3y12/15型压路机部件改进及整机改造

摘 要

3y12/15型压路机是我们生产多年的主打产品，在长时间的生产中摸索出一些维修、 改进办法，对推进产品的改造，特别是对已经使用多年的产品进行综合的技术改造，能 在新时期内发挥新的作用。

关键词

压路机 部件 整机 改造

我单位（原安徽省公路机械厂）系交通部在安徽省唯一生产筑养路机械的定点厂，是全国压实机 械行业最早成员之一。早在上世纪70年代我们就开始生产2 y3/4t 压路机，先后与长沙建机所、交通部公路科研所及上海工程机械厂等单位联合开发 3y10/12、3y12/15、3y15/18、3y18/21、3yj18/22、2y3/4、2 y8/10、YZD4等各种规格的压路机。我们生产的压路机除用于本省公路、市政道路建设外， 还远销江苏、浙江、江西、湖南、湖北、内蒙古、青海等省。其中3 y12/15型是诸多压路机中生产量最大、销售势头最好的一种产品，经过几十年的生 产、施工实践，我们不断根据用户要求，改进我们的产品，本文对3 y12/15型压路机的部分部件改进作出总结综述，以期与同行们探讨更新更好的办 法，为用户奉献更好的产品。

1 转向油缸的改进

转向油缸是压路机液压系统的重要部件，多采用双作用单杆活塞式油缸。各种类型静作用压 路机的转向油缸其结构基本相同，常见的故障也相似，通常是油缸内泄、外漏、自由行程加大等，如不及时排除，不仅浪费液压油，减小油缸的作用力，而且增大压路机机手的操作劳动强度，影 响压实平整度，严重时压路机不能行驶，甚至会带来其他的故障。最早我厂生产的3 y10/12型压路机，开始使用的转向油缸为老式油缸，靠6根 紧固螺栓将两端连接，其结构如图1所示。3y12/15型压路机转向油缸常出现外漏、内泄现象，特 别是内泄。其外漏多数原因是Φ45ABC组合油封磨损和老化，或者活塞杆磨损造成 ；内泄的主要原因是牛皮碗磨损或牛皮碗的压板裂碎。这种结构装配时不小心牛皮碗就会产生切边现象，易于 造成内泄，所以装配时，应将前端盖、压板、一个牛皮碗、活塞、压板紧固螺母涂上润滑油依次 装上。当螺母露头后，松掉螺母再装上另一个牛皮碗，用压板螺母和开口销紧固后拉活塞杆，然 后将后端盖装上。采用这种方法可避免先装入的牛皮碗产生被切边现象。再将6个紧固螺栓装上， 并对称依次拧紧，最后用扭力扳手对称拧到80-90N。更主要的是牛皮碗一般无标准件可选购，要 自行设计一套压模。买来的牛皮皮质与使用寿命有很大关系，厚了难成形，薄了不经用。牛皮买 来后要浸泡，浸泡时间、烘干温度、烘干时间不恰当等，都是造成皮碗使用寿命的原因。老式油 缸的牛皮碗易老化，ABC组合密封圈易磨损，故我们改成现在使用的转向油缸， (见图2)。这种油缸，考虑活塞杆与缸体之间的相对运动，为防止 高压油外漏，在端盖与导套的内孔各设一个密封圈。考虑活塞运动防止内泄，在活塞与缸筒内壁 之间设置两道密封圈。而活塞与活塞杆之间、导套与缸筒之间组装后是相对静止的，所以只设一 道密封圈，使用后效果较好。

图1 原先使用的转向油缸
1-缸盖； 2-紧固螺栓；3-缸筒；4-螺母；5-压板；6-活塞；7-牛皮碗；8-活塞杆；9-端 盖；10-ABC密封圈；11-压盖；12-衬套；

图2 现在使用的油缸

1-活塞杆； 2-端盂；3-导套；4-缸筒；5-密封圈；6-活塞；

改进后的密封圈为耐油橡胶制成的标准“Ｏ”型密封圈，成本低，密封效果好，使用时间长，维 修更换方便。但长时间使用后也会出现外漏与内泄。排除方法是：拆开油缸，取下活塞杆上的开口 销和固定螺母，然后依次取出活塞、导套和端盖，并将活塞上的Φ90×5.7、Φ30×3.5和导套上的 Φ90×5.7、Φ41×3.5的“O”型密封圈取出。若活塞和导套内部的密封圈不易拆下，可用一节8#或 10#铁丝，一端锤扁，并根据孔的位置板弯，将该端插入密封圈槽内，即可将密封圈从槽内取出。安 装时将导套装上活塞，应用专用套装配油封，否则极易将Φ41×3.5的“O”型密封圈切坏。我们设 计制作了一个专用装配套，(见图3)，可方便地装配导套，而不会切坏油封。

