关于压路机的凸块发展及压实问题的探讨
【摘要】压路机起步压痕的重要性日渐凸显，传统的低速平稳启动压路机的方式已不能满足要求，振动压路机起步控制应增加振动轮转速和振动块转速的协调控制，保持单位长度内振动冲击压实次数的恒定，获得平整均一的压实表面。

【关键词】压路机；压实；压痕；凸块
路面平整度对于道路驾乘质虽和服务寿命具有重要意义影响路面平整度的因素主要有基层的平整度、摊铺从准的精度、路面材料的均匀性、路面材料摊铺的平整度以及压实上艺参数等。

一直以来，只有摊铺平整度(包括基层的摊铺平整度)被认为是影响路面平整度的关键因素而被重点研究。

压路机压实参数对路面平整度的影响虽已引起部分关注。

但对其影响机理的研究未进一步深人。

施工中只是简单通过缓慢平稳启动压路机来提高路面平整度，未能从根本上予以消除。

因此，有必要对压路机压实参数对路面平整度影响的机理进行研究。

一、压路机凸块的发展变化
压轮形式的另一种变化表现在凸块振动压路机上，凸块振动压路机主要用于压实粘性大且含水量较高的土壤，为避免在压实过程中出现“弹簧”现象，振动轮的凸块首先挤入连成一起的“橡皮土”内，“橡皮土”被分割在若干个独立的区域内，并使其失去弹性。

由于激振力分布在与地面接触的凸块上，凸块下方被压实的土壤可获得较大的压实度。

以往振动轮的凸块都是平行交替布置的，近年国外压路机在凸块的高度和布置上出现了几种新的形式。

日本酒井公司研制的SV505T凸块式振动压路机，凸块排列方向与水平轴线成一定角度，这种布置方式提高了压路机在崎岖不平道路上的通过能力，并且它的双轮驱动方式也减少了压实过程中的波浪现象。

为改善行走的平稳性，美国Caterpiller公司开发的500E凸块式振动压路机，凸块呈人字形排列。

在水泥路面维修时，一种观点是将旧的水泥路面作为碎石稳定层，在上层再铺上一层沥青混凝土面层。

为了阻止水泥混凝土板块反射裂缝，须将水泥板块破碎为若干个小的板块。

同时要把水泥板块表层砸成稳定碎石级配层。

为了满足这种要求，德国BOMAG公司开发了BW213单轮驱动的凸块式振动压路机，凸块成呈“Z”字形排列。

日本小松公司新近开发了一种新型压路机———履带式振动压路机，在砂性土壤中这种模型压路机与两路压路机进行了压实对比试验。

试验表明，履带式振动压路机表现了较大的沉陷量，并且沿深度方向分布的干密度也大于压路机的相应指标，由于压实能量的区别，由履带压路机产生的位于土壤中层的最大法向应力要大于压路机的相应指标。

因此，使用履带压路机压实，可以使中层及底层的土壤得到更高的压实度。

此外，加拿大Halim教授发明的AMIR压实设备，利用裹在压路机两滚轮上的橡胶履带对热沥青混合料进行碾压，压轮形状类似三角
形，其橡胶的搓揉作用取得了较好压实效果。

二、振动压路机起步压痕产生的原因
1、振动压路机压实力分析
以双钢轮振动压路机为例，振动压路机的振动轮由外部钢轮和内部振动块组成。

通常振动轮的转动由一组串联的液压马达驱动，振动块的转动由另一组并联的液压马达驱动。

在振动压实作业过程中，被压实材料承受的压力p为压路机静压力p1和振动块动压力pd之和。

压路机振动轮静压力计算公式为：
（1）
压路机振动轮动压力计算公式：
（2）
式中：md为振动轮的静态附着质量;mn为偏心块的质量，rn一为偏心块的偏心距；为偏心块转动的角速度,g为重力加速度。

静压力由压路机自身重量产生,压实过程中仅会随燃油和水的消耗发生微小变化几，动压力山振动块的旋转产生变化规律如同正弦函数,动压力的作用使得振动压路机的压实效果数倍于相同吨位的静压压路机。

