Frequentie en amplitude
De parameters die karakteristiek zijn voor de trillende beweging van de wals zijn de frequentie en de amplitude.
- De frequentie f in Hz is het aantal trillingen per seconde en wordt ook wel aangeduid als het toerental; deze grootheid wordt in alle walsspecificaties genoemd als een van de belangrijkte machinegegevens. Bij trilrollen ligt de frequentie gewoonlijk tussen 25 en 50 Hz. Bij sommige rollen is de frequentie regelbaar; bij de meeste is hij gefixeerd. In het algemeen wordt een frequentie toegepast die ligt boven de resonantiefrequentie van het systeem trilrol-ondergrond, ten einde overmatige slijtage van de lagers bij de resonantiefrequentie te voorkomen. Het trillingsgetal of de eigen frequentie van zogenaamde soft-soil-ondergrond (zand, klei) bedraagt ongeveer 10 - 15 Hz; dat van het trillende systeem machine-ondergrond ligt hoger en bedraagt circa 15 - 30 Hz, afhankelijk van de grondsoort en de trilwals.
De hoeksnelheid ω waarmede de excentermassa ronddraait bepaalt de grootte van de trilfrequentie: f : ω = 2πf. - De nominale amplitude van een opgewekte machinetrilling wordt gedefinieerd als:als de excenterafstand r in mm wordt uitgedrukt en de beide massa’s m en Mo in kg of t.
De grootheid A representeert de halve ‘peak-to-peak’-afstand van de verticale beweging van de rol.
De nominale amplitude is de amplitude die wordt gemeten als de trilrol op een zacht, elastisch medium zoals bijvoorbeeld rubber is opgesteld. Tijdens het verdichtingsproces treedt een andere amplitude op dan deze nominale of rolamplitude, omdat behalve de trilrolmassa een bepaalde grondmassa mede in trilling wordt gebracht.
Deze in het terrein optredende amplitude wordt de werkelijke of effectieve amplitude genoemd; de grootte ervan wordt mede bepaald door de ondergrondeigenschappen. Indien het systeem wals-ondergrond in resonantie raakt, zal een grotere amplitude dan de nominale ontstaan, evenals wanneer de rol stuitert op een zeer hard oppervlak. Voorts neemt de amplitude in het algemeen af met de diepte.
Toepassing van een grotere nominale amplitude heeft een grotere dichtheid van grond alsmede een grotere dieptewerking van de apparatuur tot gevolg. Verandering van de amplitude kan bij gelijkblijvend toerental worden bewerkstelligd door verandering van de excentermassa, van de excenterafstand of van beide. Meestal wordt op eenvoudige wijze de excenterafstand aangepast waardoor twee amplitudes mogelijk zijn die een factor 2 verschillen; zie figuur 4.12.[ link ]F iguur 4.12 Posities van de excentermassa’s bij een wals met variabele amplitude
Een dergelijke verdubbeling van de amplitude levert in het frequentiegebied tussen 25 en 50 Hz, waar het verdichtingseffect gewoonlijk al maximaal is, een duidelijke vergroting van het verdichtingseffect op; zie figuur 4.13.[ link ]Dit verschijnsel doet zich voor bij alle grondsoorten, maar het meest geprononceerd bij zeer grofkorrelig materiaal, waar meer bewegingsvrijheid voor de grote korrels leidt tot gemakkelijker herschikking, en bij cohesief materiaal, waar hoge spanningen noodzakelijk zijn voor de verbreking van cohesieve contacten ten behoeve van herschikking.Figuur 4.13 Vergroting van het verdichtingseffect bij verdubbeling van de amplitude
Voor de verdichting van dikke lagen grond dienen trilwalsen in het algemeen een werkelijke amplitude te bezitten van 1,5 à 2 mm in combinatie met een frequentie van circa 25 à 30 Hz. Ook voor korrelige funderingslagen waar een hoge verdichtingsgraad wordt gevraagd is een dergelijke combinatie van grote amplitude en relatief lage frequentie aan te bevelen. Bij de verdichting van asfaltlagen is een werkelijke amplitude van 0,4 à 0,8 mm in combinatie met een frequentie van circa 33 à 50 Hz gunstig; deze combinatie kan ook succesvol worden gebruikt voor verdichting van fijnkorrelige en gestabiliseerde funderingslagen.