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双钢轮压路机振动轮对压实质量及效率的影响

来源:本站 作者:admin 日期:1565589445 浏览次数:

1. 振动轮结构

振动轮既是双钢轮振动压路机的行走装置,又是其工作装置。压实沥青路面时,振动轮直接作用于沥青面层,为此振动轮结构直接影响沥青路面的压实质量和压实效率。

(1)振动轮直径

振动轮直径越大,曲率越小,振动轮弧面越平滑,所受到的行驶阻力越小,路面平整度越高,起步越平稳。若振动轮直径过大,将导致压实影响深度较浅,使达到相同密实度的碾压遍数增加,甚至在压实较厚摊铺层时难以压实底部沥青,造成压实质量与效率降低。若振动轮直径过小,将导致接触压力增大,压实深度加深。但是小直径振动轮弧面曲率较大,所受到的行驶阻力较大,振动轮前部沥青容易起拱,摊铺层容易产生裂缝。

一般大型振动压路机振动轮直径为1000~1600mm。此直径范围的振动轮既能保证摊铺层的压实质量,还可减小行驶阻力和能耗。不同直径振动轮压实相同厚度摊铺层时的工况,如附图所示。

(2)振动轮宽度

振动轮宽度直接影响其静线载荷和压实效率。振动轮的静线载荷为单个振动轮载荷与振动轮宽度之比,其计算公式如下:

由上式可知,振动轮宽度越窄,静线载荷越大,单位剪切力越大,其压实影响深度越深,压实效果越好。但是振动轮宽度越窄,其压实效率越低,整机的稳定性越差。

若振动轮过宽,会导致压路机的静线载荷降低,影响压实深度。在压实时为达到密实度要求,需要增加碾压遍数。

在施工中,需综合考虑压实效率与静线载荷问题,只有对二者进行合理匹配,才能达到所需的压实效果与较高的压实效率。为此,大型双钢轮振动压路机振动轮宽度一般为1900~2400mm。

2. 振动参数

(1)振动频率

振动频率是振动轮在单位时间内的振动次数。振动频率的高低可影响路面压实的平整度。在一定频率范围内,振动频率越高,路面压实质量越好。振动频率越接近被碾压材料的固有频率时,压实效果越好。振动轮采用高频率振动时,很难达到高的激振力,压实深度较浅,需增加碾压遍数才能满足所要求的密实度。采用低频率振动时,压实深度较深,但表面压实质量较差,且压实速度变低,影响压实效率。

实验表明,振动轮振动频率在60~80Hz之间的压实效果最好。由于提高振动频率会增加制造成本和施工成本,为此目前大型双钢轮振动压路机的振动频率一般只有40~55Hz,高频振动压路机的振动频率可达到60Hz。

(2)振幅

振动轮振幅直接影响其振动强度。振幅越大,冲击能量越大,振动影响深度越大。在一定振幅范围内,振幅越大,压实效果越好。但是振幅过大,易使面层变形过大,表面平整度变差,路面使用寿命降低。因此在施工中,应合理选择振动频率和振幅。

碾压薄层沥青路面时,采用较小振幅、较大频率,可得到较好压实效果,并且减少压碎骨料的可能;碾压厚层沥青路面时,采用较大振幅、较小频率,可确保足够的压实深度,获得较佳压实效果。

双钢轮振动压路机压实薄层沥青路面时,其振幅一般控制在0.35~0.5mm之间;压实厚层沥青混凝土时,其振幅一般控制在0.75~0.95mm之间。

3. 实例分析

经调研得知,某国产双钢轮振动压路机存在严重的振幅不均匀现象,直接影响沥青路面压实质量。我们在该双钢轮振动压路机振动轮的轴向均匀设置了6个传感器,对这6个测试点进行振幅测试,其检测结果如表1所示。

可知,该双钢轮振动压路机振动轮沿轮宽方向存在振幅不均匀现象,左、右两侧相差达到10.6%(应控制在5%以内)左右。振动轮振幅不均匀,直接影响路面密实度和压实均匀性。

我们对该双钢轮振动压路机进行动态仿真,采用控制变量法,分析其机架质心偏离振动轮几何中心的距离e1、振动轮质心偏离其几何中心距离e2对振动轮两侧(即测试点1、6位置)振幅的不均匀性影响。振动质量为机架与振动轮质量之和,将二者质量之和简化为整块刚体质量。仿真结果如表2、表3所示。由仿真结果可知,振动轮质心偏距e2、机架质心偏距e1对振幅偏差影响均很大。因此在设计时,应尽量避免振动轮质心、机架质心偏离振动轮几何中心,以减少振幅偏差,提高压实质量。



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