压路机产品多元化需求背后的缺失(组图)

2011/05/17 09:28第一工程机械网《工程机械与维修》王小龙

随着我国高速公路及高速铁路的快速发展,以压路机为代表的压实机械呈现出了快速增长的态势。据中国工程机械工业协会路面与压实机械分会统计,我国2010年累计销售压路机25582台,同比增长56.62%。从近10年来看,压路机销量不断攀升的同时,压路机整机技术性能也得到了长足进步,产品系列化、多元化发展趋势明显,在吨位、振动频率、振动方式等方面表现十分突出。然而,这些产品是否完全能适应目前的施工工艺?大吨位和高频振动压路机是压实工艺需要还是制造厂家的一种炒作噱头?

压路机产品多元化需求背后的缺失

压路机产品多元化需求背后的缺失

本期嘉宾:

尹继瑶 原徐工科技工程机械厂副总工程师

刘朝旭 戴纳派克(中国)压实摊铺设备有限公司服务工程师

侯宇辉 天津市蓟县公路工程处设备部技术主管

个性化需求增强促生振动方式多元化

王小龙:压路机产品的多元化一方面表现在振动方式的多样化,近几年市场上出现了垂直振动、水平振荡、复合振动、混沌振动等多种形式的振动压路机,这些产品各有哪些特点?

振冲组合式振动前景向好

尹继瑶:目前振动压路机的振动方式除了传统的无定向振动之外,还有振荡式、垂振式、平振式、调幅式、混沌式与振冲组合式等几种。其中的前4种均可称之为定向振动,其基本工作原理是集中使用振动能量,并且同样利用双轴激振器结构。

这几种振动方式还没有哪一种能替代传统的无定向振动,其中的振荡、垂振、平振只限于某种工况时才有使用价值。如振荡和平振可用于桥面或靠近建筑物的压实作业;垂直振动在日本通过了碾压混凝土大坝的压实试验;混沌振动只解决了理论问题,试验证明效果并不是很突出;无级调幅振动也并非一般压实工程都需要,况且控制系统极其昂贵,目前尚不具备推广应用条件。振冲组合式振动在压实土方时效果较好,能起到静压、揉搓、振动、捣实和冲击等多种作用。

振荡、垂振、平振及无级调幅振动在内的双轴激振器,都是将某个方向2个偏心块振动分力转化成振动轮内力,混沌振动多了2个偏向套环摩擦力,这些力均会使振动室发热、发动机消耗增加,笔者参与过的试验也都证实了这一点。总体来讲,以上这几种振动方式的振动压路机均有其使用局限性,现在比较被看好的是振冲组合式振动。

不同激振方式可满足个性化需求

侯宇辉:垂直振动压路机其振动机构为2根振动轴在水平方向对称配置,两轴作反向同步旋转,激振力在水平方向的合力为零,产生理论上纯粹的垂直振动,是一种厚铺层压实机械,可使生产效率与压实效果大幅度提高。

振荡压路机其振动轮内的2根平行偏心轴做同向同步旋转,2根偏心轴的相位差为180o,激振力合成为一个使轮体绕轮心扭转的交变力偶矩,激励土体产生水平振动。将振动与揉搓相结合,适用薄层压实,压实沥青路面有良好的效果。

复合振动压路机是将振动与振荡技术结合起来,在振荡压实机构的基础上将中间传动轴变为振动轴,即位于轮心的振动轴产生离心力,与双振动轴产生的作用在轮心的力偶矩始终联合作用在轮体上,从而实现轮体的非定向振动。复合振动压路机对多孔性沥青混凝土及沥青玛蹄脂碎石混凝土(SMA)压实效果较好。

混沌振动压路机就是利用混沌振动学原理设计的,即位于轮心的振动轴上有多个激振器,每一个激振器的激振频率各不相同,因而振幅也随机变化,从而实现具有一定频带和幅带的非定向振动,由此产生丰富的激振频率与剧烈的动量变化。混沌振动压路机理论上压实效果与效率优于普通振动压路机,适用工况广泛,操控方法简单。虽然这几种压路机设计结构不同,生产成本可能也有高低,但对于用户来说,在维护保养方面基本上一样,使用成本区别不大。

振荡压路机并非炒作噱头

刘朝旭:有些制造商对振荡压路机很不屑,他们认为这只是销售噱头。我仔细研究了该类型压路机,认为它是一种专业用于高速公路桥面沥青碾压的压路机。振荡压路机靠前后水平振荡来揉搓路面达到压实效果,对桥梁有很好的保护作用。只是因为其振荡是前后动作,而不是上下振动,站在旁边的人感觉不到振动,所以才引起一些争议。

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高频、大吨位是需求?还是噱头?

