振蕩壓路機(jī)壓實(shí)動(dòng)力學(xué)及壓實(shí)過(guò)程控制關(guān)鍵技術(shù)的研究.pdf

1、振蕩壓路機(jī)是用一種新的思路和技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)振動(dòng)壓實(shí)工藝的路面壓實(shí)機(jī)械。它利用激發(fā)被壓材料顆粒發(fā)生水平振動(dòng)，從而可以如垂直振動(dòng)壓實(shí)一樣來(lái)削弱被壓實(shí)材料顆粒之間的聯(lián)系，使之重新排列而變得更加密實(shí)。 在確立的振蕩輪與被壓實(shí)材料相互作用的動(dòng)力學(xué)模型基礎(chǔ)上，進(jìn)行了參數(shù)動(dòng)態(tài)識(shí)別確定和振蕩壓路機(jī)樣機(jī)的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。測(cè)試了振蕩壓實(shí)樣機(jī)的幅頻特性；對(duì)國(guó)內(nèi)外振蕩與振動(dòng)兩種壓路機(jī)對(duì)壓實(shí)效果的影響進(jìn)行了對(duì)比試驗(yàn)研究。 在大量現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，分析了影響

2、振蕩壓實(shí)度的主要工作參數(shù)；提出了評(píng)價(jià)路面壓實(shí)質(zhì)量的優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)，建立了比壓實(shí)功的優(yōu)化控制模型和在能量平衡基礎(chǔ)上的壓實(shí)過(guò)程智能控制的目標(biāo)函數(shù)。通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有壓路機(jī)智能壓實(shí)控制策略的分析，以嶄新的思路提出了基于能量平衡基礎(chǔ)上的以單位體積壓實(shí)材料所吸收的壓實(shí)功最大且整個(gè)壓實(shí)過(guò)程所用時(shí)間最短為目標(biāo)的振蕩壓實(shí)自動(dòng)化和智能化壓實(shí)控制的新的控制策略，并指明了其技術(shù)實(shí)現(xiàn)的方法和途徑。 在上述研究基礎(chǔ)上，得出了如下結(jié)論： 1、對(duì)影響振動(dòng)和振

3、蕩壓路機(jī)壓實(shí)效果的主要工作參數(shù)：振幅、頻率、碾壓速度和碾壓遍數(shù)所進(jìn)行的大量現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)研究表明，對(duì)壓實(shí)效果和壓實(shí)質(zhì)量的評(píng)價(jià)不僅要看鋪層的平均壓實(shí)度，而且還要看壓實(shí)度的均勻性。因此，希望獲得良好的壓實(shí)質(zhì)量不僅要防止壓實(shí)不足，而且還要防止出現(xiàn)過(guò)度壓實(shí)的問(wèn)題。 2、在上述研究成果的基礎(chǔ)上提出了評(píng)價(jià)路面壓實(shí)質(zhì)量的優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)，即在整個(gè)壓實(shí)過(guò)程中應(yīng)使施加給鋪層的振動(dòng)能量與混合料吸收有效壓實(shí)功的能力保持平衡，以保證鋪層既不會(huì)出現(xiàn)壓實(shí)不足又不致造成過(guò)

4、度壓實(shí)。這一結(jié)論為進(jìn)一步建立壓實(shí)過(guò)程智能化控制的優(yōu)化目標(biāo)提供了依據(jù)。 3、在不同激振能量(不同的名義振幅和激振頻率)和不同的碾壓遍數(shù)(不同的剛度和阻尼)下對(duì)振蕩輪與熱瀝青混合料相互作用的振幅-頻率特性與密度-頻率特性所進(jìn)行的大量試驗(yàn)研究與對(duì)比分析得出了一系列對(duì)制訂智能化壓實(shí)過(guò)程的優(yōu)化控制策略具有重要指導(dǎo)意義的結(jié)果。 它們包括： (1)不論對(duì)于不同的名義振幅還是不同的壓實(shí)遍數(shù)，在幅頻特性和密度頻率特性之間都有著良好

5、的相關(guān)關(guān)系，亦即二條特性曲線上與最大振幅和最大密度對(duì)應(yīng)的頻率是相同的，而二條曲線的走勢(shì)則是相似的。這表明利用幅頻特性來(lái)預(yù)測(cè)壓實(shí)度隨頻率而變化的關(guān)系是可行的。 (2)在不同的激振振幅和不同壓實(shí)遍數(shù)下的試驗(yàn)結(jié)果都顯示了與最大實(shí)際振幅和最大壓實(shí)度對(duì)應(yīng)的最佳激振頻率的變化范圍是很小的(27 Hz～31 Hz)，這一結(jié)果為在實(shí)際壓實(shí)過(guò)程中搜索最佳頻率指出了方向(縮小了搜索的范圍和加強(qiáng)了針對(duì)性)。 (3)計(jì)算機(jī)仿真的幅頻特性和實(shí)際測(cè)

6、定的幅頻特性都顯示了在小于最大振幅頻率的一方，幅頻特性有一急劇下降的低谷，而在大于這一頻率的一方，頻率的增加對(duì)振幅的影響要平緩得多，這表明最佳頻率的選擇應(yīng)稍大于最大振幅的頻率，以免由于偶然的因素而導(dǎo)致滑入低谷。這一結(jié)果為確定優(yōu)化控制中設(shè)置頻率的初始值提供了依據(jù)。 4、在一個(gè)碾壓遍數(shù)內(nèi)，影響鋪層壓實(shí)質(zhì)量的因素是激振振幅、頻率和碾壓速度，在研究三者之間相互關(guān)系的基礎(chǔ)上得出了計(jì)算鋪層單位長(zhǎng)度吸收有效壓實(shí)功(即比壓實(shí)功)的公式和能量平衡

7、方程，以及多遍壓實(shí)的比壓實(shí)功和能量平衡方程，為建立基于能量平衡基礎(chǔ)上的優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)奠定了理論基礎(chǔ)。 5、在分析滑轉(zhuǎn)率、施加給鋪層的激振能量、混合料吸收的有效壓實(shí)功三者之間相互關(guān)系的基礎(chǔ)上提出了在實(shí)際上的壓實(shí)過(guò)程中評(píng)價(jià)能量平衡的準(zhǔn)則。所提出的在實(shí)際碾壓過(guò)程中實(shí)時(shí)檢測(cè)滑轉(zhuǎn)率和確定最佳滑轉(zhuǎn)率的方法為在智能控制過(guò)程中評(píng)價(jià)是否達(dá)到能量平衡要求提供了手段。 6、在上述理論和試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上進(jìn)行的振蕩壓實(shí)過(guò)程控制關(guān)鍵技術(shù)的研究取得了重