Методика регулирования усилия в зоне контакта уплотняемого материала и вальца с вибровозбудителем направленного действия

Аннотация

Уплотнение вибрационным катком широко применяется для окончательного формирования структуры дорожных покрытий. Постепенный рост прочности материала требует изменения параметров вибрационного уплотнения. Для катков с направленной вибрацией вальца таким параметром является направление вектора вынуждающей силы вибровозбудителя вальца. Данный параметр влияет на значение и направление результирующей силы в зоне контакта вибрационного вальца и материала. Для исследования указанного влияния разработана имитационная модель колебательной системы валец--уплотняемый материал. Основу модели составляют дифференциальные уравнения, описывающие нормальное и тангенциальное силовое взаимодействие вальца и уплотняемого материала. Модель учитывает конструктивные параметры вальца катка и физико-механические параметры уплотняемого материала. В результате моделирования выявлено, что для катков с направленной вибрацией в качестве критерия регулирования вибрационного уплотнения следует принимать не угол между вектором вынуждающей силы вибровозбудителя и вертикалью, а угол между вектором силы в зоне контакта вальца с уплотняемым материалом и вертикалью. Разработана методика регулирования, позволяющая повысить качество уплотнения за счет исключения нежелательных режимов работы вальца, приводящих к нарушению сплошности уплотняемого материала

Просьба ссылаться на эту статью следующим образом:

Шишкин Е.А., Аюпов Р.М. Методика регулирования усилия в зоне контакта уплотняемого материала и вальца с вибровозбудителем направленного действия. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение, 2026, № 1 (156), c. 86--100. EDN: CHARYJ

Литература

[1] Тюремнов И.С. Обзор систем непрерывного контроля уплотнения грунта для вибрационных катков. Часть 3. Особенности функционирования и "интеллектуальное уплотнение". Вестник ТОГУ, 2016, № 2, с. 115--122. EDN: WHPMKX

[2] Савельев С.В., Потеряев И.К., Бурый Г.Г. и др. Методика обоснования режимных параметров вибрационных катков для уплотнения грунтов. Вестник СибАДИ, 2017, № 1, с. 27--33. DOI: https://doi.org/10.26518/2071-7296-2017-1(53)-27-33

[3] Шишкин Е.А., Смоляков А.А. Обоснование способа регулирования контактного усилия вибрационного вальца с уплотняемым материалом. Системы. Методы. Технологии, 2022, № 1, с. 36--42. DOI: https://doi.org/10.18324/2077-5415-2022-1-36-42

[4] Носов С.В. Концепция совершенствования технологий уплотнения дорожных грунтов и асфальтобетонных смесей на основе развития их реологии. Вестник Липецкого государственного технического университета, 2012, № 1, с. 86--94. EDN: RBZWIB

[5] Зубков А.Ф. Анализ методов разработки технологических процессов уплотнения дорожных покрытий из горячих асфальтобетонных смесей. Вестник ТГТУ, 2006, т. 12, № 4-2, с. 1158--1161. EDN: KARYAD

[6] Бояркина И.В., Тарасов В.Н., Серебренников В.С. Сравнение традиционной и комбинированной схем колебаний вибровальца дорожного катка при уплотнении материалов и грунтов. Строительные и дорожные машины, 2019, № 4, с. 16--19. EDN: GVMADA

[7] Шушубаева М.К., Михеев В.В., Савельев С.В. К вопросу о повышении энергоэффективности вибровозбудителя для дорожных вибрационных катков. Вестник СибАДИ, 2018, № 15, с. 46--54. DOI: https://doi.org/10.26518/2071-7296-2018-1-46-54

[8] Захаренко А.В. Управление вектором силового воздействия вальца дорожного катка. Строительные и дорожные машины, 2005, № 4, с. 40--43.

