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压路机技术虽然经历了漫长的发展历程,但新技术仍在不断涌现。压实原理由静力压实到振动压实、振荡压实和振动振荡压实,直到今天的冲击振动复合压实;传动方式由原来的机械传动到半液压传动、全液压传动;控制系统由机械控制到液力液压控制、电液控制。另外,压实效果检测技术也由于手工试验检测发展到今天的信息化智能检测,设计开发过程通过融入现代计算机辅助设计技术而大大缩短,生产制造工艺因微电子信息技术的应用而发生了历史机械结构不断涌现,未来,无人驾驶智能控制工作过程的新型压路机也将会更多地应用于施工。本文对现代压路机几种新的压实方式与结构特性进行介绍,供业内技术人员参考。
  1、垂直振动压实及结构特性
  传动振动压路机是单轴振动,振动轮在振动过程中对地面及机体均会产生前后、上下的作用力,尤其是对地面产生的水平作用力,会引起振动轮在水平面内的前后摆动,难以保证压路机低速行驶的稳定性。垂直振动压路机可以解决这个问题,该种压路机工作轮的振动机构为两轴式,类似于振荡压路机的振动机构。2根偏心轴在水平方向呈对称配置,同步且反向旋转,水平方向上的激振力相互抵消,振动轮只对地面及机体产生垂直方向的作用力。对混凝土路面的压实效果非常显著,隔振效果也比普通的单轴振动方式好,但结构相对复杂、生产成本较高。
另一种可产生垂直振动的双钢轮振动压路机,图中M为大偏心块质量,m为小偏心块质量。该机前后振动钢轮的偏心块呈相反的方向旋转,可使前后钢轮水平方向的分力相互抵消,振动基本只作用在垂直方向,有利于提高路面密实度和压实效果,机器操作舒适性好。
  2、复式振动压实及结构特性
  所谓复式振动是指振动轮既有水平方向的振动(扭转振动),也有沿振动轮轴方向的往复振动,是两种振动的复合。这种振动压路机的另一振动轮仍采用常规振动。复式振动轮为酒井公司的首创,用于SW750HN(自重10t)等双钢轮振动压路机。
  复式振动的机构较复杂,有2个与一般振动轴不同的振动轴,其轴线与振动轮的轴心线互相垂直,如图3a、3b所示。两垂直振动轴用一对同步齿轮啮合,并通过液压马达和一对圆锥齿轮驱动。两振动轴转向相反、转速相同,每个垂直振动轴的两端各有一个偏心力矩大小不同的偏心块,相位差为180°。由于偏心力矩不同,故产生大小不同的离心力,其上端2个不同偏心块产生离心力的合力为F1,下端2个不同偏心块产生离心力的合力为F2

 2个垂直振动轴的布置也不完全相同,一个轴的小偏心块在上端,大偏心块在下端;另一轴则相反,大偏心块在上,小偏心块在下。每个振动轴上的偏心块间存在180°的相位差,即2个大偏心块间和2个小偏心块间的相位差都是180°。于是两垂直轴上的大小偏心块各形成一对力偶,经2对力偶的叠加,形成对振动轮的扭转振动。一对大偏心块产生的离心力和一对小偏心块产生的离心力的差值形成沿振动轴向的往复振动,如图3c和图3d所示。
  复式振动压路机对多孔性沥青混凝土及沥青玛蹄脂碎石混凝土(SMA)的压实有较好的效果。
  3、振动轮的自动调幅系统
  装有自动调幅系统的压路机可根据作业状态的变化自动调节压实参数,德国宝马格公司在这方面属世界领先地位。该公司的自动调幅压实系统有Variomatic和Variocontrol 2种结构方式,被称为智能压实系统,能根据被碾压物料密实度的变化自动选择适宜的振幅,优化激振力的输出。前者用于串联式双钢轮振动压路机,后者用于轮胎驱动的单钢轮振动压路机。与常规振动压路机相比,自动调幅压实系统可进行更多样化的压实作业,从而提高压路机的作业效率和压实质量。
  早期配置Variomatic系统的双钢轮振动压路机的前轮使用2根平行且旋向相反的偏心轴,由一对同步齿轮传动,两轴转向相反、转速完全相同,如图4所示。两振动轴上偏心块的相对位置可进行调整,即根据压实作业的需要可自动地将其中一个振动轴的偏心块旋转一个角度,而另一个振动轴的偏心块则不转动,使2个偏心块产生相位差。2个偏心块的相位差可从0°~180°作连续调节,通过2个偏心块不同相位角的叠加,无级调节垂直振幅的大小。
  近期的Variomatic系统则采用独立的激振室,室内激振机构原理类似于垂直振动系统,激振方向与激振室的相对位置始终不发生变化,故振动轮在碾压过程中激振室的转动决定了振动轮的振动方向,通过转动激振室可实现对垂直振幅的调节。
 Variomatic系统是供沥青压实用的定向系统,如图6所示。在振动压实过程中依靠安装在振动轴承支架上的加速度传感器收集地面反馈的压实材料刚度数据信号,并将其传输到数据存储处理系统,而后将信号输送到控制装置,由于振幅的垂直分量(有效振幅)对压实比较重要,应在机器由于被压材料刚度过高或有效振幅太大而产生弹跳之前自动降低。随着被碾压铺层物料由松软变得坚硬,激振力的方向会自动的由垂直变化到水平。

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