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振动压实技术发展现状及展望

信息来源:chuandong.biz  时间:2008-01-29  浏览次数:310

  在公路修筑中,压实机械是很重要的设备,无论路基、地基层、基层和面层都需要很好的压实,以达到一定的密实度,提高道路的承载能力,并防止沉陷、水分渗透等。随着交通运输量的迅速增大,公路建设的进一步发展,施工部门对压实机械提出了越来越高的要求。通常,压实工作占施工项目费用2%,设备占工程造价的0.2%,而密实度每提高1%;基础承载能力就提高10%;若是沥青混凝土密实度每提高1%,承载能力和寿命可提高10~15%。压实工作的重要性显而易见。
  作者介绍,上世纪90年代以来,国际工程机械市场出现平稳增长趋势,平均每年增长5.2%左右。2001年世界工程机械产品的销售量增加到870亿美元.美国上世界上最大的工程机械市场,年需求各种压路机6000台以上;伊朗每年进口工程机械产品达15亿美元;非洲53个国家,主要靠进口工程机械来完成本过的施工任务.另外,意大利、韩国、马来西亚、印度尼西亚、泰国、巴西、智利、墨西哥、秘鲁、委内瑞拉等国每年也需要进口大量的工程机械。正因为上述原因,作为压实主要设备的振动压路机以及压实理论和压实控制技术也越来越受到各国的重视。在此,作者将对振动压路机的振动压实技术的发展状况作一比较全面的概括,并结合现代动力学,计算最新技术和人工智能技术,提出该行业的研究发展方向。
  振动压路机机器振动压实技术现状
  1、现代振动压路机特点:
  (1)现代压路机的行走、振动、转向和制动均为液压传动,液压传动过程平稳,操纵灵活省力,并且为自动控制创造了条件。特别是压路机的行走液压驱动,可以大大提高压路机的压实效果。
  (2)全轮驱动压路机的滚轮既是行走装置又是作业装置。全轮驱动可以克服拥土,产生弓坡与裂纹的缺点,而且好提高了压路机的驱动能力,但这种群论驱动只有通过液压传动才可能实现。
  (3)路机采用铰接转向,其机动性能好,在压实弯道时不会出现漏压和过压现象。
  (4)自锁式差速器既能保证压路机在一个轮悬空是的通过能力,又省去了使用差速锁带来的操作麻烦,但与通常所用的牙嵌式自由轮差速器相比,越野能力较差。
  (5)在压实沥青混合料的压路机上安装喷雾洒水系统,水成雾状均匀地洒在轮面上,能防止材料粘结在压轮上,比用重力洒水节约了用水量。
  (6)在全液压传动压路机上,设有行车制动、应急制动和停车制动三套制动个度微, 能够确保压路机处在各种动、静状态的有效制动。
  (7)在振动压路机上除了振动轮与框架之间装有橡胶减振器外,还在操作平台与车架之间装有二级减振器,加上自动调节的减振座椅,大大改善了司机的工作条件。
  (8)一般在10t以上的压路机上都设有翻车保护的驾驶室,且可根据用户要求安装空调,改善操作人员的工作环境。
  2、现代振动压路机采用的新技术:
  (1)引进蟹行机构,以提高压路机作业的贴边性能。蟹行机构一般分三种形式:在铰接关系不变的情况下,使一个压轮能作侧向滑移而实现蟹行;前后车架之间有两个铰中心,一个铰销用于转向,另一个铰销用于实现两车架专心线的偏移,整体车架一一前后两压轮都能偏转、偏转方向相反时实现全轮转向,偏转方向相同时实现蟹行。
  (2)引进改变振子偏心距或偏心质量达到调幅调频的调幅与调频机构。最方便的调幅机构是固定振子与活动振子不同方位相叠加实现的。双幅振动只要改变液压马达的旋转方向即可实现。通过花键或嵌接调节固定振子与活动振子的相对角度能实现多级振幅换接。无级调幅很困难,现在有用液体流动原理制成的无级调幅机构,振动调频的调节是用液压马达的调速来实现的。
  (3)装配式凸块瓦压路机。一般是在光轮上焊接若干凸块制成的,在光轮和凸块轮转换时要整个更换。
  (4)剖分式滚轮。这样可以使压路机在转向时两半轮有个相对转动,减少了滚轮偏转对地面材料的搓起和减小转向力矩,从而提高了路面压实质量和减小了转向操纵力,但驱动滚轮必须是液压驱动,且结构较复杂。
  (5)轮胎自动充气。司机可以根据铺层状况和施工要求随时改变轮胎气压,以便于提高压实效果和生产效率。
  (6)气力悬挂减振装置可以使振动能量全部传递给压实面。气力悬挂是利用空气的弹性,由于气体受压缩和反弹的速率很快,几乎不消耗振动能量。
  (7)在压路机的驾驶室内设置频率仪、振幅计和压实度计,实现压路机的随机自动检测。这样操作人员可以随时测定压实效果及确定碾压遍数,从而提高了作业效率和压质量。
  (8)在压路机的有关部位设置传感器,可以对油位、油温、滤清器堵塞、皮带松弛等故障自动报警,加上对压实速度、振动频率和振幅的快速调节及压实度的随机检测,实现压路机故障报警与调控自动化。
  (9)计算机仿真压实技术。瑞典的Geodynamik技术咨询公司开发了振动压实过程计算机仿真软件。该软件提供的模型允许将土壤的最基本物理学特性作为计算机的输入参数,在不同的土壤条件和不同的极限参数下模拟滚轮和土壤相互作用的动力学特性,可用于对现有振动压路机的压实性能进行评价和对新设计的机型进行性能预测。软件的另一个功能是可以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。
  (10)碾压作业连续控制技术。瑞典的Geodynamik公司的压实设备控制与检测系统经过改装可安装在其他厂家的压路机上。该系统包括用于振动压路机和振荡压路机上的示波器,以及用于连续压实控制(CCC)、文件系统(CDS)和处理数据(CCC)用的PC软件程序。这些程序还包括Cdsview(中央数据服务软件窗口),用来分析某一项目的CCC在案信息,并将其进行有关处理,制成各种图表和以特定的表格通过屏幕显示出来。
  (11)压实工程辅助管理。如Bomag公司向用户推出了一种名为CARE(Computer Aided Roller Selection in Earthworks)的土方压实机械辅助软件,作为使用压实设备的辅助工具。它可以帮