度 为1~5m，但无据可查。冲击式压路机的影响深度和加固深度对于不同填料是不同的，需要大量试 验工作来确认。增加压实过程可使填料体得到最大限度的压实，且影响深度随压实遍数的增加而 递增。

2.3轮胎压路机

轮胎压路机与其他类型压路机最大的不同就是它的压实滚轮是充气轮胎，它的压实作用是在 运输汽车的使用中发现的，由于轮胎的充气压力可以根据施工时 的具体情况和具体要求进行调节，使其处于最佳工作状态，从而获得良好的压实 效果。目前，我国应用较多的主要有9~16t、16~25t、20~30t等系列 轮胎压路机。轮胎压路机压实原理：和钢轮压实相比，轮胎压实的优点在于它的揉搓 作用及其能使被压实材料有良好的封闭性。轮胎在压实作业时能与土地壤同时变形，压力作用时间 长，接触面积大，能在一个封闭空间有揉和作用，压实效果好；充气轮胎的柔性作用，可以在保证路 面平整度的同时，保护路面层粗骨料不被压碎，使得路面平整 、粗糙，具有良好的防滑性能；充气轮胎的柔性压实和机体重量的垂直压实 的联合作用，反复揉搓滚压沥青混合料，使路面密水性大大提 高，铺筑层获得均匀的压实度，保证了高等级路面的碾压质量，特别是用于沥青混凝土路面的 压实效果更好。轮胎压路机使用的是特制的宽基光面轮胎。轮胎的要求：轮胎压路机对铺层的压应力的大 小及保持最大有效值的时间长短与轮胎的负荷、结构、材料、充气压力、工作速度有关。压实用的 光面轮胎是由特制的合成橡胶制成的，内含钢丝层，具有高强度(每个轮胎的负荷可达100kN以 上)、耐磨损、耐切割、耐腐蚀、耐高温等综合性能。使用充气轮胎作压实轮时，轮缘的变形增加滚 轮的支承面积使压陷深度和剪切力减小。这种柔性滚轮轮缘的变形，相当于增大了轮胎的直径。增 加充气压力，轮缘变形减小使支承面积减小，压陷深度和剪切力增加，这相当于减小了轮胎的直径， 这就是轮胎压路机可用调节充气压力来改变压实能力的工作原理。轮胎压路机可以通过改变轮胎 的负荷(改变以整机的重量)和调节轮胎的充气压力两种方法来改变轮胎对铺层的压应力，从而提高 其压实质量。当轮胎充气压力为定值时，轮胎的负荷越大，其压实力影响的范围就越大，并且向深层 扩展，压实深度就越深。轮胎的充气压力对压实深度及效果也有很大的影响；轮胎的最大接地压力 为：

式中：P_max——轮胎最大接地比压(Pa);

Q——轮胎的负荷(N);

D——轮胎的直径(m);

b——轮胎的接地面宽度(m);

E1——轮胎的弹性系数(Pa);

E2——被压实材料的变形系数(Pa);

其中：E1=p1.5D(b/D)0.25/0.055Q0.5

式中：p——轮胎的充气压力(Pa);

E2=2.47E0

E0——被压实材料的变形模量(Pa);

3 开发时要了解压路机行业产品的方向

3.1 应用户要求的开发

随着压路机市场的不断成熟，越来越多的用户对产品的性能和舒适性都提出了更高的要求，譬如 把驾驶的舒适性(如减震效果、噪声、有无空调音响等)、操作的方便性(机控、液控还是电控)、功能的 先进性和实用性(如有无集中充气、集中润滑、故障检测报警系统等)作为企业产品的发展方向。业内 专家指出：目前，我国大吨位的机械传动轮胎压路机都存在一个通病，就是只有一个倒档且速度较 慢。尽管从施工工艺的角度讲，完全能满足对路面和基础压实速度的要求，但在实际操作中，不能满 足压实工作量及配套施工设备的要求。因此应尽快开发三进两退工程机械专用变速箱，增加可选倒退 压实速度，增加空调、音响等可选配置，适应不同用户需求。如徐工开发的XP261轮胎压路机动力传 动系统采用具有自动无级变速性能的液力变矩器和动力换档变速箱，变矩器传递动力的介质是液体， 它能吸收外作用力形成的震动和冲击，保护传动系统和柴油机免受冲击，使压路机具有自适应性，即 当外载荷突然增大时，压路机能自动减速增大牵引力来克服外载荷的变化；当外载荷减小时，又能自 动减少牵引力，从而保证柴油机和传动系统在额定工况下工作，延长压路机使用寿命。另外，变矩器 启动、变速平稳，无冲击，减少对压实路面的剪切力，提高路面的压实质量。

