攤鋪機寬幅熨平板橫向振動特性試驗研究

孫志剛??

摘 要：為了研究隨著攤鋪路面加寬而產(chǎn)生的寬幅熨平板出現(xiàn)的彈性變形問題，針對攤鋪機熨平板在加寬之后的彈性體特征進行分析。使用ODS形態(tài)、壓力分布以及加速度對攤鋪機熨平板系統(tǒng)的橫向振動特性進行綜合評價，提出以壓力測試表征熨平板的壓實度和平整度的方法。研究結(jié)果可為攤鋪機熨平板設(shè)計與制造提供積極的借鑒。

關(guān)鍵詞：熨平板；橫向振動；壓力分布；ODS

中圖分類號：U415.52 文獻標志碼：B

Experimental Research on Lateral Vibration Characteristics of Wide Paver Screed

SUN Zhi- gang

（XCMG Construction Machinery Co. Ltd.， Xuzhou 221004， Jiangsu， China）

Abstract： In order to study the elastic deformation of wide screed during the paving， the elastic features of the screed after the widening was analyzed. Comprehensive evaluation of lateral vibration characteristics of the screed was conducted with ODS form， pressure distribution and acceleration， and it was proposed to represent the compaction degree and smoothness with pressure test. The research results provide reference for screed design and manufacturing.

Key words： screed； lateral vibration； pressure distribution； ODS

0 引 言

瀝青混凝土攤鋪機的熨平裝置是攤鋪機的核心工作裝置，它通過兩側(cè)的大臂與主機連接。由于路面的攤鋪與熨平主要由熨平裝置中的振搗機構(gòu)與振動器完成，因此，路面攤鋪質(zhì)量的好壞在很大程度上是由熨平裝置的動力學性能來決定的。隨著熨平裝置的幅寬和振搗單元的增加，其動力學特性會發(fā)生很大變化，彈性特性的變化尤為突出，振動能量輸入也更加復雜。目前，國內(nèi)有關(guān)攤鋪機熨平裝置的研究主要集中在建立熨平裝置的數(shù)學模型，進行振搗、振動機構(gòu)的運動學和動力學行為研究，熨平板、振搗梁結(jié)構(gòu)參數(shù)以及振動、振搗頻率、行駛速度等作業(yè)參數(shù)的確定等方面[1- 2]。這些分析以多體動力學理論為基礎(chǔ)，假定橫向上各截面運動同步，忽略橫向彈性，因此無法解決在橫向上熨平板系統(tǒng)的振動不均勻性以及相鄰振搗系統(tǒng)相位的問題。

本文提出以熨平板在工作狀態(tài)下的振動形態(tài)來表征和分析攤鋪時的路面平整度和壓實度。此外，振搗錘的錘擊直接影響了熨平板的壓實度效果，如何使用有效的手段來衡量振搗錘的作用成為研究的重點。本文以錘擊壓力作為指標來衡量攤鋪介質(zhì)能夠達到的密實度。

對國內(nèi)某龍頭企業(yè)生產(chǎn)的10. 5 m寬幅熨平板系統(tǒng)進行試驗研究與分析時，創(chuàng)新性地使用運行變形振型、壓力分布來綜合分析熨平板的動態(tài)分布，提出以熨平板地面壓力分布來表征熨平板攤鋪質(zhì)量的好壞。

1 振動形態(tài)試驗與分析

1.1 ODS理論基礎(chǔ)

運行變形振型（Operational Deflection Shape，簡稱ODS）分析無需測量輸入激勵力，能更加真實地反應(yīng)熨平板系統(tǒng)工作狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)響應(yīng)。由ODS可以獲知結(jié)構(gòu)在運行狀態(tài)下的各個時刻或特定頻率下的變形情況。

結(jié)構(gòu)上任意一點i的響應(yīng)可表達為

根據(jù)表1，振搗功率相同時，在相同測試位置，熨平板水平振動慣量與豎直振動慣量相當，豎直方向上振動略高于水平方向。表2表明豎直方向上1#和4#測點的振動均勻性較差。

2 振搗機構(gòu)壓力試驗研究

本試驗將薄膜式壓力傳感器置于主振搗錘下方，得到在不同功率下各測點壓力的分布，說明振搗機構(gòu)在不同功率下對攤鋪路面的壓力水平情況，如圖4所示。

圖4 壓力傳感器及布置

圖5 振搗機構(gòu)時域頻域壓力測試結(jié)果

圖5表現(xiàn)了激振力在時域和頻域上的差異性?？梢悦黠@地看出，在低頻段，振搗錘對地面的激勵力是斷續(xù)減輕的，覆蓋密度比高頻段低。此特性可用于對行進狀態(tài)下振搗機構(gòu)的轉(zhuǎn)速和行進速度的研究，本文未對此進行深入研究。圖6更加清晰地顯示了該方向上的峰值壓力隨著振搗頻率的分布規(guī)律。

通過對圖6的分析可以發(fā)現(xiàn)，在低頻下，峰值壓力較大，具備較強的沖擊能量。隨著頻率的增加，在功率為60%時出現(xiàn)一個極小值，當頻率為15. 1 Hz后，峰值壓力又逐漸變大。該現(xiàn)象說明，在振搗頻率較低時，路面可以完全接受單次振搗錘施加給路面的壓力；隨著振搗頻率的增加，單次接受的能量逐漸

圖6 振搗機構(gòu)壓力峰值平均值

減少。同時，隨著頻率不斷加大，在彈性恢復滯后，攤鋪介質(zhì)未完全恢復狀態(tài)下，路面可接受二次壓實，使峰值壓力上升。

3 結(jié) 語

本文使用ODS分析了熨平板系統(tǒng)在工作狀態(tài)下的振動形態(tài)，首次提出以壓力分布的均勻性來評價熨平板系統(tǒng)的壓實度以及平整度的方法。進行的試驗主要得到以下結(jié)論。

（1） 在沒有安裝撐拉桿情況下，熨平板兩端上翹嚴重，會出現(xiàn)比較大的彈性形變，且隨著功率的增加，振動均勻性變差。振動均勻性的差異將直接導致攤鋪路面各點壓實度出現(xiàn)差異性。

（2） ODS及熨平板振動形態(tài)測試分析表明，熨平板與振搗機構(gòu)相連一側(cè)的腹板動剛度較弱。在模態(tài)試驗較難完成的情況下，利用工作激勵源測試振動形態(tài)能夠有效地表征系統(tǒng)的模態(tài)特性。同時，在激勵源復雜的情況下，能夠更好地反映結(jié)構(gòu)在工作狀態(tài)下的動態(tài)特性

（3） 壓力試驗表明，隨著振搗速度的增加，振搗錘施加給路面的壓力隨著頻率的增高逐漸降低，先出現(xiàn)極小值，后又上升。

參考文獻：

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