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本文闡述了搗固裝置的發(fā)展概況，重點(diǎn)論述了搗固裝置激振技術(shù)研究現(xiàn)狀，最后，指出了目前存在的問題，并對(duì)解決方法進(jìn)行了探討。

國(guó)內(nèi)外搗固裝置現(xiàn)狀和研究概況

國(guó)際搗固車的發(fā)展過程經(jīng)歷了由步進(jìn)式發(fā)展為連續(xù)式，單枕?yè)v固到雙枕?yè)v固乃至多枕?yè)v固，單一的搗固模式到多種作業(yè)模式，檢測(cè)方式由弦線檢測(cè)發(fā)展到光學(xué)檢測(cè)，由線路幾何參數(shù)相對(duì)基準(zhǔn)的檢測(cè)發(fā)展到線路幾何參數(shù)絕對(duì)基準(zhǔn)檢測(cè)。搗固技術(shù)一直是沿著提高作業(yè)效率、提高作業(yè)控制精度、提高作業(yè)質(zhì)量的軌跡發(fā)展。國(guó)外Plasser公司、Matisa公司和Harsco三家公司產(chǎn)品技術(shù)已趨成熟，生產(chǎn)的搗固機(jī)械大多為重型、高效、多功能等形式。Plasser公司成立于1953年，總部在奧地利，是當(dāng)今全球最著名的鐵路工程機(jī)械制造商之一；是專門從事對(duì)鐵路線路、道岔和接觸網(wǎng)的新建、大修與養(yǎng)護(hù)作業(yè)的機(jī)械和車輛的研究、開發(fā)、制造和銷售的專業(yè)廠家。目前，所制造的D09-32型搗固車采用連續(xù)式搗固作業(yè)，弦線檢測(cè)方式，能以三點(diǎn)或四點(diǎn)法引導(dǎo)作業(yè)，其搗固裝置采用偏心軸連桿搖擺式激振方式。Matisa公司是世界著名的大型養(yǎng)路機(jī)械制造商，從1945年在瑞士正式成立以來(lái)，以生產(chǎn)搗固機(jī)馳名世界。振動(dòng)、夾持搗固法就是它的專利。該公司產(chǎn)品一度壟斷國(guó)際市場(chǎng)，行銷世界各地。主要產(chǎn)品有抄平、起撥道搗固機(jī)及其他大型養(yǎng)路機(jī)械等，目前作業(yè)檢測(cè)采用光學(xué)檢測(cè)方式，作業(yè)精度高，其搗固裝置采用雙軸橢圓激振方式。Harsco公司是美國(guó)專業(yè)生產(chǎn)鐵路養(yǎng)路機(jī)械，具有100年的歷史，在美國(guó)南卡羅來(lái)納、密歇根、明尼蘇達(dá)、和澳大利亞及英國(guó)有生產(chǎn)基地。其主要產(chǎn)品有MARK系列搗固車及其它線路維修車，所制造的搗固車在北美洲擁有大部分市場(chǎng)，目前作業(yè)檢測(cè)采用光學(xué)檢測(cè)方式，控制系統(tǒng)采用總性控制技術(shù)，其搗固裝置采用水平面扭轉(zhuǎn)激振方式。有關(guān)國(guó)外這方面的相關(guān)技術(shù)多查詢于國(guó)外專利，因?yàn)樵谠摲矫嫦嚓P(guān)的研究文獻(xiàn)及技術(shù)資料涉及到企業(yè)生存發(fā)展，所以相關(guān)研究資料鮮有公開。

