工程机械理论复习题(1)重点

工程机械理论复习题

1.叙述工程机械的作业特点和性能要求。

答：工程机械的作业特点：（1）工程机械大多在野外作业，工况复杂，作业对象多变且多为土石方，常常在变载荷情况下工作；（2）大多数工程机械都有作业质量要求。 性能要求：（1）由于工程机械工况复杂，作业对象多变，常常在变载荷情况下工作，因此对机器的可靠性和适应能力有较高的要求：（2）由于对作业质量的要求越来越高，因此要求机器具有良好的控制性能和自动化性能。

2.叙述改进和提高工程机械作业性能。

答：（1）进行机器动态性能的研究,弄清机器工作过程中的牵引性能，各参数的合理匹配程度，行驶能力等，为机器的可靠性设计提供真实依据。

（2）将机械、土木工程的知识紧密结合起来，进行工作装置与作业介质的相互作用研究，找到创新的突破口。

（3）机械智能化。如机、电、液、信一体化的运用。

（4）机器的性能应与施工工艺相适应。采取先进的施工工艺，改进传统的施工方法，将机器工作参数与施工工艺参数结合起来进行系统优化。如机群智能化施工机械的运用。

3.叙述机群智能化施工机械的含义。

答：机群智能化工程机械是指为完成高速公路等建设项目，以实现最优工作效率和最佳的工作质量的同步施工的智能工程机械的组合。即通过对选配的智能化单机的状态、位置、性能、工作质量和施工进度的在线检测，由机群主控站根据施工要求完成机群施工的优化调度和动态管理，完成施工管理部门、机器制造商、施工材料供应商间的有机联系与合作，发挥机群的整体优势和内在潜力，实现施工质量好、资源利用充分、效率高、成本低的综合目标。

4.振动搅拌的作业机理及优点。 答：振动搅拌的作业机理：

（1）搅拌的同时加以振动，使水泥颗粒处于颤动状态，从而破坏了水泥凝聚团，使水

泥颗粒均匀分布；

（2）振动搅拌使水泥颗粒运动速度增大，增加了有效碰撞次数；

（3）加快了水泥颗粒表面的水化生成物，向液相扩散的速度，使水泥水化加速。 振动搅拌的优点：

（1）振动时，水泥混凝土集料间摩擦力大大下降。因此振动搅拌能大幅度节约能量； （2）振动搅拌可以净化集料表面，增加水泥和集料间的粘结力； （3）能有效地提高混凝土的强度，混凝土的流动性也有所改善； （4）在保证混凝土强度不变的条件下，可节约水泥； （5）可以高质量地快速拌和塑性、甚至干硬性的水泥混凝土。

5.振动沸腾加热的作业机理及优点。

答：振动沸腾加热技术的作业机理：将烘干滚筒换成振动筛，在振动加热过程中，骨料在筛网上振动，处在极为疏松的状态，物料的每个颗粒都被透过物料层的气流冲击，在振动及热气的联合作用下，降低了物料间摩擦力，并且骨料颗粒不断混合着，使得加热均匀。

振动沸腾加热的优点：

（1）与滚筒干燥法相比，具有高效节能的特点；

（2）大颗粒物料形成振动沸腾层时，热交换过程更加有效；

（3）加热结果与颗粒组成无关，所以振动沸腾干燥法也为粮食等物料的干燥提供了一条途径。

6.试分析普通压路机压实作业的不足。

答：（1）压路机碾压后，由于密封气体的存在沥青混凝土路面的孔隙率为3～5%，仍存在着减少的余地。

（2）压路机滚轮的接地压力，不能超过被压材料的强度极限，最好是强度极限的0.8～0.9倍，否则被压材料将被压碎，所以增加压路机质量或线压力，来强化压实过程的方法受到限制。