3.2 全液压轮胎压路机的开发

随着我国交通基础设施建设步伐的加快，尤其是高等级公路建设的快速发展，国内对高性能、 高可靠性、操作舒适方便的大吨位轮胎压路机的需求量越来越大，目前国内轮胎压路机在技术等 方面与国外有较大差距，无法与国外产品进行竞争，该类产品现主要依赖进口。由于轮胎压路机所 具有的揉压作用，针对某状态作用物，轮胎气压与负荷可形成的最佳匹配的优越性，其生产与使用 日益受到重视，尤其是在修筑高速公路等高级路面的施工中就更加重要了。同时为满足出口，就需 要开发达到当代国际技术水平，并有较强竞争力的全液压轮胎压路机 ，以替代进口、满足出口的目的。另外，压路机市场竞争正在从低档次、低价格 的初级竞争向着高配置、高利润的技术实力竞争转变。国外著名的压实机械制造厂商纷纷投资全 液压振动压路机等高端产品，也证明了全液压轮胎压路机产品将是未来中国市场争夺的焦点。与 传统轮胎压路机相比，全液压轮胎压路机具有以下性能特点：提高了压路机的使用寿命，采用液压传 动吸收并清除来自发动机和外载荷的振动和冲击，从而提高了各传动部件和发动机的寿命。提高了 压路机的通过性能。采用液压传动启动平稳，同时可无级变速，满足各种工况的需求。操纵简便，减 轻了驾驶员的劳动强度，由于可吸收振动和冲击，从而提高了操作的舒适性。具有自动冲气装置，使 轮胎压路机可以改变重量和气压两个参数，满足不同的使用要求。全液压轮胎压路机的开发，使我 国压路机产品具备高、中、低档配置，形成机械、液力、液压三种传动形式并存的产品格局，基本上 能满足不同用户的需求；同时也通过对压路机产品档次的提升，逐步缩小压路机产品与国际同类 产品之间的差距。

3.3 压路机设计细节的开发

据专家介绍，在近年的机械博览会上，中国参展产品与国外同类产品相比，不论在性能上还 是在外观上，都比较接近，控制系统和功能基本处于同一水平。但在设计细节上却相去甚远。如 在产品维修方面，国外产品在需要上下检修的地方，都有便利装置，发动机罩可全部打开，让发 动机及液压泵充分暴露，便于检修。在产品安全性设计方面，产品警示标识齐全，不翻阅说明书， 就能了解注意事项。像VIBROMAX就在机器上装有应急打开制动器的手动泵，在这个手动泵上 贴有警示标识，告知用户在什么情况下，如何使用该手动泵。从表面上看，这只是一些细枝末节， 算不上什么大的差距。但仔细想一想，就不难发现，其实这才是最大的差距。虽然只是一些细节， 但体现的却是观念上的不同。“以人为本，用户第一”体现在工程机械的细微之处，国外先进企业 领先于我们的已经不仅仅是技术。因此国内压路机的开发要考虑压路机的整体动力开启的发动机 罩、液压翻转操纵台、单钢轮机型后置式串联泵系统、双钢轮机型横置式泵系统、易接近的维修 保养部位、免维护的轴承、电瓶等，使得日常维修保养省时 、省力、简便易行等，在高可靠性的保证下，需要进行维修保养的地方十分简便易 行。