图3 装油封专用套

2 液压油泵的改进

液压油泵是对液压油加压，供给液压转向器。根据左右转弯幅度大小需要，输送到液压油缸，驱 动转向臂，达到压路机在前进或后退过程中调节转向轮转向角度的目的。

原来生产的3y12/15型压路机采用BC63齿轮泵，需要油泵支座、油泵、皮带盘、三角皮带等多 个零部件组成。它是通过安装在机身内侧左前下方的一段24#短槽钢上，靠柴油机带动散热器的宝塔 皮带轮驱动，(见图10)，原始结构如图4所示，它有以下弊端：

图4 改进前液压油泵工作结构
1-油泵； 2-油泵支座；3-油泵皮带盘

2.1加工制造麻烦

24#槽钢上要铣出供安装油泵支座的长孔，加焊张紧三角皮带的螺杆用的支撑螺母；油泵支座要 铸造毛坯、划线、铣刨两互相垂直平面、镗钻孔、攻丝等；油泵皮带盘要铸造毛坯，然后车、镗锥孔、 插键槽等。

2.2安装麻烦

首先确定24#短槽钢焊在机身内侧左前下方位置要划线。焊时还要确保槽钢大面呈水平；预安装 好带油泵支座及油泵皮带盘的油泵总成，再安装三角皮带，由于制造安装的误差及油泵皮带盘与柴油机宝塔皮带轮距离很近，只能选很短的三角皮带， 施工的间隙很小等因素，所以操作起来很麻烦。

2.3维修频繁，且麻烦

考虑油泵轴及键的使用寿命，油泵皮带盘设计时选用灰铸铁HT200，从铸造工艺上讲，皮带盘轮 彀部分孔小，不宜下泥芯，所以浇注，毛坯成形过程中，极易造成皮带盘轮毂部位形成热节，热节部 位的铸造晶粒粗大组织疏松，加工成形后键槽部位耐磨性很差，强度也很低，使用不了多久，皮带盘 的键槽磨损，造成皮带盘脱松，甚至掉下，液压泵无法泵油，维修频繁且安装麻烦。

此后我们试图将油泵皮带盘的材质改为ZG230-450，但因成本加大、三角皮带磨损严重等 问题，还是未能减少用户投诉。后来选用QC18/10-35齿轮泵，该泵为嵌入式泵，即油泵驱动齿轮可装 入4135型柴油机正时齿轮室内。这样，24#槽钢、油泵支座、油泵皮带盘、三角皮带、张紧螺栓等联 接件完全取消，降低于生产成本，并且不易损坏。

3 转向臂的改进

压路机转向臂安装在机头的两层支撑板之间，如图5所示。 材料为ZG270-500，它抱住转向轮的转向立轴，由转向油缸的活塞杆与转向臂的臂端 （图中右端）铰接。当转向油缸的活塞杆做伸长或收缩运动时，转向臂抱住转向立轴作水平方向的旋 转，再带动叉脚、方框，使转向轮作转向动作。考虑初始压实路面的不平整，叉脚与方框之间也是铰接，转向轮既可水平方向转动，也可左右上下摆动。

图5 转向臂与转向轮结构图

1-叉脚； 2-轴承；3-转向立轴；4-转向臂；5-轴承；6-轮轴；7-轴座

原先的转向臂如图6所示，因为是两部分联接而成的，除毛坯材料多、加工费时多外，更主要的 是装配时要均匀地安装并拧紧两组4个螺栓，才能达到转向臂抢紧转向立轴的作用。因为转向臂安装 时要保持转向臂与压路机前进方向呈一定的夹角，才能同时与立轴上的键连接和转向油缸的活塞杆铰 接。因此装配后要保证两对4个螺栓受力均匀往往是很难的。再加上投入使用后柴油机震动及道路颠 簸，很容易造成螺栓松动。如果驾驶人员只顾赶工程进度，不能及时发现，很快转向臂的键槽就会被 损坏，造成压路机无法方向。