（3）压实过程中，高温混凝土在热状态下应力衰减很快，路面产生塑性变形被压实，但由于密封气体的存在路面层中仍有较大的残余应力。

7.试分析路面真空压实技术的机理。

答：对于普通压实,摊铺和压实沥青混凝土时,骨料颗粒相互靠近而挤压,骨料表面沥青膜的厚度变薄。挤出的沥青要渗入骨料表面的空穴和缝隙中。压缩处在这里的气体，使封闭在孔隙中的气体压力超过了大气压力，层内形成残余应力。实际上除这类封闭的孔隙外,在沥青和骨料相互作用的边界处和沥青组织内，还存在相互贯通并和道路表面大气相通的微孔网络。若在路面上有一密封的真空室,某些微孔网络处于真空室下,这就破坏了混凝土内部相互作用的气、液、固三相间不稳定的力平衡。路层中空气通道的压力就比大气压力低，通道中的气体就朝压力更低的真空室移动。同时，被沥青薄膜封闭在骨料孔隙内的气体压力与通道中气体的压力差陡增，沥青薄膜裂缝，逸出的气泡进入通道而排出。这有助于沥青在表面力的作用下填充到骨料的空穴及缝隙中去，有利于沥青的重新均匀分布。沥青膜的变薄及其微孔和骨料缝隙中气体的排出，使混凝土内部应力下降。因此，真空室的存在为孔隙率数量和尺寸的减少都创造了条件，而这又为进一步压实混凝土提供了极为有利的条件。

8.仿生柔性内村的结构与特点。 答：仿生柔性内村的结构：

（1）由直径相同的钢制圆环、长圆环两种零件编结而成； （2）圆环平放、长圆环竖放；

（3）1个圆环上套有4个长环，使圆环相切排列。 仿生柔性内村的特点：

（1）选择圆环，一方面可以保证圆环组成的间隙，使长环在其上运行灵活，以利于物料与钢环松脱；另一方面，圆环可自身旋转，在圆周上磨损均匀，提高使用寿命。另外，圆环结构简单，便于制造。

（2）采用长圆环，可以减小内衬的厚度，保证圆环间相对运动灵活，还可以缩小钢环间的间隔，以避免漏料，并减小对物料的阻力，便于物料滑动。

（3）由于钢环的这种特殊连接，可以使内衬的各钢环之间无约束地弯折,保证在其任意位置向各方向无约束地产生柔性变形，具有变形、伸缩、蠕动、撕剥、碰撞、摩擦等动作特点，从而在界面粘附系统中产生非光滑效应。

9.试分析仿生柔性非光滑表面减粘降阻的机理

答：（1）仿生柔性非光滑表面局部结构或结构单元间可产生转动柔性和移动柔性，造成土壤对其无法压实，有效地减少仿生柔性非光滑表面上的任一接触单元与土壤间的连续接触时间，减弱了粘附界面的粘附强度。同时仿生柔性非光滑表面的非光滑体表结构使其与土壤间易形成复合界面，在表面的波谷处形成空气截流，使粘附界面无法形成连续的水膜，降低了土壤的粘附能力。因此仿生柔性非光滑表面具有良好的防粘性能。 （2）根据摩尔—库伦定律，当触土表面为仿生柔性非光滑面时，几何非光滑性质使界面接触面积减小；在界面粘附系统中形成的复合界面，使土壤对仿生柔性非光滑表面的单位面积的切向粘附力减小；其表面柔性变形对来自土壤的压力也具有缓冲作用，表现为作用在接触界面上的真实法向压力降低；仿生柔性非光滑表面的摩擦因数小于光滑的金属表面的摩擦因数。上述各项的综合作用，使仿生柔性非光滑表面阻力减小，因此其具有良好的降阻性能。

10.试分析气幕减阻的原理。

答：（1）所谓气幕减阻就是将加压空气注入土壤与工作部件表面，形成不连续的空气层即气幕，从而减小土壤与工作部件表面之间的粘附摩擦阻力。

（2）无充气时滑板受到的粘附摩擦阻力F0?S0?c??tg???S0c?Ntg?，其中c为土壤与滑板间的切向粘附阻力，?为单位面积的法向应力，即接地比压，?为土壤与滑板间的外摩擦角，S0为滑板接地面积 ，N为滑板受到的正压力。