目前，國(guó)外搗固機(jī)械的主要發(fā)展研究方向如下：（1）向高效率發(fā)展。搗固裝置向同時(shí)搗固多根軌枕的方向發(fā)展以提高作業(yè)效率。當(dāng)今，搗固車作業(yè)效率可達(dá)2000m/h。（2）向綜合作業(yè)發(fā)展。搗固車大都設(shè)有抄平裝置、起撥道裝置，有的還裝有枕端夯實(shí)裝置，故可同時(shí)完成多項(xiàng)作業(yè)任務(wù)。（3）向高精度、自動(dòng)化發(fā)展。大多數(shù)搗固車都應(yīng)用激光抄平、光電轉(zhuǎn)換、計(jì)算機(jī)控制搗固起撥道裝置，使線路高度差在0.8～1.0mm。（4）向高運(yùn)行速度發(fā)展。搗固機(jī)械在作業(yè)時(shí)采取不間歇的連續(xù)運(yùn)行方式；區(qū)間運(yùn)行速度可達(dá)到80km/h。聯(lián)掛列車運(yùn)行時(shí)，允許速度達(dá)到100km/h。我國(guó)是從20世紀(jì)50年代開始使用機(jī)械搗固的，搗固機(jī)械的發(fā)展大致經(jīng)歷了三個(gè)階段：20世紀(jì)50～70年代，以電動(dòng)搗固機(jī)為主，依據(jù)操縱方式分為手提式和上架式兩種；20世紀(jì)70～80年代，發(fā)展液壓中小型搗固機(jī)，僅適用于新建鐵路或線路大修搗固作業(yè)，在列車密度不大的區(qū)段亦可用于線路維修；20世紀(jì)80～90年代，國(guó)內(nèi)開始引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，制造大型高效綜合作業(yè)搗固機(jī)械。目前，襄樊金鷹重型工程機(jī)械有限公司和昆明中鐵大型養(yǎng)路機(jī)械集團(tuán)有限責(zé)任公司通過引進(jìn)技術(shù)、消化吸收再創(chuàng)新，打破國(guó)外技術(shù)壁壘，開發(fā)出了一批具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新產(chǎn)品，并創(chuàng)立了符合國(guó)情的大型養(yǎng)路機(jī)械發(fā)展模式和技術(shù)體系，站在國(guó)內(nèi)鐵路養(yǎng)路機(jī)械技術(shù)的最前沿，但現(xiàn)有產(chǎn)品關(guān)鍵技術(shù)和核心元件基本依賴引進(jìn)。隨著國(guó)內(nèi)對(duì)國(guó)外三家公司各種搗固車的引進(jìn)，不同類型搗固裝置的技術(shù)理論研究也不斷在深入，主要集中在搗固裝置的振動(dòng)方式、振動(dòng)頻率、振幅、結(jié)構(gòu)組成與激振原理等方面。1997年，韓志青分析了D08-32型雙枕?yè)v固車的搗固裝置[3]，搗固鎬振動(dòng)原理為偏心連桿搖擺式機(jī)械強(qiáng)迫振動(dòng)，方式為簡(jiǎn)諧振動(dòng)[4]，同時(shí)論文依據(jù)“振動(dòng)對(duì)道床效應(yīng)”試驗(yàn)報(bào)告認(rèn)為，振動(dòng)器與道床道碴的諧振頻率為42Hz。2003年，李毅松和翁敏紅對(duì)D09-32型搗固車搗固裝置進(jìn)行了分析研究，并系統(tǒng)闡述了該搗固裝置的功能特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)組成、振動(dòng)夾持方式以及異步穩(wěn)壓搗固原理[6]。2005年，高兵、王有虹就CD08-475型道岔?yè)v固車搗固裝置的結(jié)構(gòu)原理進(jìn)行了總結(jié)分析，闡述了異步定壓力搗固原理及其壓實(shí)過程，認(rèn)為搗固鎬頭最佳振動(dòng)頻率為35Hz，在一定激振力下，軌枕隨搗固頻率的變化而變化，在35Hz左右對(duì)軌枕有小幅的提升作用。經(jīng)驗(yàn)認(rèn)為最佳搗固振幅為3～5mm，最佳擠壓時(shí)間為0.8～1.2s。2008年，應(yīng)立軍等介紹了國(guó)外搗穩(wěn)一體化設(shè)備研制的新進(jìn)展。文獻(xiàn)[9]分析了搗固、穩(wěn)定聯(lián)合作業(yè)模式的工作原理，文獻(xiàn)同時(shí)分析了Matisa搗固裝置的搗實(shí)機(jī)理，指出采用雙軸橢圓振動(dòng)的搗固裝置能對(duì)道碴產(chǎn)生豎直和水平雙向的振動(dòng)，能有效提高道碴的密實(shí)度，改善道床的穩(wěn)定性，并對(duì)搗固頻率的選擇進(jìn)行了探討，依據(jù)Plasser公司提供的軌枕隨搗固頻率的變化圖得出軌枕的下沉量在60Hz附近最大，高頻率的振動(dòng)下，道碴流動(dòng)性強(qiáng)，軌道下沉量明顯，有助于提高軌枕穩(wěn)定性。在搗固機(jī)理方面，趙明華、李夕兵等人用振動(dòng)波理論來(lái)解釋振動(dòng)機(jī)理，闡述了橫波、縱波對(duì)道碴的作用。利用振動(dòng)波理論提出了一種推論：在初始的振動(dòng)、搗固次數(shù)增加時(shí)，道碴的密實(shí)度有所提高，道碴密實(shí)度提高到一定程度后，隨著振動(dòng)、搗固次數(shù)的增加，道碴密實(shí)度反而減小。總的來(lái)說(shuō)，國(guó)內(nèi)高校及企業(yè)對(duì)搗固裝置技術(shù)的研究?jī)H停留在對(duì)已有搗固裝置的技術(shù)參數(shù)及結(jié)構(gòu)方面的分析，沒有形成對(duì)搗固裝置的技術(shù)參數(shù)及結(jié)構(gòu)優(yōu)化理論的指導(dǎo)，更未解決強(qiáng)迫振動(dòng)加速搗固鎬磨損、搗固鎬振動(dòng)產(chǎn)生夾持液壓缸擺動(dòng)和搗固鎬振幅和頻率不能無(wú)級(jí)可調(diào)的問題。