3.4高可靠性、高性能水平配套件开发

业内专家指出：国内的压路机技术尚处于仅能满足基本功能的低水平上。因此主机和配套件 厂家应将精力放在技术创新和提高企业核心竞争力上，使企业的整体实力得以提升，不断向高技 术、高可靠性迈进，积极缩短与国际先进产品的距离，开发高水准、高品质且价格适中的国产配套 件，尤其是重点开发高可靠性、高性能水平的液压系统元件、电器控制系统元件以及密实度等先进 检测装置，来满足国内高技术水平的压路机的需要，必将有着广阔的市场前景。首先，提高质量可 靠性。压路机配套件可靠性程度的高低，直接影响着压路机的整体质量。目前国内配套件厂家对零 部件的可靠性试验重视不够，试验设备较少，尚不能完全针对零部件在主机使用中的工况进行科学 全面的可靠性考核。因此配套件厂家应该针对各自的实际情况，制定高效率的试验计划，完善试验 设备和手段，采用合理的试验方法，以达到能够充分暴露出零部件在设计、材质和工艺等方面的缺 陷，为提高产品的可靠性积累大量的数据和经验。其次，增强制造手段和加工能力。产品的质量，是 靠每一道工序来保证的。配套件厂家需要不断引进先进的制造设备和管理模式，有效解决主机厂 存在最多的配套件质量问题。铸造质量差、液压元件清洁度差、零件加工精度得不到完全的保证以 及部件一次装配合格率不高等问题，一直是配套件存在的共性问题。这些问题是造成主机早期故 障多、可靠性程度提高缓慢的主要原因，主机厂一直反应强烈，因此配套件厂家在引进先进制造设 备、提高加工制造水平的同时，还应该引进先进的现代管理模式，强化人员的可靠性责任意识，加强 工序间的质量控制，使配套件的可靠性设计目标在制造过程中得以实现。此外，不断提升配套件技 术水平。我国传统产品与国外产品相比虽然具有绝对的价格优势，但是产品的技术含量和制造水 平与国际先进水平存在相当差距也是事实。目前国内高技术水平的压路机所用 的泵、马达、阀等液压系统元件、电器控制系统元件、振动及驱动轴承 等涉及技术性和可靠性的关键元件，往往只能采用国际著名品牌的产品，势必导致产品的制造成 本偏高，无明显的价格优势，很难与国际知名品牌的压路机产品竞争。

3.5新进企业的压路机开发

目前主要压路机生产企业有徐州工程机械厂、一拖(洛阳)建筑机械公司、福建三明重型机械厂、 常林股份、柳工江阴机械厂等大大小小100余家专、兼业生产厂。通过近几年的竞争，压路机制造 业已形成品种多、规格全的行业特色，基本满足国内市场需求，并有少量出口。尤其是进入90年代 以后，压路机产销量增长迅速，加入压路机生产的企业不断增加，使压路机制造企业多达80余家，能 够生产0.5~30t振动压路机、4~24t静碾压路机和16~30t轮胎压路机等规格品种较为齐全的系列产 品，基本形成能够自主开发与生产的压路机制造体系。从近几年国内的产品吨位上分析，全液压双 钢轮产品主要集中在10~13t之间，占77.2%；全液压单钢轮产品10~13t 级，占36.9%，18t级产品却占45%；机械驱动单钢轮14~15t产品占21.9%， 16~16t产品占到了66.2%；因此全液压双钢轮产品以10~13t为主，而全液压单钢轮和机械驱动单钢 轮产品却有逐步向大吨位方向发展的趋势，但主要还以18t和16t为主。将以市场需求量大、公路 施工中的常见规格品种且与轮式装载机结构最为接近的机械式振动压路机YZ18J为切入点，增强产 品研发能力和生产能力，以YZ18J产品为主导，向市场需求增长型的产品如YZ16J、YZ20J等辐射， 迅速占领并不断扩大市场份额，同时密切跟踪行业发展趋势，积极向高端配置发展，开发高性能、 高附加值的全液压单钢轮或双钢轮振动压路机，如3Y18/21等大吨位光三轮静碾压路机和20吨以 上的静碾轮胎压路机，研发国际先进水平的冲击式振动压路机、振荡式振动压路机和振荡式压路 机等系列产品，进而实现压路机产品多品种、多规格的系列化。开发时广泛分析对比国内外同类机 型性能，吸收现有压路机的成熟技术，结合国内道路建设的特点，在技术参数上进行优选，同时选择 了国内外成熟、先进的外购配套件，从而保证产品具有更高的作业性能，在动力配置、独特的减振机 构、铰接式全液压转向、前后可视性能高的全封闭驾驶室、美观的流线型外观设计等方面，达到国内 先进水平，保证产品有较强的市场竞争能力。另外围绕着近几年的压路机市场需求 进行产品开发：依据压路机行业统计：压路机市场需求品种相对集 中，近几年市场需求总体趋势呈振动压路机比重上升，静碾压路机比重持续下降的局面。近年来， 市场需求增加较快的多是各厂家新开发出的YZ18，YZ16J，YZ18J，YZC12等大吨位振动压路 机，尤其是全液压YZ18产品。全液压单钢轮振动压路机需求将相对集中在YZ12、YZ18产品上，全 液压双钢轮振动压路机需求将相对集中在YZC10、YZC12产品上，而机械式震动压路机将集中在 YZ14，YZ16J，YZ18J等产品上。另外要考虑各种压路机所适用的物料种类(见表 6、表7)。

