雷 斌

重慶山河項(xiàng)目咨詢有限公司，重慶 400060

0 引言

采用一種壓實(shí)機(jī)械，在滿足壓實(shí)度要求的前提下，能夠大大提高壓實(shí)厚度、縮短壓實(shí)時(shí)間，不僅可以提前或縮短工期，也可以節(jié)省投資。這種壓實(shí)機(jī)械必然是壓實(shí)功能強(qiáng)大，影響深度大的壓實(shí)機(jī)械[1,2]。本文主要對(duì)于路面沖擊壓實(shí)機(jī)械相關(guān)技術(shù)問(wèn)題進(jìn)行探討。

1 機(jī)械設(shè)備相關(guān)參數(shù)作用特點(diǎn)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(shí)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(shí)度或壓實(shí)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(kāi)始階段，由于土方處于松鋪狀態(tài)，過(guò)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(duì)牽引力要求成倍增長(zhǎng)，很容易導(dǎo)致沖擊輪難以轉(zhuǎn)動(dòng)，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(wú)限制增加，當(dāng)沖擊輪邊數(shù)確定時(shí)，增加高差主要依靠增加外接圓半徑，如對(duì)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(shí)，其外接圓半徑分別為0.79、1.04、1.31、1.57m，半徑過(guò)大，造成沖擊輪重量過(guò)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(diǎn)數(shù))

根據(jù)沖擊能量公式E=(3600P-Vtf2)/nq，可以看出沖擊壓路機(jī)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(jī)。某種意義上講，靜力光輪壓路機(jī)是沖擊壓路機(jī)的特例，但隨著邊數(shù)的增多，單位距離、單位時(shí)間內(nèi)沖擊點(diǎn)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(jī)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(yùn)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(shí)不足的復(fù)壓。但三邊形沖擊壓路機(jī)由于沖擊力大，單位距離沖擊點(diǎn)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(guò)碎、路基(壩基)容易變形等問(wèn)題。

四、五、六邊壓路機(jī)相對(duì)于三邊形壓路機(jī)，輪重相同時(shí)沖擊力小，影響深度小，但單位距離內(nèi)沖擊點(diǎn)多，可以使表面沖壓著力點(diǎn)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(duì)于三邊形壓路機(jī)，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(diǎn)越來(lái)越不明顯，故六邊形壓路機(jī)相對(duì)于其他壓路機(jī)運(yùn)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(jī)的動(dòng)力裝置，其發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的牽引力克服牽引車和沖擊輪的摩阻力，使機(jī)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(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)一周的過(guò)程中，其牽引力大小是不斷變化的。剛開(kāi)始運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于整個(gè)機(jī)械裝置需要克服比正常摩阻力大的靜摩阻力，此時(shí)需求的牽引力較大。如果此時(shí)沖擊輪同靜力壓路機(jī)一樣是圓的，當(dāng)速度正常時(shí)，牽引力應(yīng)小于啟動(dòng)時(shí)的牽引力。但沖擊壓路機(jī)的沖擊輪是非圓形的，開(kāi)始運(yùn)動(dòng)之后需要迅速加速并要克服沖擊輪質(zhì)心逐步上升時(shí)重力的作用。因此，從開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到重心達(dá)到最高點(diǎn)階段，牽引力不斷加大，并在沖擊輪到達(dá)最高點(diǎn)前的瞬間迅速上升至最大。當(dāng)沖擊輪質(zhì)心轉(zhuǎn)過(guò)最高點(diǎn)時(shí)，牽引力逐漸減小，當(dāng)沖擊輪水平速度超過(guò)牽引車速度時(shí)，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(jī)機(jī)架上的一個(gè)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(guò)程的開(kāi)始，沖擊輪質(zhì)心位置逐漸升高，此時(shí)擺臂帶動(dòng)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(shí)，由于不再需要牽引力克服重力做功，因此，在短時(shí)間內(nèi)牽引力會(huì)導(dǎo)致?tīng)恳囁俣瓤煊跊_擊輪，兩者產(chǎn)生不協(xié)調(diào)，此時(shí)擺臂再次帶動(dòng)搖臂松開(kāi)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(yùn)動(dòng)和沖壓過(guò)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(guò)程中，不單獨(dú)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(duì)與沖壓機(jī)械設(shè)備相關(guān)因素進(jìn)行分析，與沖壓機(jī)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(shí)質(zhì)量檢測(cè)及機(jī)載壓實(shí)集成系統(tǒng)分析[J].巖土力學(xué),2004,25（4）.

[2]謝華,譚建國(guó).民族壓實(shí)機(jī)械發(fā)展的足跡[J].建筑機(jī)械（上半月）,2009（11）.