【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 發(fā)展階段。圓家已經(jīng)確立了“十五”期間公路交通發(fā)展的目標(biāo)和建設(shè)的重點(diǎn)。到 2020 年，全國(guó)公路總里程要達(dá)到 155 萬(wàn)公里， 5 年新增 15 萬(wàn) km，其中西部地區(qū) 新增 6 萬(wàn) km?！笆濉逼?間，公路建設(shè)的重點(diǎn)為士基本建成全國(guó)公路主骨架系 統(tǒng)、開(kāi)發(fā)西部公路通道以及其他區(qū)域干線公路網(wǎng)絡(luò)、縣鄉(xiāng)公路網(wǎng)絡(luò)、公路運(yùn)輸服 務(wù)網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)加強(qiáng)國(guó)防公路和邊境口岸公路建設(shè)。也就是說(shuō)，要在短短的 5 年時(shí) 間內(nèi)，初步形成全國(guó)公路主骨架與區(qū)域干線公路相互連接、功能分明的干線公路 網(wǎng)絡(luò)，提高以高等級(jí)公路為依托的、省際間與重要城市間快速直達(dá)公路運(yùn)輸系統(tǒng) 的運(yùn)輸效率，加快重要港口、鐵路樞紐的物流集散和周轉(zhuǎn)。 以公路為重點(diǎn)的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)規(guī)劃，為我國(guó)壓實(shí)機(jī)械的進(jìn)步和發(fā)展提供了契 機(jī)，也為我國(guó)壓實(shí)機(jī)械提供了巨大的潛在市場(chǎng)。 隨 著壓實(shí)機(jī)械市場(chǎng)的擴(kuò)大，現(xiàn)代基礎(chǔ)設(shè)施土建工程對(duì)壓實(shí)的要求越來(lái)越高， 壓實(shí)的作業(yè)范圍也在不斷擴(kuò)大。進(jìn)入新的世紀(jì)，壓實(shí)技術(shù)和壓實(shí)機(jī)械也將進(jìn)入新 10 本科機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 CAD 圖紙 401339828 長(zhǎng)安大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 的發(fā)展階段。 為了滿足不同施工條件的需要和要求，壓實(shí)機(jī)械的產(chǎn)品系列還有待進(jìn)一步擴(kuò) 大和完善，并衍生出適應(yīng)沙漠壓實(shí)、干硬混凝土壓實(shí)、邊坡壓實(shí)、溝槽壓實(shí)和蟹 行壓實(shí)等特殊壓實(shí)要求的變型產(chǎn)品。 進(jìn)一步研究和探討綜合壓實(shí)理論，更新壓實(shí)技術(shù)，強(qiáng)化壓實(shí)過(guò)程，是關(guān)系到 壓實(shí)技術(shù)和壓實(shí)機(jī)械科技進(jìn)步的重要課題。突破傳統(tǒng)的壓實(shí)方法，形成全新 的綜 合壓實(shí)力和新的壓實(shí)過(guò)程，對(duì)進(jìn)一步提高壓實(shí)質(zhì)量和壓實(shí)效率，有效提高工程質(zhì) 量具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。 壓實(shí)機(jī)械的現(xiàn)代化，還有賴于壓實(shí)控制技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展?，F(xiàn)代高科技的迅 速發(fā)展為壓實(shí)控制技術(shù)的更新與進(jìn)步創(chuàng)造了有利的條件。壓實(shí)過(guò)程的自動(dòng)監(jiān)測(cè)、 自動(dòng)控制和自動(dòng)調(diào)節(jié)的技術(shù)正在促使壓實(shí)機(jī)械向自動(dòng)化、智能化、無(wú)人化和機(jī)器 人化的方向發(fā)展。 由于許多施工現(xiàn)場(chǎng)土方工程量很大，每天的土方工程量可能高達(dá) 15 萬(wàn) m3， 采用傳統(tǒng)的 壓實(shí)控制方 法往往難 以滿足施工 的要求。 