王小龙:随着市场竞争的日益加剧,压路机主机厂加快了多元化产品的开发力度,纷纷推出了高频振动压路机和大吨位振动压路机,这是市场需求还是炒作噱头 ?

压路机产品多元化需求背后的缺失

压路机产品多元化需求背后的缺失配图

高频压路机适合压实沥青路面磨耗层

尹继瑶:选择压路机振动参数的准则是要保证“振地不振人”。在正常压实时,应在略高于材料的固有频率、振动加速度不超限的前提下尽量选用较大的振幅。在压实路面时,由于路基刚度大,并且铺层厚度有限,地面的固有频率较高,可以采用较高的振动频率和较小的振幅压实。超高频振动压路机适用于压实沥青混凝土路面的磨耗层,仅仅是个性化产品。对于压实薄层来讲,双钢轮振动压路机则可用65~70 Hz的超高频和0.25~0.40 mm的名义振幅。

高频易产生疲劳破坏

侯宇辉:高频振动压路机或许对某些材料能够提高密实度、平整度和压实深度,但在振动轮跳离地面的情况下,压路机机架及减振块将产生严重的疲劳破坏,操作舒适性大大降低。如果改进结构设计,就意味着成本增加,要求压路机承受重载荷的能力更强,机架更加结实耐用,振动轴承、振动支承等强度更高。压路机工作频率都有一个合理的区间,超过这个区间会造成“失偶”现象,会使被压材料受到无规则的冲击,形成过压实,密实度反而下降,并产生结构疏松、分层离析和“搓板”现象。

高频有利于平整度提高

刘朝旭:高频振动压路机由于振幅较小,对路面的冲击度也小,路面的平整度会好些。频率高还会在表面形成一层坚硬壳,提高路面的耐磨性和弹性,延长道路使用寿命。液压系统设计存在冗余性,每当液压系统压力达到设计压力时,安全阀都要开启泄压,系统压力降低,频率也会降低,此时路面的平整度会受到一些影响。高频压路机由于振幅小,所以对路面平整度的影响也小,平整度相对较高。

高振幅压路机对操作人员的危害极大,胃下垂等职业病将伴随终生。压路机振动频率越高,振幅越小,对人体的危害越小,这就是高频振动压路机受市场欢迎的原因之一。

大吨位压路机需求有限

尹继瑶: 进行滚动压实作业的准则是压

实轮的最大压应力不大于材料的强度极限。在振动参数相当的条件下,振动压路机的压实力与其工作质量成正比,但其振动波及深度并不与压实力成比例,因此对于大多数工程压实来说,并不需要大吨位振动压路机。有的工程承包商为了赶进度而采用厚铺层、超重压实施工工艺,这样做的弊病是表面松散层加厚,下层的压实度不足。正确的做法是将材料分层摊铺分层碾压,最上面的一层可适当洒水再用轮胎压路机封顶压实,这样可以获得最佳的压实效果。

现在国内部分厂商推出了26 t双钢轮振动压路机,目前感觉这种机型需求量的不是很大,即便是填海造码头也不见得适用。从压实原理来看,一味追求大吨位和大激振力并不符合压实工艺的需要,也有制造商作秀的嫌疑。

大吨位不能提高路面平整度

侯宇辉:大吨位压路机的出现,其实并不是压实工艺的需要,也不是压实技术提升的必然产物。大吨位压路机的技术含量本身并不突出,因其动力更强劲,能源消耗则更大,成本也更高。超大吨位对铺层中的骨料损害的可能性大大增强,易出现不规则振动,反而不能提高压实度和平整度。

大吨位双钢轮振动压路机市场看好刘朝旭:我对16~18 t级的双钢轮振动压路机前景看好,因为它适应的工况相对比较宽泛,既可以用作稳定土压实,也可用于沥青路面压实。用于压实水稳路面时,由于它的振幅较低、频率较高,压实度和平整度会比单钢轮好,也不会产生单钢轮将表面碎石压碎现象。

在桥梁沥青路面施工时,16~18 t级的双钢轮振动压路机采用静压方式和胶轮压路机配合,完全能达到施工要求。沥青路面的厚度不断增加,已经由原来的6 cm、5 cm、4 cm增加到10 cm、8 cm、4 cm,采用大吨位的压路机的优势将越来越明显。

压路机产品仍存在适应“盲区”

王小龙:系列化、多元化的压路机产品契合了某些施工工艺,满足了一些个性化需求。目前来看,现有的压路机产品在与施工工艺结合方面还存在哪些问题?