图6 原先使用的转向臂

为此，我们重新设计新的转向臂，如图7所示。新转向臂不仅毛坯质量轻，而且加工工序和工时 少，且安装时只需拧紧一组螺栓就行了，通过56年的工业生产实践，除极少量毛坯材质有问题，基本 上没有损坏事故发生。不仅给加工制造带来了方便，并且使压路机安全使用得到保障。

图7 改进后的转向臂

4 联轴器的改进

3y12/15型压路机联轴器用于发动机与变速箱之间的联接。开始采用的是挠性联轴器，即 4块δ12厚的橡胶联接块，中间有12层尼龙丝，其抗扭强度达48kgf/cm，表面V式硬度为90，启动和过载时对发动机和变速箱有一定的保护作用。它要求半联 轴器在与橡胶块联接的部位打孔攻丝，需要用拉床加工与之联接的柴油机主离合器输出轴、齿轮箱的 输入轴上的花键相配合的花键孔。这种橡胶块从装配开始就受到不同的外力作用，橡胶块将弯成倒 “U”字形，其外侧受到位伸力作用、内侧受到挤压力作用，时间久了橡胶块就会疲劳，老化，以至开 裂。见图8所示。

图8 挠性联轴器
1-半联轴器； 2-螺栓；3-橡胶块；4-止推垫片

为此，我们选用了国家标准GB5844-86推荐的轮胎式联轴器，如图9所示。

图9 轮胎式联轴器
1-半联轴器； 2-螺栓；3-轮胎环；4-半联轴器；5-止推垫片

这种联轴器的优点是：

1）联接强度高，传动扭力大，4135AK-３型柴油机传动最大扭矩为4787N.m，而轮胎式联轴器 的公称扭矩可达6300N.m，

2）降低安装精度要求。原来的万向十字节或橡胶联接块同轴度要求≤1mm，而采用轮胎式联 轴器可降低至≤2.5mm。

3）轮胎式联轴器也属于柔性联接，在启动和过载时，对发动机和齿轮箱有良好的保护作用。

4）轮胎式联轴器的半联轴器上只需打孔，而不需攻丝，既节省了材料，又节约了加工工时。

从1996年至今，经过售后服务部门统计，虽然轮胎环价格比橡胶块贵一倍，但使用寿命却提高 到三倍多，用户因此反映良好。

5 倒顺离合器的改进

3y12/15型压路机传动系统见图10。柴油机的动力通过主离合器、挠性联轴节（器）、变速箱传 至最终传动机构，驱动两个后轮。3y12/15（包括3y10/12、3 y15/18、3y18/21、3yj18/22）型压路机的主离合器多采用干式双片常压式摩擦片离合器。 变速箱是传动系统的主要总成，它具有换向，变速和差速三种作用，其结构包括换向机构、换向操纵机构、变速机构、变速操纵机构、差速机构及差速操纵机构等。

图10 3Y12/15型压路机传动系统
1-发动机； 2-主离合器；3-挠性联轴节；4-换向机构；5-盘式制动器；6-差速锁；7-最终传 动装置；8-差速器；9-变速机构；10-齿轮油泵

最早使用的换向机构见图11，换向机构主要由变速箱前部的倒顺换向离合器组成。两个锥齿轮 7靠滚柱轴承支承于第二轴9上，两个具有内齿的离合器外壳6分别用螺钉固定在两个锥齿轮的端 部。齿轮箱的第一轴主动锥齿轮与两个从动锥齿轮7是常啮合的。离合器外壳内装有摩擦片等零件，其 主动摩擦片借外齿与离合器外壳联接，从动摩擦片4是通过花键套13与第二轴联接。

图11 3Y12/15型压路机换向机构
1-移动套； 2-双臂杠杆；3-主动摩擦片；4-从动摩擦片；5-分离弹簧；6-离合器外壳；7-锥形齿轮；8-中间小齿轮；9-第二轴；10-可 调整的外压板；11-定位销；12-定位销楔块；13-花键套

操纵换向机构手柄使一端移动套向内移动，套上斜槽压着双臂杠杆2的一端使之转动。此时双臂 杠杆的另一端就紧压着离合器的压板，从而使离合器接合。同时另一端移动套则向外移动，离合器借3个中间分离弹簧的弹力而分离。反之，作用相同。 因此通过换向操纵机构变换移动套位置，即可得到第二轴正反两个回转方向，第二轴上有个中间的小 齿轮，它与变速机构的第三轴上齿轮啮合，把正反方向的运动传递出去。

