淺析輪胎壓路機(jī)壓實(shí)原理及應(yīng)用策略

劉德全，王純輝

（大慶油田工程建設(shè)有限公司路橋公司第十工程部，黑龍江 大慶 163412）

輪胎壓路機(jī)在混凝土面層的施工方向應(yīng)用十分廣泛，主要原因在于壓路機(jī)上的輪胎能夠?qū)r青混凝土產(chǎn)生明顯的揉搓作用，最終達(dá)到對(duì)密實(shí)度較高的混凝土層中顆粒進(jìn)行調(diào)整，進(jìn)一步保障工程的質(zhì)量，降低工程在后續(xù)使用過(guò)程中產(chǎn)生變形的可能性。不僅如此，大部分輪胎壓路機(jī)的輪胎都是細(xì)花紋，因此在一定程度上也能調(diào)整工程的平整程度。這也是工作人員在施工過(guò)程中會(huì)經(jīng)常選擇使用雙鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)對(duì)路面進(jìn)行調(diào)整的原因。

1 輪胎壓路機(jī)工作原理

常規(guī)的輪胎壓路機(jī)中使用的都是行走結(jié)構(gòu)，同時(shí)，也是輪胎壓路機(jī)的基本工作裝置。在實(shí)際的工程落實(shí)過(guò)程中，輪胎和鋪層之間需要通過(guò)力的相互作用這一原理實(shí)現(xiàn)鋪層與整平，由此可見(jiàn)，分析輪胎受力情況是了解輪胎壓路機(jī)全部工作機(jī)理的主要措施之一。

在壓實(shí)作業(yè)的落實(shí)工程中，鋪層以及輪胎壓路機(jī)之間的相互作用力通常會(huì)集中在垂直方向和水平面中，雖然在設(shè)備的垂直前進(jìn)方向也有力的作用，但需要注意的是，此種力較小，但也不能忽視其對(duì)壓實(shí)工程產(chǎn)生的作用。

輪胎壓力機(jī)在持之方向上，鋪層會(huì)更容易受到輪胎壓路機(jī)重力導(dǎo)致的垂直靜荷載影響，在此種荷載的影響下，瀝青混合料的顆粒之間水分和空氣擠壓出來(lái)，顆粒之間形成的鑲嵌結(jié)構(gòu)也比較穩(wěn)定，這些都是增加密實(shí)度的主要因素。

在水平面內(nèi)，壓路機(jī)的前進(jìn)方向中，鋪層和輪胎壓路機(jī)之間相互作用力主要體現(xiàn)在輪胎滾動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的阻力當(dāng)中，此外，還有輪胎本身變形以及輪動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的阻力。有學(xué)者認(rèn)為，在上述阻力的作用影響下，工程鋪層上表面也會(huì)受到和阻力同等大小的作用力，但需要注意的是，方向相反的反作用力會(huì)對(duì)工程鋪層材料產(chǎn)生比較明顯的剪切作用。導(dǎo)致工程中的瀝青混合材料產(chǎn)生位移，這對(duì)物料在壓路機(jī)最用下重新組合有有利作用，不僅如此，直徑較小的物料也能鑲嵌到大粒徑顆粒的物料骨架當(dāng)中，最終提升鋪層的密實(shí)程度。

在上文中提到的幾個(gè)阻力中，壓路機(jī)輪胎變形引起的滾動(dòng)阻力對(duì)工程鋪層產(chǎn)生的效果最明顯，由于其本身的彈性和壓路機(jī)的重量，輪胎和浦城之間的接觸面必然產(chǎn)生變形，這對(duì)表面顆粒來(lái)講，一旦輪胎進(jìn)入結(jié)合區(qū)，其位置上的物料就會(huì)受到擠壓產(chǎn)生位移，物料本身也會(huì)受到向后的剪切力，產(chǎn)生后方鄉(xiāng)位移的情況。

在計(jì)算輪胎壓路機(jī)工作時(shí)的滾動(dòng)阻力時(shí)，工作人已按只需要考慮輪胎和土體接觸面的平面位置，將一個(gè)車輪上所受重力設(shè)為Gg，輪胎寬度設(shè)為b，接地長(zhǎng)度設(shè)為l，則整個(gè)鋪層單位的荷載F計(jì)算公式如下：

