周保成

摘 要：在公路建設(shè)中，傳統(tǒng)的壓路機(jī)已經(jīng)暴露出越來(lái)越多的不足。這時(shí)，垂直振動(dòng)壓路機(jī)在施工過(guò)程中的各項(xiàng)工作活動(dòng)和項(xiàng)目指標(biāo)方面展現(xiàn)出其優(yōu)勢(shì)所在。我國(guó)垂直振動(dòng)壓路機(jī)僅有10多年的歷史，其無(wú)論是在性能、技術(shù)還是效率上，較之于國(guó)外而言還有一定差距。但是，隨著近幾年來(lái)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)已應(yīng)用到垂直振動(dòng)壓路機(jī)的工作之中，這為我國(guó)垂直振動(dòng)壓路機(jī)的研究帶來(lái)了良好的效益。筆者通過(guò)研究比較，分析垂直振動(dòng)壓路機(jī)的發(fā)展、工作原理，并分析其優(yōu)越性。最后根據(jù)其在我國(guó)的發(fā)展現(xiàn)狀，初步分析其前景。

關(guān)鍵詞：垂直振動(dòng)壓路機(jī)；工作原理；前景

1 引言

近幾年來(lái)，隨著“十二五”計(jì)劃和西部大開發(fā)戰(zhàn)略的要求，我國(guó)的公路建設(shè)體系更加完善。在公路建設(shè)的過(guò)程中，垂直振動(dòng)壓路機(jī)的高效性和經(jīng)濟(jì)性日益被工作人員所看好。就目前形式來(lái)看，傳統(tǒng)的壓路機(jī)在壓實(shí)過(guò)程中的工作效率越來(lái)越低，各零部件和系統(tǒng)都逐漸被淘汰。但是，我國(guó)垂直振動(dòng)壓路機(jī)在各項(xiàng)性能的方面還存在許多不足。例如，在零部件的配備、全液壓系統(tǒng)的處理、計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)等各方面，我國(guó)現(xiàn)有技術(shù)都難以將其作用發(fā)揮至最大。因此，對(duì)于垂直振動(dòng)壓路機(jī)的研究具有巨大的現(xiàn)實(shí)意義。通過(guò)不斷的引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)和獨(dú)立自主的研究，將我國(guó)的垂直振動(dòng)壓路機(jī)各方面性能逐步提高，并通過(guò)仿真模型以及根據(jù)現(xiàn)實(shí)問(wèn)題，找出垂直振動(dòng)壓路機(jī)的存在的不足之處，通過(guò)演算與實(shí)踐解決這些問(wèn)題，將垂直振動(dòng)壓路機(jī)的工作效率和優(yōu)勢(shì)全部展現(xiàn)出來(lái)，更好的投入到道路建設(shè)之中。

2 垂直振動(dòng)壓路機(jī)的發(fā)展

早在十九世紀(jì)前期，德國(guó)就已經(jīng)制造出了振動(dòng)壓路機(jī)，并將其應(yīng)用到實(shí)際的工程建設(shè)之中。從世界整體角度而言，德國(guó)生產(chǎn)的垂直振動(dòng)壓路機(jī)也處在最前列。除此以外，美國(guó)在設(shè)備的制造和生產(chǎn)研究以及市場(chǎng)推廣方面也占較大優(yōu)勢(shì)。這些國(guó)家生產(chǎn)的設(shè)備無(wú)論是在各項(xiàng)性能指標(biāo)還是工作效率，以及外觀的設(shè)計(jì)上，都體現(xiàn)出了其高效、經(jīng)濟(jì)、美觀的原則。同時(shí)，網(wǎng)絡(luò)化和全自動(dòng)化的推廣，也是的垂直振動(dòng)壓路機(jī)更受世人青睞。

與此同時(shí)，我國(guó)對(duì)于垂直振動(dòng)機(jī)的壓實(shí)工作研究也在進(jìn)行之中。我國(guó)的技術(shù)較美國(guó)、德國(guó)有著明顯的不足，但通過(guò)不斷的自主研發(fā)與技術(shù)創(chuàng)新，在數(shù)字化研究和液壓系統(tǒng)控制方面也取得了較好的效果。截止至今，在振動(dòng)壓路機(jī)智能化等方面，我國(guó)已做到獨(dú)立開發(fā)研究并獲得相應(yīng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)。

