压实机械设计讲义课件.pptx

1、第二章第二章 压实机械设计压实机械设计2.12.1压实的基本知识与理论压实的基本知识与理论一、概述一、概述1.1.压实机械的功能：压实机械的功能：（1 1）向被压实材料施加作用力使其颗粒相互靠近，排）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；定性，及高的环境变化稳定性；（2 2）获得平整的表面。）获得平整的表面。2.2.压实机械的压实方法压实机械的压实方法（1 1）静力压实；（）静力压实；（2 2）振动压实；（）振动压实；（3 3）夯实；）夯实；（4 4）其它压实：如冲击

2、压实、振荡压实等。）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同）；颗粒间的吸附力（颗粒间由于水份表面张力引起的阻力）。的阻力）。2.12.1压实的基本知识与理论压实的基本知识与理论3.3.压实机械的类型压实机械的类型（1 1）静力压路机）静力压路机静力钢轮压路机：二轮二轴式、三轮二轴式等；静力钢轮压路机：二轮二轴式、三轮二轴式等；静力轮胎压路机：静力轮胎压路机：拖

3、式、半拖式、自行式拖式、半拖式、自行式；静力钢轮胎组合式、特殊形状轮式。静力钢轮胎组合式、特殊形状轮式。2.12.1压实的基本知识与理论压实的基本知识与理论（2）振动压路机振动压路机双钢轮串联式、单钢轮式、拖式、羊足式（凸块式）。双钢轮串联式、单钢轮式、拖式、羊足式（凸块式）。2.12.1压实的基本知识与理论压实的基本知识与理论（3）夯实机械）夯实机械打夯机、振动平板夯、打夯机、振动平板夯、蛙式夯实机蛙式夯实机等。等。2.12.1压实的基本知识与理论压实的基本知识与理论（4）其它型式压路机）其它型式压路机振荡压路机、冲击式压路机等。振荡压路机、冲击式压路机等。2.12.1压实的基本知识与理论压

4、实的基本知识与理论二、二、静力钢轮滚压理论静力钢轮滚压理论 1.1.光面轮在被压实光面轮在被压实材料上滚压过程分材料上滚压过程分析析（1）在垂直方向：）在垂直方向：滚压重量滚压重量（2）在水平方向：在水平方向：牵引力牵引力二、静力钢轮滚压理论二、静力钢轮滚压理论（3）滚动阻力系数：）滚动阻力系数：式中：式中：C C下陷系数，相对于滚压下陷下陷系数，相对于滚压下陷1cm1cm时的单位压力时的单位压力 （注：铺筑材料不是线性变形体，其变形与（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：应力之间关系，为指数函数关系：=Cy=Cy，为应力，为应力，y y为变形）为变形）材料状况

5、系数；（对湿度大呈流体状态土：材料状况系数；（对湿度大呈流体状态土：=0=0；对塑态粘土和干砂土：；对塑态粘土和干砂土：=0.5=0.5；对干；对干 粘土和已压实路面：粘土和已压实路面：=1=1）b b压轮宽度；压轮宽度；D D压轮直径；压轮直径；h h垂直变形深度；垂直变形深度；h h0 0弹性变形。弹性变形。二、静力钢轮滚压理论二、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：）由上式推出被压实材料变形压陷深度：其中：其中：称为压实能力系数称为压实能力系数（5 5）从公式中分析可得结论：）从公式中分析可得结论：压路机质量压路机质量G G越大，压轮直径越大，压轮直径D D越小，则压

6、陷深度越大，越小，则压陷深度越大，因此若要加大压实能力可增大因此若要加大压实能力可增大G G或减少或减少D D；在线载荷不变的情况下，滚动阻力系数在线载荷不变的情况下，滚动阻力系数f f随随D D减少而增减少而增大，因此若要减少大，因此若要减少D D会造成滚动阻力过大。会造成滚动阻力过大。二、静力钢轮滚压理论二、静力钢轮滚压理论2.2.当压路机压轮在同一轮迹往复运行时，压实深度当压路机压轮在同一轮迹往复运行时，压实深度h h、牵引力牵引力F F、滚动阻力系数、滚动阻力系数f f与滚压遍数与滚压遍数n n间关系：间关系：经验公式：经验公式：其中：其中：h h1 1、F F1 1、f f1 1第一

7、遍时的下陷深度、牵引力、滚第一遍时的下陷深度、牵引力、滚动阻力系数；动阻力系数；、0 0、比例常数；比例常数；n n滚压遍数。滚压遍数。由此可见，随着滚压遍数由此可见，随着滚压遍数n n的增加，被压实材料的压实的增加，被压实材料的压实度有所增加，永久变形减少，经过一定遍数后，被压材度有所增加，永久变形减少，经过一定遍数后，被压材料的不可逆变形下陷量料的不可逆变形下陷量h h、牵引力、牵引力F F和滚动阻力和滚动阻力f f实际趋实际趋于稳定基本不变（当于稳定基本不变（当n n足够大时，足够大时，lgnlgn常数，基本不变）常数，基本不变）。此意味着压实结束，当要增加压实度时应增大压实重。此意味着

