2第二章压实机械设计

软石料 石灰石、沙岩石 30~60 60~100 100~200 ＞200 600~700 700~800 800~1000 1000~1250
中硬石料 石灰石、沙岩石、 粗粒花岗岩 坚硬石料 细粒花岗岩、 闪长岩石
极坚硬石 辉绿岩、玄武岩、 料 闪长岩
一、压轮直径的选择
（3)驱动轮直径确定 ①若为串联式压路机，则驱动轮与从动轮直径应 相同或略大； ②若为三轮压路机，则驱动轮直径在结构允许条 件下应尽可能取大值，但一般≧1800mm。 （4）载荷分配G1 一般驱动轮分配重量： ①对三轮压路机，一般驱动轮分配重量≦2/3； ②对串联双轮压路机，一般驱动轮分配重量 ≦50%。
二、静力钢轮滚压理论
（4）由上式推出被压实材料变形压陷深度：
G q h 0 .5 0.5 cb D 1 c D 1 3 3 其中： G q 称为压实能力系数
b D
D
（5）从公式中分析可得结论：
①压路机质量G越大，压轮直径D越小，则压陷深度越
§2.1压实的基本知识与理论
（3）夯实机械 打夯机、振动平板夯、 蛙式夯实机等。
§2.1压实的基本知识与理论
（4）其它型式压路机 振荡压路机、冲击式压路机等。
§2.1压实的基本知识与理论
二、静力钢轮滚压理论 1.光面轮在被压实 材料上滚压过程分 析
（1）在垂直方向： 滚压重量
0.3~0.7 0.7~1.2 1.2~2.0 2.0~2.3
二、静力钢轮滚压理论
其它材料许用接触应力（MPa） 表7-4
被压实材料种类 碎石路基
砾石路基 热沥青混凝土 水泥稳定土 沥青稳定土
压实开始时 0.6~0.7
0.4~0.6 0.4~0.5 0.3~0.4 0.3~0.4
压实终了时 3.0~4.5
0.5 G Cb1 h Dh Cb1 D h 0.5 h0 3 3


（2）在水平方向： h 1 h0 1 h 1 牵引力 F Cb Cb 1 1
二、静力钢轮滚压理论
（3）滚动阻力系数：
GC C F w w1 w2 w3 w4
§2.2.2 发动机功率计算
（3）滚动阻力w1
w1 G f cos
其中：G：压路机整机重力kN；f：滚动阻力系数， P162表8-5，fmax=0.2；α:坡度角（应不小于20°）， 道路坡度见P162表8-6。 表8-6道路极限坡度角 坡度i 0.11 0.06 0.05 α值 6°20′ 3°20′ 2°50′ 注 未注明何种路面时的极限坡度 碎石路面 沥青混凝土路面
最佳含水量下强度极限σ p /MPa 滚压 夯实 夯板直径 光面钢轮 轮胎
70~100cm 低粘性土（粉土、沙、 亚沙土） 中等粘土（亚粘土） 高粘土（重粘土） 极粘性土（粘土）
0.3~0.6 0.6~ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ.0 1.0~1.5 1.5~1.8
0.3~0.4 0.4~0.6 0.6~0.8 0.8~1.0
qE0 R
其中，q—线载荷；E0—土壤变形模量；R—压轮半经
二、静力钢轮滚压理论
压实过程中，其最大接触应力应小于材料的强度极限 即： qE0 其中：σP—被压实材料强度极限， max P R 见表7—3、7—4。 增大压轮半径R可降低最大接触应力。 表7—3 土壤种类
§2.2 静力光轮压路机设计
§2.2.1主要参数选择与设计计算 一、压轮直径的选择 （1）按许用载荷及下陷深度确定 若考虑：①滚压轮在滚压松散材料时不陷下去，即给出 允许下陷深度h； ②碾压时不产生波浪，给出被压材料的许用单 位面积载荷[p]；
则前轮直径： D1

p b
RCP1
RCP 2
当
r cos L r sin
r L r cos sin
后轮转弯半径：
L 时， L 1 RCP1 RCP 2 ctg 2 2 sin
此时转弯半径最小，且前后相等，前后轮轨迹重叠。 其中轴距L主要取决于结构布置，一般为(2.2～2.5)D
2
G
2 1
2
h
其中:G1 —前轮分配载荷； [p]—被压材料许用单位面积载荷； b—滚轮宽度，可按 b≥(1～1.2)D取值。
一、压轮直径的选择
（2)按单位线载荷q计算确定 则: D 5.43 q 其中q—单位线载荷（N/cm） 表7-1各种石料在滚压时的压缩强度与许用线载荷 石料性质 石料名称 压缩强度极限 许用线载荷 （MPa） （N/cm）
三、振动压实理论
1.内部摩擦阻力减少学说 由于振动作用，使铺筑材料的内部摩擦阻力急剧 减少，剪切强度降低，抗压阻力变得很小，因而 在重力作用下易于压实。 实验表明： （1）粗砂在振动状态下其抗剪阻力会减到原来 的几十分之一； （2）粘性土壤在很大振动加速度下，其内摩擦 阻力会显著减少； （3）沥青混合料在振动状态下其内摩擦阻力会 下降至原来的五分之一以下。