离合器的间隙是靠转动外压板10来调整的。调整时只需将定位销楔块12拉出，并转90 ^o使之卡放在外压板的外端面上，再转动压板，调好后仍将 定位销插入相应的孔中。外压板转动一个孔位的调节量为0.055mm。

这种摩擦片式结构离合器，从理论上讲优于其它型式结构的离合器，当压路机超负荷工作时能产 生打滑，保护其它零件不受损坏，是摩擦片式离合器的一大优点，但也存在如下的 缺点：

1）结构复杂。图中还有未标注的零件有：花键套上的定位块 及固定螺钉、双臂杠杆的支撑销子、分离弹簧的导柱、移动套的 定向滑动键、定位销楔块内的压弹簧等等。

2）材料费用大，加工要求高。主动摩擦 是粉末冶金加工而成，从动摩擦片是高碳钢薄板淬火而成，它们分别有外齿和内 齿；双臂杠杆是60si2Mn弹簧钢制作，先锻制、退火、创、磨。再 线切割、打孔、最后还要高频淬火。加工中还要保证3个一组的 双臂杠杆控制在很小误差范围，工作时才能平行推进挤紧主、从 动摩擦片成一体。

3）装配费事，装好后还要反复调整才能达到设计效果，对工人的技术要求也比较高。同理，维 修时的材料和维修费用也大。

4）这种结构不适应现在路面工作条件和大吨位压路机的要求。工作中常出现打滑、烧损摩擦片 和其他零件的损坏现象，影响施工进度。

曾考虑过用增大磨擦力来改进摩擦片离合器，但要改的零件太多。因此，我们采用齿轮式离合器 代替。(见图12)。具体做法是：取消原结构中的双臂杠杆、主动摩擦片、从动摩擦片、分离弹簧、固定 内压板、可调整外压板、调整螺母，定位销楔块等零件，用一个与移动套(滑环)、花键套为一体的外 齿轮，与离合器外壳的内齿能很好的啮合，并能自由地移进移出。改进后的优点是：(1)结构简单。制造成本降低；(2)安装维修方便。对工人的技术要求 不高 ；(3)离合器承载扭矩大，不存在打滑现象，无须调整等。1998-1999年我们试改了几台压路机，用 户反映良好，2000年之后生产的压路机全部采用齿轮式离合器。原来售出的采用摩擦片式离合器的压 路机用户闻讯后，纷纷找上门来要求改造。

图12 齿轮式离合器示意图

6 倒顺离合器操纵部分的改进

倒顺离合器无论是摩擦片式或者齿轮式，都是通过一根与二轴平行的滑杆上固定两个铸钢件的拨 叉来回移动、带动二轴上的移动套(即滑环)，使其分别让一端啮合一端分离，来进行正反方向回转工 作的。而滑杆的平行移动，是靠滑杆在齿轮箱的左边外侧端头经向一个销轴，插入旁边的一个带螺旋 沟槽的扇形槽轮，由槽轮在一个固定的旋转角度范围内来回旋转，带动滑杆作水平往返移动。由图13 可见，由于操纵手柄长（1408mm），扇形槽轮旋转不很大的角度时，操纵手柄上方要划很长的弧线， 驾驶台底板开出很长的豁口。另外，在驾驶员座椅的左边安装操纵手柄，驾驶人员上下进出很不方 便。根据用户反映，采取(见图14)在齿轮箱上方架设两个水平轴承座，将原来的操纵手柄改为两节短 柄，中间是活动铰接，铰接处下短柄开长孔，上下焊死，到了齿轮箱顶面通过架设水平轴承座，支起 一根水平小轴，左端与两节短柄上方焊死，右边只须加焊一个短的操纵手柄。

表13 原倒顺离合器操纵杆
1-滑杆； 2-扇形槽轮；3-操纵手柄

表14 改进后的倒顺离合器操纵机构
1-滑杆； 2-扇形槽轮；3-铰接连杆；4-操纵手柄；5-支撑轴承座

改进后的操纵手柄只需划较短的弧线就能完成倒顺换档。驾驶员风趣地说：”原来倒顺换档像是开“黄河”车 ，现在的换档就好比开面包车“。由于操纵手柄行程缩短，驾驶室底板上只须开一个短 豁口就行了。施工时窜进驾驶室的灰尘也大大减少。另外，驾驶员上下进出方便自如 。