8、压实结束，当要增加压实度时应增大压实重量，但受被材料强度所限。量，但受被材料强度所限。二、静力钢轮滚压理论二、静力钢轮滚压理论3.3.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：最大接触应力为：其中，其中，q线载荷；线载荷；R圆柱体半径；圆柱体半径；1 1、2 2圆柱体圆柱体与平面的弹性系数。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：经分析计算及试验验证可得，对于滚动压轮：其中，其中，q q线载荷；线载荷；E E0 0土壤变形模量；土壤变形模量；R R压轮半经

9、压轮半经二、静力钢轮滚压理论二、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压实过程中，其最大接触应力应小于材料的强度极限即：即：其中：其中：P P被压实材料强度极限，被压实材料强度极限，见表见表7 73 3、7 74 4。增大压轮半径增大压轮半径R R可降低最大接触应力。可降低最大接触应力。表表7 73 3土壤种类土壤种类最佳含水量下强度极限最佳含水量下强度极限p p/MPa/MPa滚压滚压夯实夯实夯板直径夯板直径70100cm光面钢轮光面钢轮轮胎轮胎低粘性土（粉土、沙、低粘性土（粉土、沙、亚沙土）亚沙土）0.30.60.30.40.30.7中等粘土（亚粘土）中等粘土（亚粘

10、土）0.61.00.40.60.71.2高粘土（重粘土）高粘土（重粘土）1.01.50.60.81.22.0极粘性土（粘土）极粘性土（粘土）1.51.80.81.02.02.3二、静力钢轮滚压理论二、静力钢轮滚压理论其它材料许用接触应力（其它材料许用接触应力（MPa）表表7-4被压实材料种类被压实材料种类压实开始时压实开始时压实终了时压实终了时碎石路基碎石路基0.60.73.04.5砾石路基砾石路基0.40.62.53.0热沥青混凝土热沥青混凝土0.40.53.03.5水泥稳定土水泥稳定土0.30.44.05.0沥青稳定土沥青稳定土0.30.41.01.5二、静力钢轮滚压理论二、静力钢轮滚压理

11、论4.4.从滚压轮垂直有效作用压实深度（土壤均匀变形深度）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。接触表面最小横向尺寸。即：有效压实深度对粘性土：即：有效压实深度对粘性土：对非粘性土：对非粘性土：其中：其中：W W土的实际含水量；土的实际含水量；W W0 0土的最佳含水量。土的最佳含水量。分析：从上式可见，增大分析：从上式可见，增大q q和和R R可增大作用深度。可增大作用深度。二、静力钢轮滚压理论二、静力钢轮滚压理论5.5.综合分析综合分析(1)(1)若要取得较大压实

12、能力（使被压材料产生尽若要取得较大压实能力（使被压材料产生尽可能大变形），则应使线载荷可能大变形），则应使线载荷q q上升上升D D下降；下降；(2)(2)若要取得较大压实作用深度，则应使若要取得较大压实作用深度，则应使q q上升上升D D上升；上升；(3)(3)一般处理原则：一般处理原则：增大压实能力依靠增大压路机重量，提高增大压实能力依靠增大压路机重量，提高q q实现；实现；为提高压实深度取尽可能大的压轮直径为提高压实深度取尽可能大的压轮直径D D，它不，它不仅有利于提高压实影响深度，还有利于提高平整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。度，降低滚动阻力。三、振动压实

13、理论三、振动压实理论 1.1.内部摩擦阻力减少学说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。在重力作用下易于压实。实验表明：实验表明：（1 1）粗砂在振动状态下其抗剪阻力会减到原来）粗砂在振动状态下其抗剪阻力会减到原来的几十分之一；的几十分之一；（2 2）粘性土壤在很大振动加速度下，其内摩擦）粘性土壤在很大振动加速度下，其内摩擦阻力会显著减少；阻力会显著减少；（3 3）沥青混合料在振动状态下其内摩擦阻力会）沥青混合料在振动状态下

14、其内摩擦阻力会下降至原来的五分之一以下。下降至原来的五分之一以下。三、振动压实理论三、振动压实理论2.2.共振学说共振学说当激振频率与被压实材料的固有频率一致时，被压实材当激振频率与被压实材料的固有频率一致时，被压实材料颗粒会在共振状态下移至最稳定位而更易压实，实验料颗粒会在共振状态下移至最稳定位而更易压实，实验也验证了在共振条件下最易压实。也验证了在共振条件下最易压实。问题是材料固有频率随密实度变化而变化，且共振易引问题是材料固有频率随密实度变化而变化，且共振易引起材料分层离折，应在共振时间上控制，使离折未发生起材料分层离折，应在共振时间上控制，使离折未发生时完成。时完成。一般此时间对水泥砼