搗固裝置激振形式

激振器是附加在某些機(jī)械和設(shè)備上用以產(chǎn)生激勵(lì)力的裝置，是產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)的重要部件。激振器能使被激物體獲得一定形式和強(qiáng)度的振動(dòng)，實(shí)現(xiàn)振動(dòng)模擬或利用振動(dòng)完成搗固、破碎等任務(wù)，已廣泛應(yīng)用于地震模擬、汽車、航空航天、機(jī)電系統(tǒng)及其零部件性能和壽命試驗(yàn)，以及機(jī)械搗固、振動(dòng)破巖和鉆孔等領(lǐng)域。從振動(dòng)動(dòng)力元件的工作原理上看，按激勵(lì)形式的不同，激振形式分為機(jī)械式、電動(dòng)式、液壓式、電致或磁致伸縮效應(yīng)式和氣動(dòng)式等形式。現(xiàn)有各類振動(dòng)激振裝備的性能特點(diǎn)如下。（1）機(jī)械式：主要分為離心式和直接作用式兩類。離心式機(jī)械振動(dòng)裝置的頻率范圍一般為5～100Hz，負(fù)載為50～10000N；直接作用式機(jī)械振動(dòng)裝置的頻率范圍為1～200Hz，可得到很大的推力和較大的振幅。這類振動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低，但上限頻率較低，廣泛應(yīng)用于各種低頻振動(dòng)場(chǎng)合。（2）電動(dòng)式：能產(chǎn)生復(fù)雜的振動(dòng)波形，具有波形失真度較小、工作頻率范圍大等優(yōu)點(diǎn)，由于受到固有磁飽和的限制，不易獲得大激振力，此外，設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜、振動(dòng)位移有限并需要輔助冷卻裝置，因此，主要應(yīng)用于振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)。小型電磁式振動(dòng)臺(tái)的頻率范圍為0～10kHz，大型電動(dòng)式振動(dòng)臺(tái)頻率范圍為0～2kHz，主要應(yīng)用于航空、航天及國(guó)防等領(lǐng)域。（3）液壓式：廣泛地應(yīng)用于振動(dòng)打樁、振動(dòng)鍛造、振動(dòng)造型、振動(dòng)剪切、振動(dòng)壓實(shí)、振動(dòng)輸送、振動(dòng)篩、農(nóng)業(yè)機(jī)械和振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)等。（4）電致或磁致伸縮效應(yīng)式：最新發(fā)展的一類微型振動(dòng)器[19]，能達(dá)到極高的振動(dòng)頻率，可實(shí)現(xiàn)超聲振動(dòng)，振動(dòng)波形基本不失真，但輸出振幅及功率都很小，目前的振動(dòng)輔助加工大都采用此類振動(dòng)器，也成功地應(yīng)用于非圓車削。（5）氣動(dòng)式：主要應(yīng)用于振動(dòng)臺(tái)，與常規(guī)電動(dòng)振動(dòng)臺(tái)相比，氣動(dòng)式振動(dòng)臺(tái)能夠產(chǎn)生一種超高斯幅值分布的寬帶隨機(jī)振動(dòng)，其振動(dòng)激勵(lì)的最高頻率可達(dá)10000Hz，有效頻帶約為20~6000Hz[22-,23]。圖1所示為5類振動(dòng)裝備振動(dòng)頻率及振幅范圍比較，激振頻率范圍皆可滿足搗固裝置。不同激振方式各具特點(diǎn)，在一定程度上能滿足不同的需要。下面將闡述應(yīng)用不同激振技術(shù)搗固裝置的工作原理。全球搗固裝置核心技術(shù)主要由Plasser，Matisa和Harsco三家國(guó)外公司所掌握，它們分別一直沿用其傳統(tǒng)的機(jī)械機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)搗固鎬的振動(dòng)，進(jìn)而夯實(shí)搗固石碴，其各自工作原理如下：#p#分頁(yè)標(biāo)題#e#