[9] Kasparek J., Skopan M. Experimental verification of the regulated vibration on the subsoil. Vib. Proced., 2017, vol. 13, pp. 15--19. DOI: https://doi.org/10.21595/vp.2017.19061

[10] Шишкин Е.А. Сравнительный анализ пластических деформаций при уплотнении асфальтобетонной смеси. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение, 2025, № 1 (152), с. 131--141. EDN: UDDLIY

[11] Beainy F., Commuri S., Zaman V. Viscoelastic-plastic model of asphalt-roller interaction. Int. J. Geomech., 2013, vol. 13, no. 5, pp. 581--594. DOI: https://doi.org/10.1061/(ASCE)GM.1943-5622.0000240

[12] Дубков В.В., Медведева К.А. Повышение эффективности уплотнения дорожно-строительных материалов осциляторно-вибрационным катком. Техника и технологии строительства, 2015, № 1, с. 49--53. EDN: UNWAHH

[13] Popov Y., Chabutkin E. Increasing efficiency of vibratory rollers through adjusting magnitude of disturbing force. In: Proceedings ICIE 2019. Cham, Springer International, 2020, pp. 567--576. DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-030-22063-1_60

[14] Mikheyev V. New type of vibration generator with vibratory force oriented in preferred direction. J. Vibr. Eng. Technol., 2018, vol. 6, no. 2, pp. 149--154. DOI: https://doi.org/10.1007/s42417-018-0025-4

[15] Gavrilov T., Kolesnikov G., Khoroshilov K. Tangential forces in the contact area of upper road layer with the base. MATEC Web Conf., 2018, vol. 239, art. 05012. DOI: https://doi.org/10.1051/matecconf/201823905012

[16] Mooney M., Rinehart R., Facas N., et al. Intelligent soil compaction systems. Washington, National Academies Press, 2010.

[17] Adam D., Pistrol J. Dynamic roller compaction for earthworks and roller-integrated continuous compaction control: state of the art overview and recent developments. Institute of Geotechnics. Vienna, University of Technology, 2016.

[18] Anderegg R., Kaufmann K. Compaction monitoring using intelligent soil compactors. GeoCongress 2006: Geotechnical Engineering in the Information Technology. Atlanta, ASCE, 2006. DOI: https://doi.org/10.1061/40803(187)41

[19] Савельев С.В., Михеев В.В. Исследования напряженно-деформируемого состояния упруговязкой среды при вибрационном нагружении. Вестник СибАДИ, 2012, № 3, с. 83--87. EDN: PBGVFB

[20] Anderegg R., Kaufmann K. Intelligent compaction with vibratory rollers: feedback control systems in automatic compaction and compaction control. Transp. Res. Rec., 2004, vol. 1868, no. 1, pp. 124--134. DOI: https://doi.org/10.3141/1868-13

[21] Pistrol J., Adam D., Villwock S., et al. Movement of vibrating and oscillating drums and its influence on soil compaction. In: Proceedings of XVI European Conf. Soil Mechanics and Geotechnical Engineering. Edinburgh, ICE Publishing, 2015, pp. 349--354.

[22] Wersall C., Nordfelt I., Larsson S. Soil compaction by vibratory roller with variable frequency. Geotechnique, 2017, vol. 67, no. 3, pp. 272--278.DOI: https://doi.org/10.1680/jgeot.16.P.051

[23] Шишкин Е.А., Смоляков А.А. Моделирование взаимодействия вибрационного вальца дорожного катка с уплотняемым грунтом. Транспортное, горное и строительное машиностроение: наука и производство, 2024, № 26, с. 60--67. DOI: https://doi.org/10.26160/2658-3305-2024-26-60-67

[24] Тюремнов И.С., Морев А.С., Краюшкин А.С. Обоснование выбора значений коэффициентов веса показателя уплотнения для систем непрерывного контроля уплотнения грунта для вибрационных катков. Динамика систем, механизмов и машин, 2020, № 8, с. 104--110. DOI: https://doi.org/10.25206/2310-9793-8-1-104-110