對垂直振動壓路機振動壓實技術的研究

周保成

摘 要：在公路建設中，傳統的壓路機已經暴露出越來越多的不足。這時，垂直振動壓路機在施工過程中的各項工作活動和項目指標方面展現出其優勢所在。我國垂直振動壓路機僅有10多年的歷史，其無論是在性能、技術還是效率上，較之于國外而言還有一定差距。但是，隨著近幾年來科學技術的發展，計算機輔助技術已應用到垂直振動壓路機的工作之中，這為我國垂直振動壓路機的研究帶來了良好的效益。筆者通過研究比較，分析垂直振動壓路機的發展、工作原理，并分析其優越性。最后根據其在我國的發展現狀，初步分析其前景。

關鍵詞：垂直振動壓路機；工作原理；前景

1 引言

近幾年來，隨著“十二五”計劃和西部大開發戰略的要求，我國的公路建設體系更加完善。在公路建設的過程中，垂直振動壓路機的高效性和經濟性日益被工作人員所看好。就目前形式來看，傳統的壓路機在壓實過程中的工作效率越來越低，各零部件和系統都逐漸被淘汰。但是，我國垂直振動壓路機在各項性能的方面還存在許多不足。例如，在零部件的配備、全液壓系統的處理、計算機輔助系統等各方面，我國現有技術都難以將其作用發揮至最大。因此，對于垂直振動壓路機的研究具有巨大的現實意義。通過不斷的引進國外先進技術和獨立自主的研究，將我國的垂直振動壓路機各方面性能逐步提高，并通過仿真模型以及根據現實問題，找出垂直振動壓路機的存在的不足之處，通過演算與實踐解決這些問題，將垂直振動壓路機的工作效率和優勢全部展現出來，更好的投入到道路建設之中。

2 垂直振動壓路機的發展

早在十九世紀前期，德國就已經制造出了振動壓路機，并將其應用到實際的工程建設之中。從世界整體角度而言，德國生產的垂直振動壓路機也處在最前列。除此以外，美國在設備的制造和生產研究以及市場推廣方面也占較大優勢。這些國家生產的設備無論是在各項性能指標還是工作效率，以及外觀的設計上，都體現出了其高效、經濟、美觀的原則。同時，網絡化和全自動化的推廣，也是的垂直振動壓路機更受世人青睞。

與此同時，我國對于垂直振動機的壓實工作研究也在進行之中。我國的技術較美國、德國有著明顯的不足，但通過不斷的自主研發與技術創新，在數字化研究和液壓系統控制方面也取得了較好的效果。截止至今，在振動壓路機智能化等方面，我國已做到獨立開發研究并獲得相應知識產權。

3 工作原理分析

傳統的壓路機采用圓振動的方式，高速旋轉的振動器使得鋼輪產生振動，這種振動傳遞給土壤進而產生壓實效果。而垂直振動壓路機是在安裝振動器的同時安裝同步反向旋轉的兩組偏心塊。這兩組偏心塊的作用就是鋼輪運作過程中，其水平方向的力能夠抵消和垂直方向的力進行疊加。這種情況下，受力部分的土壤就獲得了比較前者受力更大的垂直力，同時，垂直振動壓路機會保持這種恒定的受力接觸，從而使得受力土壤部位的獲得最佳的壓實效果。在這個過程中，垂直振動壓路機可以將最大限度的能量盡可能的傳遞到壓實部位，而且水平方向的力量相互抵消也使得壓實過程中其他部分受力很小，壓實部位周圍的環境基本沒有受到影響。

4 垂直振動壓路機的主要優勢分析

通過對比傳統圓振動壓路機和新型的垂直振動壓路機，筆者發現無論從性能指標、能量轉移、壓實時間和效果以及實際工作效率等各方面，垂直振動壓路機都占較大優勢，其主要優勢總結如下：