（3）当充气后滑板下形成气幕，设其面积为S，气幕内滑板与空气间的平均摩擦力为?A，则滑板与空气间的摩擦阻力为FA?τAS，由于FA比气幕层以外的滑板与土壤间的粘附摩擦阻力要小得多，在此忽略不计。同时，有压空气对滑板向上的作用产生一定压强，其平均值用p0表示，则空气对滑板的压力为：P?p0S 。此时滑板受到的阻力F?c?S0?S??(N?P)tg?P。

（4）充气后减小的滑行阻力△F = F0 － F = S c + Ptgφ 。即气幕减阻的原因是由于充气后气幕面积的存在，减少了滑板与土壤间的粘附摩擦面积，以及气幕层中气体压力作用在滑板上，减小了滑板与土壤间的正压力，从而减小了滑行时滑板与土壤间的粘附摩擦阻力。

11.例举水泥混凝土中常用的外加剂及其对混凝土的影响。

答：（1）减水剂。减水剂是指在不影响混凝土工作性的条件下，具有减水及增强作用的外加剂。对于新拌混凝土，掺入减水剂，在保持流动性的条件下可以显著降低水灰比，在保持水灰比不变的条件下可以增加流动性。对于硬性混凝土，减水剂的使用能显著降低混凝土的拌和用水量，使得硬化后的混凝土空隙率降低，同时使得水泥具有较好的分散性，从而改善水泥水化程度，二者综合效果可以显著提高混凝土各个龄期的强度；减水剂由于减水率高而使得混凝土抗冻融型性有所提高；掺减水剂混凝土抗渗性能大大高于不掺的普通混凝土，由于掺入减水剂，使得混凝土密实性提高。

（2）引气剂。引气剂是指掺入混凝土拌和物后，经搅拌能在混凝土拌和物中引入大量分布均匀的微小气泡，以改善其工作性，并在混凝土硬化后能保留微小气泡以改善其抗冻融耐久性的物质。引气剂引入的微小独立的气泡在混凝土拌和过程中能起到滚动轴承的作用，使其流动性大大提高，在保持流动性不变的情况下可以减少用水量；同时这些微小气泡可以中断混凝土毛细管渗水通道，使混凝土的抗渗性和抗冻性显著提高；另外，由于气泡的存在，使得混凝土弹性模量略有降低，可以提高混凝土的抗裂性。

（3）缓凝剂。缓凝剂是指能延缓混凝土凝结时间，并对其后期强度无不良影响的外加剂。对于新拌混凝土，缓凝剂可以延缓混凝土的初凝和终凝时间，从而影响混凝土的早期强度；缓凝剂可以抑制水化放热速度，减慢放热速率并降低热峰，从而防止混凝土早期温度裂缝的出现；另外，缓凝剂可以降低新拌混凝土坍落度的经时损失。对于硬性混凝土，掺入混凝剂，混凝土早期强度要降低。

（4）早强剂。早强剂是指能明显提高混凝土早期强度，对后期强度无不利影响的外加剂。早强剂能够加速水泥初期水化，促使水泥凝结硬化，提高其早期强度。

12.简述沥青改性技术的原理。

答：沥青改性技术是在原状热沥青中加入一定比例的添加剂如橡胶、树脂、高分子聚合物等，使这些添加剂在热沥青中软化，这种混合物再经过改性设备中的胶体磨，把其中的添加剂与原状热沥青颗粒用剪切的方式边粉碎边溶合，直到使这些颗粒的粒径达到3 ～ 5μm 为止。这时添加剂与原状热沥青得到了充分的混合，并经过胶体磨的高温高压作用均匀地分布到沥青中形成改性沥青。

13.改性沥青有哪些特性？

答：（1）良好的高、低温特性。在零下46度到零上58度的温度范围内有良好的性能，这是普通沥青无法比拟的。 （2）能够降低路面的噪声。

（3）较好的抗疲劳特性。改性沥青中，高分子以凝胶的形式膨胀，因而粘性增加，在高温条件下搅拌混和，通过解聚作用，以及高分子在沥青中良好的分布，大大提高了沥青的弹性，改善了其抗疲劳特性。

（4）有良好的路面综合性能。改性沥青混凝土路面具有良好的抗渗水性和极佳的排水性能；冬季能减少路面上冰的形成；在雨天能减少水雾形成；路面的抗滑性能力强等。这不仅提高了路面的使用寿命，而且会降低交通事故发生的频率。

