简析国外振动压路机研发技术发展趋势

　　振动压路机与静作用压路机相比，具有压实效果好、生产效率高等优点，在工程质量和进度要求越来越严格的今天，受到广大施工单位的一致青睐。随着振动压实技术和控制技术的不断提高，特别是微电子技术、自动控制技术和网络化技术等的迅猛发展，振动压路机的发展前景更是一片光明。在此，介绍一些国外振动压路机的发展趋势，希望对国内压路机开发有所启示。

　　1超高级路面的振动压实技术的发展

　　为了能以适当的温度控制压实超高级路面(Superpave)材料，需要提高碾压速度，同时提高振动频率，以保持振动压实混合材料的时间间隔，从而保证密实度。目前，世界上各主要压路机生产企业均开展了这一方面的研制工作。卡特彼勒公司、戴纳帕克公司、酒井公司海帕克公司等通过对两轮振动压路机的改进，提高了振动频率和激振力。操作者能舒适地、自动地控制振动轮的振动频率和振幅，实现在保证质量的同时进行高速压实。由于从高到低设置有多级频率和振幅，使这些产品能够在高速状态下压实较多结构类型的土壤，从而提高施工范围和施工效率。

　　2振动技术不断创新

　　宝马公司为了满足高密实度精度的使用要求，研制出双钢轮自动控制压实系统“Variomatic”，简称BVM。该系统的特点是能自动判别和控制所需压实力的大小，也可称自动调幅压实系统。其主要工作装置由两根反向旋转的轴组成，工作时旋转产生的离心力经几何叠加形成定向振动，定向振动系统是BVM的基础。BVM系统的独到之处是振动方向可变化，它能自动调节定向振动的施振方向，在压实过程中可根据压实面刚度的变化或压路机的行驶方向的变化调节施振方向，从而达到调节振幅的目的。

　　其它如美国英格索兰公司的DD-130双钢轮串联式振动压路机。它在每个振动轮中都具有自动反向的偏心装置，可实现从0.7～1.6t的8种不同激振力输出，基本上可以满足所有土壤类型路面的碾压需要。

　　此外，还有水平振动压实技术。它是利用土壤力学中交变剪应变原理，使土壤等材料的颗粒重新排列来进行密实的。德国Hamm公司首先根据这一原理开发出了振荡压路机，它利用两根偏心轴同步旋转，产生相互平行的偏心力，形成交变扭矩，使振动轮产生振荡作用，形成对地面的压实。

　　为了增强压实效果和提高压实效率，国外一些产品还普遍采用了超高频振动技术，振动频率超过了66.7Hz，使压路机迅速达到所需密实度的高输出力，可有效提高压实的速度。

　　3适时监测、自动化、智能化和网络化技术的发展应用

　　随着现代新技术革命的兴起，特别是微电子技术、自动控制技术和计算机技术等高科技的迅速发展，引导着压实机械向着自动化、智能化和机器人化的方向发展。

　　在压实过程监测技术方面，德国的BTM压实计利用振动部件与基础之间相互作用的动力特性来判断压实进程。这种方法的原理是建立在当地面在振动部件的作用下逐步压实时，地面与机器系统的动力特性也在变化，这种变化将指示出地面承压能力变化的相对数值，从而也反映了地面被压实的程度。其BTM05型计算机压实控制测量系统，可以进行连续和实时测量并处理压实过程中压实度的变化情况，可显示或打印出压实层剖面各点的压实质量。在此基础上该公司又开发出一种可与微机相连的离线处理系统BCM03，数据经处理后可以绘制出整个压实地区的压实质量图。同时在德国Bomag，瑞典Dynapac等公司的压路机产品上，微电脑技术已在各工作系统中被广泛应用，如工作系统的监控、驱动系统的防滑转装置、整机的故障自动检测系统等。它们的基本原理是预先将整机各工作系统的有关工况信息编制成软件，在整机工作过程中，安装在各工作装置上的传感器不断向微处理器发送出设备运行中有关的信号或数据，经计算机处理后在LCD显示屏上显示出相应的文字、图像或声光信息(报警)。在非报警时，操作人员还可以随时通过该系统查询所关心的整机工作信息，如温度、转速、油量等。

　　在智能化、网络化的应用上，德国Bomag公司已将网络传输和卫星定位系统(GPS)应用于相应的产品上。通过此系统，压路机的位置可以被非常精确地记录下来，并能确定压实的位置和保证压实质量。它通过安装在压路机上的GPS脉冲装置，将整机的工作情况如整机的工作区域、工作轨迹、碾压密实度等GPS信号，传输到空间卫星上；空间卫星将汇集到的信息形成图像或数据信息重新发送到安装在压路机上的GPS接收装置上并在PC机上显示；并可同时通过地面的GPS信号装置向压路机发出指令，启动自动调幅机构，随时调节工作激振力的大小，以达到路面规定的密实度要求。有的压路机还在机身周围布置方向传感器和超声波发射接收装置，压路机在行驶时若遇到障碍，接收装置就会接收到障碍物反射回的反射波，触发警报器，提醒驾驶员注意；如果和操作人员的手持式传感遥控器相连接，就能实现信息的远距离自由传递，并实现整机的无人驾驶。