由于碾壓層 本身的材 料性 質(zhì)、含水量以及 下承層的承載能力都有較大的變異性，因此，在一定遍數(shù)的碾壓 后，僅用傳統(tǒng)的抽樣檢驗(yàn)方法，已不能滿足施工質(zhì)量的要求。人們一直在尋求一 種安裝在機(jī)器上能在壓實(shí)過(guò)程的進(jìn)展中連續(xù)進(jìn)行測(cè)量，不斷提供有關(guān)基礎(chǔ)材料壓 實(shí)狀況信息的壓實(shí)控制方法和裝置。早在 20 世紀(jì)九十年代初就有人提出了能否 利用振動(dòng)部件與基礎(chǔ)之間相互作用的動(dòng)力特性來(lái)判斷壓實(shí)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(shí)的基礎(chǔ)上的：當(dāng)?shù)孛嬖谡駝?dòng)部件的作用下逐步 壓實(shí)時(shí)，地面一機(jī)器系統(tǒng)的動(dòng)力特性也在變化，這種變化將指示出地面承壓能力 變化的相對(duì)數(shù)值，從 而也反映了地面被壓實(shí)的程度。在壓實(shí)計(jì)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的基礎(chǔ)上 各公司都在進(jìn)一步向壓實(shí)信息的實(shí)時(shí)化處理方向發(fā)展。 國(guó) 外的高速公路施工，已有采用連續(xù)壓實(shí)控制 (CCC) 系統(tǒng)控制路基和路面底 基 層的壓實(shí)。 CCC 系統(tǒng)包括一臺(tái)振動(dòng)壓路機(jī)、壓實(shí)度儀、壓實(shí) 記錄系統(tǒng) (CDS)和 個(gè)人計(jì)算機(jī)軟件。這種連續(xù)壓實(shí)系統(tǒng)需要采用動(dòng)力壓路機(jī)，可以是振動(dòng)式的或顫 振式的，而不能使用靜力壓路機(jī)。壓實(shí)度儀是安裝在壓路機(jī)上的壓實(shí)度檢測(cè)設(shè)備， 它測(cè)量和評(píng)價(jià)壓路機(jī)滾輪對(duì)被壓層表面的每次沖擊作用。壓實(shí)度儀是通過(guò)一加速 度傳感器來(lái)測(cè)量豎向振動(dòng)，并將 測(cè)量結(jié)果轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)傳給處理器的。處理器根 據(jù)信號(hào)計(jì)算出壓實(shí)儀值 (CMV)、頻率和諧振儀值 (RMV)，并將這些數(shù)值顯示在各種 儀表上。 CMV 隨著被壓實(shí)土層堅(jiān)實(shí)度的增加而提高，并反映包括下承層在內(nèi)的地 面承載能力。土層壓實(shí)程度越高， CMV 就越大。對(duì)于給定的基層和壓路機(jī)，總是 存在一個(gè)最大的壓實(shí)度。當(dāng)達(dá)到最大壓實(shí)度后， CMV 停止增大。據(jù)此，壓路機(jī)操 作者就知道進(jìn)一步壓實(shí)將不會(huì)再增加壓實(shí)度。除非更換功能更強(qiáng)的振動(dòng)壓路機(jī)。 壓實(shí)記錄系統(tǒng) (CDS)安裝在壓路機(jī)操作者的前方，與壓實(shí)度儀之 間保持電信號(hào)連 11 本科機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 CAD 圖紙 401339828 長(zhǎng)安大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 接，它可以隨時(shí)顯示結(jié)果。在整個(gè)壓實(shí)過(guò)程完成以后，可以在現(xiàn)場(chǎng)將連續(xù)壓實(shí)控 制系統(tǒng)記錄的報(bào)告打印出來(lái)。 上述產(chǎn)品到目前為止主要用于土石填料和碾壓混凝土的壓實(shí)。最近又設(shè)計(jì)了 一種新的瀝青混凝土壓實(shí)記錄系統(tǒng)，它采用四個(gè)全球定位系統(tǒng) (GPS)對(duì)攤鋪機(jī)和 壓路機(jī)進(jìn)行準(zhǔn)確定位。土壤壓實(shí)檢測(cè)系統(tǒng) Termn~ter 和自動(dòng)化壓實(shí)系統(tǒng)是一種新 開(kāi)發(fā)產(chǎn)品。