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單鋼輪振動壓路機振動壓實機理

文章來源:www.cpomjo.live

發布時間:2017-10-30 13:58:51


  振動壓實的基本原理有三種不同的學說: 


  (1)振動沖擊學說。被壓實材料的顆粒在振動的沖擊作用下,由靜止狀態過渡到運動狀態,被壓實材料顆粒間的摩擦力也由初始的靜摩擦狀態逐漸進入到動摩擦狀態。同時由于材料中水分的離析作用,使材料顆粒的外圍包圍一層水膜,形成了顆粒運動的潤滑劑,為顆粒的運動提供了非常有利的條件。被壓實材料在振動沖擊的作用下,其顆粒間的相對位置發生變化,出現了相互填充現象,即較大顆粒形成的間隙由較小顆粒來填充,較小顆粒的間隙由水分填充,被壓實材料中空氣的含量也在振動沖擊過程中減少了。被壓實材料顆粒間間隙的減小,意味著密實度的增加。被壓實材料之間間隙減小使其顆粒間接觸面積增大,導致被壓實材料內摩擦阻力增大,意味著其承載能力的提高。 


  (2)共振學說。理論上,當激振頻率與被壓實材料的固有頻率一致時,最有利于振動能量在壓實材料內部的傳導,壓實最為有效。實踐證明,壓實過程中壓實材料共振效應明顯,說明了這一理論的正確性。然而由于壓實材料的固有頻率千差萬別,即便是同一種壓實材料,壓實過程中其固有頻率也不斷變化,要求激振器的頻率作用相應的變化是困難的。壓實振動系統發生共振時,不僅是施加給被壓實材料的作用力大,壓路機機身振動幅度也比較大,造成壓路機操縱舒適性變差,也降低零部件的可靠性。 


  (3)反復載荷學說。材料是由于振動所產生的周期性壓縮運動的作用,而達到振動壓實的效果。在低頻范圍內它具有一定的現實性,而在高頻范圍內(共振頻率達到1000Hz以上)并無充足的理論根據。 


  總體上來說,振動的主要作用就是削弱壓實材料的內摩擦阻力,便于壓實。對粘聚力很小的材料,如干砂、水飽和砂及干性水泥混凝土等,在振動狀態下內摩擦力幾乎可以忽略。通過振動可以獲得很好的壓實效果,只要滿足一定的振動加速度要求,可以實現振動自行密實。對于粘性較大的材料,振動狀態下的內摩擦阻力也能十分明顯的下降。以上三種有關壓實機理的學說均有一定的科學道理,能夠闡釋壓實的某些作用機理,但都不能形成很嚴謹的理論體系,還沒有達到無懈可擊的程度。這就導致了許多振動壓實技術上的關鍵問題,不得不以試驗為基礎去尋求答案。 


  1.2 壓實能力影響因素 


  從多次單鋼輪壓實試驗結果來看,影響單鋼輪壓實能力的主要因素如下: 


  (1)振動輪分配重力載荷。壓路機振動輪分配的重量決定了壓路機對壓實材料所施加靜壓力的大小,壓路機振動輪分配重力載荷越大,壓實能力越強。在壓實過程中,雖然振動發揮了很大的作用,但大部分情況下主要是壓路機施加給被壓實材料的重力使得材料發生沉降。尤其是對于粘性較大的材料、巖石填方、冰磧土等,都需要大噸位的重型壓路機才能有效地壓實。 


  (2)振動振幅。振動壓路機的振動參數主要是振動頻率和振幅。受壓實材料的影響,單鋼輪壓路機振動頻率可選的范圍比較窄,對壓實能力的影響不是十分明顯。振動振幅對壓實能力的影響比較顯著,振幅越大,振動加速度也越大,能夠使被壓實材料的內摩擦阻力被消除或減小,為有效壓實創造條件。 


  除了壓路機自身的能力以外,被壓實材料的特性對壓路機壓實能力的發揮起到了制約作用。每一款壓路機都有適用的壓實工況,選擇合適的壓路機也十分重要。總體上來看,單鋼輪壓路機適用于偏砂性材料的壓實,粘性材料需要減小鋪層厚度才能得到有效壓實。 


  1.3機械單鋼輪和全液壓單鋼輪壓路機壓實能力比較 


  表1是某款20噸位全液壓單鋼輪和機械單鋼輪壓路機壓實相關參數的對比表。從表中參數可以看出:兩者振動參數大致相同,壓實過程中振動輪振動加速度相差不大,給被壓實材料施加的作用力差不多;全液壓單鋼輪壓路機的振動輪分配質量比機械單鋼輪壓路機多出3.5噸,靜線載荷前者比后者多出近30%。   


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  全液壓單鋼輪壓路機能夠實現無級調速,在壓實的初始階段可以以比較低的速度進行壓實,對被壓實材料進行充分壓實,能夠獲得更好的壓實效果。總體算來,一臺16噸全液壓單鋼輪壓路機的壓實能力要優于一臺18噸機械單鋼輪壓路機。由于全液壓單鋼輪壓路機振動輪也是驅動輪,振動輪對被壓實材料的推力比較小;而機械單鋼輪壓路機的振動輪是被動輪,振動輪對被壓實材料施加比較大的推力,被壓實材料容易出現擁土和鼓包現象。因此,全液壓單鋼輪壓路機的表面壓實質量比較高,平整度好。 

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