（5）降低公路的维修费用。通过使用改性沥青可以提高沥青混凝土的性能，延长公路的使用寿命，从而降低公路维修费用，为防止交通噪音而采用的措施费用（如建设隔音墙等费用）也大大降低了。同时可以减少由于公路本身不适当而造成车祸的事故损失。

14.叙述螺旋布料器中混合料之间存在滑移面的原因。

答：（1）由于螺旋叶片间距在螺旋面上各点都是相同的，所以越靠近螺旋轴的点，混合料粒料离螺旋轴线的距离为 r越近，其升角β越大。

（2）由动力学分析可知，粒料受到圆周方向的切向力Fr?Fsin?????，其中F为螺旋面作用于粒料上的力，φ角是由螺旋面对混合料的摩擦角，因此越靠近螺旋轴，切向力Fr就越大。当圆周方向受到的切向力大到一定程度，和混合料粒料受到的摩擦力、粘聚力、重力无法平衡时，粒料在切向力作用下，就开始随螺旋轴翻滚。因此离螺旋轴越近，粒料越容易翻滚，甚至可能随螺旋轴旋转；而远离螺旋轴的混合料，则在扭转到一定角度后，就与切向力平衡，在轴向力作用下，仅沿轴向运动。

（3）综上所述，在翻滚的混合料与不翻滚的混合料之间存在一分界面——滑移面。

15.叙述影响沥青混合料粒料在螺旋布料器中受力的因素有哪些。

答：（1）沥青混合料粒料主要受到两个力的作用：①螺旋面对混合料粒料的轴向分力Fz，其作用是推动混合料沿轴向运动，起到布料的作用；②螺旋面对混合料粒料的圆周分力

Fr，其作用是带动粒料沿圆周方向运动，但合理利用圆周分力，可以对发生离析的混合

料进行二次搅拌，使之均匀。

（2）由动力学分析可知，圆周分力Fr?Fsin?????，轴向分力Fz?Fcos?????,因此影响圆周分力Fr、轴向分力Fz的因素有：螺旋面升角β、摩擦角φ、合力F、角速度ω。①越靠近螺旋轴的点，β越大，圆周力Fr越大，混合料扭转的程度就越大，而轴向力Fz越小，螺旋布料器的布料效率越低；②沥青混合料的外摩擦角φ与混合料料粒的形状、级配、温度及螺旋叶片的粗糙度有关。φ越大，圆周力Fr越大，混合料扭转的程度就越大，而轴向力Fz越小，螺旋布料器的布料效率也就越低；③圆周力Fr、轴向力Fz与合力F成正比关系，而F与螺旋的转速有关，ω越大，螺旋叶片上的圆周速率vr就越大，由m?vr?0??Frt，粒料速度在圆周力Fr作用下经时间t由0加速到vr，可知vr越大，Fr也就越大，从而合力F也越大。

16.由如图所示的螺旋布料器中混合料粒料的速度特性曲线，分析混合料粒料各速度间的关系。

答：（1）由图可知，粒料的轴向速度?z是r的增函数，而粒料的圆周速度?r则随r的增大先增大后减小，具有最大值?rmax。

（2）当0?r?rA时，此时混合料所处螺旋面的半径在图中A—A虚线左侧，?z?0。混合料粒料

不沿着轴向前进，只在原位置翻滚，产生很大的内部摩擦阻力。该区域为无功区或称纯耗能区 。为避免此现象发生，要求螺旋轴半径r0?rA。

（3）当r?rB时，即图B-B虚线位置，此时vr?vrmax，且vrmax?vz。如果混合料所

vz不大，处螺旋面半径在A—A线和B—B线之间，即rA?r?rB时，但vr较大，由于vr?vz，

混合料粒料形成沿合成速度方向的附加抛射物流，影响混合料的轴向布料，并产生使混合料集料离析的趋势。该区域为低生产率、高能耗区。

（4）当r?rc时，即图中C-C虚线位置，此时vz?vr。如果混合料所处螺旋面半径在B—B线和C—C线之间，即rB?r?rC时，混合料轴向移动速度仍然不大, 而圆周速度仍然比较大。由于圆周速度大于轴向速度, 混合料沿着其合速度方向形成的一股附加物料流，有时会越过螺旋体抛射,从而影响混合料的轴向输送。