它可以連續(xù)檢測(cè)所達(dá)到的壓實(shí)度，使壓路機(jī)可以根據(jù)地面條件自動(dòng)采 用最佳振動(dòng)方式。 BTM04 型計(jì)算機(jī)壓實(shí)控制測(cè)量系統(tǒng)也是一種新產(chǎn)品， 它可以連 續(xù)、實(shí)時(shí)測(cè)量并處理壓實(shí)進(jìn)程中壓實(shí)度的變化情況，從而顯示或打印出壓實(shí)層縱 剖面各點(diǎn)的壓實(shí)質(zhì)量。在 BMT04 的基礎(chǔ)上又開(kāi)發(fā)了一種可與微機(jī)相連的離線處理 系統(tǒng) BCM02，經(jīng)過(guò)再處理后可以繪 制整個(gè)壓實(shí)地區(qū)的三維壓實(shí)圖。 隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)革命和現(xiàn) 代高科技的迅猛發(fā)展，在壓實(shí)過(guò)程和機(jī)器工作狀 態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的基礎(chǔ)上，壓實(shí)機(jī)械將進(jìn)一步向自動(dòng)化的過(guò)程發(fā)展，這一進(jìn)程將從局 部自動(dòng)化過(guò)渡到全面自動(dòng)化，并向遠(yuǎn)距離和無(wú)人化的方向發(fā)展?，F(xiàn)在國(guó)外無(wú)人操 縱的振動(dòng)壓實(shí)機(jī)械已經(jīng)應(yīng)用在某 些特殊的環(huán)境，例如危險(xiǎn)地帶、水下壓實(shí) 作業(yè)中。 在 壓實(shí)機(jī)械 智能化發(fā)展 方面一個(gè) 可以預(yù)期的 目標(biāo)是將 自適應(yīng)和自 學(xué)習(xí)技術(shù) 引入 壓實(shí)控制中，開(kāi)發(fā)壓實(shí)機(jī)械相應(yīng)的仿真軟件，并在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)壓實(shí)作業(yè)參數(shù)的 全自動(dòng)最優(yōu)控制。此時(shí)機(jī)器將具有一定的智能，當(dāng)對(duì)某一材料進(jìn)行壓實(shí)時(shí)，通過(guò) 一 段時(shí)間的實(shí)踐機(jī)器會(huì)自動(dòng)對(duì)壓實(shí)作業(yè)的各項(xiàng)參數(shù) (頻率、振 幅、碾壓速度和遍 數(shù) )進(jìn)行不同組合，并判斷其壓實(shí)效果，從而決定最優(yōu)控制的方案。當(dāng)使用條件， 例如土質(zhì)情況變化時(shí)，它會(huì)不斷改變自身的參數(shù)，自動(dòng)適應(yīng)外部或內(nèi)部狀況的變 化，使壓實(shí)作業(yè)始終在最良好的條件下進(jìn)行。 在智能 發(fā)展方面的另一個(gè)重要趨勢(shì)是隨機(jī)電腦將普遍應(yīng)用于壓實(shí)機(jī)械上，用 來(lái)進(jìn)行工作過(guò)程監(jiān)測(cè)、機(jī)器技術(shù)狀態(tài)診斷、報(bào)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，并加速其現(xiàn)代化進(jìn)程。 此外，進(jìn)一步提高振動(dòng)壓路機(jī)的操作和乘坐舒適性，最大限度地降低噪聲和 振動(dòng)對(duì)機(jī)械的影響，以減輕駕駛疲勞并延長(zhǎng)機(jī)械使用壽命；同時(shí)，改善壓路機(jī)的 外觀造型，優(yōu)化人機(jī)工程，也是提高壓路機(jī)總體功能的一個(gè)重要部分?？梢灶A(yù)測(cè)， 新一代壓路機(jī)將會(huì)以全新的概念和面貌展示在人們面前。 壓實(shí)機(jī)械的分類與壓實(shí)性能 修筑堤 壩、機(jī)場(chǎng)、港口和道路，常采用穩(wěn)定土 (包括石灰穩(wěn)定 土、水泥或?yàn)r 青加固穩(wěn)定土 )、瀝青混凝土和水泥混凝土，以及其他道路鋪 筑材料，自下而上 分層鋪筑。為了使鋪筑材料顆粒之間處于較緊的狀態(tài)和增加它們之間的內(nèi)聚力， 可以采用靜力和動(dòng)力作用的方法使其變得更為密實(shí)。