15、一般此时间对水泥砼：30s30s，对沥青砼：，对沥青砼：1 11.5min1.5min；粘土：粘土：1.5min1.5min。3.3.反复载荷学说反复载荷学说在低频时在低频时,由于振动引起的反复载荷作用由于振动引起的反复载荷作用,使被压实材料使被压实材料,被反复压缩被反复压缩,从而密实。从而密实。反复载荷作用学说在压实终了时反复载荷作用学说在压实终了时,较符合实际情况较符合实际情况,此时此时压轮有跳离地面的情况。压轮有跳离地面的情况。2.2 静力光轮压路机设计静力光轮压路机设计2.2.12.2.1主要参数选择与设计计算主要参数选择与设计计算一、压轮直径的选择一、压轮直径的选择（1 1）按许用

16、载荷及下陷深度确定）按许用载荷及下陷深度确定若考虑：若考虑：滚压轮在滚压松散材料时不陷下去，即给出滚压轮在滚压松散材料时不陷下去，即给出 允许下陷深度允许下陷深度h h；碾压时不产生波浪，给出被压材料的许用单碾压时不产生波浪，给出被压材料的许用单 位面积载荷位面积载荷pp；则前轮直径：则前轮直径：其中其中:G:G1 1 前轮分配载荷；前轮分配载荷；pp被压材料许用单位面积载荷；被压材料许用单位面积载荷；b b滚轮宽度，可按滚轮宽度，可按 b b(1(11.2)D1.2)D取值。取值。一、压轮直径的选择一、压轮直径的选择（2)2)按单位线载荷按单位线载荷q q计算确定计算确定则则:其中其中q q

17、单位线载荷（单位线载荷（N/cmN/cm）表表7-17-1各种石料在滚压时的压缩强度与许用线载荷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性质石料名称石料名称压缩强度极限压缩强度极限（MPa）许用线载荷许用线载荷（N/cm）软石料软石料石灰石、沙岩石石灰石、沙岩石3060600700中硬石料中硬石料 石灰石、沙岩石、石灰石、沙岩石、粗粒花岗岩粗粒花岗岩60100700800坚硬石料坚硬石料细粒花岗岩、细粒花岗岩、闪长岩石闪长岩石1002008001000极坚硬石极坚硬石料料辉绿岩、玄武岩、辉绿岩、玄武岩、闪长岩闪长岩20010001250一、压轮直径的选择一、压轮直径的选择（3)3)驱

18、动轮直径确定驱动轮直径确定若为串联式压路机，则驱动轮与从动轮直径应若为串联式压路机，则驱动轮与从动轮直径应相同或略大；相同或略大；若为三轮压路机，则驱动轮直径在结构允许条若为三轮压路机，则驱动轮直径在结构允许条件下应尽可能取大值，但一般件下应尽可能取大值，但一般1800mm1800mm。（4 4）载荷分配）载荷分配G G1 1一般驱动轮分配重量：一般驱动轮分配重量：对三轮压路机，一般驱动轮分配重量对三轮压路机，一般驱动轮分配重量2/32/3；对串联双轮压路机，一般驱动轮分配重量对串联双轮压路机，一般驱动轮分配重量50%50%。二、压路机转弯半径计算二、压路机转弯半径计算（1 1）三轮压路机）三

19、轮压路机一般采用整体车架，最小转弯半径按下式计算一般采用整体车架，最小转弯半径按下式计算:其中：其中：L L：轴距，取决于结构布置；：轴距，取决于结构布置；：转向前轮转向角，最大转向角一般为：转向前轮转向角，最大转向角一般为30304545RCPL二、压路机转弯半径计算二、压路机转弯半径计算(2)(2)二轮二轴式二轮二轴式一般为铰接转向，其转弯半径可如下计算：一般为铰接转向，其转弯半径可如下计算：前轮转弯半径：前轮转弯半径：后轮转弯半径：后轮转弯半径：当当 时，时，此时转弯半径最小，且前后相等，前后轮轨迹重叠。此时转弯半径最小，且前后相等，前后轮轨迹重叠。其中轴距其中轴距L L主要取决于结构布

20、置，一般为主要取决于结构布置，一般为(2.2(2.22.5)D2.5)D三、压路机工作速度选择三、压路机工作速度选择（1）压路机转移行驶速度压路机转移行驶速度,与压实质量关系不大与压实质量关系不大,一般取一般取8 810km/h10km/h；（2）最低速度最低速度:一般为第一遍碾压速度一般为第一遍碾压速度,可取可取2 22.5km/h2.5km/h；（3 3）一般工作速度）一般工作速度:压实土壤：压实土壤：1.31.34km/h4km/h；压；压沥青路面沥青路面:2:24km/h 4km/h 或第一遍或第一遍3.53.55km/h5km/h，其，其后后4.94.96.4km/h 6.4km/h