1.Plasser系列搗固裝置激振原理

如圖2、3所示，Plasser公司搗固裝置采用了偏心軸連桿搖擺式激振方式，是以馬達(dá)驅(qū)動(dòng)偏心軸旋轉(zhuǎn)，夾持油缸在偏心軸的作用下做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)搗固臂以F為支撐點(diǎn)左右擺動(dòng)，使得搗固頭產(chǎn)生。

2.Matisa系列搗固裝置激振原理

如圖4、5所示，Matisa公司搗固裝置采用了垂直平面內(nèi)橢圓激振方式，通過馬達(dá)帶動(dòng)齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，驅(qū)動(dòng)四根偏心軸旋轉(zhuǎn)，與軸聯(lián)動(dòng)的搗固臂在上方夾持油缸的夾持約束下，迫使下方搗固頭產(chǎn)生橢圓形振動(dòng)，使搗鎬產(chǎn)生豎直和水平兩個(gè)方向的復(fù)合運(yùn)動(dòng)。

3.Harsco系列搗固裝置激振原理

如圖6、7所示，Harsco公司搗固裝置采用了水平面扭轉(zhuǎn)激振方式，由電動(dòng)機(jī)使2個(gè)帶偏心凸輪的中心軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，偏心軸各用來(lái)驅(qū)動(dòng)一個(gè)連桿，連桿通過支持兩個(gè)搗鎬的偏移補(bǔ)償連接器與激振器軸連接，使得搗固頭形成水平面扭轉(zhuǎn)振動(dòng)。國(guó)內(nèi)外幾種搗固機(jī)械的激振原理和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)總結(jié)如表1所示。現(xiàn)有的搗固裝置也是按照激振方式進(jìn)行分類，對(duì)上述搗固裝置的分析可知，搗固裝置的激振系統(tǒng)是用來(lái)實(shí)現(xiàn)與搗固臂固定聯(lián)接的搗鎬的振動(dòng)的部分，應(yīng)用最多的是偏心軸激振。Plasser公司搗固裝置的偏心軸是裝在夾持液壓缸與箱體的鉸接點(diǎn)，Matisa公司搗固裝置的偏心軸是裝在內(nèi)、外搗固臂與箱體的鉸接點(diǎn)，Harsco公司搗固裝置是通過偏心軸和偏移補(bǔ)償連接器驅(qū)動(dòng)搗鎬振動(dòng)。搗固裝置的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)主要是根據(jù)所采用的激振方式?jīng)Q定的，按照驅(qū)動(dòng)方式，上述搗固裝置激振方式多為機(jī)械式。機(jī)械式激振裝置一般是利用凸輪或曲柄連桿等機(jī)構(gòu)直接對(duì)對(duì)象施加周期性載荷，或者是利用偏心質(zhì)量塊旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力作為激勵(lì)力來(lái)對(duì)對(duì)象施加周期性載荷，其工作原理如圖8和圖9所示，其中圖(a)中為曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，圖(b)為凸輪頂桿機(jī)構(gòu)。Plasser、Harsco搗固裝置激振原理屬于曲柄滑塊直接驅(qū)動(dòng)式機(jī)械激振原理，而Matisa搗固裝置激振屬于離心式機(jī)械激振原理。機(jī)械式激振器主要適用于激振幅值較大及頻率較低的工況中，激振波形一般為等振幅正弦波，而只能在停機(jī)的狀態(tài)下改變激勵(lì)振幅。而搗固裝置激振的一個(gè)共同特點(diǎn)是要求載荷和輸出功率大，頻率高且可變，為獲得好的振動(dòng)性能往往還需要振幅和波形可調(diào)可控。

