碾压参数对振动压路机-土动力系统的影响
发布时间：2021-08-30 01:38
为研究碾压参数对振动压路机-土动力系统的影响,在完全压实的堆石料上采用10种振动频率和3种车速进行现场振动碾压试验。分析了振动频率和车速对土体测量刚度、振动加速度、滞后相位角和地基反力的影响。结果表明,土体测量刚度在频率为12～18 Hz时随频率增大而增大,振动频率大于18 Hz时在振动减摩效应下,土体测量刚度迅速减小且趋于稳定;土体测量刚度随车速的减小而增大。振动加速度随频率的增大而增大,但因振动减摩而导致土体刚度减小,振动加速度增大趋势与理论分析结果相比减缓;在共振频率之上振动加速度随车速减小而增大,共振频率之下结果与其相反。滞后相位角随频率增大和车速增大而增大。地基反力在共振频率处最大,大于共振频率时缓慢减小,小于共振频率时迅速减小;地基反力在频率大于24 Hz时随车速减小而增大,在频率小于24 Hz时变化不明显。
【文章来源】：人民黄河. 2020,42(03)北大核心
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
土体测量刚度ks与振动频率和车速的关系
图4为振动加速度与振动频率和车速的关系。可以看出,3种车速下振动轮加速度都随着振动频率的增大而增大,原因是振动频率越大产生的激振力越大,导致振动轮加速度越大。振动加速度在频率为12～18 Hz内增幅较小,在频率为18～22 Hz迅速增大,这与理论分析结果一致。但可以发现,振动频率为22～34 Hz时,振动加速度增量有所减小,曲线为“上凸”形,而理论上振动加速度随着振动频率的增大而加速增大[15]。这是由于频率大于22 Hz时,振动减摩效应导致ks减小,刚度减小会导致振动加速度减小,抵消一部分因振动频率增大而导致的振动加速度增大,而理论分析时对不同振动频率都采用一样的ks,因此两条曲线不一致。由于振动频率大于34 Hz时振动减摩不能继续减小ks,因此可以预测在振动频率大于34 Hz后,振动加速度随振动频率的增大而加速增大。车速对振动加速度的影响分为共振频率之上和共振频率之下两部分。在所有振动频率下车速减小都会导致土体测量刚度ks增大,而根据二自由度动力学理论,在共振频率之上,振动加速度随ks的增大而增大,在共振频率之下,振动加速度随ks的增大而减小。因此,在共振频率之上,振动加速度随车速的减小而增大,在共振频率之下,振动加速度随车速的减小而减小,但影响不大。
滞后相位角与振动频率和车速的关系见图5。从图5(a)可以看出,3种车速下滞后相位角与振动频率关系曲线形状一致:振动频率为12～18 Hz时滞后相位角随其增大而减小,振动频率为18～32 Hz时滞后相位角随其增大而增大,且增大幅值随振动频率的增大逐渐减小,最终会趋于180°。根据二自由度动力学理论,滞后相位角随着振动频率的增大而增大,但根据图5可知,滞后相位角最小值出现在振动频率为16～18 Hz范围内。原因是不同振动频率下土体测量刚度不一致,滞后相位角与土体测量刚度有关,在振动压路机确定的条件下,土体刚度越大,相同振动频率下的滞后相位角越小。由3.1节可知,土体最大测量刚度出现在频率为18 Hz时,频率小于18 Hz时刚度随着振动频率的减小而减小,滞后相位角增大。在振动频率增大和刚度减小的综合作用下,振动频率为16～18 Hz时滞后相位角最小,振动频率为12～16 Hz时滞后相位角随着振动频率的增大而减小,但变化不大。滞后相位角为90°时(如图5所示)对应的振动频率为振动压路机-土动力系统的共振频率。图5(b)为图5(a)框选范围的放大,从图5(b)可以看出,车速对系统共振频率有影响。快速、中速和慢速3种车速对应的共振频率分别约为22.48、22.75、23.15 Hz,车速越慢则共振频率越大。原因是车速越慢则土体测量刚度ks越大,根据动力学理论,ks越大振动压路机-土动力系统共振频率越大。同时可以看出,在共振频率之下车速对滞后相位角的影响较大,在共振频率之上车速对滞后相位角的影响较小。
【参考文献】：
期刊论文
[1]振动摩擦机理及其非线性动力学特性[J]. 滕云楠,曾庆辉,姚红良,闻邦椿. 摩擦学学报. 2010(02)
[2]考虑物料慢变参数的振动压实系统分析[J]. 辛丽丽,梁继辉,闻邦椿. 东北大学学报(自然科学版). 2009(04)
[3]双频振动压实机—土壤系统的数值仿真[J]. 郭启华,钟春彬,蒋拓,冯忠绪. 山东交通学院学报. 2007(04)
[4]国内外振动振荡压路机动力学模型[J]. 田丽梅,杨春红,王国安. 吉林大学学报(工学版). 2003(02)
