沥青混合料路面压实振幅修正系数确定

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1、沥青混合料路面压实振幅修正系数确定摘要：本文以压路机振动压实的动态力学模型为基础，对沥青混合料路面压实过程中的振幅修正系数进行了定义，确定了振幅修正系数的取值范围，并用matlab软件对修正系数进行了计算分析。关键词：振动压路机名义振幅振幅修正系数0、引言振动压路机在作业过程中，由于压实介质的刚度、阻尼以及随振土质量都会随被压介质压实度的变化而变化，因此振动压路机的工作振幅是不断变化的。为了便于设计和比较，常常引入名义振幅的概念，但是名义振幅与振动压路机的实际振幅有一定的差别。为了在设计振动压路机时能够能得到一个

2、更接近振动压路机的实际振动的幅值，于是引入振幅修正系数这一参数对名义振幅进行修正。对于不同的压实材料、不同的压路机，振幅修正系数会有不同的值。本文以沥青混合料路面压实为例介绍了振动压路机振幅修正系数的算法，以便于能够更好、更准确的设计振动压路机。1、振幅修正系数的确定方法根据振动压路机的实际工作情况，建立振动轮-土壤系统模型如图1所示。图1振动轮-土壤系统模型选择模型中各单元静平衡位置为坐标原点，取上机架和振动轮两个单元为研究对象，得到动力学方程如下：(1)式中：Ml为上机架质量；M2为振动轮质量；M3为随振土质

3、量；K1为减振器刚度；k2为土壤刚度；C1为减振器阻尼；C2为土壤阻尼；XI为上车位移；X2为振动轮位移；X3为土壤位移；Fsinwt为系统激振力。一般情况下，为便于振动压路机的设计计算，通常使用名义振幅A0来作为振动压路机工作振幅的设计值。名义振幅是振动轮悬空振动时，激振频率大于振动系统固有频率时的振动轮振幅，其表达式为：(2)式中：m为偏心块质量；e为偏心距。振动压路机的名义振幅Ao与实际振幅A有一定差别，可利用振幅修正系数K'进行修正，关系式如下：A=KZA0(3)振动压路机在工作中的实际振幅A即为式(1)

4、中的X2的值，即A=X2o联合式(2)和式(3)可知：(4)随振土质量M3,—般取：M3=0.04M2(5)激振力Fsinwt可表示为：Fsincot=meco2sincot(6)为计算简便，在此处只考虑振动轮接地时情况，即X2=X3o将式(5)和式(6)代入式(1),整理可得：(7)为便于分析，令：(8)联合式(7)和式(8),可得：X2=Bsin(wt+)(9)式中：b为振动轮的工作振幅，；e为振动轮工作相位差，。将式(9)代入式(4),可得：(10)2、振动压路机减震系统的刚度和阻尼的确定2.1减震系统总刚

5、度的确定目前，振动压路机减振系统的总刚度大都是基于单自由度振动系统模型进行确定。采用单自由度振动系统模型设计振动压路机的减震器，不涉及土的刚度问题，方法简便。图2为具有一个自由度的振动系统的数学模型。图2具有一个自由度的振动系统模型由于弹簧的作用，基础振动的振幅和加速度幅值a传递到质量上时会产生变化，记为A1和alo如果用t来表示A1与A之比或a1与a之比，贝寸t即为该振动系统的传递率。由机械动力学可知，T可用下式表达：(11)式中：T为传递率；«/W1为频率比；3为振动压路机的工作频率；31为系统的固有频率。系

6、统的固有频率31,可表不为：(12)式中：M为振动压路机上车质量；K为振动压路机减震系统总刚度。对振动压路机的减振效果而言，希望传递到振动压路机上车的振幅A1或加速度a1,越小越好。从公式(11)中可以看出，当频率比s/co1增大时，传递率t减小，即A1或a1减小。振动压路机的工作频率co的选取应遵循一定的原则，具有一定的取值范围，不能随意更改，所以降低传递率t的惟一途径是降低系统的固有频率31。由公式(12)可知，固有频率31与这个系统的质量M和刚度K有关。增大上车质量或降低系统的刚度K,都可以达到降低传递率的

7、目的。根据实践经验可知，当频率比o/col=6时，一般认为是减震的最佳值。将3/3匸6代入式(12)中，可以得到减震系统总刚度的计算公式：(13)2.2减震系统阻尼的确定根据减震系统总刚度要求可确定振动压路机的减震器的具体形式，减震器的阻尼值可在实验室中对所选减震块通过模态参数辨识的方法获得。3、沥青混合料刚度和阻尼的确定压实过程中，随着压实材料刚度和阻尼的变化，其动力学过程也随之变化。经试验研究表明：随着压实度的提高，被压材料的刚度增大，而被压材料的阻尼则减小。沥青混合料的刚度和阻尼可通过实验的方法获得。刚度一

8、般可以直接测量，方法是给沥青混合料施加一系列已知大小的力，分别测量其变形量，对所得数据进行最小二乘线性拟合，一次项拟合系数就是刚度；阻尼不能直接测量，需要使用试验模态参数辨识的方法进行识别，可以将其简化为单自由度系统，施加一系列的冲击力，用加速度传感器测一个自由振动信号，半功率带宽法即可辨识出系统的阻尼比乙。沥青混合料的阻尼为：C二2©3nmn(14)