新型液壓激振技術(shù)研究現(xiàn)狀

隨著現(xiàn)代工業(yè)、土木建筑，尤其重載大型工程機(jī)械、航空航天等高科技領(lǐng)域的大量需求及不斷發(fā)展，對(duì)激振技術(shù)的工作頻率范圍及輸出推力的要求也越來(lái)越高。從圖1不同類型振動(dòng)設(shè)備應(yīng)用區(qū)域中可以看出，液壓式激振的力和振幅最大，液壓激振一般是指通過對(duì)液壓控制元件輸入來(lái)實(shí)現(xiàn)液壓執(zhí)行元件作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而使施振對(duì)象起振，主要有交流液壓激振、直流液壓激振、液壓自激振蕩、液壓射流和電液激振等多種方式等。傳統(tǒng)液壓激振技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是：輸出功率大，能量利用率高，輸出特性易于調(diào)節(jié)，機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠，適宜在特殊作業(yè)環(huán)境下工作。缺點(diǎn)是高頻性能較差，期望振動(dòng)波形很難實(shí)現(xiàn)，且波形失真比電動(dòng)激振大，整套系統(tǒng)復(fù)雜，成本較高[31]。

如何在高的工作頻率范圍、增大的輸出推力及振幅始終是液壓激振技術(shù)應(yīng)用在工程機(jī)械所要突破的技術(shù)難題。因此，傳統(tǒng)液壓振動(dòng)技術(shù)通常應(yīng)用于低頻、大推力振動(dòng)領(lǐng)域。在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用的液壓激振器，主要是以液控?fù)Q向閥或伺服閥控制流體的通斷而產(chǎn)生振動(dòng)，由于性價(jià)比及使用場(chǎng)合等因素的限制，在一般的振動(dòng)機(jī)械中難以普及使用。傳統(tǒng)的電液式激振工作原理如圖10所示，它是通過對(duì)電液伺服閥輸入振動(dòng)激勵(lì)信號(hào)控制液壓執(zhí)行元件作扭轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)或往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。振動(dòng)的激勵(lì)信號(hào)通過輸入的期望振動(dòng)信號(hào)與傳感器實(shí)際測(cè)得的振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行對(duì)比，并通過振動(dòng)控制算法而獲得。頻率范圍很大程度取決于伺服閥的頻寬，一般為0～100Hz，臺(tái)面負(fù)載可達(dá)數(shù)萬(wàn)牛頓。針對(duì)如何獲得沖擊和噪聲小期望振動(dòng)波形以及提高工作頻率范圍、增大輸出推力以及實(shí)現(xiàn)大振幅的問題，近年國(guó)內(nèi)外開展了許多研究，如：通過三狀態(tài)反饋和極點(diǎn)配置的方法，消除液壓諧振，來(lái)拓寬電液伺服系統(tǒng)的頻寬[33]；采用專用的動(dòng)圈式伺服閥[34-35]及德國(guó)Rexroth的電液伺服閥[36]等，提高伺服閥的頻寬，如圖11所示。但是，由于閥芯往復(fù)這種結(jié)構(gòu)原理的限制，難以解決過流面積、閥芯行程與振動(dòng)頻率和波形的矛盾，即使采用工藝復(fù)雜、價(jià)格昂貴、對(duì)油液污染極其敏感的三級(jí)電液伺服閥，其頻寬也難以取得較大的突破，振動(dòng)波形的控制更是難以實(shí)現(xiàn)，目前在振動(dòng)波形有較高要求時(shí)的振動(dòng)頻率只能限制在較低范圍，一般小于20Hz。為了突破閥芯往復(fù)激振存在的局限以滿足具體的工程要求，近年許多學(xué)者一直在尋求一種新的激振形式，人們?cè)噲D采用新的控制元件取代電液伺服閥以提高電液激振性能，如圖12所示，日本學(xué)者Sasaki.Y、太原理工大學(xué)的郝建功、寇子明[37,38]等學(xué)者采用閥芯連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)結(jié)構(gòu)來(lái)提高電液激振器的激振頻率，液壓缸一腔與高壓油連通，改變另一腔的壓力實(shí)現(xiàn)往復(fù)振動(dòng)，通過控制輸入油液壓力控制振動(dòng)幅值。浙江工業(yè)大學(xué)阮健等提出了一種旋轉(zhuǎn)閥芯結(jié)構(gòu)新型高頻電液激振器結(jié)構(gòu)用于大推力液壓振動(dòng)臺(tái)，如圖13所示，并對(duì)電液激振器的頻率特性、高頻信號(hào)的采集與幅值提取技術(shù)、典型激振波形的實(shí)現(xiàn)與控制等進(jìn)行了充分研究。在頻寬方面取得重要突破，使得電液激振頻率大幅提高。此外，應(yīng)用2D激振閥與普通伺服閥控制液壓缸，通過分別調(diào)整2D激振閥軸向位移、伺服閥開口及閥芯旋轉(zhuǎn)的相位則可對(duì)輸出液壓振動(dòng)的幅值、偏置及相位進(jìn)行獨(dú)立控制。該方案相當(dāng)于傳統(tǒng)電液激振器的半開環(huán)控制，但由于采用轉(zhuǎn)閥取代伺服閥，可以使液壓激振頻率大幅提高。其他類似的進(jìn)展還有浙江大學(xué)研制的平衡臺(tái)階式液壓轉(zhuǎn)閥和回轉(zhuǎn)直動(dòng)式電液伺服閥[42-44]、日本井上久男設(shè)計(jì)的回轉(zhuǎn)式方向切換閥[45]、Leonard設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)軸式液壓轉(zhuǎn)閥，等。