[5]振动压路机数学模型初探[J]. 冯志绪,贺钊,王西京. 西安公路交通大学学报. 1996(03)
[6]振动作用下散体内外摩擦特性的研究[J]. 吴爱祥,古德生. 中南矿冶学院学报. 1993(04)
博士论文
[1]振动场中散体的动力效应与分形特征研究[D]. 孙业志.中南大学 2002
硕士论文
[1]振动压路机压实性能研究与优化[D]. 龚创先.湘潭大学 2013
本文编号：3371797
【文章来源】：人民黄河. 2020,42(03)北大核心
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
土体测量刚度ks与振动频率和车速的关系
图4为振动加速度与振动频率和车速的关系。可以看出,3种车速下振动轮加速度都随着振动频率的增大而增大,原因是振动频率越大产生的激振力越大,导致振动轮加速度越大。振动加速度在频率为12～18 Hz内增幅较小,在频率为18～22 Hz迅速增大,这与理论分析结果一致。但可以发现,振动频率为22～34 Hz时,振动加速度增量有所减小,曲线为“上凸”形,而理论上振动加速度随着振动频率的增大而加速增大[15]。这是由于频率大于22 Hz时,振动减摩效应导致ks减小,刚度减小会导致振动加速度减小,抵消一部分因振动频率增大而导致的振动加速度增大,而理论分析时对不同振动频率都采用一样的ks,因此两条曲线不一致。由于振动频率大于34 Hz时振动减摩不能继续减小ks,因此可以预测在振动频率大于34 Hz后,振动加速度随振动频率的增大而加速增大。车速对振动加速度的影响分为共振频率之上和共振频率之下两部分。在所有振动频率下车速减小都会导致土体测量刚度ks增大,而根据二自由度动力学理论,在共振频率之上,振动加速度随ks的增大而增大,在共振频率之下,振动加速度随ks的增大而减小。因此,在共振频率之上,振动加速度随车速的减小而增大,在共振频率之下,振动加速度随车速的减小而减小,但影响不大。
滞后相位角与振动频率和车速的关系见图5。从图5(a)可以看出,3种车速下滞后相位角与振动频率关系曲线形状一致:振动频率为12～18 Hz时滞后相位角随其增大而减小,振动频率为18～32 Hz时滞后相位角随其增大而增大,且增大幅值随振动频率的增大逐渐减小,最终会趋于180°。根据二自由度动力学理论,滞后相位角随着振动频率的增大而增大,但根据图5可知,滞后相位角最小值出现在振动频率为16～18 Hz范围内。原因是不同振动频率下土体测量刚度不一致,滞后相位角与土体测量刚度有关,在振动压路机确定的条件下,土体刚度越大,相同振动频率下的滞后相位角越小。由3.1节可知,土体最大测量刚度出现在频率为18 Hz时,频率小于18 Hz时刚度随着振动频率的减小而减小,滞后相位角增大。在振动频率增大和刚度减小的综合作用下,振动频率为16～18 Hz时滞后相位角最小,振动频率为12～16 Hz时滞后相位角随着振动频率的增大而减小,但变化不大。滞后相位角为90°时(如图5所示)对应的振动频率为振动压路机-土动力系统的共振频率。图5(b)为图5(a)框选范围的放大,从图5(b)可以看出,车速对系统共振频率有影响。快速、中速和慢速3种车速对应的共振频率分别约为22.48、22.75、23.15 Hz,车速越慢则共振频率越大。原因是车速越慢则土体测量刚度ks越大,根据动力学理论,ks越大振动压路机-土动力系统共振频率越大。同时可以看出,在共振频率之下车速对滞后相位角的影响较大,在共振频率之上车速对滞后相位角的影响较小。
【参考文献】：
期刊论文
[1]振动摩擦机理及其非线性动力学特性[J]. 滕云楠,曾庆辉,姚红良,闻邦椿. 摩擦学学报. 2010(02)
[2]考虑物料慢变参数的振动压实系统分析[J]. 辛丽丽,梁继辉,闻邦椿. 东北大学学报(自然科学版). 2009(04)
[3]双频振动压实机—土壤系统的数值仿真[J]. 郭启华,钟春彬,蒋拓,冯忠绪. 山东交通学院学报. 2007(04)
[4]国内外振动振荡压路机动力学模型[J]. 田丽梅,杨春红,王国安. 吉林大学学报(工学版). 2003(02)
[5]振动压路机数学模型初探[J]. 冯志绪,贺钊,王西京. 西安公路交通大学学报. 1996(03)
[6]振动作用下散体内外摩擦特性的研究[J]. 吴爱祥,古德生. 中南矿冶学院学报. 1993(04)
博士论文
[1]振动场中散体的动力效应与分形特征研究[D]. 孙业志.中南大学 2002
硕士论文
[1]振动压路机压实性能研究与优化[D]. 龚创先.湘潭大学 2013
本文编号：3371797
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