总之，压路机行业的开发要立足当前，用发展的开发思路和办法解决好企业开发中的问题。在开 发发展问题上，一要处理好当前开发和长远开发的关系。既要立足当前开发，又要着眼长远开发。二 要处理好企业稳扎稳打和跨跃式发展的关系。既要立足稳步前进，又要敢于寻求突破。稳步前进，才 能不断打牢企业发展的基础；敢于突破，才能超常发展，缩小差距，跟上时代前进的步伐。三要处理 好开发速度和发展质量的关系。没有必要的速度，也就没有一定的质量。当今世界，是人类历史上开发 最为迅速的时代。谁开发慢走一步，就差之千里 ；谁耽误一时，就落后多年。因此，我们必须寻求高速度、高质量的开发。对行业内发展较好的单位， 要继续拓宽视野，开阔开发思路，强化机遇意识，能快则快，瞄准同行业的先进水平，把发展 的着力点放在质的提高上，增强企业的核心竞争力。必须紧紧抓住有利时机，推动企业在体制 创新、管理创新和技术创新上迈出实质性的步伐。开发时要与先进企业的产品找出差距，把重 点放在规范开发项目管理行为和强化开发成本管理上。

表6 各种压路机所适用的物料种类

注：A——最佳适用；B——无其他机器时可代用；C——不适用

表7 振动式压路机的吨位型号及适用作业种类

4 现代压路机发展趋势

4.1 压路机产品的品种呈现系列化、功能化、专业化、模块化

国外的压路机产品系列、吨位、功能齐全，从基础压实的单钢轮、拖式振动压路机，到面 层压实的双钢轮、静碾压路机，以及用于沥青路面封层压实 的轮胎压路机，从大型施工用的26t到边角使用的62kg的冲击夯，从用于垃圾 填埋的55t垃圾压实车到无人遥控的1.5t沟槽压路机，几乎囊括了所有使用条件下的压实设备。模 块化的设计使得压实机械经过简单的拼装就可实现一机多用。如美国英格索兰公司生产的PT240R 压路机，采用11.00*20型16层轮胎。平滑的轮胎表面保证轮胎的良好搓揉作用。前后轮胎侧向交 叠50毫米保证压实所有压实面。有重负荷加强的加热裙，碾压热混合沥青时，轮胎保持温度保证不 粘。中心控制轮胎气压和可变压载重量，使轮胎接触面积和接触气压适应不同压实材料的需求。大 容量的压载舱可以加载湿砂、钢板或混合物，以实现可变压实。如国防科技大学与湖南江麓机械厂 研制的无人驾驶振动压路机，该压路机包括振动式压路机本体、自动控制测控单元、无线遥控装置 和自动示警报警安全保护装置等组成部分。在机械结构上除继承和保持了现有压路机W1102D上 引进的德国先进技术外，还新增了自动驾驶作业系统，系统按模块化设计。采用了智能移动机器人 高科技和国际上振动式压路机的先进技术，提供了远距离遥控、自动编程控制和人工驾驶三种操 作方式。它能根据施工的要求，自主完成点火、起步、变速、转向、倒车、停车等基本操作，并能根 据施工地面的软硬程度调整振动等级，有效地提高施工效率和压实质量。该压路机由于不需要人 工操作，所以不用考虑操作人员的劳动强度，可最大限度地增大振动幅度，达到提高施工质量的 目的，因此非常适合水利大坝、高速公路、铁路、机场、港口等大型工程施工，尤其适合在危险环境和 极限条件下作业。如德国维特根集团的悍马3625HT型压路机配置的防滑转控制系统，可防止 钢轮或轮胎在上下坡或恶劣工况下打滑。该机采用先进的自动滑移控制(ASC)差速系统，通过监视 所有轮胎和钢轮的转动状况，平衡各行走驱动扭矩，来提供最佳牵引力分配，提高爬坡性能，确保 压实效果。使压路机的爬坡能力超过50%。Bomag公司称，其装备有防滑转控制系统的BW213、 BW225高爬坡性能机型可在68%的坡道上安全行驶。

