路面沖擊壓實機械相關(guān)技術(shù)問題探討

雷 斌

重慶山河項目咨詢有限公司，重慶 400060

0 引言

采用一種壓實機械，在滿足壓實度要求的前提下，能夠大大提高壓實厚度、縮短壓實時間，不僅可以提前或縮短工期，也可以節(jié)省投資。這種壓實機械必然是壓實功能強大，影響深度大的壓實機械[1,2]。本文主要對于路面沖擊壓實機械相關(guān)技術(shù)問題進行探討。

1 機械設(shè)備相關(guān)參數(shù)作用特點分析

1.1 沖擊輪重量

根據(jù)沖擊能量和沖擊力公式，沖擊輪重量m與沖擊力基本成直線關(guān)系，即在速度等條件不變情況下，沖擊輪重量越大，沖擊力越大，在輸出功率不變情況下，增大沖壓輪重量，適當(dāng)降低速度，可在非沖壓階段積蓄能量，沖壓時產(chǎn)生更大的沖擊力。因此，適當(dāng)增大沖擊輪重量可以提高沖擊力，增加壓實度或壓實層厚度。但沖擊輪重量增大也有其缺陷。沖擊輪重量越大，所需要的牽引車的最大輸出功率越大，特別是在沖壓開始階段，由于土方處于松鋪狀態(tài)，過大的沖壓輪重量很容易形成沖擊面較大的凹陷，形成很大的摩阻力，對牽引力要求成倍增長，很容易導(dǎo)致沖擊輪難以轉(zhuǎn)動，從而導(dǎo)致沖壓失敗。

1.2 沖擊輪高差

沖擊輪高差即外接圓半徑R與內(nèi)接圓半徑r之差。沖擊能量和沖擊力大小與沖擊輪高差h成正比。即高差越大，沖擊能量和沖擊力越大。不同高差情況下，沖擊力與沖擊輪高差之間基本呈線性關(guān)系。但是沖擊輪高差不能無限制增加，當(dāng)沖擊輪邊數(shù)確定時，增加高差主要依靠增加外接圓半徑，如對于五邊形沖擊輪，當(dāng)沖擊輪高差分別為0.15、0.20、0.25、0.30m時，其外接圓半徑分別為0.79、1.04、1.31、1.57m，半徑過大，造成沖擊輪重量過大，需要更大功率的牽引車。因此，必須選擇適合的沖擊輪高差，才能滿足得到合適的沖擊能量和沖擊力。目前生產(chǎn)的沖擊輪外接圓半徑一般在1.0～1.2m之間，沖擊輪高差在0.15～0.25m之間，所需牽引力一般在175.256kW之間。

1.3 沖擊輪邊數(shù)(凸點數(shù))

根據(jù)沖擊能量公式E=(3600P-Vtf2)/nq，可以看出沖擊壓路機沖擊能量、沖擊力與沖擊輪的邊數(shù)n成反比，在R、r一定的情況下，邊數(shù)越少，沖擊力和影響深度越大，邊數(shù)越多，沖擊力和影響深度越小，其作用逐步接近靜力光輪壓路機。某種意義上講，靜力光輪壓路機是沖擊壓路機的特例，但隨著邊數(shù)的增多，單位距離、單位時間內(nèi)沖擊點就越多，更有利于表面破碎。因此，沖擊輪邊數(shù)決定其不同的功能。

三邊形沖擊壓路機邊數(shù)最少，其他條件相同情況下，其沖擊力最大，影響深度最大，這就決定了它可以運用于新建公路、堤壩較大厚度土體的沖壓，以及原有公路、堤壩的路基、壩基壓實不足的復(fù)壓。但三邊形沖擊壓路機由于沖擊力大，單位距離沖擊點少的緣故，施工中很容易造成沖壓表面凸凹不平、水泥板塊局部過碎、路基(壩基)容易變形等問題。

