建機の酒井重工業株式会社 ローラー重機の製造メーカー

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 振動ローラは自重による重力に加え、ロールを強制振動させて自重の約1〜5倍の動荷重を付加することによって、締固め作業を効果的に行うことを目的とする締固め機械です。

 振動ローラは、主に第二次大戦後にヨーロッパを中心に開発研究が行われ、高速自動車専用道路網の拡大・延長、空港・港湾施設の増設、都市復興再開発整備等の土木工事の急増に伴って発達してきました。

 振動発生機構の開発に平行し、振動による動的締固めのメカニズムについての研究解析も地道に進められてきています。特に近年に至り、各種の解析とパソコンによるシミュレーションが可能となり、それらの効果の応用技術が更に開発されて、振動ローラの利用分野の拡大が予測されます。また、更に、深さ方向への締固めの能力増強や、省エネ・環境保護を目的とした新たな振動モードを持った振動ローラの開発も実用の域に達しています。

 以下について振動のメカニズムと、従来型の振動システムについて解説いたします。
1.振動による締固め

 第1図 振動による締固め
 土のような材料に振動を与えると、土粒子間の摩擦力が低下し、粒子同士が自重で落ち込み、全体として密度が大きくなります。即ち、締固まります。(第1図)

 振動を利用した締固めでは、起振力振動数振幅の3つが大きな要素となります。
2.起振力(遠心力)
 ひもの先におもりを付けて振り回すと、手がおもりの方向に引っ張られようとする力を感じます。
 これは、おもりに発生した遠心力によるものです。おもりが重いほど、また早く回すほど、さらにおもりと手の距離が長いほど遠心力は大きくなります。(第2図)

 振動ローラは、ロール内または外に取り付けた偏心軸を回転させて遠心力を発生させます。
 この力を起振力と言います。(第3図)

 第2図 遠心力

 第3図 起振力
3.振動数

第4図 振動数
 振動数とは、単位時間当りの偏心軸の回転数のことで、Hzで表します。締固めに必要な振動数は材料によって異なります。
 どの材料にも固有振動数と言うものがあり、これと等しい振動数を与えると材料は激しく振動します(共振という)。実際の締固めでは固有振動数に近い振動数を(機体への影響を考慮して)与えれば最も効果的です。(第4図)
4.振幅

第5図 振幅
 振幅をかけるとロールが上下に運動します。この上下に動く距離を振幅と言います。(第5図)
次回より、SAKAIが開発した各種振動システム、垂直振動・水平(章動)振動・可変振幅型振動について紹介いたします。
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SAKAInews第4号(1999年10月1日発行)より

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