存在的問題與展望

雖然各種型號(hào)搗固裝置的國(guó)產(chǎn)化已經(jīng)取得了很大進(jìn)展，但國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)搗固裝置的企業(yè)都是偏重于產(chǎn)品的實(shí)用性和制造生產(chǎn)，缺少對(duì)搗固裝置的理論研究。在具體對(duì)比目前國(guó)外三家公司不同搗固裝置激振原理，作者認(rèn)為搗固裝置在激振方面還存在以下幾個(gè)方面的問題：（1）搗固裝置搗固鎬振動(dòng)的偏心軸偏心率和振動(dòng)頻率不能無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)，不能更好的滿足在板結(jié)道床，搗固裝置的高頻率低振動(dòng)幅值搗固工作要求，而在松散道床的低頻率高振動(dòng)幅值搗固工作要求。（2）搗固裝置在作業(yè)時(shí)，搗固臂的旋轉(zhuǎn)偏心軸與夾持油缸的活塞桿或缸筒直接或間接的鉸接，搗固臂夾持與振動(dòng)不獨(dú)立，使得偏心軸的高速旋轉(zhuǎn)將對(duì)夾持油缸產(chǎn)生振動(dòng)，影響了夾持液壓缸作業(yè)性能，容易造成液壓缸損壞和泄漏等問題，影響夾持液壓系統(tǒng)工作穩(wěn)定性。（3）部分產(chǎn)品中多個(gè)搗固臂共用一個(gè)振動(dòng)偏心軸，該振動(dòng)偏心軸和某一搗固臂若出現(xiàn)故障將影響其它搗固臂的工作，造成搗固裝置使用和維修的不便。（4）各搗固裝置的搗固鎬振動(dòng)是機(jī)械式的強(qiáng)迫振動(dòng)，加快搗固鎬磨損速度。因此，搗固裝置的可靠性和作業(yè)效率主要取決于該裝備所能產(chǎn)生的激振頻率和波形，并針對(duì)不同的道碴特性進(jìn)行調(diào)整優(yōu)化的能力，激振技術(shù)是此類裝備性能進(jìn)一步提高的關(guān)鍵。針對(duì)搗固裝置對(duì)激振力、頻寬和波形等的要求，考慮到應(yīng)用在搗固機(jī)械控制元件的經(jīng)濟(jì)性，研制出一種能提高液壓激振系統(tǒng)的大推力、頻率和流量的閥芯旋轉(zhuǎn)式四通高速換向閥（專利號(hào)20101010305.1）以及一種自動(dòng)限位的微行程雙作用激振液壓缸（專利號(hào)201110229855.8和201110229924.5）。該閥是采用旋轉(zhuǎn)式閥芯和閥套的配合結(jié)構(gòu)，利用電機(jī)帶動(dòng)閥芯的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)液壓缸瞬間運(yùn)動(dòng)換向，液壓缸中的活塞桿設(shè)有限位孔和單向閥來(lái)實(shí)現(xiàn)液壓缸小幅高頻振動(dòng)和自動(dòng)限位。基于閥芯旋轉(zhuǎn)式大功率電液激振技術(shù)研究，利用激振液壓缸帶動(dòng)搗固臂來(lái)回振動(dòng)以替代原有搗固機(jī)械的激振方式，開發(fā)兩種各具特色的新型搗固裝置：液壓激振與夾持運(yùn)動(dòng)獨(dú)立的搗固裝置（專利號(hào)201010104672.9）和液壓直接激振搗固裝置（專利號(hào)201010104678.6），其中，液壓激振負(fù)載自適應(yīng)特性解決了傳統(tǒng)搗固裝置機(jī)械強(qiáng)迫振動(dòng)的問題，降低搗固鎬的磨損速度，液壓激振與夾持運(yùn)動(dòng)獨(dú)立的搗固裝置結(jié)構(gòu)也解決搗固頭振動(dòng)產(chǎn)生的夾持液壓缸的擺動(dòng)問題。