21、 或前二后二遍：或前二后二遍：2 22.5km/h2.5km/h，其余其余8 810km/h10km/h。（4）碾压速度对压实质量的影响。例如：由碾压速度对压实质量的影响。例如：由2.5km/h2.5km/h增大到增大到6.5 km/h6.5 km/h，压实度会下降，压实度会下降2 2；由；由1.5km/h1.5km/h增大到增大到8km/h8km/h，则土壤变形模量下降，则土壤变形模量下降15152525。三、压路机工作速度选择三、压路机工作速度选择（5 5）压路机各档工作时间分配）压路机各档工作时间分配 （对机械传动）（对机械传动）二档变速器二档变速器 三档变速器三档变速器 四档变速器四档

22、变速器:80:80 6060 2525:20:20 3030 5555 :10:10 1515:5:5（6 6）对于滚压碎石路面和沥青混凝土路面的压路机）对于滚压碎石路面和沥青混凝土路面的压路机,若若采用三档变速器采用三档变速器,则各档之间关系为则各档之间关系为:其中其中:v:v1 1、v v2 2、v v3 3变速箱变速箱、档时压路机速度；档时压路机速度；i i1 1、i i2 2、i i3 3变速箱变速箱、档时传动系传动比。档时传动系传动比。2.2.2 发动机功率计算发动机功率计算计算工况计算工况:最大坡度路基上压实松散碎石；最大坡度路基上压实松散碎石；以运输速度在最大上坡的好路上行驶。以

23、运输速度在最大上坡的好路上行驶。（1 1）发动机功率计算公式）发动机功率计算公式:其中其中:F:F:压路机驱动轮上驱动力压路机驱动轮上驱动力(kN)(kN)；：压路机行驶：压路机行驶速度（速度（km/hkm/h）；）；：传动系传动率；：传动系传动率；N NY Y:所有辅助装所有辅助装置所消耗功率置所消耗功率(kw)(kw)（例液压泵）。（例液压泵）。（2 2）牵引力计算公式）牵引力计算公式其中：其中：G GC C：附着重量；：附着重量；C C：附着系数；：附着系数；w w1 1:滚动阻力；滚动阻力；w w2 2:坡道阻力；坡道阻力；w w3 3:惯性阻力；惯性阻力；w w4 4:弯道阻力。弯道

24、阻力。2.2.2 发动机功率计算发动机功率计算（3 3）滚动阻力）滚动阻力w w1 1其中：其中：G G：压路机整机重力：压路机整机重力kNkN；f f：滚动阻力系数，：滚动阻力系数，P162P162表表8-58-5，f fmaxmax=0.2=0.2；:坡度角（应不小于坡度角（应不小于2020），），道路坡度见道路坡度见P162P162表表8-68-6。表表8-68-6道路极限坡度角道路极限坡度角坡度坡度i值值注注0.11620未注明何种路面时的极限坡度未注明何种路面时的极限坡度0.06320碎石路面碎石路面0.05250沥青混凝土路面沥青混凝土路面2.2.2 发动机功率计算发动机功率计算表

25、表8-5 压路机滚压作业时的滚动阻力系数压路机滚压作业时的滚动阻力系数材料名材料名称称压实程度压实程度滚动阻力滚动阻力系数系数f材料名称材料名称 压实程度压实程度 滚动阻力系滚动阻力系数数f沥青混沥青混凝土凝土压第一遍压第一遍 0.120.15砾石路砾石路压实压实1/30.090.1压实终了压实终了 0.050.06压实压实2/3（无（无石屑）石屑）0.0750.08旧沥青旧沥青路面路面0.045压实压实2/3（有（有石屑）石屑）0.050.055碎石碎石压第一遍压第一遍 0.150.20压实终了压实终了 0.050.055压实终了压实终了 0.060.08 卵石块路卵石块路0.07砾石砾石已

26、压实已压实0.0970.1 沥青混凝沥青混凝土底层土底层0.030.04好砾石好砾石路路0.097土土0.2黑色路黑色路0.032.2.2 发动机功率计算发动机功率计算（4 4）上坡行驶坡道阻力）上坡行驶坡道阻力w w2 2其中：其中：i i为道路最大坡度，为道路最大坡度，i=sini=sin。（5 5）起步惯性阻力）起步惯性阻力w w3 3其中：其中：w w3 3为平动惯性阻力；为平动惯性阻力；w w3 3为为转动惯性阻力；转动惯性阻力；2.2.2 发动机功率计算发动机功率计算其中：其中：m:m:压路机质量（压路机质量（t t）；）；v:v:压路机行驶速度（压路机行驶速度（m/sm/s）；）

