淺析輪胎壓路機壓實原理及應用策略

劉德全，王純輝

（大慶油田工程建設有限公司路橋公司第十工程部，黑龍江 大慶 163412）

輪胎壓路機在混凝土面層的施工方向應用十分廣泛，主要原因在于壓路機上的輪胎能夠對瀝青混凝土產生明顯的揉搓作用，最終達到對密實度較高的混凝土層中顆粒進行調整，進一步保障工程的質量，降低工程在后續使用過程中產生變形的可能性。不僅如此，大部分輪胎壓路機的輪胎都是細花紋，因此在一定程度上也能調整工程的平整程度。這也是工作人員在施工過程中會經常選擇使用雙鋼輪振動壓路機對路面進行調整的原因。

1 輪胎壓路機工作原理

常規的輪胎壓路機中使用的都是行走結構，同時，也是輪胎壓路機的基本工作裝置。在實際的工程落實過程中，輪胎和鋪層之間需要通過力的相互作用這一原理實現鋪層與整平，由此可見，分析輪胎受力情況是了解輪胎壓路機全部工作機理的主要措施之一。

在壓實作業的落實工程中，鋪層以及輪胎壓路機之間的相互作用力通常會集中在垂直方向和水平面中，雖然在設備的垂直前進方向也有力的作用，但需要注意的是，此種力較小，但也不能忽視其對壓實工程產生的作用。

輪胎壓力機在持之方向上，鋪層會更容易受到輪胎壓路機重力導致的垂直靜荷載影響，在此種荷載的影響下，瀝青混合料的顆粒之間水分和空氣擠壓出來，顆粒之間形成的鑲嵌結構也比較穩定，這些都是增加密實度的主要因素。

在水平面內，壓路機的前進方向中，鋪層和輪胎壓路機之間相互作用力主要體現在輪胎滾動過程中產生的阻力當中，此外，還有輪胎本身變形以及輪動過程中產生的阻力。有學者認為，在上述阻力的作用影響下，工程鋪層上表面也會受到和阻力同等大小的作用力，但需要注意的是，方向相反的反作用力會對工程鋪層材料產生比較明顯的剪切作用。導致工程中的瀝青混合材料產生位移，這對物料在壓路機最用下重新組合有有利作用，不僅如此，直徑較小的物料也能鑲嵌到大粒徑顆粒的物料骨架當中，最終提升鋪層的密實程度。

在上文中提到的幾個阻力中，壓路機輪胎變形引起的滾動阻力對工程鋪層產生的效果最明顯，由于其本身的彈性和壓路機的重量，輪胎和浦城之間的接觸面必然產生變形，這對表面顆粒來講，一旦輪胎進入結合區，其位置上的物料就會受到擠壓產生位移，物料本身也會受到向后的剪切力，產生后方鄉位移的情況。

在計算輪胎壓路機工作時的滾動阻力時，工作人已按只需要考慮輪胎和土體接觸面的平面位置，將一個車輪上所受重力設為Gg，輪胎寬度設為b，接地長度設為l，則整個鋪層單位的荷載F計算公式如下：

2 輪胎壓路機用途及分類

2.1 按輪胎負載分

若將輪胎壓路機按照負載情況進行區分，即多個輪胎整體受載、單個輪胎獨立受載以及復合受載三種。若壓路機在比較復雜的地形中運行并落實工作，則輪胎本身受到的負載也會被重新分配，工作人員需要注意的就是避免壓路機全部輪胎中的某個受到過多荷載產生損壞的情況。而若是單個輪胎受載，則壓路機中的每個輪胎都是獨立負載。此外，若輪胎壓路機處于重復受載的情況下，則設備中有部分輪胎屬于獨立受載，另一部分則是整體受載。

2.2 按輪胎在軸上安裝的方式分

不同輪胎壓力機上的軸上安裝方式存在差異，在單獨安裝時，壓路機每個輪胎都有和其他輪胎軸不同的獨立軸。而在通軸安裝的過程中，常見情況是將多個輪胎安裝在一根軸上，而復合軸則是包括獨立安裝以及通軸安裝兩種方式。

2.3 按平衡系統形式分

按照輪胎壓路機的平衡系統形式進行分析，可以將其劃分為杠桿式、液壓式和復合式三種。在壓路機中使用液壓式和氣壓式兩種平衡系統，同樣能保障壓力機在坡道上工作，自身的駕駛室也處于水平狀態。