　　4注重人性化设计的理念，提高产品的舒适性和安全性

　　国外工程机械产品在人性化设计方面做了大量细致、有效的工作，尽力满足操作人员希望达到的美观、实用、舒适等需求。除了前面提到的座椅高度的升降、前后左右的滑移和旋转、靠背的前后及角度调节外，还考虑了诸如扶手的上下浮动、方向盘角度的随动、脚蹬与扶拦的协调、文件袋的设置，急救包的配备、操纵台的布置、仪表灯光的安装布置及操作繁简程度等，这些设计充分考虑了人的生理特点和行为习惯，尽量减轻驾驶员的劳动强度，以减少操作失误，体现最大限度地满足用户的使用意愿。

　　工程机械的舒适性涉及面很广，如司机的驾驶环境、操作过程、维护及保养性等，其中最主要的是驾驶环境。目前，国外振动压路机的驾驶室有逐渐向汽车驾驶室标准靠近的趋势，表现在内部结构大量采用模块化成形零件，外观考究，整体布置舒适合理，并根据压路机经常需要前后行驶作业的特点，特别注意追求视野宽阔、等视距效果，并配备有换气、空调、暖风、电视监测等设施。在操纵及控制方面，大量采用电控或电液联控，使操作轻便灵活。在驾驶室整体结构上，加大了人机工程造型艺术的应用，驾驶室的四周设有超大钢化玻璃门窗，豪华司机座椅可前后、左右、上下滑动和移动，靠背角度可任意调节，驾驶室可整体翻转或滑移，提高了对设备内部维修养护的方便性。在驾驶室与机身之间设置多层电子橡胶阻尼元件，振动轮与机身采用柔性联接，使压路机的驱动部分与振动部分处在两个单元上，动力靠液压系统传过去，而振动轮的振动却很少能传过来；加上驾驶室采用优质橡胶元件，振动轮与框架之间装有弹性减振器，使座椅的振幅大幅减小，妥善地解决了既要提高振动效果又要防止有害振动这一矛盾，极大地提高了操作的舒适性和维护的方便性，体现了很高的人机造型艺术。

　　在安全性方面，普遍采用了防倾翻及落物保护的驾驶室或独立的防倾翻及落物保护装置，并配有重型工程座椅及安全带。在刹车系统上普遍采用了钳盘式气推液的无动力制动系统，可在失去动力的紧急情况下，实现整机的有效制动。在驱动系统中，通过采用防滑转技术，极大地提高了整机的驱动性能，使整机的爬坡能力达到50以上。如采用这项技术的英国Benford公司研制的SP2012D一HC振动压路机，能够在1∶2的斜坡上压实含8％膨润土浓缩沙子的材料，且进行几次振动压实就能达到规定的密实度。

　　5注重绿色环保设计

　　为满足日益苛刻的环保要求，国外振动压路机生产厂商纷纷引入绿色环保设计的理念。目前，主要是从降低发动机尾气排放、减少振动和降低噪音几个方面入手。国外一些振动压路机在设计和试制过程的开始就注意寻找降低噪音、振动、废气产生的原因、部位，积极探求并采取措施将其设法消除。如在尾气净化方面，卡特彼勒公司生产的部分产品，通过应用燃油电控喷射、废气再循环和使用催化净化器等新技术，已能满足EPATierII和EUStageII排放标准；其某些型号柴油机更由于采用了新型的ADEM微处理柴油喷射电子控制模块，喷射压力提高了22％，使燃油雾化程度得到提高，燃烧充分、高效，不但减少了尾气有害物的含量，更使输出扭矩增大35％。在降低噪音方面，通过大量使用弹性支承、弹性阻尼元件，以及提高各机构中各运动体、执行件的制作、装配精度，提高驾驶室的密封性，选用合适的轮胎等，来降低机械、液压和轮胎噪声；还有一些厂家的产品使用了表面涂覆有吸声材料的罩壳，起到了良好的隔音作用，使机外噪声降至72aB以下，取得了较好的应用及环保效果。

　　以上仅仅是国外振动压路机技术先进性的几个侧面，但是代表了国外产品在设计开发方面的发展趋势。国内压路机生产企业应充分认识到自身产品在技术性能上与国外先进产品存在的差距，找出自己的不足，借鉴和学习国外产品的先进技术，结合国内市场需要不断创新，才能为提高国产振动压路机的竞争力，为迎接加入WTO的挑战，打下良好的基础。

　　参考文献

　　1.姬光才.宝马振动压路机的新技术（一）.筑养路机械，2002，(3):34一38.

　　2.尹继瑶.压实技术与压实机械的新发展.工程机械与维修，2001，(10):42一45.

　　3.赵星东.我国振动压路机的新发展.建筑机械化，2002(2)，6一9.

　　4.李冰等.振动压路机与振动压实技术.北京:人民交通出版社，2001.

　　5.范小彬等.新技术在振动压路机设计开发中的应用.建设机械技术与管理，2003(2)，40－43.

　　6.祁隽燕等.振动压路机与振动压实的前沿技术.建筑机械，2002(9)，35－38.

　　7.许晓亮等.振动压路机机载压实度仪的技术发展.工程机械，2002(2)，45－46.