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振动压路机等级的划分标准振动总作用力
2015/5/22 浏览：2458
随着高等级公路建设的发展，人们对振动压路机的压实优越性有了进一步的了解。道路施工管理部门为保证新修道路的质量，对道路的压实度和压路机的选择提出了更高的要求。然而由于压路机的品牌繁多、种类各异以及新技术的应用等，使人们在压路机的选型上不知所从，同时也引起了一些技术人员对振动压路机的一些常用的技术规范、术语等产生了误解，以致在选购一台振动压路机时只注意了一些表面上的技术参数，而没有深入分析这些技术参数的特点和实际效果，从而不能对所选择的压路机作出正确的评价。振动压路机在作业时，由于振动轮的振动使其对地面作用一个往复冲击力，使被压实的材料颗粒由静止的初始状态变为运动状态，颗粒之间的相互填充提高了被压材料的密实度，颗粒之间的紧密接触也增大了被压实材料的内摩擦阻力，使基础的承载能力也随之提高。土壤压实后的最终密实度与抗变形能力既取决于被压实材料本身的情况，又与振动压路机的主要技术参数有关。其中，影响压实效果的主要技术参数有振动压路机的静重、振动质量、振动频率、振动幅度和碾压速度。对于沥青混合土的压实除上述参数外，同时还应考虑：振动轮的宽度与直径、振动轮的数量等。
1.静重以及静线载荷、激振力和振动总作用力静重不代表振动压路机的压实效益静作用压路机主要依靠机身的静重压实土壤。但振动压路机却是靠振动能进行压实工作。在振动轮振动压实时，振动频率引发土壤本身的共振而使材料级配重新排列并使单位体积中材料的质量增加，从而提高了被压材料的密实度。由于压实能是来自振动轮，所以，机身的静重并不代表一台振动压路机的压实效益。相对而言，利用殂线载荷与动线载荷的参数作为压实效益的比较更加妥当。
2)激振力不是影响压实密度的唯一因素激振力是振动频率与偏心力矩的综合作用，即F0＝Meω2式中，Me——偏心块的静偏心力矩ω——振动压路机的工作频率显然，激振力大小取决于机器本身的参数。提高频率或偏心力矩就可提高激振力。但因为偏心力矩受到设计振幅的限制以及振动频率受到土壤共振范围的限定，所以一台优良的振动压路机是不能随意提高其激振力的。德国宝马厂（BOMAG）是世界上技术领先的压路机专业生产厂，据其试验结果证实：在对纯粘土或纯土压实时，实际有效地被土壤所吸收的激振能量不大于20%。这说明：激振力不是能影响压实密度的唯一因素。所以激振力大并不表示该机的压实效果一定好。只有适当的激振力配合正确的振幅与频率才能达到较好的压实效果。振动压路机的压实效果通常用其对地面的有效作用力Fs大小表示。Fs是一个既与振动压路机本身的参数（如振幅与频率）有关又与被压土的刚度和阻尼有关的量。
3)振动总作用力不能作为振动压路机等级的划分标准振动总作用力是激振力与前滚轮及其支架的质量之和。有些人常用振动总作用力来判别压路机的压实能力。同样，振动总作用力的大小也不能用以作为一台振动压路机等级或规格的划分标准。世界上许多压路机专业生产厂家均不把此参数印刷在说明书中。甚至美国建筑机械学会在其振动压路机技术参数、种类及规范说明书中也正式说明了把振动总作用力纳入技术参数内是一种误导。
2.振动质量
振动质量是指振动轮的质量，其中包括振动轴及偏心块的质量，但不包括振动轮支架的质量。振动质量对压实效果有一定影响，振动质量愈大，压实效果及感应深度愈大。
3.振动频率振动频率是振动器的振动轴每分钟转动的转数。振动轴通常由液压马达驱动，所以只需改变液压马达的流量就可以改变振动频率。有些振动压路机附有无级振动频率或超过两个振动频率。由于频率的选择受限于土壤本身的自然共振频率，因此这种多频率不仅没有任何实际效益，甚至对机器本身或压实造成反效果，可以认为这是一些厂家推销的技巧。壤和沥青混合料的压实原理完全不同，频率的选择也不在同一范围内。一般土壤和碎石混合土的共振频率是在20~26Hz之间，当土方材料开始被压实后，其自然共振频率也相应地稍微提高。换句话说，压实密度越高，共振频率也相对提高。为了使振动压路机有足够的压实能量，能进一步把已被压实的材料的密度再次提高，通常振动压路机工作频率设定为压实接近终了时被压实材料的自然共振频率。压实土方的振动压路机设计频率一般都定在29~33Hz之间；沥青混合料的压实的最佳振动频率为45~55Hz。如振动频率选用得太低会导致机身上的紧固螺栓和避震块达到共振，不仅会造成压实效果差，机器上的零件也会因为共振而松动或损坏。故振动频率一般绝不能低于20Hz（1200r/min）。