（5）当r?rc时，此时混合料所处螺旋面半径在图中C—C线右侧，vz?vr。vz快速增加，而vr下降，混合料流的整体运动形态表现为布料槽内的轴向运动.混合料轴向移动的平均速度大, 圆周速度小,物料内部的相对运动小,属于高生产率区。该区域为理想的沥青混合料布料区。因此，螺旋布料器的螺旋叶片外径应该满足：D?2rc。 （6）综上所述，螺旋布料器输送混合料时，靠近螺旋轴的部分物料随螺旋轴的旋转而翻滚，将产生较大的内部摩擦阻力；混合料远离螺旋轴时，有利于轴向输送，离析少，效率高。

17.叙述充盈系数大小对螺旋布料的影响。

答：（1）充盈系数较大（k?70%）时，沥青混合料的堆积高度约为螺旋直径的2/3，及通常所说的不布满。①此情况的优点：螺旋布料器的布料阻力较小，生产能力相对较大；②缺点：在螺旋叶片的作用下，混合料流形成不完整的半螺旋流，垂直于布料方向的紊流脉动较明显，垂直于布料方向的运动增加，导致集料的离析较大。

（2）当充盈系数很大(k?100%)时，螺旋布料器被沥青混合料完全埋没，即通常说的满布。此情况下，螺旋布料器被沥青混合料完全埋没，沥青混合料使螺旋布料器有了个“外套”。①其优点是：虽然在螺旋叶片的作用下，混合料流也是形成不完整的螺旋流，粒料的运动状态伴随着局部紊流，但由于“外套”的存在能够减少粗集料向外抛甩， 从而减少了集料的离析。同时满布的情况下，螺旋布料器生产能力较高。②其缺点是：由于“外套”层没有受到螺旋叶片的直接作用，轴向运动速度相对较低，这层混

合料在布料槽中滞留的时间相对较长，热量散发较多，在宽幅摊铺作业时，极易发生温度离析。

（3）综上所述，研究人员建议，在宽幅摊铺作业时，为了减少集料的离析，沥青混合料的堆积高度最好达到螺旋直径的4/5。

18.叙述土方机械工作部件的基本参数及其对切削阻力的影响。

答：（1）土方机械工作部件的切削元件一般采用楔形的切削刃，其几何参数:有①切削角ɑ；②尖劈角β；③后角δ；④前角γ。工况参数：有①切削深度hc；②切削宽度b；③切削速度v。

（2）切削时，切削刃通常做两个方向的运动,沿着工作面的运动，它起着分离土屑的作用,以及切入工作面的运动,它改变土屑的厚度。在切削土壤时，应尽量减少土的压缩变形，而使大部分土壤发生剪切、拉断、弯曲变形破坏。因此可知各参数对切削阻力的影响：①减小切削角ɑ，即增大前角γ（????90?）可降低切削刃对土壤的压缩作用，而增大其剪切作用，从而可减小切削阻力，但切削角ɑ不可太小，因为当尖劈角β一定时，切削角ɑ减小时，后角δ减小（?????），会增大切削刃与土壤之间的摩擦力而将刀具磨钝，增加其切削阻力；对于尖劈角β，减小β可以增大切削刃对土壤的剪切作用而减小切削力，但是β太小不能满足切削刃的强度要求，因此要在满足切削刃强度的情况下适当减小尖劈角β。②切削深度hc和切削宽度b的大小直接影响切削土壤的多少，切削深度越深，切削宽度越大，切削的土壤越多，抵抗的阻力越大，因此其受到的切削阻力越大；对于切削速度，当切削的各参数一定时，切削速度越大，土壤脱离土层的时间越短，其受到的冲量越大，因此其受到的切削阻力将越大。