27、t tP P:平均加速时间（平均加速时间（2 22.5s2.5s）；）；：转换系数，一般取：转换系数，一般取1.11.11.151.15。(6)(6)弯道运行附加阻力弯道运行附加阻力w w4 4其中，其中，K K1 1:附加阻力系数，松散碎石：附加阻力系数，松散碎石：K K1 1=0.3=0.3；压实表面：压实表面：K K1 1=0.2=0.2。2.2.2 发动机功率计算发动机功率计算(7)(7)附着力附着力:G:GC CC C 其中，其中，G GC C：附着质量，驱动轮上分配重量；：附着质量，驱动轮上分配重量；C C：附着系数，：附着系数，P163P163表表8-78-7。表表8-7 8-

28、7 各种路面的附着系数各种路面的附着系数路面形式路面形式c c路面形式路面形式c c碎石路面碎石路面0.4750.6旧沥青路面旧沥青路面0.20.3卵石路面卵石路面0.5沥青沥青混凝混凝土土第一遍第一遍0.250.3土路土路0.150.30压实终了压实终了 0.100.152.3 轮胎压路机设计轮胎压路机设计2.3.12.3.1轮胎压路机碾压过程轮胎压路机碾压过程（1 1）空气轮胎滚压接触区）空气轮胎滚压接触区空气轮胎滚压时其与被压实材料接触区为矩形。与钢轮空气轮胎滚压时其与被压实材料接触区为矩形。与钢轮相比的特点：相比的特点：接触区域大，且均处于高压区，压力分布均匀；接触区域大，且均处于高压

29、区，压力分布均匀；由于应力保持时间长由于应力保持时间长(可达可达1.2s1.2s），利于土壤变形适），利于土壤变形适于粘土压实，且作用深度大；于粘土压实，且作用深度大；可通过调整轮胎气压及负荷改变适应范围。可通过调整轮胎气压及负荷改变适应范围。2.3.12.3.1轮胎压路机碾压过程轮胎压路机碾压过程（2 2）轮胎气压一定时，轮胎载荷对压实影响）轮胎气压一定时，轮胎载荷对压实影响轮胎压路机轮胎碾压区下为一椭圆球区域称为压力球，轮胎压路机轮胎碾压区下为一椭圆球区域称为压力球，其压力随作用深度增大而下降，轮胎上载荷增大可使压其压力随作用深度增大而下降，轮胎上载荷增大可使压实影响深度增加，即压力球变大

30、实影响深度增加，即压力球变大。2.3.12.3.1轮胎压路机碾压过程轮胎压路机碾压过程（3 3）轮胎气压的影响）轮胎气压的影响轮胎充气压力影响轮胎对被压实材料的最大接触压力，轮胎充气压力影响轮胎对被压实材料的最大接触压力，对表层压实度有较大影响。对表层压实度有较大影响。式中：式中：s s：平均踏面宽度载荷（：平均踏面宽度载荷（N/mN/m）；）；D D：轮胎外径（：轮胎外径（m m）；）；E E1 1：轮胎弹性系数（：轮胎弹性系数（PaPa）；）；E E2 2：土壤变形系数（：土壤变形系数（PaPa）；）；B B：轮胎踏面宽度（：轮胎踏面宽度（m m）；）；E E0 0：土的弹性系数（：土的

31、弹性系数（PaPa）；）；p p：轮胎气压（：轮胎气压（PaPa）；）；Q Q：轮胎载荷（：轮胎载荷（N N）；）；2.3.12.3.1轮胎压路机碾压过程轮胎压路机碾压过程由上述公式可得出轮胎充气压力、轮胎载荷、最大接地由上述公式可得出轮胎充气压力、轮胎载荷、最大接地压力之间的关系。压力之间的关系。轮胎在不同的充气压力下轮胎在不同的充气压力下的压实度和压实深度之间的的压实度和压实深度之间的关系如图所示。其中，轮胎关系如图所示。其中，轮胎载荷载荷35kN,土层厚度土层厚度60cm，滚压滚压10遍，轮胎充气压力分遍，轮胎充气压力分别为：别为：10.57MPa；20.42MPa；30.2MPa。由。

32、由图可见，在较低轮胎气压下，图可见，在较低轮胎气压下，要达到要求的压实度，必须要达到要求的压实度，必须增大压实遍数；增大压实遍数；2.3.12.3.1轮胎压路机碾压过程轮胎压路机碾压过程增大轮胎气压，可改善对表层压实效果，但对深层影增大轮胎气压，可改善对表层压实效果，但对深层影响不大；响不大；当轮胎气压超过土的强度极限时会造成土的剪断和滑当轮胎气压超过土的强度极限时会造成土的剪断和滑移，影响压实质量。移，影响压实质量。2.3.2 拖式与半拖式轮胎压路机拖式与半拖式轮胎压路机基本参数选择确定基本参数选择确定由于拖式与半拖式轮胎压路机主要用于填土的分层压实，由于拖式与半拖式轮胎压路机主要用于填土的

