压实机械的发展与国民经济发展和科学技术进步的大环境密不可分。从20世纪80年代到现在,国外压路机产品综合技术水平跃上了一个新的台阶。现代压实机械在传统压实机械的基础上,不断更新压实理论,现代化的电子技术、微型计算机技术、传感器技术以及电液伺服与控制系统的集成化技术,在传统压路机产品上得到应用,已逐步实现对技术作业参数的自动化和智能化控制,其压实工作效率、压实作业质量、环境保护、操作性能以及自动化水平等方面均有了显著的提高,并向高度自动化、智能化、无人化或机器人化方向发展。放眼国内外,压路机技术在不断进步,其发展趋势可归纳为如下几个方面。
(一)强力融入计算机信息技术仍是发展的核心
压实机械的现代化,还有赖于压实控制技术的进步与发展。现代高科技的迅速发展为压实控制技术的更新与进步创造了有利的条件。计算机技术、微电子技术、传感技术、测试技术的迅速发展及在振动压路机上的应用,大大提高了机器性能和生产能力,同时保证压实质量。国际上先进的机电信一体化技术实现了对发动机、液压系统和电气系统的全面控制,压实机械正在被赋予各种类似人类的“感觉和智慧”。在施工过程与工作状态实施监测的基础上,压路机将从局部自动化过渡到全面自动化,并向着机器人的目标发展。例如,已实现对振动压路机状态和参数的检测、处理和显示以及压实密实度自动检测;测试压路机可以在工程施工过程中对压实质量进行监控;智能压路机可以自动调节自身状态,使之与周围环境及压实材料相适应,优化压实过程等。在一些振动压路机上,设置了电子压实度计,操作人员可以随时测定压实效果和确定压实遍数,从而提高了作业效率与压实质量。在一台小型振动压路机上装置压实度计,可以作为压实工程的专用测试设备,并能进行数据处理与打印存档。德国宝马公司和瑞典戴纳派克公司分别研制了两种不同工作原理的压实度计,法国将微型计算机应用在压路机上,使之能自动选择碾压速度及适宜的振动参数,从而为压实技术的自动化提供了新的条件。
当前国内压实机械缺少的核心技术不在机械结构本身,而是机器的控制技术及工程管理软件,归根结底是缺乏计算机控制技术的高度融入。等到国内现有的制造质量基本解决之后,控制和软件方面的国内外差距就会凸现出来,尤其是压实过程的自动监测、自动控制和自动调节等技术将是等待破解的新课题。目前国外的高速公路施工,已有采用连续压实控制(CCC)系统控制路基和路面底基层的压实。CCC系统包括一台振动压路机、压实度仪、压实记录系统(CDS)和个人计算机软件。压实度仪是安装在压路机上的压实度检测设备,它测量和评价压路机滚轮对被压层表面的每次冲击作用。压实度仪是通过一加速度传感器来测量竖向振动,并将测量结果转变为电信号传给处理器的。处理器根据信号计算出压实仪值(CMV)、频率和谐振仪值(RMV),并将这些数值显示在各种仪表上。CMV随着被压实土层坚实度的增加而提高,并反映包括下承层在内的地面承载能力。土层压实程度越高,CMV就越大。对于给定的基层和压路机,总是存在一个最大的压实度。当达到最大压实度后,CMV停止增大。据此,压路机操作者就知道进一步压实将不会再增加压实度。除非更换功能更强的振动压路机。压实记录系统(CDS)安装在压路机操作者的前方,与压实度仪之间保持电信号联接,它可以随时显示结果。在整个压实过程完成以后,可以在现场将连续压实控制系统记录的报告打印出来。
目前世界技术的进步和时代变迁,已经为中国压实机械行业的发展昭示了方向,能否跟得上世界前进的步伐有待国人的继续努力。
(二)结构模块化和系列化仍是设计制造的目标
国外一些压路机生产厂家开始生产有不同功能的模块结构和标准附件,通过更换模块和标准附件来改变压实性能和用途及压路机型别。例如,英国柯斯特尔公司设计生产有平足型、凸块型、Z型等多种轮面结构的套筒式滚轮或组合模块;瑞典戴纳派克公司正在改进CAl5、CA25、CA30、CA51机型的设计,使压路机的一些零部件尽可能通用,便于组织大批量生产。
为了满足不同施工条件的需要,国外压路机的产品系列不断地趋于扩大和完善。就振动压路机而言,从自重仅300kg的手扶振动压路机到25t的超重型自行式压路机,都按不同的系列进行生产,并且还衍生出压实粘土的、压实干硬混凝土的、压实沟槽的、压实边坡的、带凸块的和蟹行的等许多种变型产品。
(三)液压技术仍是研究开发的重点(www.daowen.com)
在国外,20世纪60年代的大中型振动压路机已经采用了液压技术,20世纪70年代推出的全液压振动压路机,其结构简单、布置方便且操纵简便、省力,特别是液压传动使行走系统无级变速,振动系统可根据施工要求在较大范围内调频和变幅,使振动压路机的使用性能和应用范围得以大大改善和提高。同时,液压化为机器自动检测和控制提供了条件。近年来,小型振动压路机和振动平板夯也已逐步应用液压技术。
全液压传动的各种压路机被人称为高端产品,是参与国际市场的卖点,努力提升全液压振动压路机的工作可靠性是摆在国内企业面前最迫切的课题。
(四)一机多用化仍是重要的发展方向
随着压实机械市场的扩大,现代基础设施土建工程对压实的要求越来越高,压实的作业范围也在不断扩大。进入新的世纪,压实技术和压实机械也将进入新的发展阶段。为了满足不同施工条件的需要和要求,压实机械的产品系列还有待进一步扩大和完善,并衍生出适应沙漠压实、干硬混凝土压实、边坡压实、沟槽压实和蟹行压实等特殊压实要求的变型产品。
为了满足一机多用的需要,一些制造公司采用更换部件、调节参数以及在压路机上增设附属装置,如推铲、路面刮平修整装置等办法,使同一压路机具有多种功能,增加压路机的多用途功能。如改进振动机构的操作控制,可使压路机具有垂直振动、振荡和静碾压功能,而且可以根据需要进行变换,以扩大同一振动压路机的使用范围。如一台轮胎压驱动单轮振动压路机,除了基本型之外,可以携带自驱动式振动轮而成为全轮驱动,可以携带凸块轮用于碾压黏土,可以携带包有橡皮的振动轮用于压实路面,还可以附加推土铲,适用于回填土和垃圾压实作业。
(五)舒适、方便、安全仍是不懈的追求
现代一些大的压路机制造公司都投入了资金对驾驶舒适性进行试验性研究,并且取得了一批成果。例如振动压路机的三级减振装置,驾驶室的隔声降噪措施,最大限度地降低了噪声和振动对机械的影响;操作手柄的合理布置等,都有效地减轻了驾驶员的疲劳,改善了振动压路机的人机操纵环境和乘坐舒适性,可以使驾驶员连续工作不疲劳,从而提高了振动压路机的生产能力和使用寿命。为最大程度上减少操纵失误和减轻驾驶员的劳动强度,采用双转向盘、可移动转向盘、旋转座椅以及将操纵手柄设计在座椅扶手上,以满足操纵方便性。安装防倾翻和防落物驾驶室,以保障施工时机器和驾驶人员的安全。同时,改善压路机的外观造型、优化人机工程,也是提高压路机总体功能的一个重要部分。可以预测,新一代压路机将会以全新的概念和面貌展示在人们面前。
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