7 驾驶室的改进

最早的驾驶室是采用粗帆布顶棚的简易结构。后来考虑施工中灰尘比较大，影响驾驶员视线，在 驾驶员前方安装一挡风玻璃。上世纪80年代，我们设计了一个轿子驾驶楼，安装在驾驶台支架上。后 面开了个小门，左右是玻璃拉窗，顶部安装一小顶灯。进入90年代，将左右窗往外伸30cm左右，窗口做成可全开启的，顶部安了一个吊扇；在驾驶楼正前方挡风玻璃上，安装了雨刮器；整个驾驶室加 装装饰板；驾驶员座椅改成可调式靠椅；在驾驶楼的左后下方安装一个后大灯，以便夜间施工作业。

8 驱轮动的改进

3y12/15型压路机驱动轮(见图15)最早设计的外圈是铸钢件 。上世纪70年代，随着能源及原材料价格上涨，改用钢材卷制外圈，内嵌价廉灰铸铁 HT100配重。根据卷板机的加工能力，两层δ22mm普通钢板卷制，端面打大坡口焊接，并在外 圈圆周开8~10个Φ40~50口子将两层卷板加焊成一整体。1988年初试制10台，用户 反映，所有加焊坡口开裂，形成内外两层卷板分离。调研后我 们分析认为：内外两层卷板虽然打了坡口焊接，车加工后，能保留的焊接部分很少了 ，加上运行中两层钢板受力方向不一致，是造成分离开裂的主要原 因。此后我们选用一层δ36mm厚钢板卷制。

表15 3Y12/15压路机驱动压轮

原始设计的3y12/15型压路机重12t，加载后重15t。线压力为：不加载时780N/cm；加载后970N/ cm。用钢板卷制轮圈代替铸钢驱动轮圈后，为保持压路机重量，在驱动轮的幅板内侧加装铸铁配重。 由于驱动轮内腔空间减小，则采用加铁砂的办法，另外在轮子的外幅板上加装配重块组，即用螺栓固 定在驱动轮的外轮幅板上。经过地磅实测后，计算驱动轮的线压力达986N/cm以上，达到18t的压路机的标准。可上二级及二级以上公路施工应用。改 进后的压路机的也可根据需要拆去配重块组，仍保持原有质量。方便机器转移场地。

9 发动机及附件的改进

3y12/415型压路机原采用4135k-2型柴油机，加载改进后动力略显不足，采用4135AK-3型柴油 机，功率增加25%。

采用4135AK-3型柴油机后，相应地将原来的CA-10离合器改用135系列柴油机专用767-40离合 器，传递功率及扭矩能力增加50%。

过去生产的静碾压路机手油门，一直采用传统的钢丝拉升结构。后来选用推拉软轴，既可进行长 距离控制，又可进行微调；既可放开，又可锁死。完全满足了压路机不同工况的供油要求。

10 3y12/15压路机的技术改造效果

改造后的3y12/15型压路机能否达到3y18/21型压路机的使用效果，根据压路机压实生产率来分 析：决定静碾式光轮压路机压实生产率的主要因素是轮宽、滚压速度、滚压遍数、工作效率等。

压实生产率计算公式：

式中；B－滚压带的宽度，m；

b－两相邻滚压宽的重叠宽度，m，一 般取b＝0.15~0.25m

L－滚压作业路段长度，m；

V－滚压作业速度，m/s；

t－转弯调头或换挡时间，一般情况说 转弯t＝15~20S,换挡t＝2-5S

n－同一作业路段需滚压的遍数；

k－时间利用率，一般取k＝0.85~0.9

改造后的3y12/15型压路机与3y18/21型压路机对比，b、 l、t、n、k相同，虽然3y18/21型压路机的B要大一些，但3 y12/15型压路机的V要快一些。把时间利用率k提高一点，加之3 y12/15型压路机的外型尺寸(4735×2125×2350)比3y18/21型 压路机外型尺寸(5120×2960×2376)要小，转弯调头方便，也就是公式中t要小得多。总之，改造 的3y12/15型压路机的生产率可以接近或达到3y18/21压路机不加载时的生产率。
工程建设机械2005.NO.10

机械设计