5YT20压实机的使用介绍与缺陷分析-工程机械动态-中国路面机械网

2007-08-16 23:06:16

　Application Introduction of Type 5YT20 Compactor and Defect Analysis

　　　　　　■福建省三明市公路局　付敏兴/FU Minxing

　　摘要: 通过对5YT20压实机的使用情况介绍及缺陷分析，在肯定该产品使用效果及应用前景的同时，探索改进方法，为进一步提升该产品质量提供有益参考。

　　关键词: 压实机冲压裂缝破裂分析

1 5YT20冲击压实机简介
　　5YT20冲击压实机是YT系列压实机中的一种，是一种拖式高效破碎压实机械，可用于公路、铁路、机场等的地基压实。该机冲击轮为五边形，在滚动过程中，距离轮轴中心最远点着地时储备的势能和瞬时动能转化为距轮心最近处着地时的动能冲击地面，再加上蓄能器液压能的瞬间释放，共同作用地面达到压实地面的目的。在其高振幅、低频率冲击碾压下，工作面下深层土石的密实度得到不断增加，与一般压路机相比，其压实效率提高5倍以上，而且能达到一般压路机达不到的压实效果，主要参数见表1。

2 使用效果
　　早在20世纪50年代美国就开始尝试用冲击压实技术对旧水泥混凝土路面进行破裂稳固。近年来我国也开始在旧水泥混凝土路面的修复中采用这一技术，我市就是应用该技术的一个地区。这种技术是对需要翻修的道路将原有的水泥混凝土路面破裂，夯实稳固后作为新加铺路面的底基层，然后在其上加铺水泥混凝土结构层。结合这几年的使用经验，对5YT20压实机在公路修复中的应用效果进行简要介绍。
2.1 工作前的准备工作
　　由于该机是对地面进行冲击碾压，产生的震动及破坏力非常大，因此，需要在工作前对施工地段进行安全标识。一是对有地下隐蔽工程（如涵洞、电缆、光缆等）的路段进行标识，施工时跳过，以免造成破坏。二是对水平方向构造物不符合安全距离的路段进行标识。水平安全距离可参照表2。
2.2 施工方法及效果
　　对于长度超过1.5km以上的路段建议采用分段施工法，即以1km左右为一个施工周期，具体长度可根据地形是否有利于机子掉头等因素而加以调整，实践证明这种方法效果较好。
　　对于线路行驶应采用错轮而不重叠轮迹的方法并沿着固定的线路行驶，实践证明这也是最经济有效的。关于纵向排列，每遍应错1/6周长，这样每次冲击工作面波峰，有利于冲击点的满布、均匀，增强冲压整体效果。
　　线路行驶先走外侧再走内侧效果较好，因为作为一个完整板块外侧约束较小，先打外侧容易使外侧板块先破裂，在外侧产生破裂的情况下，内侧约束自然有所减小，这时再打内侧则内侧板块也就相对容易破裂了。
2.3 冲压遍数与裂缝、沉降分析
　　对于旧水泥混凝土路面要冲击多少遍才是合适的呢？这是大家比较关心也是比较关键的问题，要回答这个问题我们要先进行裂缝分析。
　　裂缝的发展是衡量冲击压实效果的重要指标之一。旧水泥混凝土路面经过冲压后，纵向裂缝一般先出现且发展比较明显，冲压5遍后会出现间距约40~80cm的纵向裂缝，随着冲压遍数的增加，横向、斜向裂缝逐渐表现出来，最终形成网状裂缝并破裂。冲压所形成的裂缝一般都不是竖直向下发展到达基层，而是与竖直方向成一定的角度，产生向下的斜向裂缝，或形成相互交错的裂缝。一般在冲压15遍后，裂缝将贯穿整个板厚（约24cm），相互交错的裂缝具有嵌锁作用，使旧板保持一定的整体性，能够充分发挥旧板的残余承载力，达到较为理想的效果。此时如果再过度冲压（20～30遍），可能会使板块粉碎性破碎，不但不利于稳固，还有可能形成弹簧土现象，弯沉测量反而不过关。
　　我们观察发现，冲击压实对路面产生的沉降较果非常好，一般冲击2~3遍就可明显看出沉降量，超过15遍后，沉降量增长变缓，最大沉降可达12cm，这说明冲击压实机对旧路基有很好的压实作用。
　　另外，有两种情况要加以说明。一是对于含水量较高及原本板块较碎的路段，冲压遍数要适当减少。当发现冲击钢轮下落后能量被吸收而起弹无力的时候就应当停止，如果继续冲压，只会加剧“弹簧”现象向深层发展，使路基土彻底丧失原有强度。二是部分刚置换过的板块可能裂缝和沉降相对较小，这是正常现象，不必继续冲压。

3 缺陷分析
　　在使用过程中我们发现，该机总体质量是不错的，但也存在两个重要缺陷。
3.1 摆架底板易脱裂或断裂
　　如图1所示，摆架底板为8mm钢板，底板四周与摆架焊接，底板中部与摇臂焊接。由于摇臂在整个工作过程中是联动车架与冲击钢轮作同步振动，摆架底板在摇臂的反复冲拉下焊缝开始出现裂纹并不断发展，如果不及时采取措施，整个底板将脱落。我们最开始的措施是将焊缝补好后再在两侧用10号角钢焊箍，然而我们意想不到的是在工作一段时间后，底板围绕摇臂联接处发生疲劳性断裂！我们只好再加焊一块10mm的底板，这样工作很长时间至今未发现异常。这说明该产品在这个地方是设计的一个缺陷，建议底板改用12mm的钢板并在两侧加抱箍措施。
3.2 轴承易破裂
　　如图2所示，该机每个冲击钢轮轮鼓配的是内外两个圆锥滚子轴承，这种轴承必然会产生巨大轴向分力且均由螺母承担，一旦螺母出现松动，轴承就会破裂，因些，螺母是关键也是薄弱环节。
　　在使用中我们发现，机子左钢轮轴承总是先破裂，经研究发现，原来左侧螺牙和右侧螺牙都是顺时针牙，当钢轮向前滚动时，右侧螺母是会越滚越紧，而左侧螺母则会越滚越松！这是设计的一个失误。
　　虽然螺母本身设计已很完美（有沉槽锁片防松），但长时间的巨大轴向冲击力仍会使轴承因螺母锁片断裂或锁片螺栓断裂造成螺母松动而破裂。即使螺母未松动，在长时间的冲击下，轴承保持架也会破裂。这给我们带来了很大的麻烦，一副轴承价格昂贵不说，这么大的钢轮要更换一副轴承相当费工，耽误工期。我们只好工作一段时间就将端盖打开检查，发现迹象及时调整。
　　我们原来是一发现轴承保持架破裂就更换轴承，后来觉得那么贵的轴承除了保持架破裂外，其它部件都非常好，扔了可惜，于是就试着将破裂的保持架碎片取出，锁紧螺母继续使用，结果使用寿命延长了3-4倍，效果很好，未发现副作用。
　　以上这些经验技巧都不能解决根本问题，彻底解决问题的唯一办法是改变结构。我们和厂家探讨是否可以将圆锥滚子轴承换成滑动轴承（如图2所示），这样既可以减小轴向力对螺母的冲击，轴承本身又不易破裂。设计这种轴承的关键是要确保油封密封，润滑良好不抱死。这项技术一旦研制成功，该产品质量将得到一次较大的提升。

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