這種密實(shí)過(guò)程對(duì)提高各種筑 12 本科機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 CAD 圖紙 401339828 長(zhǎng)安大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 路材料和整體構(gòu)筑物的使用強(qiáng)度有著實(shí)質(zhì)性的影響。對(duì)于塑性水泥混凝土，材料 的密實(shí)過(guò)程主要是依靠振動(dòng)液化作用使材料顆粒之間的內(nèi)摩擦力和內(nèi)聚力降低， 從而在自重的作用下下沉而變得更加密實(shí)。 對(duì)于包括碾壓混凝土在內(nèi)的大多數(shù)筑 路材料采說(shuō)，它們都可以通過(guò)壓實(shí)機(jī)械的壓實(shí)作用來(lái)完成這種寄實(shí)過(guò)程。在筑路 過(guò)程中，路基和路面壓實(shí)效果的好壞，是直接影響工程質(zhì)量?jī)?yōu)劣的重要因素。因 此，必須要采用專用的壓實(shí)機(jī)械對(duì)路基和路面進(jìn)行壓實(shí)以提高它們的強(qiáng)度、不透 水性和密實(shí) 度，防止因受雨水風(fēng)雪侵蝕而產(chǎn)生沉陷破壞。 1 壓實(shí)機(jī)械的分類 壓實(shí)機(jī)械的類型很多，不同的壓實(shí)機(jī)械，其壓實(shí)功能和適應(yīng)范圍也不相同。 按壓實(shí)機(jī)械工作機(jī)構(gòu)的作用原理、行走方式、碾壓輪的形狀，壓實(shí)機(jī)械可分為不 同的類別和形式。 壓路機(jī)與其他自行式施工 機(jī)械所不同的是，壓路機(jī)的行走裝置也是壓路機(jī)的 工作裝置，兼有行走和壓實(shí)雙重功能。工作裝置和工作機(jī)構(gòu)的作用原理不同，其 壓實(shí)方法也不相同。 按壓實(shí)力的作用方式，壓實(shí)機(jī)械可分為靜力作用式和動(dòng)力作用式兩大類。 靜力作用式的壓實(shí)方法為滾壓法，即碾壓滾輪沿被壓層往返運(yùn)行，進(jìn)行滾動(dòng) 壓實(shí)。這類壓實(shí)機(jī)械包括各種型號(hào)的光輪壓路機(jī)、輪胎壓路機(jī)、羊足壓路機(jī)及各 種拖式碾滾等。 動(dòng)力作用式的壓實(shí)方法有振動(dòng)式、夯實(shí)式、振動(dòng)夯實(shí)式和沖擊式等幾種。 壓實(shí)機(jī)械的壓實(shí)方法及其工作機(jī)構(gòu)如下圖 ()所示。 圖 壓 實(shí)方法與壓實(shí)機(jī)械的工作機(jī)構(gòu)示意圖 1靜力作用驅(qū)動(dòng)滾輪； 2靜力作用從動(dòng)滾輪； 3振動(dòng)式作用驅(qū)動(dòng)滾輪； 4振動(dòng)式作用從動(dòng) 滾輪； 5夯板； 6振動(dòng)平板夯； 7多邊沖擊式碾磙 振動(dòng)作用式是通過(guò)激振器產(chǎn)生垂直激振力或水平振蕩壓力波，對(duì)被壓材料持 13 本科機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 CAD 圖紙 401339828 長(zhǎng)安大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 續(xù)脈動(dòng)作用，其作用過(guò)程在滾動(dòng)過(guò)程中完成。此類壓實(shí)機(jī)械包括各種形式的自行 式振動(dòng)壓路機(jī)和拖式振動(dòng)壓路機(jī)。 夯實(shí)式為夯實(shí)構(gòu)件對(duì)被壓材料進(jìn)行周期撞擊，以達(dá)到壓實(shí)的目的。這類壓實(shí) 機(jī)械有內(nèi)燃 式和電動(dòng)式 沖擊夯等 。振動(dòng)夯實(shí) 式則兼有 沖擊夯實(shí)和 振動(dòng)壓實(shí) 的功 能，如平板振動(dòng)夯等。 沖擊式是通過(guò)拖動(dòng)異形多邊碾磙，完成能量轉(zhuǎn)換，產(chǎn)生巨大的沖擊壓力波達(dá) 到壓實(shí)土壤的目的。常見(jiàn)的異形沖擊碾碴有三邊形、四邊形、五邊形三種。 壓實(shí)機(jī)械還可按行走方式、碾壓輪性質(zhì)和形狀進(jìn)行分類。 