3 工作原理分析

傳統(tǒng)的壓路機(jī)采用圓振動(dòng)的方式，高速旋轉(zhuǎn)的振動(dòng)器使得鋼輪產(chǎn)生振動(dòng)，這種振動(dòng)傳遞給土壤進(jìn)而產(chǎn)生壓實(shí)效果。而垂直振動(dòng)壓路機(jī)是在安裝振動(dòng)器的同時(shí)安裝同步反向旋轉(zhuǎn)的兩組偏心塊。這兩組偏心塊的作用就是鋼輪運(yùn)作過(guò)程中，其水平方向的力能夠抵消和垂直方向的力進(jìn)行疊加。這種情況下，受力部分的土壤就獲得了比較前者受力更大的垂直力，同時(shí)，垂直振動(dòng)壓路機(jī)會(huì)保持這種恒定的受力接觸，從而使得受力土壤部位的獲得最佳的壓實(shí)效果。在這個(gè)過(guò)程中，垂直振動(dòng)壓路機(jī)可以將最大限度的能量盡可能的傳遞到壓實(shí)部位，而且水平方向的力量相互抵消也使得壓實(shí)過(guò)程中其他部分受力很小，壓實(shí)部位周圍的環(huán)境基本沒有受到影響。

4 垂直振動(dòng)壓路機(jī)的主要優(yōu)勢(shì)分析

通過(guò)對(duì)比傳統(tǒng)圓振動(dòng)壓路機(jī)和新型的垂直振動(dòng)壓路機(jī)，筆者發(fā)現(xiàn)無(wú)論從性能指標(biāo)、能量轉(zhuǎn)移、壓實(shí)時(shí)間和效果以及實(shí)際工作效率等各方面，垂直振動(dòng)壓路機(jī)都占較大優(yōu)勢(shì)，其主要優(yōu)勢(shì)總結(jié)如下：

4.1 能量損失小

在垂直振動(dòng)壓路機(jī)的原理中可以看出，由于垂直方向的疊加力和水平方向受力抵消，使得所有的能量都集中在垂直受力的土壤上。周圍的土壤環(huán)境基本不受影響，能量的損失很小。通過(guò)實(shí)際工作中的對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)，針對(duì)同一質(zhì)量的土壤，達(dá)到同樣的壓實(shí)效果。垂直振動(dòng)壓路機(jī)的往次數(shù)僅是圓振動(dòng)壓路機(jī)的二分之一。也就是說(shuō)，垂直振動(dòng)壓路機(jī)工作一次，對(duì)受力土壤產(chǎn)生的能量是圓振動(dòng)壓路機(jī)的二倍甚至更多。另外，垂直作用的力量和能量能夠使地表波傳遞程度較輕，具有一定程度上的環(huán)保意義。

4.2 行進(jìn)過(guò)程更穩(wěn)定

垂直振動(dòng)壓路機(jī)在實(shí)際的工作過(guò)程中，一方面由于水平方向力量相互抵消，即不存在水平力的干擾。因此行進(jìn)過(guò)程的穩(wěn)定性更好，解決了在較大的振動(dòng)作用下，行進(jìn)問(wèn)題和振動(dòng)之間的矛盾；從另一方面來(lái)看，垂直振動(dòng)的壓實(shí)工作能夠使土壤堅(jiān)實(shí)，且未壓實(shí)部分與壓實(shí)部分具有明顯的區(qū)分。而圓振動(dòng)壓路機(jī)的工作常造成周圍土壤受到壓實(shí)工作影響，難以區(qū)分具體的壓實(shí)部位，行進(jìn)過(guò)程也會(huì)被打亂。所以說(shuō)，垂直振動(dòng)壓路機(jī)不但克服了激振力和行走過(guò)程的問(wèn)題，還使得行走過(guò)程更加筆直、更加穩(wěn)定。

