振动压路机跳振状态动力学仿真及试验研究.pdf

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1、RoADC0NSTRUCTIONANDMACHINERY文章编号：1000—033X(2014)08—0073—03振动压路机跳振状态动力学仿真及试验研究黄杰(河南万达路桥集团有限公司，河南信阳464000)摘要：建立了正常与“跳振”状态下振动压路机与被压材料的动力学模型，对振动轮加速度随被压材料模量的变化进行了数值仿真和试验验证。结果表明，在“跳振”状态下振动轮振动加速度发生畸变，各次谐波分量增多，0．5次谐波分量与激振主频分量幅值比大小可以表示“跳振”程度，在压实作业时应避免压路机出现“跳振”。关键词：跳振；振动压路机

2、；频率；谐波中图分类号：U415．52l文献标志码：BDynamicSimulationandExperimentalStudyonDoubleJumpingofVibratoryRollerHUANGJie(HenanWandaRoad&BridgeGroupCo．Ltd．，Xinyang464000，Henan，China)Abstract：Dynamicmodelsofvibratoryrollersinnormalanddoublejumpingconditionswereestablished，andnumeri

3、calsimulationandexperimentalvalidationofvibratorywheel’Saccelerationalongwiththevariationofmodulusofcrushedmateria1wereconducted．Resultsshowthatharmonicdistortionofvibratorywheelaccelerationappearsandharmoniccomponentincreasesunderdoublejumpingcondition．Theamplitu

4、deratioof0．5timesharmoniccomponentandvibrationfrequencycomponentindicatesthedegreeofdoublejumping，whichshouldbeavoidedduringcompaction．Keywords：doublejumping；vibratoryroller；frequency；harmonic0引言1振动压路机一被压材料动力学模型1．1正常状态下振动压路机一被压材料动力学模型振动压路机以其良好的压实效果成为了路基路面施工中最主要的压实

5、机械，振动压实是克服振动压路机一被压材料为复杂的多自由度振动颗粒材料摩擦力、减小孑L隙率、增加密实度、提高系统，“振动压路机一被压材料”系统二自由度数学模承载力的过程。振动压路机振动轮与铺层材料紧型在一定程度上可以反映实际动态响应而被广泛密接触时，压实能量能有效作用于铺层。而出现采用。如图1、2所示。系统动力学微分方程如式(1)“跳振”时，振动轮部分或完全跳离铺层表面，铺层材料受到不规则冲击，颗粒材料被击碎，铺层表层MX+CX+KX—Q(1)变松散，严重影响压实质量。“跳振”是一种非正式中：M—一／l0l；C—一／lC1C

6、l．l；K一常工作状态，原因复杂，有经验的工程人员可以凭2一+感官判断是否出现“跳振”，但机器自动识别则较为困难，同时给压实度实时检测系统准确判断压忌]；Q=⋯为机架瞬时位实与否增加难度。移；为振动轮瞬时位移；为机架质量；。为振收稿日期：2Ol3-11-2473RoADCoNSTRUCTIoNANDMACHINERY1．2振动轮“跳振”状态下的动力学模型随着铺层材料密实度的增加，振动轮与被压材料间的作用反力增大，易出现振动轮部分跳离或完全脱离铺层，甚至某种情况下还发生混沌振动。当F／(m+。)g≥3，且振动轮位移及速度均为

7、负时，表明振动轮跳离地面]；其他工况时振动轮与铺层表面紧密接触。此时动力学微分方程如式(7)f+c+忌fz一是z—g{m22+(c1+c2)2+(是1+k2)1一fll一(7)l忌ll—F。sin(叫)+Ⅲ2g图l二白南度动力学模型在对系统动力学微分方程进行数值求解时，将未“跳振”系统响应的终值作为“跳振”状态系统响应的初始值，对系统进行求解。2振动轮与被压材料动力学特性数值1方真图2被压材料受力模型振动轮加速度信号包含了比较全面的压实信动轮质量；是为减震器刚度；k为铺层材料刚度．f1为减震器阻尼；C为铺层材料的阻尼；F。

8、为激振力，息，是对压实过程中振动压路机与被压材料动力学F。一M叫，M为偏心块的静偏心力矩，M===mr，特性的直接反映。振动压路机振动频率、振幅一定Ⅲ为偏心块质量，r为偏心块的偏心距，e．O为激振时，随着铺层材料刚度增加，F增大，振动轮的振动角频率，g为重力加速度。加剧；当铺层刚度较大时，振动轮和机架都