19.叙述土的可切削性指标及其影响因素。

答：（1）切削比阻力（单位横断面面积的最大切削阻力）。其影响因素有：①含水量：土的剪切强度随含水量呈双曲线下降趋势，因此含水量越高，其切削比阻力下降；②密实度：土越密实，越不容易切削，因此其切削比阻力越大；③土中硬杂质的成分和数量：土中含硬杂质越多越硬，越不容易切削，因此其切削比阻力越大；④土的静结构：土的连接结构越紧密，内摩擦越大，越不容易切削，因此其切削比阻力越大；⑤土的负温(零

度以下)：土的剪切强度随土的负温呈指数上升趋势，因此土的负温度越高，土地冻结越严重，其切削比阻力越大；⑥含盐量：当含盐量达3%以上时，盐的含量将使切削比阻力成倍增长；⑦土的组成：例如在同等含水量情况下，土的切削比阻力随粘粒含量的增加成线性上升趋势。

（2）粘附性。其影响因素有：①粘粒的含量：粘附力的大小与土体中粘粒的含量成正比；②可溶性的盐含量:粘附力与可溶性的盐含量有极大关系，盐离子的参与使粘附力大幅度增加；③含水量：含水量是粘附力产生的首要条件，适量的水作为中介，能使土与金属表面的接触面积增大。

（3）摩擦磨损性。其影响因素有：①土壤硬度：土壤越硬越容易造成刀具的磨损；②土中硬质成分含量：土中硬质成分含量越多越容易造成刀具的磨损；③切削工具与土之间的正压力：压力越大，摩擦阻力越大，越容易造成刀具的磨损； ④切削角：切削角越小，越容易造成刀具的磨损。

（4）入土性。其影响因素有：①土体的压实强度：土体压实强度越大，越不容易入土；②土体的成分：如干硬的粘土、板黄土、盐碱土等，表面非常坚硬，不容易入土；③土体中硬杂质的含量：当土中夹有石块、树根、铁矿石等杂物时，不容易入土。

20.简述改进土体可切削性的途径。 答：（1）1.从机械本身考虑

①选择合适的作业功率、作业速度。②选择合适的工作装置的结构。例如以斗齿代替刃口,以松土耙代替挖斗，进行聚能切削，以提高单位切削力。③工作装置表面材料改性。例如纳米技术、高强度耐磨材料、防粘附材料或涂层，可以降低摩擦磨损性，起到减粘降阻的作用。④工作装置表面改形。例如优化切削刀具曲面、柔性非光滑表面、柔性仿生技术，可以起到减粘降阻的作用。 （2）从土壤的物理力学性质入手

①使土壤磁化，改变土壤的物理力学性质发，达到减粘降阻的目的。

②利用水对土的结构强度和粘附性的影响来改变土体性质。例如对泥泞路面进行风干，可以降低其粘附性；将砂质板土及板盐土水解，可以降低其切削比阻力。③利用冻土的特殊热效应进行作业。例如火钻、热切削、将冻土加热，并盖上保温材料，可降低土的切削比阻力。

（3）从切削工具与土体的相互作用过程入手

①振动切削和冲击作业。振动可使界面液化，实现自润滑，冲击可以聚集能量，提高单位切削力。②表面润滑。例如气体润滑、液体润滑、电渗法润滑，可以降低摩擦阻力。 ③采用合理的运动轨迹和运动方式。例如将土体主动流入土斗(在土斗运动过程中)变为被动地扒入土斗，以及靠自重卸斗变为强行推土出斗等措施，用于对付粘性强的土，则效果会好的多。

④采用新型切削方式。例如爆破式机械切削、高压水射流切削、静压膨胀辅助切削、热能切削。

21.简述机器动态牵引性能现场试验及试验室试验方法的优缺点。

答：（1）现场试验法：其优点在于试验是在实际条件下进行的，试验结果能够真实地反映机器的实际作业性能，并且它不需要复杂的模拟加载设备，因此其试验手段比较简单。其缺点在于试验条件很难达到完全一致，试验结果的重复性和可比性往往比较差。 （2）试验室试验法：其优点是能较好地保证相同的试验条件与负荷工况；可以保持某些因素不变，人为地变动某个因素，以便分析该因素对机器性能的影响；可以采用更为精密的仪器设备，而在现场试验中，精密仪器的使用往往要受到恶劣使用环境的限制。其缺点是不可能做到完全复现现场的使用条件和负荷工况，此外它还通常需要复杂的试验台架、昂贵的设备投资。