4.2压路机将实现全面自动化 操纵舒适性进一步改善

主要表现在：全玻璃封闭式、带冷暖空调的驾驶室，司机座椅为悬浮式，以改善视野和乘坐 舒适性；滚翻及落物防护装置，为驾驶员提供有效的安全保护；全电液控制系统，以简化操纵和 减少操纵力。经过性能检测的滚翻及落物装置(敞开式棚或封闭式驾驶室)，带安全带的座椅等，将 为操作者提供有效的安全保护。如徐工开发的XS系列振动压路机：XS系列振动压路机主要元 件及系统全部国际化配套，具有四档无级变速闭式液压驱动系统、双频双幅闭式液压振动系统、 密实度在线检测、全封闭空调驾驶室、滚翻及落物防护装置、符合人机工程学原理的操纵系统、 悬浮式座椅、液压铰接转向、流线型外观造型。再如德国宝马公司采用的密实度检测管理系统，由 自动变幅压实系统(BVM)、变幅控制压实系统(BVC)、全球定位系统和沥青经理MANAGER、 压实管理系统(BCM)等部分组成。在对压路机控制和机器工作状态实施监测的基础上，压路机将 实现全面自动化，达到压实作业的最优控制。机器可以按照土质的变化情况不断调整自身各项参 数(振动频率、振幅、碾压速度、遍数)的组合，自动适应外部工作状态的变化，使压实作业始终在 最优条件下进行。并可应用机载计算机，进行工作过程的监测、机器技术状态的诊断、报警及故 障分析。瑞典戴纳派克公司开发的CompBase(土石方压实)和PaveComp(沥青摊铺与压实)施工方 案软件具有压实过程预测及智能机型和施工工艺选择功能。CompBase软件中包括了戴纳派克压 路机在7种土方材料上工作的压实性能。确定土方类型后，选择需要的设备型号，就能获得在一 定铺层厚度下达到规定密实度(标准或修正普氏值)所需碾压的遍数。这样施工单位就能算出在规 定时间内完成压实所需要的设备数量。PaveComp能根据施工条件提供熨平板、摊铺机 和压路机的选型。该软件还包含能提供碾压速度、频率和振幅，以及碾压遍数的选择。根据材 料温度、气温、时间条件，从而有效地指导压实。CompBase和PaveComp都建立在IHCC丰富的 “经验数据库”的基础上，与实际施工有极高的吻合性。这些振动压路机过程计算机仿真软件可模 拟滚轮与土壤轮与土壤相互作用的动力学特性，根据给定的土壤条件，选择不同的机型和施工工 艺，并对方案进行比较和优化。

4.3特殊用途的压路机新品不断产生

垂直式振动压路机。振动机构为平行振动轴在水平面上对称配置，两轴作反向同步旋转，激振力 在水平方向的合力为零，产生了理论上纯粹的垂直振动，可以说是一种厚铺层压实机械。日本SAIK 公司开发研究的SD450型压路机的工作质量为10t，振动频率43.3Hz，振幅1.4mm，压实土壤时的压实 度可以达到108.5%，压实水泥混凝土可达1~1.5m，生产率得到大幅度提高。如日本酒井重工开发研究 的SD450型振动压路机，其振动机构为两根振动轴在水平方向对称配置，两轴作反向同步旋转，激振 力在水平方向的合力为0，产生理论上纯粹的垂直振动。