按行走方式分為拖式和自行式兩類。 按碾壓輪的性質(zhì)和形狀可分為光輪、羊足輪、凸塊式滾輪和充氣胎輪等等。 光輪也可采用在其表面覆蓋橡膠層的滾輪。羊足輪也可采用凸塊式碾輪。 根據(jù) JB 標(biāo)準(zhǔn)，國(guó)產(chǎn)壓實(shí)機(jī)械的分類和型號(hào)編制方法列表如下 (見(jiàn)表 )。 產(chǎn)品 的型號(hào)按類、組、型分類編制，一般由類、組、型的代號(hào)與主參數(shù)代號(hào)兩部 分組成。 壓實(shí)機(jī)械按其工作質(zhì)量可作如下分類： 自行式振動(dòng)壓路機(jī)可分為輕型、中型、重型和超重型四類，其中： 輕型： 0． 51． 5t 中型： 2— 4． 5t 重型： 6— 12t 超重型： 12t 拖式振動(dòng)壓路機(jī)可分為輕型、中型和重型三類，其中： 輕型： 2— 3t 中型： 3— 6t 重型： 6t 以上 夯實(shí)機(jī)械可按沖擊能量、結(jié)構(gòu)和工作原理進(jìn)行分類： 14 本科機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 CAD 圖紙 401339828 長(zhǎng)安大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 表 壓實(shí)機(jī)械的分類 種 別 型 式 特 性 代號(hào)含義 15 類 代 主參數(shù) 號(hào) 名稱 單位 拖式 Y 拖式壓路機(jī)（簡(jiǎn)稱平 碾） 加載后質(zhì) 量 t 光輪壓 路機(jī) Y （壓） 兩輪 自行式 Y（液） 2Y 2YY 兩輪壓路機(jī)（簡(jiǎn)稱壓路 機(jī)） 液壓（轉(zhuǎn)向）壓路機(jī) （簡(jiǎn)稱壓路機(jī)） 結(jié)構(gòu)質(zhì)量 加載后質(zhì) 量 結(jié)構(gòu)質(zhì)量 加載后質(zhì) 量 t t 壓 實(shí) 機(jī) 械 光 輪 壓 路機(jī) Y （壓） 三輪 自行式 Y（液） 3Y 3YY 三輪壓路機(jī)（簡(jiǎn)稱壓路 機(jī)） 三輪液壓（轉(zhuǎn)向）壓路 機(jī) （簡(jiǎn)稱壓路機(jī)） 結(jié)構(gòu)質(zhì)量 加載后質(zhì) 量 結(jié)構(gòu)質(zhì)量 加載后質(zhì) 量 t t 羊足壓 路機(jī) Y J （壓、 足） 拖式 自行式 T（拖） YJT YJ 拖式羊足壓路機(jī) （簡(jiǎn)稱羊足碾） 自行式羊足壓路機(jī) （簡(jiǎn)稱羊足碾） 加載總質(zhì) 量 加載總質(zhì) 量 t t 輪胎壓 路機(jī) YL （壓輪） 拖式 自行式 T（拖） YLT YL 拖式輪胎壓路機(jī) （簡(jiǎn)稱羊足碾） 自行式輪胎壓路機(jī) （簡(jiǎn)稱羊足碾） 加載總質(zhì) 量 加載總質(zhì) 量 t t 別 本科機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 CAD 圖紙 401339828 長(zhǎng)安大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 按夯實(shí)沖擊能量大小分為輕型、中型和重型三種。 按結(jié)構(gòu)和工作原理分為自由落錘式夯實(shí)機(jī)、振動(dòng)平板夯實(shí)機(jī)、振動(dòng)沖擊夯實(shí) 機(jī)、爆炸式夯實(shí)機(jī)和蛙式夯實(shí)機(jī)。 2 壓實(shí)機(jī)械的性能 不同類型的壓實(shí)機(jī)械，其壓實(shí)性能不同，故其使用范圍也不完全相同。施工 時(shí)應(yīng)根據(jù)工程實(shí)際情況，合理選用機(jī)型，才能獲得理想的壓實(shí)效果。 下面分別介紹幾種典型壓實(shí)機(jī)械的壓實(shí)性能及其 使用范圍： 1)靜力式壓路機(jī) 靜作用式壓路機(jī) (包括靜力光輪壓路機(jī)、凸塊式壓路碾和羊足碾 )是靠碾壓輪 自重及荷重所產(chǎn)生的靜壓力直接作用于鋪筑層上，使土壤等被壓材料的固體顆粒 相互靠緊，形成具有一定強(qiáng)度和穩(wěn)定性的整體結(jié)構(gòu)。 靜力式壓路機(jī)與振動(dòng)壓