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雙鋼輪壓路機振動輪對壓實質量及效率的影響

來源:本站 作者:admin 日期:1565589445 瀏覽次數:

1. 振動輪結構

振動輪既是雙鋼輪振動壓路機的行走裝置,又是其工作裝置。壓實瀝青路面時,振動輪直接作用于瀝青面層,為此振動輪結構直接影響瀝青路面的壓實質量和壓實效率。

(1)振動輪直徑

振動輪直徑越大,曲率越小,振動輪弧面越平滑,所受到的行駛阻力越小,路面平整度越高,起步越平穩。若振動輪直徑過大,將導致壓實影響深度較淺,使達到相同密實度的碾壓遍數增加,甚至在壓實較厚攤鋪層時難以壓實底部瀝青,造成壓實質量與效率降低。若振動輪直徑過小,將導致接觸壓力增大,壓實深度加深。但是小直徑振動輪弧面曲率較大,所受到的行駛阻力較大,振動輪前部瀝青容易起拱,攤鋪層容易產生裂縫。

一般大型振動壓路機振動輪直徑為1000~1600mm。此直徑范圍的振動輪既能保證攤鋪層的壓實質量,還可減小行駛阻力和能耗。不同直徑振動輪壓實相同厚度攤鋪層時的工況,如附圖所示。

(2)振動輪寬度

振動輪寬度直接影響其靜線載荷和壓實效率。振動輪的靜線載荷為單個振動輪載荷與振動輪寬度之比,其計算公式如下:

由上式可知,振動輪寬度越窄,靜線載荷越大,單位剪切力越大,其壓實影響深度越深,壓實效果越好。但是振動輪寬度越窄,其壓實效率越低,整機的穩定性越差。

若振動輪過寬,會導致壓路機的靜線載荷降低,影響壓實深度。在壓實時為達到密實度要求,需要增加碾壓遍數。

在施工中,需綜合考慮壓實效率與靜線載荷問題,只有對二者進行合理匹配,才能達到所需的壓實效果與較高的壓實效率。為此,大型雙鋼輪振動壓路機振動輪寬度一般為1900~2400mm。

2. 振動參數

(1)振動頻率

振動頻率是振動輪在單位時間內的振動次數。振動頻率的高低可影響路面壓實的平整度。在一定頻率范圍內,振動頻率越高,路面壓實質量越好。振動頻率越接近被碾壓材料的固有頻率時,壓實效果越好。振動輪采用高頻率振動時,很難達到高的激振力,壓實深度較淺,需增加碾壓遍數才能滿足所要求的密實度。采用低頻率振動時,壓實深度較深,但表面壓實質量較差,且壓實速度變低,影響壓實效率。

實驗表明,振動輪振動頻率在60~80Hz之間的壓實效果最好。由于提高振動頻率會增加制造成本和施工成本,為此目前大型雙鋼輪振動壓路機的振動頻率一般只有40~55Hz,高頻振動壓路機的振動頻率可達到60Hz。

(2)振幅

振動輪振幅直接影響其振動強度。振幅越大,沖擊能量越大,振動影響深度越大。在一定振幅范圍內,振幅越大,壓實效果越好。但是振幅過大,易使面層變形過大,表面平整度變差,路面使用壽命降低。因此在施工中,應合理選擇振動頻率和振幅。

碾壓薄層瀝青路面時,采用較小振幅、較大頻率,可得到較好壓實效果,并且減少壓碎骨料的可能;碾壓厚層瀝青路面時,采用較大振幅、較小頻率,可確保足夠的壓實深度,獲得較佳壓實效果。

雙鋼輪振動壓路機壓實薄層瀝青路面時,其振幅一般控制在0.35~0.5mm之間;壓實厚層瀝青混凝土時,其振幅一般控制在0.75~0.95mm之間。

3. 實例分析

經調研得知,某國產雙鋼輪振動壓路機存在嚴重的振幅不均勻現象,直接影響瀝青路面壓實質量。我們在該雙鋼輪振動壓路機振動輪的軸向均勻設置了6個傳感器,對這6個測試點進行振幅測試,其檢測結果如表1所示。

可知,該雙鋼輪振動壓路機振動輪沿輪寬方向存在振幅不均勻現象,左、右兩側相差達到10.6%(應控制在5%以內)左右。振動輪振幅不均勻,直接影響路面密實度和壓實均勻性。

我們對該雙鋼輪振動壓路機進行動態仿真,采用控制變量法,分析其機架質心偏離振動輪幾何中心的距離e1、振動輪質心偏離其幾何中心距離e2對振動輪兩側(即測試點1、6位置)振幅的不均勻性影響。振動質量為機架與振動輪質量之和,將二者質量之和簡化為整塊剛體質量。仿真結果如表2、表3所示。由仿真結果可知,振動輪質心偏距e2、機架質心偏距e1對振幅偏差影響均很大。因此在設計時,應盡量避免振動輪質心、機架質心偏離振動輪幾何中心,以減少振幅偏差,提高壓實質量。



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