4.3 壓實(shí)效果好

垂直振動(dòng)壓路機(jī)在作業(yè)過(guò)程中，壓實(shí)的表面基本沒有松散的土壤和裂紋現(xiàn)象，由于行進(jìn)的過(guò)程中沒有擁土，所以其壓實(shí)后的土壤平整度良好。與此同時(shí)，壓實(shí)工作后的土壤和其他混合料之間混合均勻，能夠保障道路建設(shè)中的路面表層和路基層有效結(jié)合、表層的水封性好、壓實(shí)的質(zhì)量也就更好。在確保瀝青和骨料混合物的充分均勻壓實(shí)的同時(shí)，路面的粗糙程度也良好，因此最終公路的質(zhì)量也可以保證。傳統(tǒng)的圓振動(dòng)壓路機(jī)在壓實(shí)作業(yè)中，土壤壓實(shí)到一定程度就會(huì)重新松散，這其中的關(guān)鍵力度和振動(dòng)壓實(shí)時(shí)間都很難同時(shí)控制，也就使得壓實(shí)材料與骨料不能充分混合，壓實(shí)度難以提高。在比較中可以看出，垂直振動(dòng)壓路機(jī)意味著單純的垂直力，壓實(shí)工作介意增加材料的強(qiáng)度并無(wú)副作用，壓實(shí)效果更佳。

4.4 節(jié)省功率

壓實(shí)工作的壓實(shí)材料對(duì)工作的難度起著決定性的影響。例如，材料剛度較大的，在某種程度上難以成型，但成型后卻能很好的保持其成型效果，穩(wěn)定性較強(qiáng)；而材料剛度較小的材料，成型過(guò)程中看似簡(jiǎn)單，但是成型效果卻往往差強(qiáng)人意。同樣的，不同種類的壓實(shí)材料對(duì)垂直振動(dòng)壓路機(jī)的要求也就不同，振動(dòng)輪的工作次數(shù)、振動(dòng)功率以及壓實(shí)時(shí)間都需要根據(jù)材料制定不同應(yīng)對(duì)方案。對(duì)于同樣的壓實(shí)材料和同樣的工作環(huán)境，垂直振動(dòng)壓路機(jī)的振動(dòng)壓實(shí)過(guò)程由于不存在水平力的干擾，至保持垂直方向的跳動(dòng)，因此就達(dá)到同等壓實(shí)效果的情況下來(lái)看，垂直振動(dòng)壓路機(jī)可以節(jié)省工作的功率，達(dá)到功率的最大發(fā)揮效果。

4.5 工作時(shí)間長(zhǎng)

其原理依然是受力問(wèn)題的影響。傳統(tǒng)圓振動(dòng)壓路機(jī)由于工作過(guò)程中，振動(dòng)壓實(shí)工作經(jīng)常出現(xiàn)受力混亂，各個(gè)方向均受力導(dǎo)致壓實(shí)輪與壓實(shí)材料產(chǎn)生各個(gè)角度和方向上的摩擦，從而減少了壓實(shí)輪的使用壽命。而垂直振動(dòng)壓路只存在垂直方向的受力，輪體與壓實(shí)材料接觸時(shí)摩擦小，其受到的損害就較小。不僅如此，由于其垂直受力的特性，工作過(guò)程之中給機(jī)體帶來(lái)的損害就相對(duì)較少，機(jī)械耐久性增加，同時(shí)對(duì)駕駛?cè)藛T的傷害也降至最低，延長(zhǎng)了使用的時(shí)間。

5 應(yīng)用前景

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和日益復(fù)雜的工程項(xiàng)目要求，我國(guó)的垂直振動(dòng)壓路機(jī)還有很多需要技術(shù)改進(jìn)和創(chuàng)新的地方。研究人員可以通過(guò)激振系統(tǒng)進(jìn)行改革，使過(guò)程中由激振力帶來(lái)的壓實(shí)效果更明顯，亦可以通過(guò)利用仿真模型研究固定的偏心塊和動(dòng)態(tài)的偏心塊設(shè)置給壓實(shí)工作帶來(lái)的不同效果進(jìn)行進(jìn)一步的改良。另外，互聯(lián)網(wǎng)的時(shí)代也要求所有的垂直振動(dòng)壓路機(jī)的工作更加數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化，能夠?qū)⒄`差降至最低。

綜合以上可以看出，垂直振動(dòng)壓路機(jī)的應(yīng)用會(huì)隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的提高應(yīng)用的更為廣泛，與此同時(shí)其相關(guān)技術(shù)和配套系統(tǒng)也需要在實(shí)際工作中不斷提高。

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