22.叙述推土机动态性能现场试验时，将其作业模型化的方法。

答：（1）将它的整个工作循环分解为：铲刀切入、定深集土、铲刀退出、水平运土、卸土、倒退等工序。各工序所移动的水平距离，应严格按规定执行，且各工序的速度挡位应保持一定。推土过程应尽量保持满铲作业和最大的运土量。

（2）试验场地应事先用石灰粉划线进行分段，并树立标杆，以便驾驶员能及时把握自己的操作。

（3）应挑选并固定驾驶技术熟练的司机进行操作，并在试验前根据作业方法的模型进行训练。

（4）司机在操作时应按规定的取土和运土距离进行操作，切土时应逐步加大切削深度，至一定切深后保持不变，并保证在取土距离终了时达到满铲（不允许二次取土）。

23.理想的模拟加载设备应该满足哪些要求？

答：（1）模拟加载系统应具有不同控制方式的选择能力（例如：位置控制、力矩控制、转速控制）；

（2）具有精确控制运转参数变化的闭环控制系统； （3）具有高精度的功率、扭矩、转速等参数的测量能力；

（4）测功器的转动惯量或平动质量要小，对任意指令信号都能迅速准确地跟随； （5）控制系统的输入、指示、记录、安全报警都为电信号，以便利用计算机控制和进行数据的显示、记录和处理；

（6）宽功率范围的无级调节，且功率的吸收要容易； （7）兼有静态测功能力；

（8）质量轻、体积小、工作可靠、调节方便、低的设备投资和使用成本。

24.叙述推土机动态性能测试产生非平稳数据的原因及其处理方法。

答：（1）推土机循环作业的特点，以及驾驶员有意识操纵铲刀的工作方式是推土机动态性能测试产生非平稳数据的主要原因。

（2）处理方法：严格控制试验条件，使推土机的作业过程和司机的操纵动作模型化，测试所得的不平稳随机数据中将包含着某种确定的缓慢变化的趋势项，按最小二乘法原则采用曲线拟合的方式将趋势项分离出来，就可以得到非平稳的确定性分量和平稳的随机分量。对于这一数据模型，可按时间和试验序次两个坐标轴来进行数据处理。在时间轴上对经消除了趋势项后的试验数据，在整个时间域内按总体平均的原则进行处理。在试验序次轴上则对于每一给定时刻按总体平均的原则进行处理。

25.叙述推土机在负荷波动工况下性能下降的原因。

答：（1）负荷波动引起发动机转速的变化，造成了供油调速系统的惯性，进、排气中气流的惯性，发动机零件的热惯性，从而改变了发动机工作过程的合理组织，破坏了燃料调节系统与发动机工作过程的正确配合，使发动机的实际输出功率下降。

（2）若负荷波动使发动机工作在非调速区段，由于调速特性的非线性，它会造成发动机的功率利用不足。

（3）变负荷使发动机零部件承受附加的动载荷，破坏了润滑系统的正常工作，从而加大了发动机的机械损失。

（4）推土机水平牵引负荷及垂直负荷的不断变化将导致行走机构滑转率的不断变化，降低其行驶性能。

26.试分析推土机滑转率动态特性偏离其静态特性的原因。 答：（1）在推土机推土的过程中，水平和垂直负荷是不断变化的，它们的波动会引起行走机构支承面压力中心和支承面积的变化，同时垂直负荷的波动还会引起机器附着重量的变化。在推土过程中，当推土阻力不断增大时，其水平牵引力和垂直负荷也相应增大，机器附着重量减小，同时行走机构支撑面压力中心逐步往前倾，支撑面积逐渐减小，从而导致地面对机器的附着力不断降低，推土机滑转越来越严重，并且随着水平牵引力的不断增加，机器滑转率增加的越来越剧烈，也就是说滑转率关于水

平牵引力的函数是一非线性下凹函数。如图所示，为滑转率关于水平牵引力的静态特性曲线，当水平牵引力TX波动时，它对应的平均滑转率?与平均水平牵引力TX在静态特性曲线上对应的滑转率δs（TX）是不一致的。也就是说，推土机水平牵引力与滑转率之间的非线性关系是导致滑转率动态特性偏离其静态特性的一个重要原因。