冲击式压路机。冲击式压路机使用的是多变形滚轮，在牵引装置的拖引下，其重心升高积蓄势 能，与牵引力联合作用使得滚轮以每秒3~5次顺序地沿着前进方向倒下，对地面产生巨大的冲击力， 这种剧烈的冲击具有地震波的传播特性，其压实深度能随压实遍数的增加而递增。试验表明，一台 冲击能量15kJ的压路机碾压15~20遍，在5m深处的压实度可达90%~92%。冲击式压路机在超厚铺 层压实领域特别是在厚填方、塌陷性土壤和干砂压实方面有着很大的潜在优势。冲击式压路机最 显著的特点是压实轮形状为非圆柱形，即三边、四边、五边和六边形，这种压实轮有一系列交替排列 的凸点和平整的冲击面。冲击压实同时具有静力、搓揉、振夯、冲击的作用和静压振动压(低幅高频) 冲击压(高幅低频)的冲击压实原理。压实轮凸点与冲击平面交替抬升与落下，使压实轮产生势能和 动能，对地面产生集中的冲击能量，连续快速地对填料或地面产生夯击作用，对填料或地面进行碾 压与压实并具有地震波的传播特性。这种冲击式压路机在重型压实领域有很大的潜在优势，有可 能成为高填方、塌陷性土壤和干沙压实方面的一种主要机型。

特殊压路机。如用于工程兵道路、机场、大坝以及其它建筑施工项目的高速压路机；有适合 于路面磨耗层压实的薄层路面振动压路机，瑞典戴纳派克公司研制的CC232型串联压路机 ，主要目标是碾压厚度40mm以下的，含碎石多的薄层路面。该机高频低幅，有70HZ10.22mm与 54HZ10.5mm两组振动参数。具有较低频率和较大的碾压力，同时不会把薄层中的石块碾碎。英 格索兰公司生产的沟槽压路机，还有路肩压路机、斜坡压路机、水下压路机等都属于此类。路肩专 用压路机：美国ROADTEC公司研制的TR75型压路机，工作质量1.66t，碾压宽度457-1200mm。 其一侧安装了两个压实滚轮，另一侧为驱动行走的轮胎。轮胎行走在路面上，两个滚轮可伸缩调 节，以改变碾压宽度。这种路肩专用压路机，可以防止路肩被压塌或者路面被碾伤。如沟槽专用 压路机：德国和美国的一些公司生产有专用压实沟槽的振动压路机，其工作质量大都在1.25t左 右，压实宽度为500-800mm。沟槽专用压路机采用四个滚轮全驱动，可就地转向，机架窄于压实 宽度，一般采用遥控。这种压路机的激振力可达机器重力的4-5倍，适合于压实沟渠和管道建筑基 础等。

高性能无人驾驶振动压路机。由国防科技大学科研部研究的压路机，该压路机包括振动式压路机 本体、自动控制测控单元、无线遥控装置和自动示警报警安全保护装置等组成部分。在机械结构上除 继承和保持现有压路机w1102d上引进的德国先进技术外，还新增了自动驾驶作业系统，系统按模块 化设计。采用了智能移动机器人高科技和国际上振动式压路机的先进技术，提供了远距离遥控、自动 编程控制和人工驾驶三种操作方式。该压路机是国家“863”高技术成果，工程样机在1999年1月通 过机器人主题专家组验收，其技术性能达到了九十年代国际同类系统先进水平。样机在实际工程工地 上进行了长达三个月的工业性使用试运行，其工程可靠性和工业可使用性均达到了设计要求，现已进 入小批量试产阶段。该压路机采用模块化组合结构，扩展性强。振动压路机本体和无人驾驶控制模 块可分别单独生产，相互连接灵活，接口标准、简单，具有施工效率高、压实质量好、操作人员劳动 强度低的优点，是铁路、公路、机场、港口和堤坝等大规模高等级工程的理想压实设备，特别适合于 险工险段、城市垃圾场压实等极限条件下的施工作业。