33、分层压实，因而确定其基本参数的原始依据主要是粘土的压实度和因而确定其基本参数的原始依据主要是粘土的压实度和深度（压粘土工况最恶劣）。深度（压粘土工况最恶劣）。（1 1）轮胎最佳气压）轮胎最佳气压由图可见：由图可见：增大轮胎气压，可增大表面增大轮胎气压，可增大表面接触应力提高表面压实效果，接触应力提高表面压实效果，但会减少碾压接触面积，使压但会减少碾压接触面积，使压实影响深度减小；实影响深度减小；轮胎气压过低，接触压应力轮胎气压过低，接触压应力不够，土壤变形较少，压实也不够，土壤变形较少，压实也不理想；不理想；2.3.2 拖式与半拖式轮胎压路机拖式与半拖式轮胎压路机基本参数选择确定基本参数选择确

34、定最佳碾压厚度，对应于一定最佳胎内压。最佳碾压厚度，对应于一定最佳胎内压。选择：对粘性土：选择：对粘性土：0.50.50.6 MPa0.6 MPa；对非粘性土：对非粘性土：0.20.20.4 MPa0.4 MPa；对碾压未被破坏结构的粘性土：对碾压未被破坏结构的粘性土：0.70.70.8 MPa0.8 MPa。(2)(2)轮胎尺寸轮胎尺寸轮胎结构类型：应根据最佳胎压上限值来确定。轮胎结构类型：应根据最佳胎压上限值来确定。碾压松散填土：用低压轮胎；碾压松散填土：用低压轮胎；碾压未破坏结构土：用高压轮胎；碾压未破坏结构土：用高压轮胎；实际选用：一般采用宽基轮胎。实际选用：一般采用宽基轮胎。轮胎花纹

35、轮胎花纹影响滚动阻力及表面质量轮胎花纹：轮胎花纹影响滚动阻力及表面质量,一般为一般为光面轮胎。光面轮胎。2.3.2 拖式与半拖式轮胎压路机拖式与半拖式轮胎压路机基本参数选择确定基本参数选择确定轮胎单个最大载荷计算轮胎单个最大载荷计算(在给定压实度在给定压实度与压实深度与压实深度H H0 0情况下情况下)：经验公式经验公式:当当 时，时，；当当 时，时，。式中：式中：G GK K：单个轮胎上载荷：单个轮胎上载荷(N)(N)；w w0 0：土的最佳含水量：土的最佳含水量()()；w w：土的实际含水量：土的实际含水量()()；：给定的土的压实：给定的土的压实度；度；dmaxdmax：土的最大干容

36、重。：土的最大干容重。轮胎尺寸选择：根据轮胎气压和单个轮胎载荷查手册轮胎尺寸选择：根据轮胎气压和单个轮胎载荷查手册,按国家标准选择轮胎尺寸。按国家标准选择轮胎尺寸。2.3.2 拖式与半拖式轮胎压路机拖式与半拖式轮胎压路机基本参数选择确定基本参数选择确定(3)(3)各轮胎间的间隙各轮胎间的间隙影响：当各轮胎间间隙增大到一定值后（在此之前不影影响：当各轮胎间间隙增大到一定值后（在此之前不影响时）会使最佳压实层厚度降低。响时）会使最佳压实层厚度降低。选择：按经验公式选择选择：按经验公式选择:式中：式中：B B为轮胎断面宽度。为轮胎断面宽度。2.3.2 拖式与半拖式轮胎压路机拖式与半拖式轮胎压路机基本

37、参数选择确定基本参数选择确定(4)(4)压路机重量确定压路机重量确定压路机的最大重量（注意系列化要求）：压路机的最大重量（注意系列化要求）：式中：式中：G GK K：单个轮胎载荷；：单个轮胎载荷；Z Z：轮胎个数。：轮胎个数。压路机实际碾压时重量确定：压路机实际碾压时重量确定：式中：式中：E E：轮胎刚性横量：轮胎刚性横量(N/cm)(N/cm)，可查表可查表9-3 9-3（见下页）获得；（见下页）获得；：轮胎在刚性表面径向变形量：轮胎在刚性表面径向变形量(cm)(cm)；压刚性表面时，压刚性表面时，=0.13B=0.13B；压土壤时，；压土壤时，=0.15B=0.15B。不知轮胎刚性横量不知

38、轮胎刚性横量E E时，按下列经验值选择：时，按下列经验值选择：轮胎气压轮胎气压(MPa)(MPa)：0.6 0.5 0.4 0.3 0.20.6 0.5 0.4 0.3 0.2压路机重量压路机重量(kN)(kN)：100 90 80 65 50100 90 80 65 502.3.2 拖式与半拖式轮胎压路机拖式与半拖式轮胎压路机基本参数选择确定基本参数选择确定表表9-3 充气轮胎的刚性模量充气轮胎的刚性模量E（N/cm）轮胎尺寸轮胎尺寸轮胎气压（轮胎气压（MPa）0.150.20.30.350.40.50.612.00-20-36005100-62507050780014.00-20-4300