压路机产品多元化需求背后的缺失配图

压路机产品多元化需求背后的缺失配图

个性化产品及服务欠缺

尹继瑶:我国的大中型振动压路机系列完备,在硬件方面基本能够适应国内用户的需求,但在设计与施工工艺结合方面还尚存不足。不足表现在以下几个方面:销售人员只重视产品销售,却不能为用户提供可选择的最佳配置方案;无适合市政建设的个性化产品,例如路沿压实、沟槽压实,致使城市马路的路况极差;当服务于特殊工况的压实工程时,对压路机的设计方案与作业指导缺乏研究。

调频、调幅仍未实现无级调速

侯宇辉:振动压路机一般都设有调频、调幅装置,可以根据需要调节成为弱振和强振,即高频低幅、低频高幅。调幅装置内有活动偏心块,空套在偏心轴上。当振动马达正反转时,偏心块与偏心振动轴产生2种不同的偏心质量叠加,从而得到2种不同的静偏心矩,以实现振动压路机工作振幅和激振力的调节。调频是通过调节振动泵的排量来改变系统的流量,进而改变马达转速来实现的,通过电控实现。

目前的压路机调频与调幅采用手动调节较多,有时还必须停机进行调节,振动泵与振动马达不能自动无极调速,调频、调幅范围小。应该采用微型计算机控制,实现振动泵与振动马达的自动无极调速,针对不同工况、不同材料,采用不同的振频与振幅,使振频与振幅达到最佳组合,提高压实效率和压实质量。

产品多元化―― 自主创新先行

王小龙:系列化、多元化产品不断涌现,拓展了企业产品线,使得企业的盈利能力有所提高,但也令人产生了担忧。有关专家指出,其实有的产品只是营销噱头,自主研发能力才是产品多元化的基石,与其在形式上多元化,还不如在研发上多下功夫。那么主机厂如何才能真正提高产品的综合竞争能力?

健全系统综合研发能力

尹继瑶:随着市场经济的不断发展,工程机械行业原有的国家级研究机构都已产业化,虽说有些大型企业设立了技术研发中心,但多数企业缺乏专用的土方工程实验室,无法对土壤的压实与切割做系统的实验研究,又何谈自主创新。因为没有充分的试验做支撑,所研究的课题根本无法实现产业化。制造企业虽然设有工程技术人员培训制度,但由于缺乏系统理论的支持,设计人员多满足“克隆技术”,一些技术参数和配套件也是盲目照搬,真正意义上的创新寥若晨星。

企业盲目克隆国外多元化产品,而轻视科研开发,实际上是本末倒置。为了提高多元化产品的综合竞争能力,主机厂应健全系统综合研发能力。其中包括:设置规范的土壤压实试验室,实现不同工况压实功能及动力性能的优化设计;开发专业的振动压路机CAD和计算机仿真软件包,实现从构思、设计、制造、试验、使用、维修到管理的现代化工作过程;开发压实施工辅助管理软件,根据工况条件和用户需求提供压实机械最佳配置方案和个性化产品;针对压路机频繁停机制动和起步运行的特点,可以考虑研发混合动力振动压路机。

加强全液压、全电控和智能化技术研发

侯宇辉:在保证可靠性的前提下,主机厂应在全液压传动、全电控和智能化控制方面加大研发力度,并采用防滑转控制系统,使得技术性能和参数匹配进一步优化,其中包括滚轮形状变化、混沌振动、摆振压实等新型压实原理与装置,以及各种压实技术应用软件。适用于特殊工程的专用压路机也会有很大的发展空间,如在危险场地作业的小型遥控振动压路机,这方面的研发技术也应充分重视。

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责任编辑:Daisy

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