铰接式静作用三轮压路机。这种机型采用振动压路机成熟的铰接车架结构，实现全铰接转向，确 保无论是直线行驶还是弯道压实前后轮轨迹重合关系不变；采用液压传动实现后轮或全轮驱动，而且 前、后轮设计成等直径和等线压力，因而保持了三轮压路机行驶稳定性好多优点，同时具有了压实平 整度高的优点，既适合压实碎石路基，又适于压实沥青混凝土地路面。代表性的产品有DYNAPAC公 司的CS141(11t)等。

振荡压路机。振荡轮内两根平行偏心轴作同向同步旋转，偏心块的相位差为1800，因而离心力合 成为一个使轮体绕轮心扭转的力偶矩，对土体产生水平揉搓作用。振荡压实作用的特点是振动轮在压 实过程中始终与地面接触，振动波不会向两侧传播，从而改善了机器本身的工作条件和减轻了对环 境的振动干扰。振荡压路机在压实沥青路面和RCC路面时已显示了众所公认的良好效果，在对振动敏 感的地方施工也是不错的选择，这将是其重点推广应用的领域。振荡压路机可以说是一种薄铺层压实 机械，代表性的产品有HAMM公司的HD075K等。

混沌振动压路机。在位于轮心的振动轴上有多个激振器，每一个激振器的振动频率各不相同，因 而振幅也呈周期性变化，从而实现具有一定频带和幅带的非定向振动。代表性的产品有徐工的 YZH10等。

复合振动压路机。将振动与振荡压实技术结合起来，其典型的结构是在振荡压实机构的基础上， 将中间传动轴变为振动轴，即位于轮心的振动轴产生的离心力，以及双振动轴静偏心矩叠加产生的作 用在轮心的力偶矩，始终联合作用在轮体上，从而实现轮体的非定向振动。其产品尚在研发中。

薄层路面振动压路机。DYNAPAC公司研制的CC232型串联式振动压路机，主要是用于碾压 厚度40mm以下、小粒径石籽含量多的薄铺层路面。该机振动参数采用高频低幅匹配。这种机型比 其它低频机型具有大得多的碾压力度，同时又不会把薄层中的石籽碾碎，因而特别适合于路面磨 耗层的压实。

智能压路机。能够根据土壤特性变化状况自动调节振动频率和振幅。最具代表性的是BOMAG公 司首创的智能压实系统。这种智能压实系统，可以使振动轮在垂直与水平振动的两个 极限之间的任何状态下工作。在碾压低密度材料时，振动轮在垂 直方向输出最大激振力；当材料密实度增加说，激振力的输出相对于垂直方向有一个夹角，此时 振动可分解为垂直与水平两个方向，垂直方向的有效振幅相应减小；在碾压高密度材料时，振幅 的输出为水平方向垂直方向上为“０”。这种自动调幅智能压实系统能够自动选择与被压实材料的 密实度状况想匹配的振幅，从而消除材料出现压实不足或过压实现象，提高了压实均匀度；同时 消除了振动轮的跳振现象，避免压碎粗骨料。该系统有手动控制和自动运行两种模式，手控时可 有六个档次的垂直振幅(0到最大)供操作人员选择；当压路机改变运行方向时，智能系统可使激 振力的方向随之自动切换，才能感而提高了压实质量。

履带式压路机。利用高频振动，可以大大降低被压实材料颗粒之间的内聚力和摩擦阻力等，使 材料易于被压实，因而振动压路机能够对较低温度下的沥青混凝土进行有效压实。沥青混凝土在 150℃-160℃时具有非常好的流动性，同样易于被压实，但振动压路机的钢轮会使材料产生大量推 移。加拿大Carleton大学HalimA.0教授在大量试验的基础上，发现用大面积的履带作为压实装置， 不仅类似于轮胎压路机的揉搓作用更明显，而且压实效率更高，于是发明了橡胶履带压路机 (AMIR-1)。澳大利亚先锋道路公司RichadI.J在HalimA.0教授发明的基础上，发明了金属履带沥 青路面压路机(HIDAC)。具有加热功能的金属履带，既能保证沥青混凝土进入压实状态时的温度， 又避免了沥青粘附现象。

