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浅谈振动压路机压实机理

时间:2021-09-02 10:19:46 点击:401 次 来源:洛阳一拖东方红工程机械销售公司
  在道路工程建设中,压实路面是非常重要的一环。压实使路基及路面各结构层的材料具有足够的密实度,这对于公路的路基、路面具有极其重要的意义。经过振动压路机压实后,可以减少土壤或沥青的颗粒间隙,增强路面承载力,使得地面横向和纵向的高度平整。
  
  压路机的振动是由钢轮内的偏心机构旋转产生的,偏心机构高速旋转产生较大的离心力,迫使钢轮在地面上产生竖直方向上的运动,振动钢轮以连续反复冲击路面,如粘土、粉土、砂子、砾石、填方岩石以及沥青等场所,进行压实工作,使得压力波从路面的表面向深处传播,土壤颗粒处于运动状态,颗粒间的摩擦力被消除,在这种状态下,小的土壤颗粒填充到大的土壤颗粒的孔隙中,土壤处于容积尽量缩小的状态。关于土壤振动压路机压实机理理论主要有以下几种学说。
  

  1、土壤共振

  
  根据物理学原理,当被压实土壤的固有频率和压路机钢轮的振动频率一致时,振动压实能得到很好的效果,但是由于土壤的级配多种多样,物理特性不尽相同,固有频率是随机变化的,因此要使一机多用且达到较好的压实效果,振动钢轮的频率需要有一个无级调节范围以适应不同固有频率的土壤。
  

  2、重复冲击

  
  利用振动钢轮在土壤上所产生的周期性压缩运动作用使土壤压实,为此就需要增大钢轮与土壤接触前一瞬间的动量,这就要求振动钢轮具有较大振幅和较大振动部分的质量。


振动压路机


  3、内摩擦减少

  
  土壤的内摩擦因振动作用而急剧减小,使其剪切强度下降到只要很小的负荷就能够进行压实,为此需要钢轮在振动过程中始终保持与土壤接触,使土壤的振动频率、振幅与振动钢轮的振动频率、振幅相同,就能得到较好的压实效果,在这种情况下,振动钢轮传递给土壤的纯粹是振动能量,为使钢轮达到这样一种工作状态,就必须使振幅减小使它不脱离地面。
  

  4、土壤液化

  
  在振动波的作用下,土壤颗粒呈现高频受迫振动状态,其内部的粘聚力和摩擦力急剧下降,使之仿佛处于流动状态,此即称之为“液化现象”,液化现象使得土壤颗粒之间相互填充,并且由于受自身重力作用而向低势能方向流动,这就为压实创造了条件,为了使土壤液化更充分,就必须施加足够的振动加速度。
  
  以上四个从不同的角度解释了振动压路机压实机理,土壤共学从振动频率的角度,重复冲击学说从振幅的角度,内摩擦减少学说从振动频率和振幅的综合角度,土壤液化可归纳为振动频率的角度,由此可见振动频率和振幅是影响振动压路机压实能力的重要参数,这就对振动频率和振幅参数数值提出了要求,即振动频率要接近土壤颗粒的固有频率,振幅理论上是越大越好,然而振幅偏大会使振动钢轮跳离地面,使得钢轮与土壤的接触时间减少,影响压实效果,所以只有在振动频率和振幅同时满足要求时才能够达到理想的压实要求。
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