宽频混沌激振压实装备

文/中国农业大学混沌工程学与力学博导 龙运佳

压实装备

    压实是使路基地基的气，液，固三相混合工料(土石填方或路面铺料)之散体，重新密集排列，尽量挤出气，液两相而形成单一固相的过程。压实装备用于提高路基地基的压实度，以增强工料散体问的内聚粘结力，减少孔隙，减少水(自然与毛细水)渗透，提高路基地基强度，刚度与稳定性，增高承载力与寿命，降低维护费。

    振动压实装备是建筑基础施工，如机场，港口，水坝，铁路，公路和矿山工程等建设中必不可少的施工设备。普通的振动压实装备．均为单频振动，我国以混沌工程学开发了宽频混沌激振压实装备。

功能机理

功能：

宽频混沌激振压实装备利用混沌振动学原理产生丰富的激振频率与剧烈的动量变化．压实效果与效率均优于普通振动压路机．而适用工况的广泛，操控方法的容易，维修技术的简单．则与普通单钢轮振动压路机相同。

机理：

    频域共振：复杂工料各成份的固有频率构成一个频域，宽频宽幅的混沌激振可激起各种工料的全频域共振．以达到最密实碾压。普通的单频激振即使自动变幅也无法得到全频域共振。

    冲击振实：混沌振动的速度变化比单频振动剧烈，即宽频混沌激振压实装备的碾压钢轮动量变化大，从而比普通振动压路机对地面产生较大的冲击振实。

    双效减摩：混沌激振宽幅域中的大幅振动可有效减少工料颗粒间的咬合摩擦，而小幅振动可有效减少工料颗粒间的滑动摩擦。

开发概况

    在普通的1 4吨，1 0吨，1 8吨单钢轮振动压路机基础上，从1 997年到2006年．先后在各地(上海，徐州，长沙)工程机械大型企业，主持开发了重型和超重型的以宽频带混沌振动激振的单钢轮压路机，使普通振动压路机激振性态发生从单频到宽频的根本质变，

    成为具有独特激振设计及结构，独特压实理论与效果的换代产品，1 998年至今，1 4吨宽频混沌激振压路机成功用于我国西部公路(如陕西省从渭南到潼关的高速公路等)开发．其可靠性已由长期压实施工实践所证实。

    将混沌振动压路机归属宽频混沌激振压实装备．更易于人们理解接受从而缩短其全面推向市场的过程。

压实对比

    试验地点：重型在徐州．超重型在长沙。

    试验标准：GB／T 4478-1 995振动压路机性能试验方法。

    试验目的：与同吨位普通振动压路机作压实度对比。

    试验工况：宽频混沌压路机与普通的同吨位振动压路机在同一土槽以同挡同速，同向并驶。

    压实方法：先静压两遍后，再分别振动压实2，4，6，8，1 2遍。

取样方式：在上层，中层(20cm深)，下层(40cm深)分别取样。

    试验价值：宽频混沌激振压实是各种频率，各种振幅的同时作用，与普通调(变)频的单频振动压实有本质上的不同，从这个没有先例的振动压实试验中得出的新结论，是无法用调(变)频单频振动压实试验的旧结果来取代的。

    试验结论：混沌激振可以提高压实度与压实工效。

    重型，平均提高压实度1.12％平均提高压实工效13.05％

    超重型．平均提高压实度1.88％平均提高压实工效65％

    超重型的平均压实度和平均压实工效比重型的有明显提高。

研制过程

    按笔者设计的宽频混沌激振系统总装图与另件图．由上海，徐州，长沙的工程机械大型企业完成整机制造装配与调试，1 998年，1 999年，2003年先后成功下线后，分别作了对比振动测试，对比压实试验，可靠性试验等，2003年产的18吨超重型宽频混沌激振压路装备按国家标准经受超过400小时的可靠性试验，1 998年产的1 4吨重型宽频混沌激振压路装备的可靠性已在我国西部大开发中经受施工实践的长期严峻考验。

推广价值

众所周知，压实度提高1％，承载力提高1 0％，故重型宽频混沌激振压实装备可提高承载力11.2％，提高工效13.05％．超重型宽频混沌激振压实装备可提高承载力18.8％，提高工效6 5％，以降低施工成本，提高工程质量，宽频混沌激振压实装备混沌激振器之润滑系统，冷却系统，抗磨系统的设计完善，结构，材料+工艺已成熟。

    宽频混沌激振压实装备的压实效果与效率均高于普通的振动压路机，其适用工况的广泛(归属通用机型)，制造成本的低廉(几乎没增加成本)，加工工艺的简单，操控方法的便利．维修技术的容易，整机性能的可靠，则与之相同。

    2005年，交通部已将宽频混沌激振压实装备纳入其公路建设新设备应用手册。但不少人的心态依然存在两个“凡是”，凡是洋人有的(如振荡或冲击压路机)．市场易接受，尽管拿来，凡是洋人没有的，市场不易接受．不肯全力去推，作为有过四大科技发明的炎黄子孙，大家必须克服崇洋迷外的心态和“枪打出头乌”的短视陋俗，干里之行，始于足下，从综合经济效果看，走自主开发之路，克服老产品顽强的市场惯性，全面将宽频混沌激振压实装备产品大力加速推向新高工程质量，宽  市场，是有利无害，完全值得的。

结语