4.4压路机的外观质量将有大的改观

压路机的外观质量的无外乎三个方面：一压路机的整机的外型设计；二是表面构件的工艺处 理；三是外部涂料包装。产品的形态设计是压路机整机结构设计的重要组成部分，在国外一些实 力雄厚的大公司都特别重视压路机产品的造型，不但要满足实用性，还要强调时尚性。根据不同 产品的不同用途及环境要求，大胆创新压路机车型构造。同时充分考虑操作者在作业中的视觉感 受，体现出以人为本的设计思想及独特的文化理念。我国一些压路机厂家在某些方面已努力力改 进其设计。如驾驶室的改进，从造型到功能配置都比过去有较大的进步，达到了既美观又实用的 效果。表面构件的工艺处理，即在加工中的零部件的粗糙度及焊道接口等部件的处理上，要求精 致而紧凑，表面光滑，边缘细腻，进而为下道工序涂装创造良好的前提。严格涂装工艺是解决压 路机整机外观质量的重要一环。提高喷漆质量，首先要选择好压路机油漆的种类，一个产品的涂 装需要底漆及各种面漆，作为压路机生产厂家要从产品的特点及环保要求出发，结合行业标准、 生产实际，选购油漆生产厂家或合作生产适合本单位产品的配套漆种；其次要抓好喷涂的工艺设 计与工序管理。一个压路机产品由许多总成和零部件组成，种类繁多，形状复杂，要保证喷漆质 量就要求对主机、各总成及零部件制定出严格的工艺流程和质量标准。总之，提高外观质量是压 路机产品国际化的必然要求，也是压路机各厂家品牌战略的重要内容。

4.5压路机的驾驶室造型会有大的改观

目前国产压路机的机型的造型大都追求随流线型，车身的套色也很考究，每个主机都有自己 的特色。主要表现在：采用了工程塑料类内饰；控制箱与仪表台全部采用质感湿润的塑料制品或 造型美观、线条流畅的玻璃钢制品；液晶显示的集成仪表面板已采用。而国产的驾驶室内的金属 件的表面很粗糙，没作精细的工艺处理。而国外压路机的驾驶室造型的较多，业内专家指出：国 外压路机的驾驶室造型的主流是：驾驶室采用简洁流畅、美观大方的大圆弧造型，宽敞明亮、造 型优美、视野开阔；人机工程学原理蕴涵于各功能件的布局中，系统设计及制造的内饰突出的体 现了其整体性的优势，如座椅宽大舒适可调，使人能够舒适、安全、方便地操作驾驶，提高了工 作的效率；整机流线活泼、富有动感。国外压路机的机型的驾驶室投入大量的模具外，驾驶室内 部的控制箱、仪表台、空调外罩、座椅和地板垫等都投入了大量的模具，单驾驶室内部就使用了 注塑模具、塑料模具、橡胶模具、板金冲压模具等；国外压路机的驾驶室注重操作舒适感：主要 体现在各功能件的布局充分体现了人机工程学的原理；加宽了驾驶室；选用机械悬浮且较宽大舒 适的高级座椅，座椅可前后上下调动，这样一来满足了司机生理、心理的需要，既可以减轻司机 工作时的疲劳，又可以提高司机的工作效率。国外的驾驶室的发展趋势：总体来说，国际压路机 的驾驶室日益体现了人机工程学的原理，向着更安全、更舒适、更可靠且操作更方便、更灵活、外 形更美观、结构更加合理的趋势发展；压路机的驾驶室总成的概念日益完善。国际化生产配套的 压路机的驾驶室总成已经形成了，包括：驾驶室的结构件总成、电器仪表总成、操纵装置总成、座 椅、仪表盘支架总成及舒适软化的驾驶室内部装饰等国际化配套生产的体系。驾驶室形成了一个 符合人机工程学的有机整体；压路机的多品种、多用途、中小批量满足各种压路机的产品需要的 驾驶室是压路机的驾驶室的主要特点之一；压路机的造型风格的发展趋势：直线、棱角造型风格， 仍然沿用。例如，宝马的压路机驾驶室、卡特彼勒的压路机驾驶室、戴纳派克的压路机驾驶室； 圆弧、曲面流线造型风格，已被广泛地使用在各种压路机的驾驶室上，特别是由专业化生产厂生 产的各种驾驶室；面积大、视野大、浅色玻璃的使用已成发展趋势。