申春茂

(黑龍江省龍建路橋第二工程有限公司)

1 振動壓路機(jī)的發(fā)展過程

1.1 20世紀(jì)40年代至 60年代

振動壓實技術(shù)和振動壓實機(jī)械的出現(xiàn)是壓實機(jī)械發(fā)展過程中的一個劃時代的革命,從此壓實效果的增長不再簡單地依靠重量或線壓力的增大。第一臺自行式和拖拉機(jī)牽引的振動壓路機(jī)出現(xiàn)在 20世紀(jì) 40年代,但真正大量投放市場是 20世紀(jì)50年代初期的事。開始發(fā)展的振動壓路機(jī)噸位較小,品種也較少。隨著減振材料和壓路機(jī)結(jié)構(gòu)的日趨完善,振動壓路機(jī)在 20世紀(jì) 60年代開始迅速地占領(lǐng)了世界的壓實機(jī)械市場,其機(jī)型也從小型向中型、大型的方向發(fā)展,同時在品種上出現(xiàn)了拖式振動壓路機(jī)、輪胎驅(qū)動的自行式振動壓路機(jī)、雙輪驅(qū)動的串聯(lián)式壓路機(jī)、振動輪和輪胎壓實聯(lián)合作用的組合式壓路機(jī)、手扶式單輪和雙輪振動壓路機(jī)以及羊腳式和凸塊式的振動壓路機(jī)等許多不同的品種。

1.2 20世紀(jì)60年代至 70年代

在 20世紀(jì) 70年代壓路機(jī)發(fā)展史上的一項重大變革是迅速而普遍地推廣了靜液傳動和液壓控制技術(shù)。至 20世紀(jì)70年代末機(jī)械傳動的壓路機(jī),特別是振動壓路機(jī),絕大多數(shù)已經(jīng)被靜液傳動所取代。隨著液壓控制技術(shù)在振動壓路機(jī)上的應(yīng)用,使振動參數(shù)的調(diào)節(jié)成為可能。在 20世紀(jì) 70年代末期出現(xiàn)了調(diào)頻、調(diào)幅式的振動壓路機(jī),為壓實工作參數(shù)的優(yōu)化調(diào)節(jié)奠定了基礎(chǔ)。

1.3 20世紀(jì)80年代至 90年代

(1)新的壓實技術(shù)和方法的探索。

隨著對新的壓實技術(shù)和方法的探索,出現(xiàn)了許多新的構(gòu)想。其中震蕩壓實技術(shù)與振蕩壓路機(jī),沖擊碾壓技術(shù)與非圓滾輪壓路機(jī)已經(jīng)由 20世紀(jì) 80年代前后的設(shè)想,經(jīng)過 20世紀(jì) 80年代中期的模型和原型試驗,發(fā)展到現(xiàn)在已經(jīng)可以向市場提供系列產(chǎn)品。

振蕩壓實是 20世紀(jì) 80年代的出現(xiàn)的一種新的壓實方法和技術(shù)。首先提出這一概念的是瑞典的H·Thumer博士。與傳統(tǒng)的振動壓路機(jī)利用垂直振動的原理不同,振動壓實是利用力學(xué)中交變剪應(yīng)變的原理,使土壤等基礎(chǔ)材料的顆粒重新排列而變得更加密實,從而達(dá)到壓實之目的。產(chǎn)生這種交變剪應(yīng)變的方法可以有很多種,可以利用兩根互成180°的偏心軸來產(chǎn)生按正弦曲線變化的交變轉(zhuǎn)矩,施加于滾輪上,使它產(chǎn)生一種繞軸心的振蕩運(yùn)動。振蕩壓實實際上是一種振蕩與搓揉相結(jié)合的壓實方法。振動能量是沿著水平方向在某一層面內(nèi)傳播的,因而它在深度方面的壓實影響顯然不如水平方向的振動壓實。但是表面層某一深度放完內(nèi)的壓實效果將明顯優(yōu)于振動壓實。交變的剪切力使?jié)L輪對地面產(chǎn)生一種類似輪胎壓路機(jī)的搓揉作用,這種搓揉作用能防止表明裂縫。

(2)沖擊碾壓技術(shù)與沖擊壓路機(jī)。

壓力控制新技術(shù)的迅速發(fā)展是現(xiàn)代高科技向傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)部門的滲透與改造這一大趨勢緊密關(guān)聯(lián)的,它導(dǎo)致了壓實過程的自動監(jiān)測、自動控制和自動調(diào)節(jié)技術(shù)的迅速發(fā)展。由于傳統(tǒng)壓實控制方法的缺點,人們一直在尋求一種安裝在機(jī)器上能在壓實過程的進(jìn)展中連續(xù)進(jìn)行測量,不斷提供有關(guān)基礎(chǔ)材料壓實狀況信息的壓實控制方法和裝置。早在 20世紀(jì)60年代初就有人提出了能否利用振動部件與基礎(chǔ)之間相互作用的動力特性來判斷壓實進(jìn)程進(jìn)展?fàn)顩r的設(shè)想。這種方法的原理是建立在如下認(rèn)識的基礎(chǔ)上的:當(dāng)?shù)孛嬖谡駝硬考淖饔孟轮鸩綁簩崟r,地面一機(jī)器系統(tǒng)的動力特性也在變化,這種變化將指示出地面承壓力變化的相對數(shù)值,從而也反映了地面被壓實的程度。

