優(yōu)化振動壓路機工作參數探討

馬光金 MA Guang-jin

（中鐵十四局集團第三工程有限公司，兗州 272100）

（The 3rd Engineering Co.，Ltd.of China Railway 14th Bureau Group，Yanzhou 272100，China）

0 引言

壓實即利用外界壓力提升壓實材料密實度的過程，公路施工壓實即通過外力加載壓實材料，克服材料中的摩擦力與粘著力，將其中水分和空氣排除，減小顆?？紫侗?，提升土體重量與密度的一種方式，采取該種措施能夠讓材料顆粒形成密實整體，提升材料與基土之間的穩(wěn)定性與不透水性，繼而滿足公路的承載力需求。

振動壓路機是公路壓實中的常用設備，該種設備一般都設置了振幅裝置與調頻裝置，可以起到理想的壓實效果，其工作情況能夠根據壓實需求進行調節(jié)，設置成為重型壓路機、中型壓路機與輕型壓路機，與其他類型的壓路機相比而言，該種設備的經濟性理想，已經在施工中得到了廣泛的使用，下面就針對振動壓路機工作參數的優(yōu)化進行分析。

1 振動壓路機工作參數分析

在將振動壓路機應用在施工過程中時，其振動作用會對路面出現往復性的沖擊，在該種沖擊因素的影響下，靜止的材料會變成運動狀態(tài)，材料與材料間的摩擦阻力也越來越小，顆粒的聯(lián)系更加緊密，這樣即可有效提升路面承載力。材料壓實度與材料性能和振動壓路機技術參數兩個因素密切相關，在這兩項因素中，振動壓路機技術參數包括頻率、碾壓速度、振幅、靜質量、振動輪直徑、振動輪寬度、振動輪數量、靜線荷載，除了這幾項因素，還要考慮到碾壓遍數與碾壓速度。

1.1 靜質量和靜線荷載 在開展壓實工作時，振動壓路機需要應用到自身的靜線荷載與靜質量因素，在工作狀態(tài)下，振動頻率會帶動顆粒振動，讓顆粒實現重新排列，繼而提升材料密實度。施工實踐表明，振動壓路機的壓實能量主要由振動輪來決定，振動輪質量與壓路機壓實深度是一種正比關系。

1.2 振動頻率 振動頻率是振動壓路機一分鐘的轉動次數，振動頻率對于壓實質量有著重要的影響，為了保障壓實能量，需要將振動壓路機頻率設置為與壓實材料自然共振頻率一致，若頻率過低，就會導致機器出現避震塊共振的情況，致使零件出現損壞；若振動過高，就會影響壓實結果的可靠性，并令地面受到過度碾壓或者嚴重沖擊，出現壓實不平的情況。

1.3 振動輪數與驅動形式 振動壓路機的工作形式復雜，在工作的過程中很容易導致路面出現推移，而使用主動輪可以有效減少路面表層位移，提升壓實平整度，考慮到這一因素，為了保障壓實質量，可以使用雙輪驅動壓路機。

1.4 碾壓速度 碾壓速度會影響壓路機的生產率，為了提升生產率，可以采取科學的措施提升壓路機的碾壓速度，在提升速度時，也要控制在一定的標準內，防止影響壓實平整度。

1.5 碾壓次數 碾壓此時與振動壓路機的工作參數有著密切的關系，同時，材料狀態(tài)也會影響到碾壓次數，因此，需要科學地控制好碾壓次數，保障施工經濟性與材料密實度。

1.6 碾壓材料與碾壓厚度 振動壓路機的對于材料的厚度有著不同的要求，壓實塑性大的粘性土與粘土主要使用重型與中型振動壓路機，如果碾壓層的厚度過厚，那么壓實度就會受到一定的影響，因此，碾壓層厚度需要與壓路機功能與質量相匹配。

2 振動壓路機工作參數優(yōu)化方式

在上式之中，D為碾輪直徑；h為靜壓陷深度；T為激振力周期；ω為激振力頻率；v代表振動壓路機工作速度。

2.3 懲罰函數法 使用懲罰函數法能夠很好地解決極值點問題。

2.4 激振頻率的優(yōu)化 不同類型的土體有著不同的固有頻率，根據共振原理的理論，在激振頻率等于或者接近土體固有頻率時，才能夠達到更好的振動效果。相關實驗顯示，在具體的應用過程中，需要將振動壓路機激振頻率設置為稍高于土體頻率，應用在巖石填方路面中時，振幅需要保持在1.5到2.0mm之間，激振頻率需要設置在25到30Hz之間，在壓實瀝青、拌合料穩(wěn)定基層時，需要將振幅控制在0.4到0.8mm，激振頻率設置為33到50Hz。壓實經驗顯示，激振頻率在這一范圍中能夠取得良好的成效。在激振力幅值的優(yōu)化上，要注意到，雖然提升振幅可以取得良好的振動沖擊效果，但是如果振幅太大就很容易導致駕駛員出現疲勞，也容易導致機械部件出現損壞，出現過壓實的情況，這還會影響路面的壓實質量。因此，需要根據不同型號的壓路機來設置工作參數。

2.5 優(yōu)化結果 在土體的壓實之下，其剛度會越來越大，阻尼會越來越小，最佳激振頻率也會發(fā)生一定的變化，這就需要對激振頻率進行相應的調整，讓壓路機可以處在跳振臨界狀態(tài)，在土體變硬之后，振動壓路機碾輪振幅也開始變小，這就可以看出，振動壓路機工裝狀態(tài)在低頻狀態(tài)下屬于高幅工作，在高頻狀態(tài)下屬于低幅工作，在土體密實度變化因素的影響下，壓路機速度會保持在2.5到4km/h之間，振壓系數也會變小，并逐漸地趨于穩(wěn)定。

3 振動壓路機工作參數的控制

為了確保振動壓路機的工作質量，需要對其工作參數進行科學合理的控制，在具體的測控系統(tǒng)之中，傳感器的形式是多種多樣的，常用的有磁電速度傳感器與動磁式速度傳感器，具體的加速度與位移只要根據微分與積分運算即可得出。振動壓路機是包括三個泵系統(tǒng)的，其中，驅動泵負責帶動行走馬達，振動泵負責帶動振動馬達，只要將振動泵開度改變，即可將偏心軸旋轉速度與激振頻率改變，同時還能夠改變振動壓路機的行車速度。調幅裝置中需要設置好內偏心塊與外偏心內套，并將內偏心塊軸改變，這樣就可以實現調軸的效果。

4 結語

總而言之，在公路施工過程中，需要根據施工單位的實際情況與公路施工要求選擇相關型號的振動壓路機，同時，還要綜合考慮到壓實對象類型、材料含水量、材料類型、壓實厚度、施工現場的氣候環(huán)境、技術支持條件、可維修度等等，綜合這些因素來配置好碾壓設備，嚴格遵循施工標準規(guī)范開展工作，提升施工的經濟性。

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