4.振动振幅激振力与偏心力矩及振动频率成正比；激振力乘以振幅等于激振压实能量，但激振力与振幅却没有直接的关系。土壤和沥青混合料的压实要求各异。沥青混合料的压实最佳振幅中0.4~1.0mm之间；而土壤的压实最佳振幅在0.8~1.9mm之间。高振幅用于较深的压实层，而低振幅用于较浅的压实层。所以许多压路机都设有两个振幅。振动压路机的工作频率是影响压实效果的重要参数之一，但它必须配合压路机的频率以及振动轮和支架质量达到最佳配比才能取得良好的压实效果。振幅过大会引起驾驶员的疲劳和机器零件的过早损坏，甚至会造成路面出现“过压实”现象。所以，单凭振幅并不能决定一台压路机的压实效果。实际振幅取决于土壤的自然共振频率与振动轮的设计频率。在压实过程中，压路机的振幅如能配合上材料的自然共振频率的话，那么将会获得良好的压实效果。但这并不意味着采用变幅的设计就绝对有好处。因为操作者往往因无法掌握压实过程中土壤共振频率的实际变动而选用不适当的振幅，反而获得不良的压实效果。宝马厂早在12年前就已采用了变幅设计，但终因手调变幅不仅没有任何实际使用价值，而且操作者往往因为错误的选择而使振动系统出现问题或压实效果不良，从而停止生产变幅振动压路机。从理论上讲，变幅不失为理想的设计，但是除非在对不同的土壤作业时，压路机的变幅是在自动而非手动的情况下配合不同土壤共振且同时自动变频，变幅才有它的实际使用价值。
5.碾压速度由于液压元件的迅速发展，现在的振动压路机的行驶速度均为无级变速。振动压路机的碾压速度影响压路机在一定表面区域内的有效压实时间，在一定的频率下，低速碾压比高速碾压在单位面积上产生的冲击次数多。对于一定频率的振动压路机来说，碾压速度太快，冲击间距就会增加，从而导致压实性能的降低或表面不平整度的增加。根据速度、频率关系及材料种类，碾压土壤和岩石填方时碾压速度一般为3~5km/h，而碾压沥青材料，压实性能最佳时的碾压速度为4~6 km/h。
6.振动轮的宽度与直径振动轮的宽度和直径对压路机的压实性能有直接的影响。当振动轮的质量一定时，振动轮愈宽、直径愈大，其压实影响深度愈小。但振动轮的宽度和直径也不可取得过小，轮径过小，进行压实作业时压轮前方会出现“波纹”；宽度过窄，在压实路面时会使路面产生裂纹。振动压路机振动轮的宽度和直径应根据压实对象和压实要求合理选取，如压实路面时，应选用振动轮的宽度和直径都较大的振动压路机；压实基础时，振动轮的宽度和直径应选取较小的数值。用于压实沥青混凝土材料时，除应满足上述一般要求以外，还应满足N=W1/LD≤0.25的要求（N为牛鲍系数，是反映振动压路机压实时其轮子前面材料的运动趋势的一个指标；W1为振动轮的分配质量；L为振动轮的宽度；D为振动轮的直径）。当使用按N系数设计的振动压路机时，沥青材料的隆起和裂缝就会相应地减少。目前用于沥青混合料压实的串联（双钢轮）振动压路机，多数厂家的产品均按N系数设计。这样就不必担心因轮径的因素引发隆起的裂缝现象。
7.振动轮的数量在考虑振动轮的数量时，通常指的是串联（双钢轮）振动压路机。双轮振动串联压路机虽然结构复杂，但它压实能力强、压实效果好、生产率高。与单轮振动串联压路机相比，压实土壤时生产率可提高50%。由于单轮驱动串联振动压路机其从动轮有较为严重的推土现象，为了获得良好的路面质量，应尽量选用双轮驱动、双轮振动的振动压路机压实。振动压实是一门比较复杂的专门学问。一台振动压路机技术是否先进，不能仅凭其振动质量、静重、频率、振幅以及压实速度等参数作为判定因素。这些参数必须组成最佳配合才能产生出优良的压实效果。