2 輪胎壓路機(jī)用途及分類

2.1 按輪胎負(fù)載分

若將輪胎壓路機(jī)按照負(fù)載情況進(jìn)行區(qū)分，即多個(gè)輪胎整體受載、單個(gè)輪胎獨(dú)立受載以及復(fù)合受載三種。若壓路機(jī)在比較復(fù)雜的地形中運(yùn)行并落實(shí)工作，則輪胎本身受到的負(fù)載也會(huì)被重新分配，工作人員需要注意的就是避免壓路機(jī)全部輪胎中的某個(gè)受到過(guò)多荷載產(chǎn)生損壞的情況。而若是單個(gè)輪胎受載，則壓路機(jī)中的每個(gè)輪胎都是獨(dú)立負(fù)載。此外，若輪胎壓路機(jī)處于重復(fù)受載的情況下，則設(shè)備中有部分輪胎屬于獨(dú)立受載，另一部分則是整體受載。

2.2 按輪胎在軸上安裝的方式分

不同輪胎壓力機(jī)上的軸上安裝方式存在差異，在單獨(dú)安裝時(shí)，壓路機(jī)每個(gè)輪胎都有和其他輪胎軸不同的獨(dú)立軸。而在通軸安裝的過(guò)程中，常見(jiàn)情況是將多個(gè)輪胎安裝在一根軸上，而復(fù)合軸則是包括獨(dú)立安裝以及通軸安裝兩種方式。

2.3 按平衡系統(tǒng)形式分

按照輪胎壓路機(jī)的平衡系統(tǒng)形式進(jìn)行分析，可以將其劃分為杠桿式、液壓式和復(fù)合式三種。在壓路機(jī)中使用液壓式和氣壓式兩種平衡系統(tǒng)，同樣能保障壓力機(jī)在坡道上工作，自身的駕駛室也處于水平狀態(tài)。

2.4 按輪胎在軸上的布置分

輪胎壓路機(jī)中輪胎在軸上的布置能夠分為交錯(cuò)、行列和復(fù)合三種。在現(xiàn)代壓路機(jī)中，使用最廣泛的就是輪胎壓路機(jī)交錯(cuò)布置的方案，主要原因在于這種布置方案的技術(shù)難度不高，同時(shí)后續(xù)產(chǎn)生的施工效果也比較好。

2.5 按轉(zhuǎn)向方式分

壓路機(jī)的車輪轉(zhuǎn)向有很多種，常見(jiàn)的就是偏轉(zhuǎn)車輪、輪軸轉(zhuǎn)向等。其中偏轉(zhuǎn)車輪和轉(zhuǎn)向輪軸轉(zhuǎn)向比較相似，都容易導(dǎo)致壓路機(jī)前后輪產(chǎn)生不同轉(zhuǎn)彎半徑，基本會(huì)使前后輪之間的重疊寬度減小到0，壓路機(jī)碾壓的寬度也會(huì)不均勻。若工作人員想提升此種轉(zhuǎn)向形式的實(shí)際工作質(zhì)量，就要盡可能大地增加重疊寬度，最終產(chǎn)生的結(jié)果必然是促使壓路機(jī)設(shè)備產(chǎn)生的壓實(shí)寬度縮小，簡(jiǎn)而言之，就是會(huì)降低壓路機(jī)原本的生產(chǎn)效率。這里提到的輪胎壓路機(jī)中的偏轉(zhuǎn)車輪轉(zhuǎn)向以及轉(zhuǎn)型輪軸轉(zhuǎn)向等，都屬于十分先進(jìn)的技術(shù)和結(jié)構(gòu)，工作人員在使用時(shí)，只需要保障壓路機(jī)本身能夠滿足基本條件即可。這樣做的優(yōu)勢(shì)在于，若壓路機(jī)在彎道工作，則前后輪必需的重疊寬度就可以得到保障。但需要注意的是，工作人員不能隨意拉進(jìn)絞接車間軸距之間的距離，否則，會(huì)導(dǎo)致輪胎壓路機(jī)穩(wěn)定性變低。自行式輪胎壓路機(jī)能夠被按照動(dòng)力裝置形式、傳動(dòng)方式等特征進(jìn)行細(xì)化分類，對(duì)后續(xù)工作人員管理工作的落實(shí)也有明顯的推動(dòng)作用。

