振荡轮与热沥青混合料相互作用动力学过程的研究

压实机械是一种与压实对象的材料特性、压实方法和工艺有着十分密切关系的设备。振荡压路机作为一种全新的路面压实机械,它利用在压实材料中产生快速交变剪应力机理使材料的颗粒重新排列而变得密实。对振荡压实设备的研究也离不开对压实机械性能、压实理论、压实工艺及材料特性的研究。本文建立了振荡轮与热沥青混合料相互作用的动力学模型,对其进行了参数动态识别,并进行了振荡压路机样机的研制及现场试验;测试了振荡轮的幅频特性;对振荡与振动两种压实工艺对压实效果的影响进行了对比试验研究;在现场试验的基础上,对振荡轮动力学模型中的参数进行了优化;建立了振荡轮在压实过程中的能量平衡方程及振荡轮有、无滑转工况下的有效压实功的计算模型及方程。 在理论分析、现场试验及数据处理与分析的基础上,论文得出如下主要结论: 1、在薄层沥青路面压实中,振荡压实比振动压实具有更高的碾压效率; 2、压实度与碾压遍数在对数坐标下为一线性关系。振荡压实在一定速度范围内压实度增长速率基本不变,为进一步优化碾压工艺提供了可能,可以在不同的压实遍数下选择不同的碾压速度,以使被压材料能在最短的时间内达到所需的压实度。这对实际施工有一定的指导作用; 3、振荡、振动对桥梁的影响试验表明,振动压实对桥梁的影响大于振荡压实对桥梁的影响;振荡基频对桥梁的影响小于振荡倍频对桥梁的影响;振动基频对桥梁的影响大于振动倍频对桥梁的影响。 4、振荡轮与热沥青相互作用研究中,识别了被压实材料的刚度、阻尼等动态参数。随着压实度的提高,被压实材料的刚度增大,而压实材料的阻尼则减小。 5、动力学模型的计算机仿真结果: (1)随着被压材料刚度的增大,第二共振点的幅值增大。而第一共振的幅值则下降;而且特别是滑板(被压材料)的幅值增长较快; (2)随着被压材料阻尼的增大,共振点的振幅下降,特别是第二共振点的幅值下降较快。 6、分阶段建立了振荡压实过程中有效压实功的计算模型与方程,提出了振荡压实过程优化目标函数与指标。