在此基礎(chǔ)上，利用計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)數(shù)字模擬和模型樣機(jī)物理試驗(yàn)相結(jié)合，研究新型電液激振器內(nèi)流體流動(dòng)，揭示閥芯轉(zhuǎn)速、振動(dòng)、閥口結(jié)構(gòu)尺寸、液動(dòng)力等的變化規(guī)律，通過找到閥芯液動(dòng)力、摩擦阻力等非線性因素對(duì)轉(zhuǎn)速穩(wěn)定性的影響規(guī)律，提出以轉(zhuǎn)速可控和穩(wěn)定為目標(biāo)的液動(dòng)力補(bǔ)償辦法，實(shí)現(xiàn)閥芯轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定控制，滿足不同工況下，搗固頻率和振幅的無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)。因此，閥芯旋轉(zhuǎn)式大功率電液激振技術(shù)在搗固裝置的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了搗固裝置在激振技術(shù)上的跨越式發(fā)展，這也是搗固裝置未來(lái)發(fā)展的趨勢(shì)。#p#分頁(yè)標(biāo)題#e#

結(jié)論

為了實(shí)現(xiàn)擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的搗固車，提高我國(guó)大型養(yǎng)路機(jī)械整體水平，克服強(qiáng)迫振動(dòng)加速搗固鎬磨損及搗鎬振動(dòng)產(chǎn)生夾持液壓缸擺動(dòng)的問題，采用負(fù)載自適應(yīng)、頻率和振幅的無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)的液壓激振技術(shù)是搗固裝置發(fā)展的趨勢(shì)。隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，電液激振技術(shù)應(yīng)用的越來(lái)越廣泛，尤其在工程機(jī)械領(lǐng)域，電液激振的理論研究和實(shí)際工程應(yīng)用都取得了巨大進(jìn)步，但是對(duì)于滿足電液激振器在高頻率區(qū)域增大輸出推力、實(shí)現(xiàn)大流量，還存在諸多技術(shù)難題和科學(xué)挑戰(zhàn)，搗固效果與搗固裝置結(jié)構(gòu)參數(shù)、工作參數(shù)和道碴特性的相關(guān)關(guān)系也需要進(jìn)一步深入研究，尤其以適應(yīng)不同的工況要求、實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、液壓負(fù)載自適應(yīng)以及有利于提高綜合作業(yè)精度和搗鎬壽命的新型搗固裝置激振技術(shù)開發(fā)問題是亟待解決的重大技術(shù)難題。（本文圖略）

本文作者：劉毅 龔國(guó)芳 閔超慶 單位：浙江大學(xué)流體動(dòng)力與機(jī)電系統(tǒng)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室