2.4 按輪胎在軸上的布置分

輪胎壓路機中輪胎在軸上的布置能夠分為交錯、行列和復合三種。在現代壓路機中，使用最廣泛的就是輪胎壓路機交錯布置的方案，主要原因在于這種布置方案的技術難度不高，同時后續產生的施工效果也比較好。

2.5 按轉向方式分

壓路機的車輪轉向有很多種，常見的就是偏轉車輪、輪軸轉向等。其中偏轉車輪和轉向輪軸轉向比較相似，都容易導致壓路機前后輪產生不同轉彎半徑，基本會使前后輪之間的重疊寬度減小到0，壓路機碾壓的寬度也會不均勻。若工作人員想提升此種轉向形式的實際工作質量，就要盡可能大地增加重疊寬度，最終產生的結果必然是促使壓路機設備產生的壓實寬度縮小，簡而言之，就是會降低壓路機原本的生產效率。這里提到的輪胎壓路機中的偏轉車輪轉向以及轉型輪軸轉向等，都屬于十分先進的技術和結構，工作人員在使用時，只需要保障壓路機本身能夠滿足基本條件即可。這樣做的優勢在于，若壓路機在彎道工作，則前后輪必需的重疊寬度就可以得到保障。但需要注意的是，工作人員不能隨意拉進絞接車間軸距之間的距離，否則，會導致輪胎壓路機穩定性變低。自行式輪胎壓路機能夠被按照動力裝置形式、傳動方式等特征進行細化分類，對后續工作人員管理工作的落實也有明顯的推動作用。

3 輪胎壓路機應用策略

3.1 使用先進技術

（1）傳動系統，這種系統在大型輪胎壓路機設備中十分常見。在一般情況下，壓路機如果使用的液力機械式的傳動，則其工作效率會有明顯提升，且靜液壓式傳動的速度調節范圍也比較大，不僅如此，還由于操作簡單的特點得到了技術人員的廣泛喜愛。輪胎壓力機的終傳動中，且其中大部分是在差速器引出的驅動軸經過鏈傳動，需要注意的是，鏈傳動的動載和噪聲都很大，工作人員在使用過程需要提高注意力及時調整，因此，在當前工作中，更多工作人員選擇使用齒輪結構的輪胎壓路機落實工作，且在差速器上也通常會設置自動上鎖裝置。

（2）懸掛系統，以某路面工程工作人員的做法為例，該工作人員為保障輪胎壓路機中的每個輪胎符合都比較均勻，選擇在輪胎上設置懸掛系統。該工作人員選擇的是液壓懸掛，即將壓路機前部輪胎懸掛在互通連接的油缸上，保障每個輪胎都能獨立的上下移動，不僅操作簡單，成本投入也不高。

（3）調壓裝置，此種裝置的工作原理就是利用壓路機中輪胎氣壓，實現對調壓裝置的集中管理，這樣工作人員得到的碾壓力效果也比較良好，原理就是通過提升輪胎壓路機通過性能，擴大適用范圍。但需要注意的是，各相關操作通常需要使用至少兩臺空氣壓縮機，且工作效率和產生的經濟效益都不高。

3.2 應用先進結構

（1）絞接式轉向，這種轉向一方面能夠保障機械機動靈活，另一方面，也能達到降低對壓實層橫向建立的效果，尤其是對于工程壓實質量而言效果十分明顯。（2）前后輪垂直升降機構，使用這種機構的主要目的是為了降低假壓實現象產生的可能。（3）格柵式轉向機構，這樣的機構能夠為輪胎壓路機方向輪可以向不同角度轉向提供穩定保障，且在機械轉向的同時，也不會由于方向輪滑移的情況影響工程質量。

除此之外，寬幅輪胎也是先進結構中的一種，常見的輪胎壓路機輪胎之間高度比是1.0～0.95，寬幅輪胎本身則在0.65左右，其具有的重疊度比較大，接地位置產生的壓力也很均勻，同時工作效果良好。需要注意的是，使用此種結構的輪胎壓路機會需要工程投入較高成本，因此并不適合預算有限的工程使用。

4 結語

綜上所述，通過分析輪胎壓路機的壓實機理可以發現，輪胎壓路機的壓實效果與材料垂直方向靜荷載，以及水平方向交變荷載都會對壓路機工作效果產生影響。工作人員需要注意，對工程質量產生影響的主要因素除了上述內容外，還有輪胎本身的規格和設備產生的壓力等。