2 國內(nèi)振動壓路機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀

20世紀(jì) 80年代后期,隨著基礎(chǔ)工業(yè)元件的發(fā)展,特別是液壓泵、液壓馬達(dá)、振動輪用軸承、橡膠減震器的引進(jìn)生產(chǎn),使振動壓路機(jī)技術(shù)總體水平和可靠性有了很大的提高。在基礎(chǔ)元件支持下,振動壓路機(jī)引進(jìn)技術(shù)不斷得到消化吸收,因為大專院校和科研院所的科研攻關(guān),使我國自行開發(fā)和研制振動壓路機(jī)的能力有了較大的提高。目前,我國有70多家工廠生產(chǎn)振動壓路機(jī),并初步形成手扶系列、拖式系列、自行系列等產(chǎn)品,基本滿足國內(nèi)需要,并有一定的出口能力。我國振動壓路機(jī)起步較晚,整體水平與國外先進(jìn)水平相比仍有差距,主要表現(xiàn)在:產(chǎn)品型號系列不全;重型和超重型振動壓路機(jī)生產(chǎn)數(shù)量和品種仍然較少;專用壓實設(shè)備缺乏;綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)和自動控制方面仍低于國外先進(jìn)水平。

3 振動式壓路機(jī)的發(fā)展趨勢

(1)新的壓實技術(shù)和壓實機(jī)械的發(fā)展將越來越多地依靠壓實理論上的新突破,并成為創(chuàng)造原理上全新的壓實過程的強(qiáng)大理論支撐。壓實理論的研究將更加帶有綜合研究的特點,即從工作介質(zhì)的材料性能、力學(xué)基礎(chǔ)、施工工藝以及機(jī)械設(shè)備的結(jié)構(gòu)、運(yùn)動學(xué)、動力學(xué)參數(shù)的綜合角度來研究壓實機(jī)械的作業(yè)過程。壓實技術(shù)的發(fā)展將更加帶有多種壓實方法綜合作用的特點,即通過靜力、搓揉、振動、搗實、沖擊等多種方法的聯(lián)合作用來強(qiáng)化壓實過程。已經(jīng)進(jìn)入實用階段的新的壓實技術(shù)和壓實機(jī)械,例如以上提到的振蕩壓路機(jī)、沖擊式壓路機(jī)將進(jìn)一步確定自己的應(yīng)用領(lǐng)域,在某一領(lǐng)域內(nèi)成為主要的機(jī)種。振蕩壓路機(jī)很可能成為瀝青面層和 RCC路面的主要壓實機(jī)械,逐步占領(lǐng)這一領(lǐng)域的主要市場。供路基、堤壩和其他基礎(chǔ)土石方工程用的壓實機(jī)械將繼續(xù)向重型和超重型方向發(fā)展。其中沖擊式壓路機(jī)在進(jìn)一步完善驅(qū)動方式和解決減振問題的 1,在重型壓實的領(lǐng)域內(nèi)存在著很大的潛在優(yōu)勢,特別是在高填方、塌陷性土壤和干砂壓實方面很可能成為一種主要的機(jī)種。

(2)在壓實理論和技術(shù)的研究中試驗研究與計算機(jī)仿真技術(shù)的結(jié)合將成為更加重要的研究手段。計算機(jī)輔助設(shè)計、輔助試驗、輔助制造、輔助管理以及輔助工程將使壓實機(jī)械的研制過程從構(gòu)想、設(shè)計、制造、試驗、使用、維修、管理的全過程成為高度自動化和現(xiàn)代化的過程。近年來壓實過程的計算機(jī)輔助工程軟件如雨后春筍一般已有了很大發(fā)展,各主要的商家大多都有自己的專用設(shè)計軟件包,有些已經(jīng)開始商品化。

(3)新技術(shù)革命和高科技將繼續(xù)推動壓實機(jī)械向自動化、智能化、無人化和機(jī)器人化的方向發(fā)展。由于壓實過程的影響因素較少,所以在這一發(fā)展方向上智能壓路機(jī)很可能成為工程機(jī)械智能化進(jìn)程中最早推出的機(jī)種。在壓實過程和機(jī)器工作狀態(tài)實時監(jiān)測基礎(chǔ)上,壓實機(jī)械將進(jìn)一步向自動化的過程發(fā)展,這一過程將從局部自動化過度到全面自動化,并向遠(yuǎn)距離和無人化的方向發(fā)展。現(xiàn)在國外無人操縱的振動壓實機(jī)械已經(jīng)應(yīng)用在某些特殊的環(huán)境,例如危險地帶、水下壓實作業(yè)中。

在智能化發(fā)展方面的另一個重要趨勢是隨機(jī)電腦將普遍應(yīng)用在壓實機(jī)械上,用來進(jìn)行工作過程的監(jiān)測,機(jī)器技術(shù)狀態(tài)的診斷、報警和故障分析。人工智能的介入將大大改善機(jī)器的維修保養(yǎng)工作,并加速它們的現(xiàn)代化進(jìn)程。通過以上發(fā)展進(jìn)程的描述,壓實機(jī)械將逐步逼近完全智能化的作業(yè)機(jī)器人的目標(biāo)。