§2.1压实的基本知识与理论
3.压实机械的类型 （1）静力压路机 静力钢轮压路机：二轮二轴式、三轮二轴式等； 静力轮胎压路机：拖式、半拖式、自行式 ； 静力钢轮胎组合式、特殊形状轮式。
§2.1压实的基本知识与理论
（2）振动压路机 双钢轮串联式、单钢轮式、拖式、羊足式（凸块式）。
二、压路机转弯半径计算
（1）三轮压路机 一般采用整体车架，最小转弯半径按下式计算:
RCP Lctg
其中：L：轴距，取决于结构布置； β：转向前轮转向角，最大转向角一般为30～45°
β
L RCP
二、压路机转弯半径计算
(2)二轮二轴式 一般为铰接转向，其转弯半径可如下计算： 前轮转弯半径：
三、压路机工作速度选择
（1）压路机转移行驶速度,与压实质量关系不大, 一般取8～10km/h； （2）最低速度:一般为第一遍碾压速度,可取2～ 2.5km/h； （3）一般工作速度:压实土壤：1.3～4km/h；压 沥青路面: 2～4km/h 或第一遍3.5～5km/h，其 后4.9～6.4km/h 或前二后二遍：2～2.5km/h， 其余8～10km/h。 （4）碾压速度对压实质量的影响。例如：由 2.5km/h增大到6.5 km/h，压实度会下降2％；由 1.5km/h增大到8km/h，则土壤变形模量下降15～ 25％。
二、静力钢轮滚压理论
3.按圆柱面与平面挤压理论分析 按圆柱面与平面挤压理论，圆柱体与平面挤压所产生的 最大接触应力为：
max
2 R1 2
q
其中，q—线载荷；R—圆柱体半径；θ1、θ2—圆柱体 与平面的弹性系数。 经分析计算及试验验证可得，对于滚动压轮：
max
2.5~3.0 3.0~3.5 4.0~5.0 1.0~1.5
二、静力钢轮滚压理论
4.从滚压轮垂直有效作用压实深度（土壤均匀变形深度） 看，滚压时的有效压实深度近似地等于两倍的压轮与土 接触表面最小横向尺寸。 W 即：有效压实深度对粘性土： h0 0.1 qR
W0

W 对非粘性土：h0 0.13 W0
第二章 压实机械设计
§2.1压实的基本知识与理论 一、概述 1.压实机械的功能： （1）向被压实材料施加作用力使其颗粒相互靠近，排 除空气和水，提高密度，获得高的承载能力，高的水稳 定性，及高的环境变化稳定性； （2）获得平整的表面。 2.压实机械的压实方法 （1）静力压实；（2）振动压实；（3）夯实； （4）其它压实：如冲击压实、振荡压实等。 压实过程中需克服的阻力有：土颗粒间磨擦阻力（随密 实度上升而上升）；土颗粒间粘聚力（视颗粒尺寸而不 同）；颗粒间的吸附力（颗粒间由于水份表面张力引起 的阻力）。
qR
其中：W—土的实际含水量； W0—土的最佳含水量。 分析：从上式可见，增大q和R可增大作用深度。
二、静力钢轮滚压理论
5.综合分析 (1)若要取得较大压实能力（使被压材料产生尽 可能大变形），则应使线载荷q上升D下降； (2)若要取得较大压实作用深度，则应使q上升D 上升； (3)一般处理原则： 增大压实能力依靠增大压路机重量，提高q实现； 为提高压实深度取尽可能大的压轮直径D，它不 仅有利于提高压实影响深度，还有利于提高平整 度，降低滚动阻力。
F f G h 1 h0 1 1 h D 1 1 11 D h 0.5 h0 0.5 3 3


式中：C—下陷系数，相对于滚压下陷1cm时的单位压力 （注：铺筑材料不是线性变形体，其变形与 应力之间关系，为指数函数关系：σ=Cyμ， σ为应力，y为变形） μ—材料状况系数；（对湿度大呈流体状态土： μ=0；对塑态粘土和干砂土：μ=0.5；对干 粘土和已压实路面：μ=1） b—压轮宽度； D—压轮直径； h—垂直变形深度； h0—弹性变形。
大，因此若要加大压实能力可增大G或减少D；
②在线载荷不变的情况下，滚动阻力系数f随D减少而
增大，因此若要减少D会造成滚动阻力过大。
二、静力钢轮滚压理论
2.当压路机压轮在同一轮迹往复运行时，压实深度h、 牵引力F、滚动阻力系数f与滚压遍数n间关系： 经验公式： h h1 lg n
三、压路机工作速度选择
（5）压路机各档工作时间分配 （对机械传动） 二档变速器 三档变速器 四档变速器 Ⅰ: 80％ 60％ 25％ Ⅱ: 20％ 30％ 55％ Ⅲ: 10％ 15％ Ⅳ: 5％ （6）对于滚压碎石路面和沥青混凝土路面的压路机,若 采用三档变速器,则各档之间关系为: