優(yōu)化振動壓路機工作參數(shù)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，減小顆粒孔隙比，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(shè)備，該種設(shè)備一般都設(shè)置了振幅裝置與調(diào)頻裝置，可以起到理想的壓實效果，其工作情況能夠根據(jù)壓實需求進行調(diào)節(jié)，設(shè)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(shè)備的經(jīng)濟性理想，已經(jīng)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(shù)的優(yōu)化進行分析。

1 振動壓路機工作參數(shù)分析

在將振動壓路機應(yīng)用在施工過程中時，其振動作用會對路面出現(xiàn)往復(fù)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(shù)參數(shù)兩個因素密切相關(guān)，在這兩項因素中，振動壓路機技術(shù)參數(shù)包括頻率、碾壓速度、振幅、靜質(zhì)量、振動輪直徑、振動輪寬度、振動輪數(shù)量、靜線荷載，除了這幾項因素，還要考慮到碾壓遍數(shù)與碾壓速度。

1.1 靜質(zhì)量和靜線荷載 在開展壓實工作時，振動壓路機需要應(yīng)用到自身的靜線荷載與靜質(zhì)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(xiàn)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(zhì)量與壓路機壓實深度是一種正比關(guān)系。

1.2 振動頻率 振動頻率是振動壓路機一分鐘的轉(zhuǎn)動次數(shù)，振動頻率對于壓實質(zhì)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(shè)置為與壓實材料自然共振頻率一致，若頻率過低，就會導(dǎo)致機器出現(xiàn)避震塊共振的情況，致使零件出現(xiàn)損壞；若振動過高，就會影響壓實結(jié)果的可靠性，并令地面受到過度碾壓或者嚴(yán)重沖擊，出現(xiàn)壓實不平的情況。

1.3 振動輪數(shù)與驅(qū)動形式 振動壓路機的工作形式復(fù)雜，在工作的過程中很容易導(dǎo)致路面出現(xiàn)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(zhì)量，可以使用雙輪驅(qū)動壓路機。

1.4 碾壓速度 碾壓速度會影響壓路機的生產(chǎn)率，為了提升生產(chǎn)率，可以采取科學(xué)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(biāo)準(zhǔn)內(nèi)，防止影響壓實平整度。

1.5 碾壓次數(shù) 碾壓此時與振動壓路機的工作參數(shù)有著密切的關(guān)系，同時，材料狀態(tài)也會影響到碾壓次數(shù)，因此，需要科學(xué)地控制好碾壓次數(shù)，保障施工經(jīng)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(zhì)量相匹配。

2 振動壓路機工作參數(shù)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(shù)法 使用懲罰函數(shù)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(jù)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(guān)實驗顯示，在具體的應(yīng)用過程中，需要將振動壓路機激振頻率設(shè)置為稍高于土體頻率，應(yīng)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(shè)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(shè)置為33到50Hz。壓實經(jīng)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(dǎo)致駕駛員出現(xiàn)疲勞，也容易導(dǎo)致機械部件出現(xiàn)損壞，出現(xiàn)過壓實的情況，這還會影響路面的壓實質(zhì)量。因此，需要根據(jù)不同型號的壓路機來設(shè)置工作參數(shù)。

2.5 優(yōu)化結(jié)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(yīng)的調(diào)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(shù)也會變小，并逐漸地趨于穩(wěn)定。

3 振動壓路機工作參數(shù)的控制

為了確保振動壓路機的工作質(zhì)量，需要對其工作參數(shù)進行科學(xué)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(jù)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(qū)動泵負(fù)責(zé)帶動行走馬達，振動泵負(fù)責(zé)帶動振動馬達，只要將振動泵開度改變，即可將偏心軸旋轉(zhuǎn)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(diào)幅裝置中需要設(shè)置好內(nèi)偏心塊與外偏心內(nèi)套，并將內(nèi)偏心塊軸改變，這樣就可以實現(xiàn)調(diào)軸的效果。

4 結(jié)語

總而言之，在公路施工過程中，需要根據(jù)施工單位的實際情況與公路施工要求選擇相關(guān)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(xiàn)場的氣候環(huán)境、技術(shù)支持條件、可維修度等等，綜合這些因素來配置好碾壓設(shè)備，嚴(yán)格遵循施工標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范開展工作，提升施工的經(jīng)濟性。

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