2、单位长度内振动冲击压实次数
振动压实作业过程中，单位长度内振动轮的冲击压实次数越多，路面材料压缩量越大；反之路面材料压缩横越小。

这种现象在路而材料松散时差别尤为明显。

单位长度内振动轮的冲击压实次数计算公式：
（3）
式中：f为振动轮振动频率；v为压路机行走速度；rd为振动轮驱动半径；d 为振功轮转速；为地面沿转系数。

从式(3)可以看出，影响单位长度内冲击从实次数的主要因素包括：振动块的旋转速度、振动轮的旋转速度、振动轮相对于地面的滑转率、振动压路机行走
速度。

在这些影响因索中.振动块的旋转速度、振动轮的旋转速度容易实现自动控制，只有振动轮相对于地面的滑转率难以检测，且变化频繁、不可预测.无法实现自动控制。

因此，减小压路机的滑转率或保持滑转率的恒定是确保单位长度内冲击压实实次数恒定的重要措施。

在稳定压实过程中，单位长度内振动轮的冲击压实次数恒定，由于振动频率高，压实后的路面不会出现明显压痕；而作稳定压实过程中，单位长度内振动轮的冲击压实次数不等，引起路而材料压缩量不等，导致碾压后的路而出现压痕，且这些压痕在后续压实过程中难以消除
3、压路机起步速度
压路机行走系统是通过液压马达驱动振动轮，由振动轮与路面之问的相互作用力驱动压路机行走与加速的。

稳定行走过程中，工作阻力稳定，滑转率稳定，行走速度稳定。

起步加速过程中，由于压路机惯量大，需要较大的启动力矩。

压路机相对于地面的滑转率增大，导致单位长度振动冲击压实次数增加，容易产生起步压痕。

特别是振动启动先于行走启动时，在起步位置会产生较深的压痕，工程施工中一般采用“先缓慢平稳启动，再振动启动”的方法，避兔起步压痕减速过程中压路机需要较大的制动扭矩，容易产生滑移。

单位长度振动冲击压实次数减少，也会影响路面压实平整度。

影响效果与起步时相反。

特别是行走停止先于振动停止时，容易在停车位置产生较深的压痕。

因而，工程施工中一般采用“先停止振动，再停止行走”的方法避免停车压痕。

由于振动块的激振力变化如同正弦函数，在压实路面材料的同时，也会作用在振动轮上，影响振动压路机的附着质量。

振动压路机的动态附着质量计算公式为：
（4）
式中：md1、md2为前、后振动轮的附着质量，mn1，mn2为前、后偏心块的质量；n1、n2为前、后振动轮的起振相位角。

地面能够提供的牵引力计算公式为：
式中：为地面附着系数；f为地面摩擦系数
从式〔4〕中可以看出，振动轮的振动相位对振动压路机附着质量的波动具有重要影响。

地面能够提供的最大牵引力与振动块转速及前后振动块的相位角之差密切相关，且是动态变化的，难以确定地面能够提供的压路机最大稳定起步加
速度。

压路机启动加速过快，容易导致振动轮的滑转。

其结果是局部冲击压实次数过多，造成路面压痕。

三、振动压路机起步压痕消除方法
目前，压路机的起振一般采用开关量控制，控制信号由操作人员手动给出或是通过检测压路机振动轮转速信号联动。

振动系统惯量较小，一般先于压路机达到稳定转速状态，造成振动压路机起步加速过程中产生压痕。

要从根本上消除振动压路机的起步压痕，需要解决以下问题。

（1）确定压路机的最大无滑转启动加速度。

在确定了压路机的最大无滑转启动加速度后，压路机以低于该值的加速度起步。

根据振动轮转速计算的压路机行走速度即可满足要求。

（2）振动块转速和振动轮转速的等比例控制。

引人自动控制技术，通过检测压路机振动轮的转速和振动块的转速，调节行走液压泵和振动液压泵的排量。

保证振动块转速和振动轮转速比例恒定。

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