压路机压实的检测分析及影响因素.docx

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压路机压实的检测分析及影响因素

摘要

本文所进行的工作属于工程机械领域应用型前沿课题中的实用技术，对于如何在工程机械上实现最优化进行了有益的探索。

随着我国高速公路建设的迅猛发展，各类工程施工技术日益复杂，施工质量要求愈来愈高。

对于道路施工机械及路面铺筑机械，不仅要求它们具有高的生产效率，而且还要能够控制施工质量。

通过建立压路机动力学模型来分析以及参考其他的研究成果，可以发现振动频率在影响压实性能上起着关键的作用，振动幅值与振动频率直接相关，因此，振频与振幅对于振动压路机来说是影响压实的主要因素。

实测结果表明，该检测系统能够实现对土壤压实状态的实时连续检测，其测量值与理论值的误差很小。

本文得出的结论对国产压路机的研究与生产既有理论指导意义，更有直接的工程应用价值。

关键词：

压路机，压实，检测分析，影响因素

ABSTRACT

Thispaperworkbelongstotheengineeringmachineryfieldapplicationofadvancedtopicpracticaltechnology,engineeringmachineryforhowtoachievetheoptimalhascarriedonthebeneficialexploration.Alongwiththerapiddevelopmentofthehighwayconstruction,allkindsofprojectconstructiontechnologyincreasinglycomplex,constructionqualityishigherandhigherrequirements.Forroadconstructionmachineryandpavingroadwaysmachinery,notonlyfortheirhighproductionefficiency,butalsocancontrolconstructionquality.Throughtheestablishmentoftherollerdynamicsmodeltoanalysisandreferenceotherresearchresults,canbefoundintheinfluenceofvibrationfrequencycompactionperformanceinakeyrole,vibrationamplitudeandfrequencyvibrationdirectlyrelated,therefore,vibrationfrequencyandamplitudeforvibratoryrollercompaction,itisthemainfactorsofinfluence.Testresultsshowthatthetestsystemcanrealizetothestateofthesoilcompactionreal-time。

Continuousdetection,themeasurementvaluewiththetheoreticalvalueoferrorisverysmall.Thearticleconcludesthattherollerondomesticresearchandproductionboththeoreticalguidance,moredirectengineeringapplicationvalue.

Keywords:

Rollercompaction,compaction，inspectionandanalysis,theinfluencefactors

目　　录

第一章引言1

第二章研究的意义与目的2

第三章国内外研究现状及发展趋势3

3.1振动压路机的发展历程3

3.2国内振动压路机的发展现状3

3.3振动压路机的发展趋势4

第四章压路机压实的基本认知6

4.1压实的基本原理6

4.2压实理论6

4.3压实的重要意义6

4.4压实的基本方法7

第五章压路机压实的检测分析8

5.1压路机的动力学简化模型和分析8

5.2压实土壤刚度、阻尼影响特性分析9

5.3压实度检测系统组成10

第六章压路机压实的影响因素11

6.1振幅和频率对压实度的影响11

6.2行驶速度和压实遍数对压实度的影响13

6.3影响压实度的其它因素13

第七章总结与展望16

致谢17

参考文献18

第一章引言

在路基路面的设计中，为了提高路面的使用寿命和使用性能，对设计的要求是：

有足够的承载能力，能经受行车载荷的反复作用而不产生结构性破坏;渗透性小，能预防雨水或其他自由水的侵入，以保证路基路面的稳定性;能经受重载荷的反复作用而不产生过大的压缩形变。

由于路基土和路面材料的密实度与以上要求的性能密切相关，而且密实度易于测量，因此，在实际工程施工中，习惯上都是采用密实度或压实度来衡量施工作业的质量。

八十年代中期，我国开始引进国外先进的压路机制造技术，开始生产串联式振动压路机和大吨位的压路机。

到了八十年代后期，随着基础工业元件的发展，特别是液压元件的引进生产，振动压路机总体技术水平和可靠性有了提高。

随着交通运输量的增大，公路建设的进一步发展，施工部门对压实机械提出了越来越高的要求，在施工中，如何提高压实效率和效果也就是说如何加大填料铺层厚度、提高压实质量和生产率。

要实现这一目标，就必须施以切实可行的手段，为此必须有一定的理论作为指导，而这些理论就包括对压路机及其土壤的动力学分析及结构参数的优化。

由于我国多是采用、消化和吸收国外先进的振动压路机设计与制造技术，对压路机本身的动力学研究较少，而国外的一些相关的动力学研究资料也很少刊出，并且已经不再适合目前串联式压路机的需要。

针对以上文献以及国内外振动振荡压路机设计的现状，本文给出了振动振荡压路机的动力学模型，并对其参数优化[1,7,11]。

第二章研究的意义与目的

目前，我国正在大力进行各种基础设施建设，各施工单位面临的情况是任务重，工期紧，工程的质量也是必须要保证，很多施工单位都是加班加点的施工。

施工机械一般是满负荷的运转，这对机械的可靠性，无故障工作时间等一系列指标提出了较高的要求。

国内厂家通过引进技术和国际采购，来不断的提升产品的质量。

前面己经提到，土建施工过程中，尤其是高等级路面的施工中，压路机是非常重要的设备。

为了保证压实工作的质量，提高劳动生产率，降低施工费用，以更好的满足施工单位的需求，具有连续压实控制功能的压路机的研究和开发被提上了日程[2,3]。

本文从建立压路机的物理模型着手，详细分析了影响压实效果的各种因素，以及各种因素对压实效果的影响程度，针对这些因素结合当前的研究状况，在研究过程中以解决实际的问题为主要目的。