39、5450-64007150785018.00-20-64508250-9800-21.00-284430550070808450-26.50-2562007550975011000-2.3.2 拖式与半拖式轮胎压路机拖式与半拖式轮胎压路机基本参数选择确定基本参数选择确定(5)(5)碾压遍数及最佳土层厚度计算碾压遍数及最佳土层厚度计算粘性土压实层最佳厚度：当轮胎气压为粘性土压实层最佳厚度：当轮胎气压为0.50.50.6Mpa0.6Mpa时时,按下式计算：按下式计算：（cmcm）式中：式中：w w：土的实际含水量；：土的实际含水量；w w0 0土的最佳含水量；土的最佳含水量；G GK K单个单个轮

40、胎荷重轮胎荷重(N)(N)。当为其它轮胎气压时当为其它轮胎气压时,可按下式计算可按下式计算(此时考虑轮胎刚度此时考虑轮胎刚度和气压影响和气压影响)：（cmcm）式中式中:p:p:轮胎气压轮胎气压(MPa)(MPa)；:轮胎刚度系数。轮胎刚度系数。2.3.2 拖式与半拖式轮胎压路机拖式与半拖式轮胎压路机基本参数选择确定基本参数选择确定轮胎气压轮胎气压p(MPa)p(MPa)、轮胎刚度系数、轮胎刚度系数取值：取值：p(MPa)p(MPa)：0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.70.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7：0.6 0.5 0.4 0.3 0.25 0.2

41、0.150.6 0.5 0.4 0.3 0.25 0.2 0.15碾压遍数：碾压遍数：轮胎气压轮胎气压 所需遍数所需遍数 砂土：砂土：0.2 20.2 23 3 亚砂土：亚砂土：0.30.30.4 30.4 34 4 粘土：粘土：0.50.50.6 50.6 56 6碾压速度碾压速度:第一、二遍第一、二遍 其它其它 层厚层厚20cm20cm粘土粘土:2:23km/h 63km/h 68km/h8km/h 层厚层厚10cm10cm粘土粘土:2:23km/h 10km/h3km/h 10km/h2.3.2 拖式与半拖式轮胎压路机拖式与半拖式轮胎压路机基本参数选择确定基本参数选择确定(6)(6)拖式

42、压路机牵引计算拖式压路机牵引计算计算工况：计算工况：牵引车以牵引车以档在接近最大牵引功率工况下工作；档在接近最大牵引功率工况下工作；牵引车牵引车档牵引力能克服压路机工作中最大瞬时阻力。档牵引力能克服压路机工作中最大瞬时阻力。计算公式：计算公式：式中：式中：G G：压路机重；：压路机重；f f：第一遍碾压时滚动阻力系数；：第一遍碾压时滚动阻力系数；式中：式中：p p：轮胎气压：轮胎气压(MPa)(MPa)；D D：轮胎外径：轮胎外径(cm)(cm)；G G：机：机重重(N)(N)；i i：地面坡度；：地面坡度；g g：重力加速度：重力加速度(m/s(m/s2 2)；v v：压路：压路机运行速度机

43、运行速度(m/s)(m/s)；t t：压路机起步加速时间：压路机起步加速时间(t=2(t=23s)3s)。2.3.3自行式轮胎压路机设计计算自行式轮胎压路机设计计算(1)(1)工作质量确定工作质量确定概念：工作质量是指压路机自身质量概念：工作质量是指压路机自身质量+规定的油水、压规定的油水、压载物、随机工具、驾驶员重量。载物、随机工具、驾驶员重量。系列化要求：系列化要求：型号：型号：YL10 YL16 YL20 YL25 YL40 YL10 YL16 YL20 YL25 YL40 最大质量（最大质量（t t）10 16 20 25 4010 16 20 25 40最小质量（最小质量（t t）6

44、 9 16 16 226 9 16 16 22分配比例：压路机带配重质量分配比例：压路机带配重质量m m与无配重的结构质量与无配重的结构质量m mM M之比，用于评价其结构设计合理性。之比，用于评价其结构设计合理性。其最佳值：其最佳值：m/mm/mM M=3.4=3.43.93.9。（2 2）单个轮胎载荷计算：）单个轮胎载荷计算：同前，注意压路机系列化标准中均有明确规定。同前，注意压路机系列化标准中均有明确规定。2.3.3自行式轮胎压路机设计计算自行式轮胎压路机设计计算（3 3）同轴轮胎中心间距及轮胎参数确定）同轴轮胎中心间距及轮胎参数确定间距：间距：e=Ke=KB B 或或 e=B-2ae=