（2）在动态牵引力的作用下，土壤的剪切强度等力学性质偏离它们的静态值，这也是导致滑转率动态特性偏离其静态特性的一个重要原因。

27.叙述混凝土搅拌的主要任务是什么。

答：在混凝土中，只有当所有组分均匀分布和每一骨料颗粒都被水化物薄膜包围时，混合物的胶凝结构才最稳定。这样的结构消除了混凝土内部的宏观及微观缺陷，凝固后才有最大强度。 因此，一般认为混凝土搅拌的主要任务是[9： （1）各组分均匀分布，达到宏观及微观上的均质；

（2）破坏水泥粒子团聚现象，使其各颗粒表面被水浸润，促使弥散现象的发展；

?s?s(Tx)?TxTxP(Tx)Tx（3）破坏水泥粒子表面的初始水化物薄膜包裹层；

（4）由于集料表面常覆盖一薄层灰尘及粘土，有碍界面结合层的形成，故应使物料颗 粒间多次碰撞和互相摩擦，以减少灰尘薄膜的影响；

（5） 提高混合料各单元体参与运动的次数和运动轨迹的交叉频率，以加速达到均质化。

28.叙述搅拌过程中的两种运动的特点。

答：（1）对流运动：物料的宏观运动，其目的是为了拌匀，保证各组分在宏观上的均布，满足混凝土使用的基本要求，由搅拌室内的循环流动来保证。

（2）扩散运动：物料的微观运动，其目的是为了拌透，使各相表面间良好的结合，达到微观上的分布，改善混凝土的性能，可通过使用添加剂、振动搅拌等来实现。

29.叙述普通的自落式和强制式搅拌的不足之处及振动搅拌的优点。

答：（1）搅拌是物料间扩散、剪切及对流的过程。振动时，水泥混凝土集料间摩擦力大大下降。因此利用振动搅拌混凝土能大幅度节约能量。

（2）普通搅拌机中虽充分利用扩散、剪切及对流机理使混凝土混合料达到宏观均匀性，但是还不能使细小颗粒和拌和水均匀分布，仍有15~30%的水泥呈团粒状。水泥的这种聚团现象影响着混凝土的和易性和强度的提高。

（3）就自落式和强制式搅拌原理而言，要增加物料颗粒间的碰撞次数，在保证生产率不变的情况下，使混合料达到宏观及微观上的均匀，就必须提高工作机构的转速。而对于自落式搅拌机，当其滚筒转速超过临界转速时，物料在离心力的作用下会依附于滚筒内侧与之共转，不能达到搅拌目的。对于强制式搅拌机，搅拌速度过快时，离心力较大，混合料中不同质量的颗粒会以不同的速度抛离搅拌叶片，造成物料离析，使物料难于均匀分布。

（4）对于振动搅拌，它在搅拌的同时加以振动，使水泥颗粒处于颤动状态，从而破坏了水泥凝聚团，使水泥颗粒均匀分布。同时振动搅拌使水泥颗粒的运动速度增大，增加了有效碰撞次数，加速了水泥颗粒表面水化生成物向液相扩散的速度，使水泥水化加速，保证了塑性以至干硬性混凝土的快速而高质量地拌和，既高效又节能。此外，还可净化集料表面，增加水泥和集料间的粘结力。

30.对沥青路面再生设备的要求有哪些？

答：（1）添加的新骨料需加温干燥，而旧料中的沥青在高温下会分解，不能在烘干筒内同时加热新骨料和旧料，因此旧沥青混合料的升温方法及在搅拌机中的加入地点就至关重要，应有对骨料和旧料的加热温度准确控制的加热装置。

（2）旧料在加热之后很难分级计量，因此须对旧料的成分预先检验，根据老化程度和使用条件确定新添沥青、新骨料及旧料的比例以及沥青再生添加剂的种类和加入量，有高准确度的配料计量装置。

（3）要获得性能优良的再生沥青混凝土还需要均匀而且充分的搅拌装置。

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