4.1 能量損失小

在垂直振動壓路機的原理中可以看出，由于垂直方向的疊加力和水平方向受力抵消，使得所有的能量都集中在垂直受力的土壤上。周圍的土壤環境基本不受影響，能量的損失很小。通過實際工作中的對比可以發現，針對同一質量的土壤，達到同樣的壓實效果。垂直振動壓路機的往次數僅是圓振動壓路機的二分之一。也就是說，垂直振動壓路機工作一次，對受力土壤產生的能量是圓振動壓路機的二倍甚至更多。另外，垂直作用的力量和能量能夠使地表波傳遞程度較輕，具有一定程度上的環保意義。

4.2 行進過程更穩定

垂直振動壓路機在實際的工作過程中，一方面由于水平方向力量相互抵消，即不存在水平力的干擾。因此行進過程的穩定性更好，解決了在較大的振動作用下，行進問題和振動之間的矛盾；從另一方面來看，垂直振動的壓實工作能夠使土壤堅實，且未壓實部分與壓實部分具有明顯的區分。而圓振動壓路機的工作常造成周圍土壤受到壓實工作影響，難以區分具體的壓實部位，行進過程也會被打亂。所以說，垂直振動壓路機不但克服了激振力和行走過程的問題，還使得行走過程更加筆直、更加穩定。

4.3 壓實效果好

垂直振動壓路機在作業過程中，壓實的表面基本沒有松散的土壤和裂紋現象，由于行進的過程中沒有擁土，所以其壓實后的土壤平整度良好。與此同時，壓實工作后的土壤和其他混合料之間混合均勻，能夠保障道路建設中的路面表層和路基層有效結合、表層的水封性好、壓實的質量也就更好。在確保瀝青和骨料混合物的充分均勻壓實的同時，路面的粗糙程度也良好，因此最終公路的質量也可以保證。傳統的圓振動壓路機在壓實作業中，土壤壓實到一定程度就會重新松散，這其中的關鍵力度和振動壓實時間都很難同時控制，也就使得壓實材料與骨料不能充分混合，壓實度難以提高。在比較中可以看出，垂直振動壓路機意味著單純的垂直力，壓實工作介意增加材料的強度并無副作用，壓實效果更佳。

4.4 節省功率

壓實工作的壓實材料對工作的難度起著決定性的影響。例如，材料剛度較大的，在某種程度上難以成型，但成型后卻能很好的保持其成型效果，穩定性較強；而材料剛度較小的材料，成型過程中看似簡單，但是成型效果卻往往差強人意。同樣的，不同種類的壓實材料對垂直振動壓路機的要求也就不同，振動輪的工作次數、振動功率以及壓實時間都需要根據材料制定不同應對方案。對于同樣的壓實材料和同樣的工作環境，垂直振動壓路機的振動壓實過程由于不存在水平力的干擾，至保持垂直方向的跳動，因此就達到同等壓實效果的情況下來看，垂直振動壓路機可以節省工作的功率，達到功率的最大發揮效果。

4.5 工作時間長

其原理依然是受力問題的影響。傳統圓振動壓路機由于工作過程中，振動壓實工作經常出現受力混亂，各個方向均受力導致壓實輪與壓實材料產生各個角度和方向上的摩擦，從而減少了壓實輪的使用壽命。而垂直振動壓路只存在垂直方向的受力，輪體與壓實材料接觸時摩擦小，其受到的損害就較小。不僅如此，由于其垂直受力的特性，工作過程之中給機體帶來的損害就相對較少，機械耐久性增加，同時對駕駛人員的傷害也降至最低，延長了使用的時間。

5 應用前景

隨著科學技術的發展和日益復雜的工程項目要求，我國的垂直振動壓路機還有很多需要技術改進和創新的地方。研究人員可以通過激振系統進行改革，使過程中由激振力帶來的壓實效果更明顯，亦可以通過利用仿真模型研究固定的偏心塊和動態的偏心塊設置給壓實工作帶來的不同效果進行進一步的改良。另外，互聯網的時代也要求所有的垂直振動壓路機的工作更加數字化、網絡化、智能化，能夠將誤差降至最低。

綜合以上可以看出，垂直振動壓路機的應用會隨著經濟建設的提高應用的更為廣泛，與此同時其相關技術和配套系統也需要在實際工作中不斷提高。

參考文獻

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