单钢轮振动压路机振动压实机理

  振动压实的基本原理有三种不同的学说： 

  （1）振动冲击学说。被压实材料的颗粒在振动的冲击作用下，由静止状态过渡到运动状态，被压实材料颗粒间的摩擦力也由初始的静摩擦状态逐渐进入到动摩擦状态。同时由于材料中水分的离析作用，使材料颗粒的外围包围一层水膜，形成了颗粒运动的润滑剂，为颗粒的运动提供了非常有利的条件。被压实材料在振动冲击的作用下，其颗粒间的相对位置发生变化，出现了相互填充现象，即较大颗粒形成的间隙由较小颗粒来填充，较小颗粒的间隙由水分填充，被压实材料中空气的含量也在振动冲击过程中减少了。被压实材料颗粒间间隙的减小，意味着密实度的增加。被压实材料之间间隙减小使其颗粒间接触面积增大，导致被压实材料内摩擦阻力增大，意味着其承载能力的提高。 

  （2）共振学说。理论上，当激振频率与被压实材料的固有频率一致时，最有利于振动能量在压实材料内部的传导，压实最为有效。实践证明，压实过程中压实材料共振效应明显，说明了这一理论的正确性。然而由于压实材料的固有频率千差万别，即便是同一种压实材料，压实过程中其固有频率也不断变化，要求激振器的频率作用相应的变化是困难的。压实振动系统发生共振时，不仅是施加给被压实材料的作用力大，压路机机身振动幅度也比较大，造成压路机操纵舒适性变差，也降低零部件的可靠性。 

  （3）反复载荷学说。材料是由于振动所产生的周期性压缩运动的作用，而达到振动压实的效果。在低频范围内它具有一定的现实性，而在高频范围内（共振频率达到1000Hz以上）并无充足的理论根据。 

  总体上来说，振动的主要作用就是削弱压实材料的内摩擦阻力，便于压实。对粘聚力很小的材料，如干砂、水饱和砂及干性水泥混凝土等，在振动状态下内摩擦力几乎可以忽略。通过振动可以获得很好的压实效果，只要满足一定的振动加速度要求，可以实现振动自行密实。对于粘性较大的材料，振动状态下的内摩擦阻力也能十分明显的下降。以上三种有关压实机理的学说均有一定的科学道理，能够阐释压实的某些作用机理，但都不能形成很严谨的理论体系，还没有达到无懈可击的程度。这就导致了许多振动压实技术上的关键问题，不得不以试验为基础去寻求答案。 

  1.2 压实能力影响因素 

  从多次单钢轮压实试验结果来看，影响单钢轮压实能力的主要因素如下： 

  （1）振动轮分配重力载荷。压路机振动轮分配的重量决定了压路机对压实材料所施加静压力的大小，压路机振动轮分配重力载荷越大，压实能力越强。在压实过程中，虽然振动发挥了很大的作用，但大部分情况下主要是压路机施加给被压实材料的重力使得材料发生沉降。尤其是对于粘性较大的材料、岩石填方、冰碛土等，都需要大吨位的重型压路机才能有效地压实。 

  （2）振动振幅。振动压路机的振动参数主要是振动频率和振幅。受压实材料的影响，单钢轮压路机振动频率可选的范围比较窄，对压实能力的影响不是十分明显。振动振幅对压实能力的影响比较显著，振幅越大，振动加速度也越大，能够使被压实材料的内摩擦阻力被消除或减小，为有效压实创造条件。 

  除了压路机自身的能力以外，被压实材料的特性对压路机压实能力的发挥起到了制约作用。每一款压路机都有适用的压实工况，选择合适的压路机也十分重要。总体上来看，单钢轮压路机适用于偏砂性材料的压实，粘性材料需要减小铺层厚度才能得到有效压实。 

  1.3机械单钢轮和全液压单钢轮压路机压实能力比较 

  表1是某款20吨位全液压单钢轮和机械单钢轮压路机压实相关参数的对比表。从表中参数可以看出：两者振动参数大致相同，压实过程中振动轮振动加速度相差不大，给被压实材料施加的作用力差不多；全液压单钢轮压路机的振动轮分配质量比机械单钢轮压路机多出3.5吨，静线载荷前者比后者多出近30%。   

  全液压单钢轮压路机能够实现无级调速，在压实的初始阶段可以以比较低的速度进行压实，对被压实材料进行充分压实，能够获得更好的压实效果。总体算来，一台16吨全液压单钢轮压路机的压实能力要优于一台18吨机械单钢轮压路机。由于全液压单钢轮压路机振动轮也是驱动轮，振动轮对被压实材料的推力比较小；而机械单钢轮压路机的振动轮是被动轮，振动轮对被压实材料施加比较大的推力，被压实材料容易出现拥土和鼓包现象。因此，全液压单钢轮压路机的表面压实质量比较高，平整度好。 

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