对垂直振动压路机振动压实技术的研究

周保成

摘 要：在公路建设中，传统的压路机已经暴露出越来越多的不足。这时，垂直振动压路机在施工过程中的各项工作活动和项目指标方面展现出其优势所在。我国垂直振动压路机仅有10多年的历史，其无论是在性能、技术还是效率上，较之于国外而言还有一定差距。但是，随着近几年来科学技术的发展，计算机辅助技术已应用到垂直振动压路机的工作之中，这为我国垂直振动压路机的研究带来了良好的效益。笔者通过研究比较，分析垂直振动压路机的发展、工作原理，并分析其优越性。最后根据其在我国的发展现状，初步分析其前景。

关键词：垂直振动压路机；工作原理；前景

1 引言

近几年来，随着“十二五”计划和西部大开发战略的要求，我国的公路建设体系更加完善。在公路建设的过程中，垂直振动压路机的高效性和经济性日益被工作人员所看好。就目前形式来看，传统的压路机在压实过程中的工作效率越来越低，各零部件和系统都逐渐被淘汰。但是，我国垂直振动压路机在各项性能的方面还存在许多不足。例如，在零部件的配备、全液压系统的处理、计算机辅助系统等各方面，我国现有技术都难以将其作用发挥至最大。因此，对于垂直振动压路机的研究具有巨大的现实意义。通过不断的引进国外先进技术和独立自主的研究，将我国的垂直振动压路机各方面性能逐步提高，并通过仿真模型以及根据现实问题，找出垂直振动压路机的存在的不足之处，通过演算与实践解决这些问题，将垂直振动压路机的工作效率和优势全部展现出来，更好的投入到道路建设之中。

2 垂直振动压路机的发展

早在十九世纪前期，德国就已经制造出了振动压路机，并将其应用到实际的工程建设之中。从世界整体角度而言，德国生产的垂直振动压路机也处在最前列。除此以外，美国在设备的制造和生产研究以及市场推广方面也占较大优势。这些国家生产的设备无论是在各项性能指标还是工作效率，以及外观的设计上，都体现出了其高效、经济、美观的原则。同时，网络化和全自动化的推广，也是的垂直振动压路机更受世人青睐。

与此同时，我国对于垂直振动机的压实工作研究也在进行之中。我国的技术较美国、德国有着明显的不足，但通过不断的自主研发与技术创新，在数字化研究和液压系统控制方面也取得了较好的效果。截止至今，在振动压路机智能化等方面，我国已做到独立开发研究并获得相应知识产权。

3 工作原理分析

传统的压路机采用圆振动的方式，高速旋转的振动器使得钢轮产生振动，这种振动传递给土壤进而产生压实效果。而垂直振动压路机是在安装振动器的同时安装同步反向旋转的两组偏心块。这两组偏心块的作用就是钢轮运作过程中，其水平方向的力能够抵消和垂直方向的力进行叠加。这种情况下，受力部分的土壤就获得了比较前者受力更大的垂直力，同时，垂直振动压路机会保持这种恒定的受力接触，从而使得受力土壤部位的获得最佳的压实效果。在这个过程中，垂直振动压路机可以将最大限度的能量尽可能的传递到压实部位，而且水平方向的力量相互抵消也使得压实过程中其他部分受力很小，压实部位周围的环境基本没有受到影响。

4 垂直振动压路机的主要优势分析

通过对比传统圆振动压路机和新型的垂直振动压路机，笔者发现无论从性能指标、能量转移、压实时间和效果以及实际工作效率等各方面，垂直振动压路机都占较大优势，其主要优势总结如下：

4.1 能量损失小

在垂直振动压路机的原理中可以看出，由于垂直方向的叠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。周围的土壤环境基本不受影响，能量的损失很小。通过实际工作中的对比可以发现，针对同一质量的土壤，达到同样的压实效果。垂直振动压路机的往次数仅是圆振动压路机的二分之一。也就是说，垂直振动压路机工作一次，对受力土壤产生的能量是圆振动压路机的二倍甚至更多。另外，垂直作用的力量和能量能够使地表波传递程度较轻，具有一定程度上的环保意义。

4.2 行进过程更稳定

垂直振动压路机在实际的工作过程中，一方面由于水平方向力量相互抵消，即不存在水平力的干扰。因此行进过程的稳定性更好，解决了在较大的振动作用下，行进问题和振动之间的矛盾；从另一方面来看，垂直振动的压实工作能够使土壤坚实，且未压实部分与压实部分具有明显的区分。而圆振动压路机的工作常造成周围土壤受到压实工作影响，难以区分具体的压实部位，行进过程也会被打乱。所以说，垂直振动压路机不但克服了激振力和行走过程的问题，还使得行走过程更加笔直、更加稳定。

4.3 压实效果好

垂直振动压路机在作业过程中，压实的表面基本没有松散的土壤和裂纹现象，由于行进的过程中没有拥土，所以其压实后的土壤平整度良好。与此同时，压实工作后的土壤和其他混合料之间混合均匀，能够保障道路建设中的路面表层和路基层有效结合、表层的水封性好、压实的质量也就更好。在确保沥青和骨料混合物的充分均匀压实的同时，路面的粗糙程度也良好，因此最终公路的质量也可以保证。传统的圆振动压路机在压实作业中，土壤压实到一定程度就会重新松散，这其中的关键力度和振动压实时间都很难同时控制，也就使得壓实材料与骨料不能充分混合，压实度难以提高。在比较中可以看出，垂直振动压路机意味着单纯的垂直力，压实工作介意增加材料的强度并无副作用，压实效果更佳。

4.4 节省功率

压实工作的压实材料对工作的难度起着决定性的影响。例如，材料刚度较大的，在某种程度上难以成型，但成型后却能很好的保持其成型效果，稳定性较强；而材料刚度较小的材料，成型过程中看似简单，但是成型效果却往往差强人意。同样的，不同种类的压实材料对垂直振动压路机的要求也就不同，振动轮的工作次数、振动功率以及压实时间都需要根据材料制定不同应对方案。对于同样的压实材料和同样的工作环境，垂直振动压路机的振动压实过程由于不存在水平力的干扰，至保持垂直方向的跳动，因此就达到同等压实效果的情况下来看，垂直振动压路机可以节省工作的功率，达到功率的最大发挥效果。

4.5 工作时间长

其原理依然是受力问题的影响。传统圆振动压路机由于工作过程中，振动压实工作经常出现受力混乱，各个方向均受力导致压实轮与压实材料产生各个角度和方向上的摩擦，从而减少了压实轮的使用寿命。而垂直振动压路只存在垂直方向的受力，轮体与压实材料接触时摩擦小，其受到的损害就较小。不仅如此，由于其垂直受力的特性，工作过程之中给机体带来的损害就相对较少，机械耐久性增加，同时对驾驶人员的伤害也降至最低，延长了使用的时间。

5 应用前景

随着科学技术的发展和日益复杂的工程项目要求，我国的垂直振动压路机还有很多需要技术改进和创新的地方。研究人员可以通过激振系统进行改革，使过程中由激振力带来的压实效果更明显，亦可以通过利用仿真模型研究固定的偏心块和动态的偏心块设置给压实工作带来的不同效果进行进一步的改良。另外，互联网的时代也要求所有的垂直振动压路机的工作更加数字化、网络化、智能化，能够将误差降至最低。

综合以上可以看出，垂直振动压路机的应用会随着经济建设的提高应用的更为广泛，与此同时其相关技术和配套系统也需要在实际工作中不断提高。

参考文献

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