第三章国内外研究现状及发展趋势

3.1振动压路机的发展历程

自1862年美国制成世界第一台以蒸汽机为动力的自行式三轮压路机以来，压路机已经有了一百多年的发展历史。

但振动压路机存在的时间并不长，1930年德国人最先使用了振动压实技术，并于1940年成功发明了第一台自行式和拖拉机牵引的振动压路机。

振动压实技术和振动压路机的出现是压实机械发展过程中的一个划时代的革命，彻底改变了压实效果简单依靠重量或增大线压力的方式。

随着振动压实理论研究的不断深入以及减振材料和压路机结构的日趋完善，振动压路机在20世纪60年代迅速占领了世界的压实机械市场，其机型也从小型向中型、大型的方向发展，同时在品种上出现了拖式振动压路机、轮胎驱动的自行式振动压路机、双轮驱动的串联式压路机、振动轮和轮胎压实联合作用的组合式压路机、手扶式单轮和双轮振动压路机以及羊脚式和凸块式振动压路机等许多不同的规格品种[5-8]。

20世纪70年代静液传动和液压控制技术的应用，成为压路机发展史上的一项重大变革。

至20世纪70年代末机械传动的压路机，特别是振动压路机，绝大多数已经被静液传动所取代。

液压控制技术在振动压路机上的应用，使振动参数的调节成为可能。

在20世纪70年代末期出现了调频调幅式振动压路机，为压实工作参数的优化调节奠定了基础，使得振动压路机迅速成为世界压路机市场的主导者[10]。

20世纪80，90年代是压实技术和压实机械蓬勃发展的时期。

随着对新的压实技术和方法的不断探索，振动压路机出现了许多新的变化，如振荡压路机、冲击式压路机和垂直振动压路机己经由20世纪80年代初期的设想和80年代中期的研制试验，发展到现在可以向市场提供系列产品。

并且伴随着现代新技术革命的兴起，特别是微电子技术、自动控制技术和计算机技术等高科技的迅速发展，引领着振动压路机向着自动化、智能化和机器人化的方向发展[9-11]。

3.2国内振动压路机的发展现状

国内振动压路机的发展源于1961年西安公路学院（长安大学前身）与西安筑路机械厂联合开发出的3t自行式振动压路机。

1974年洛阳建筑机械厂与长沙建筑机械研究所合作开发了lOt轮胎驱动振动压路机和14t拖式振动压路机。

1984年徐州工程机械制造厂引进瑞典戴纳帕克（Dynapac）公司的CA25单钢轮振动压路机和CC21型串联式振动压路机技术，1987年洛阳建筑机械厂引进了德国宝马（BOMAG）公司BW217D和BW217AD振动压路机技术，20世纪90年代江麓机械厂引进了德国凯斯伟博麦士（Case-Vibromax）公司的W1102系列振动压路机技术。

当时国外最为先进的振动压路机制造技术几乎都进入了中国，从此我国的压路机制造业进入了发展的快车道。

目前，我国已形成以徐工、一拖工程、厦工三明、三一重工等为代表的80多家压路机生产企业，并初步形成了手扶式振动系列、拖式振动系列、自行式振动系列等产品，基本上可以满足国内需求，并具有一定的出口能力。

由于我国振动压路机起步较晚，整体水平与国外先进水平相比仍有较大差距，尤其是重型和超重型振动压路机生产数量和品种仍然较少，路肩和沟槽等专用压实设备缺乏，产品的可靠性和外观质量等综合技术经济指标和自动控制技术方面仍低于国外先进水平。

3.3振动压路机的发展趋势

纵观振动压路机的发展简史、发展水平，振动压路机的发展趋势可大致归纳如下[3,6]:

1.液压化

现代压路机的行走、振动、转向和制动均为液压传动，液压传动过程平稳，操纵简单灵活。

特别是液压传动使行走系统无级变速，使振动系统根据施工要求在较大范围内调频和变幅，振动压路机使用性能和应用范围得到大大改善和提高。

同时，液压化为自动控制创造了条件。

2.系列化

为适应各种工程和工序施工的要求，振动压路机不但各种型号齐全，而且产品系列不断扩大和完善。

3.标准化

标准化包括两个方面内容。

一方面，为了适应施工工艺，产品性能参数尽可能标准化，如振动轮尺寸、静线压力、激振频率、振幅、行驶速度等。

另一方面，为了简化加工工艺，降低成本，生产厂家尽量将本公司零件标准化。

另外，标准化有利于采用模块组合设计方法，将一台机器分成各种不同的模块，通过更换模块或增加附件来改变机器的性能和用途，提高了新产品的开发速度，满足一机多用的需要。

4.一机多用化

实现单机多用主要有两条途径:

一是改变振动机构和操作控制，使压路机分别具有垂直振动、水平振动（振荡）、变幅振动和静碾压实功能，根据需要可随时变通，发挥各自振动方式的优点。

二是在压路机上增加附属装置，增加压路机的作业功能。

5.智能化

微电子技术、自动控制技术、计算机技术的发展，推动了压路机的智能化