瀝青攤鋪機壓實系統(tǒng)動力學分析及動態(tài)設(shè)計.pdf

1、我國高速公路建設(shè)的發(fā)展對瀝青混凝土攤鋪機作業(yè)性能提出了更高的要求。攤鋪機熨平裝置性能的優(yōu)劣直接決定著攤鋪質(zhì)量，是影響瀝青路面壓實度、平整度的重要因素。施工應用的攤鋪機絕大多數(shù)是雙振搗梁單振動熨平板式攤鋪機，具有高密實度、高平整度和減少壓實遍數(shù)等優(yōu)勢。但由于其結(jié)構(gòu)復雜，振搗梁在動作時產(chǎn)生的慣性力對熨平板的振動響應造成不良影響，振搗梁慣性力和振動器激振力的合力矩使熨平板工作仰角波動，降低了路面的攤鋪質(zhì)量。隨著攤鋪機的攤鋪寬度越來越大，沿攤鋪

2、寬度方向，熨平板的振動響應不一致情況也更加嚴重，嚴重影響著攤鋪層的平整度。
　　目前國內(nèi)外對攤鋪機熨平裝置動力學行為的系統(tǒng)研究還比較缺乏，僅有的一些研究都將熨平板作為單自由度剛體處理，未考慮熨平板自身的彈性變形和振動的耦合作用，不能真實反映熨平板的振動響應特性；熨平裝置設(shè)計過程中也未考慮設(shè)計參數(shù)導致振動響應的不均勻性。因此，開展熨平裝置壓實系統(tǒng)的動力學響應及動態(tài)設(shè)計的研究具有重要理論意義和工程應用價值。
　　本文以攤鋪寬度為

3、9m的機械加寬式攤鋪機熨平裝置為研究對象，采用理論研究、數(shù)值仿真與實驗論證相結(jié)合的方法對熨平裝置的動態(tài)響應特性進行了研究，并將動態(tài)優(yōu)化設(shè)計方法應用于熨平裝置的設(shè)計，提高攤鋪機作業(yè)性能。
　　將熨平板作為兩自由度剛體，建立壓實系統(tǒng)多剛體動力學模型，研究振搗機構(gòu)運動對熨平板振動響應的影響，分析了不同振搗梁相位關(guān)系引起的熨平板振動響應幅值的變化，確定了振搗梁相位角的推薦值；研究了振動器安裝位置與熨平板縱向振動響應均勻性的關(guān)系，獲得了振動

4、器的較佳安裝位置；研究在鋪層材料剛度系數(shù)較大的情況下，熨平板振動響應的特征以及鋪層材料剛度和振動器激振力幅值對熨平板周期運動狀態(tài)的影響。
　　將熨平板作為柔性體，振搗梁作為剛體，基于柔性多體動力學理論建立熨平板、振搗梁的剛?cè)狁詈蟿恿W模型。應用有限元方法對熨平板進行離散化，建立剛?cè)狁詈蟿恿W方程。通過數(shù)值模擬，研究熨平板沿攤鋪寬度方向上各點的動態(tài)響應幅值的分布，以及振動、振搗頻率、熨平板質(zhì)量、剛度和截面慣性矩、振搗梁相位角、振動器

5、偏心軸相位差等參數(shù)對熨平板振動不均性程度的影響。通過攤鋪機熨平裝置實驗研究，驗證理論分析方法的正確性。分析結(jié)果為熨平裝置進行動力修改，提高橫向振動均勻性提供了參考。
　　在以上工作的基礎(chǔ)上，通過熨平板關(guān)鍵節(jié)點動態(tài)響應對各設(shè)計參數(shù)的靈敏度分析選擇優(yōu)化設(shè)計變量；通過響應面方法建立熨平板振幅差值、振幅均值和優(yōu)化變量間的函數(shù)關(guān)系；以熨平板振幅差值最小為優(yōu)化目標，以振幅均值為約束條件進行優(yōu)化設(shè)計，獲得了熨平裝置較佳動力學參數(shù)，大大提高了熨平