振蕩壓路機壓實動力學及壓實過程控制關鍵技術的研究.pdf

1、振蕩壓路機是用一種新的思路和技術來實現振動壓實工藝的路面壓實機械。它利用激發(fā)被壓材料顆粒發(fā)生水平振動，從而可以如垂直振動壓實一樣來削弱被壓實材料顆粒之間的聯系，使之重新排列而變得更加密實。 在確立的振蕩輪與被壓實材料相互作用的動力學模型基礎上，進行了參數動態(tài)識別確定和振蕩壓路機樣機的現場試驗。測試了振蕩壓實樣機的幅頻特性；對國內外振蕩與振動兩種壓路機對壓實效果的影響進行了對比試驗研究。 在大量現場試驗的基礎上，分析了影響

2、振蕩壓實度的主要工作參數；提出了評價路面壓實質量的優(yōu)化標準，建立了比壓實功的優(yōu)化控制模型和在能量平衡基礎上的壓實過程智能控制的目標函數。通過對國內外現有壓路機智能壓實控制策略的分析，以嶄新的思路提出了基于能量平衡基礎上的以單位體積壓實材料所吸收的壓實功最大且整個壓實過程所用時間最短為目標的振蕩壓實自動化和智能化壓實控制的新的控制策略，并指明了其技術實現的方法和途徑。 在上述研究基礎上，得出了如下結論： 1、對影響振動和振

3、蕩壓路機壓實效果的主要工作參數：振幅、頻率、碾壓速度和碾壓遍數所進行的大量現場試驗研究表明，對壓實效果和壓實質量的評價不僅要看鋪層的平均壓實度，而且還要看壓實度的均勻性。因此，希望獲得良好的壓實質量不僅要防止壓實不足，而且還要防止出現過度壓實的問題。 2、在上述研究成果的基礎上提出了評價路面壓實質量的優(yōu)化標準，即在整個壓實過程中應使施加給鋪層的振動能量與混合料吸收有效壓實功的能力保持平衡，以保證鋪層既不會出現壓實不足又不致造成過

4、度壓實。這一結論為進一步建立壓實過程智能化控制的優(yōu)化目標提供了依據。 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(不同的剛度和阻尼)下對振蕩輪與熱瀝青混合料相互作用的振幅-頻率特性與密度-頻率特性所進行的大量試驗研究與對比分析得出了一系列對制訂智能化壓實過程的優(yōu)化控制策略具有重要指導意義的結果。 它們包括： (1)不論對于不同的名義振幅還是不同的壓實遍數，在幅頻特性和密度頻率特性之間都有著良好

5、的相關關系，亦即二條特性曲線上與最大振幅和最大密度對應的頻率是相同的，而二條曲線的走勢則是相似的。這表明利用幅頻特性來預測壓實度隨頻率而變化的關系是可行的。 (2)在不同的激振振幅和不同壓實遍數下的試驗結果都顯示了與最大實際振幅和最大壓實度對應的最佳激振頻率的變化范圍是很小的(27 Hz～31 Hz)，這一結果為在實際壓實過程中搜索最佳頻率指出了方向(縮小了搜索的范圍和加強了針對性)。 (3)計算機仿真的幅頻特性和實際測

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，頻率的增加對振幅的影響要平緩得多，這表明最佳頻率的選擇應稍大于最大振幅的頻率，以免由于偶然的因素而導致滑入低谷。這一結果為確定優(yōu)化控制中設置頻率的初始值提供了依據。 4、在一個碾壓遍數內，影響鋪層壓實質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系的基礎上得出了計算鋪層單位長度吸收有效壓實功(即比壓實功)的公式和能量平衡

7、方程，以及多遍壓實的比壓實功和能量平衡方程，為建立基于能量平衡基礎上的優(yōu)化目標函數奠定了理論基礎。 5、在分析滑轉率、施加給鋪層的激振能量、混合料吸收的有效壓實功三者之間相互關系的基礎上提出了在實際上的壓實過程中評價能量平衡的準則。所提出的在實際碾壓過程中實時檢測滑轉率和確定最佳滑轉率的方法為在智能控制過程中評價是否達到能量平衡要求提供了手段。 6、在上述理論和試驗研究的基礎上進行的振蕩壓實過程控制關鍵技術的研究取得了重