四、五、六邊壓路機相對于三邊形壓路機，輪重相同時沖擊力小，影響深度小，但單位距離內(nèi)沖擊點多，可以使表面沖壓著力點均勻、平整，減少路基、壩基變形，更適用于原有瀝青、水泥路面的沖壓和再利用。但相對于三邊形壓路機，其沖擊力和影響深度小，難以處理深層病害。因此，不適合處理路基、壩基病害。由于邊數(shù)的增多導(dǎo)致沖擊特點越來越不明顯，故六邊形壓路機相對于其他壓路機運用自然較少。

1.4 牽引車的輸出功率和牽引力

牽引車是沖擊壓路機的動力裝置，其發(fā)動機產(chǎn)生的牽引力克服牽引車和沖擊輪的摩阻力，使機械產(chǎn)生加速度和速度，產(chǎn)生沖擊能量和沖擊力。沖擊壓路機在運轉(zhuǎn)一周的過程中，其牽引力大小是不斷變化的。剛開始運動時，由于整個機械裝置需要克服比正常摩阻力大的靜摩阻力，此時需求的牽引力較大。如果此時沖擊輪同靜力壓路機一樣是圓的，當(dāng)速度正常時，牽引力應(yīng)小于啟動時的牽引力。但沖擊壓路機的沖擊輪是非圓形的，開始運動之后需要迅速加速并要克服沖擊輪質(zhì)心逐步上升時重力的作用。因此，從開始運動到重心達到最高點階段，牽引力不斷加大，并在沖擊輪到達最高點前的瞬間迅速上升至最大。當(dāng)沖擊輪質(zhì)心轉(zhuǎn)過最高點時，牽引力逐漸減小，當(dāng)沖擊輪水平速度超過牽引車速度時，牽引力迅速降為O，沖擊輪在重力作用下豎直向作自由下落，直到?jīng)_擊地面為止。

1.5 蓄能器

蓄能器是沖擊壓路機機架上的一個重要組成部件，其主要作用是協(xié)調(diào)沖擊輪與牽引車速度一致，增加沖擊能量和沖擊力，當(dāng)前一次沖壓結(jié)束以后，沖擊輪質(zhì)心處于最低位置。隨著新一輪沖擊過程的開始，沖擊輪質(zhì)心位置逐漸升高，此時擺臂帶動搖臂壓縮緩沖蓄能器蓄能，直到?jīng)_擊輪質(zhì)心處于最高位置之前一直如此。當(dāng)沖擊輪質(zhì)心位置從最高處回落時，由于不再需要牽引力克服重力做功，因此，在短時間內(nèi)牽引力會導(dǎo)致牽引車速度快于沖擊輪，兩者產(chǎn)生不協(xié)調(diào)，此時擺臂再次帶動搖臂松開緩沖蓄能器釋放能量，使沖擊輪速度加快，保持與牽引車速度協(xié)調(diào)一致，并因速度加快產(chǎn)生更大的沖擊力。蓄能器在沖擊輪運動和沖壓過程中起到了很好的協(xié)調(diào)和提高功效作用，但在理論研究中，如果引入蓄能器，將使研究工作十分復(fù)雜。因此，在沖擊能量和沖擊力的力學(xué)研究過程中，不單獨考慮蓄能器，只是假設(shè)沖擊輪和牽引車速度一致。

2 結(jié)論

對與沖壓機械設(shè)備相關(guān)因素進行分析，與沖壓機械相關(guān)因素主要分析了沖擊輪重量、沖擊輪質(zhì)心高差、沖擊輪邊數(shù)、輸出功率及牽引力、蓄能器與沖擊能量的關(guān)系。結(jié)論是沖擊輪重量、質(zhì)心高差越大，沖擊能量及沖擊力越大。沖擊輪邊數(shù)越多，沖擊力越小，但單位距離沖擊次數(shù)增多。牽引車功率越大，其牽引力越大，得到更大的沖擊能量和沖擊力。

[1]范云，汪英珍.填土壓實質(zhì)量檢測及機載壓實集成系統(tǒng)分析[J].巖土力學(xué),2004,25（4）.

[2]謝華,譚建國.民族壓實機械發(fā)展的足跡[J].建筑機械（上半月）,2009（11）.