45、B-2a式中：式中：K K：间距系数，：间距系数，K=0.7K=0.70.90.9；B B：轮胎宽度；：轮胎宽度；a a：为重叠量一般应：为重叠量一般应30mm。轮胎个数：单轴：轮胎个数：单轴：式中：式中：B BY Y：碾压带宽度；：碾压带宽度；B B：轮胎宽度；：轮胎宽度；总数：总数：Z Z0 0=2Z-1=2Z-1(4)(4)轴距确定轴距确定确定：轴距确定一般先参考同类机型类比初定确定：轴距确定一般先参考同类机型类比初定,然后绘然后绘制总体布置草图时再准确确定。制总体布置草图时再准确确定。影响：轴距增大则转弯半径增大，纵向稳定性提高，结影响：轴距增大则转弯半径增大，纵向稳定性提高，结构质量

46、增加。构质量增加。原则：在保证整机性能、结构要求、维修方便前提下尽原则：在保证整机性能、结构要求、维修方便前提下尽可能取小值。可能取小值。2.3.3自行式轮胎压路机设计计算自行式轮胎压路机设计计算（5 5）最小离地间隙）最小离地间隙影响：通过性、维修性。影响：通过性、维修性。确定：一般：确定：一般：200200400mm400mm。（6 6）运行速度）运行速度我国标准规定：轮胎压路机工作速度：我国标准规定：轮胎压路机工作速度：2 210km/h10km/h；行；行驶速度：驶速度：101025km/h25km/h；液压传动：；液压传动：0 010km/h10km/h。（7 7）发动机功率计算）发

47、动机功率计算计算公式计算公式 ：机械传动系时：机械传动系时：式中：式中：N N：发动机功率：发动机功率 （kwkw）；）；F F：轮胎压路机驱动轮：轮胎压路机驱动轮上的牵引力（上的牵引力（kNkN）；）；v v：轮胎压路机运行速度（：轮胎压路机运行速度（km/hkm/h）；）；：自发动机到驱动轮的传动效率；：自发动机到驱动轮的传动效率；N NY Y：所有辅助装：所有辅助装置消耗功率（置消耗功率（kwkw）。）。2.3.3自行式轮胎压路机设计计算自行式轮胎压路机设计计算液力机械传动时：液力机械传动时：式中：式中：液力变矩器效率；其他同前。：液力变矩器效率；其他同前。（8 8）牵引力计算：）牵引力

48、计算：公式：公式：滚动阻力：滚动阻力：式中：式中：f f：滚阻系数；：滚阻系数；G G：压路机工作质量；：压路机工作质量；：坡度角：坡度角20%20%坡道阻力：坡道阻力：式中：式中：i i：坡度一般：坡度一般20%20%2.3.3自行式轮胎压路机设计计算自行式轮胎压路机设计计算起步惯性力：起步惯性力：式中：式中：g g：重力加速度，：重力加速度，g=9.8 m/sg=9.8 m/s2 2；v v：运行速度；：运行速度；t t：加速时间：加速时间 t=2t=25s5s；:旋转质量系数，旋转质量系数，式中：式中：i iK K:传动系传动比；传动系传动比；G GK K：轮胎压路机附着重量：轮胎压路机

49、附着重量（kNkN）（驱动轮重）；）（驱动轮重）；：附着系数（见下表）。：附着系数（见下表）。粘性松土粘性松土 粘性实土粘性实土 非粘性土非粘性土 沥青路面沥青路面轮胎气压：轮胎气压：0.20.20.5MPa0.5MPa附着系数：附着系数：0.610.610.44 0.550.44 0.550.26 0.70.26 0.70.6 0.820.6 0.820.70.72.1 2.2 2.3复习思考题复习思考题1.1.压路机的滚压轮直径对其压实能力、滚动阻力、压路机的滚压轮直径对其压实能力、滚动阻力、压实影响深度、表面接触应力各有何影响？设计压实影响深度、表面接触应力各有何影响？设计时应按什么原则

50、选择确定？时应按什么原则选择确定？2.2.静力光轮压路机设计计算参数主要有哪些？试静力光轮压路机设计计算参数主要有哪些？试说明各参数的选择、计算确定方法。说明各参数的选择、计算确定方法。3.3.与钢轮压路机相比轮胎压路机有何优点？其轮与钢轮压路机相比轮胎压路机有何优点？其轮胎气压对压实有何影响？应如何选择确定？胎气压对压实有何影响？应如何选择确定？4.4.自行式轮胎压路机主要设计计算参数有哪些？自行式轮胎压路机主要设计计算参数有哪些？试分别说明其设计计算确定方法。试分别说明其设计计算确定方法。作业一：作业一：现欲设计一台现欲设计一台20t20t三轮静力光轮压路机，试计算三轮静力光轮压路机，试计