3 輪胎壓路機(jī)應(yīng)用策略

3.1 使用先進(jìn)技術(shù)

（1）傳動(dòng)系統(tǒng)，這種系統(tǒng)在大型輪胎壓路機(jī)設(shè)備中十分常見(jiàn)。在一般情況下，壓路機(jī)如果使用的液力機(jī)械式的傳動(dòng)，則其工作效率會(huì)有明顯提升，且靜液壓式傳動(dòng)的速度調(diào)節(jié)范圍也比較大，不僅如此，還由于操作簡(jiǎn)單的特點(diǎn)得到了技術(shù)人員的廣泛喜愛(ài)。輪胎壓力機(jī)的終傳動(dòng)中，且其中大部分是在差速器引出的驅(qū)動(dòng)軸經(jīng)過(guò)鏈傳動(dòng)，需要注意的是，鏈傳動(dòng)的動(dòng)載和噪聲都很大，工作人員在使用過(guò)程需要提高注意力及時(shí)調(diào)整，因此，在當(dāng)前工作中，更多工作人員選擇使用齒輪結(jié)構(gòu)的輪胎壓路機(jī)落實(shí)工作，且在差速器上也通常會(huì)設(shè)置自動(dòng)上鎖裝置。

（2）懸掛系統(tǒng)，以某路面工程工作人員的做法為例，該工作人員為保障輪胎壓路機(jī)中的每個(gè)輪胎符合都比較均勻，選擇在輪胎上設(shè)置懸掛系統(tǒng)。該工作人員選擇的是液壓懸掛，即將壓路機(jī)前部輪胎懸掛在互通連接的油缸上，保障每個(gè)輪胎都能獨(dú)立的上下移動(dòng)，不僅操作簡(jiǎn)單，成本投入也不高。

（3）調(diào)壓裝置，此種裝置的工作原理就是利用壓路機(jī)中輪胎氣壓，實(shí)現(xiàn)對(duì)調(diào)壓裝置的集中管理，這樣工作人員得到的碾壓力效果也比較良好，原理就是通過(guò)提升輪胎壓路機(jī)通過(guò)性能，擴(kuò)大適用范圍。但需要注意的是，各相關(guān)操作通常需要使用至少兩臺(tái)空氣壓縮機(jī)，且工作效率和產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益都不高。

3.2 應(yīng)用先進(jìn)結(jié)構(gòu)

（1）絞接式轉(zhuǎn)向，這種轉(zhuǎn)向一方面能夠保障機(jī)械機(jī)動(dòng)靈活，另一方面，也能達(dá)到降低對(duì)壓實(shí)層橫向建立的效果，尤其是對(duì)于工程壓實(shí)質(zhì)量而言效果十分明顯。（2）前后輪垂直升降機(jī)構(gòu)，使用這種機(jī)構(gòu)的主要目的是為了降低假壓實(shí)現(xiàn)象產(chǎn)生的可能。（3）格柵式轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，這樣的機(jī)構(gòu)能夠?yàn)檩喬郝窓C(jī)方向輪可以向不同角度轉(zhuǎn)向提供穩(wěn)定保障，且在機(jī)械轉(zhuǎn)向的同時(shí)，也不會(huì)由于方向輪滑移的情況影響工程質(zhì)量。

除此之外，寬幅輪胎也是先進(jìn)結(jié)構(gòu)中的一種，常見(jiàn)的輪胎壓路機(jī)輪胎之間高度比是1.0～0.95，寬幅輪胎本身則在0.65左右，其具有的重疊度比較大，接地位置產(chǎn)生的壓力也很均勻，同時(shí)工作效果良好。需要注意的是，使用此種結(jié)構(gòu)的輪胎壓路機(jī)會(huì)需要工程投入較高成本，因此并不適合預(yù)算有限的工程使用。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，通過(guò)分析輪胎壓路機(jī)的壓實(shí)機(jī)理可以發(fā)現(xiàn)，輪胎壓路機(jī)的壓實(shí)效果與材料垂直方向靜荷載，以及水平方向交變荷載都會(huì)對(duì)壓路機(jī)工作效果產(chǎn)生影響。工作人員需要注意，對(duì)工程質(zhì)量產(chǎn)生影響的主要因素除了上述內(nèi)容外，還有輪胎本身的規(guī)格和設(shè)備產(chǎn)生的壓力等。