什么是多功能摊铺机？

从沥青摊铺机演变来的多功能摊铺机%无论是用

来铺设沥青混合料1稳定土还是899材料%都显示了

高效率1高质量的优越性0这种结构的摊铺机从结构上

看%无非都是一个主机拖动一个浮动式熨平板来工作

的%目前在高等级公路建设的应用中占绝大多数0

与其他类型的机器不同%多功能摊铺机的发展与

成功是筑路技术人员1建材技术人员1机器制造技术人

员之间紧密合作的结果0质量的改善和费用的降低%均

靠这三方面人员的共同努力0由于新压实技术的发展%

以前靠平地机1路拌机等机器完成的稳定材料铺设工

作也由摊铺机完成%从提高道路质量和经济性方面讲%

新技术显示出了强大的潜能0

关于如何修筑公路的面层%经常见诸于各种专著0

各种筑路机械的特点%机器自身如何操作%摊铺机随机

附带的说明书一般都给出了详细的说明0但在实际使

用过程中%摊铺机如何最大限度地发挥其功能%如何与

实际工况相适应%如何以最快速最简单的方法进入正

常作业状况%不同的操作者有着不同的习惯0笔者通过

大量的实际摊铺经验%结合设计摊铺机的理论知识%对

使用中的一些难点1误区予以分析%为实际摊铺作业提

出指导性意见0

:在正常工作时发动机的转速必须达到额定值

工程机械使用的发动机区别于其他车辆的一个很

重要的特征就是调速特性不同0为了保证摊铺机所有

系统都能在最佳值工作%首先要保证发动机的转速达

到额定值0摊铺机在出厂前%发动机转速都是经过精确

测量并且标定过的%一般都有怠速和最高速的限位%但

是要注意的是%在没有负载时%通过转速表显示的发动

机转速应高于额定值%这时的输出功率实际上小于额

定功率0当摊铺机在全负载情况下工作时%发动机按照

正常特性降速到额定转速%输出功率达到最大值%这一

点对于进行稳定材料摊铺需要很大功率%是非常关键

的0图$是某摊铺机使用;2$*$+发动机的输出

特性%它的额定转速为&&** @ABC%额定功率为$4-

DE%最高空运转转速是&3** @ABC0

图$摊铺机发动机输出特性

多功能摊铺机都采用

了液压驱动技术%从简单

的油缸动作'如料斗1提

升1伸缩等.到复杂的泵1

马达系统'如行走1螺旋1

刮板等.%发动机的动力都

是通过液压系统来传递的%这些系统的设计都有一个

最基本的参数FF发动机转速0所有这些参数都是额

定转速下的标准值%如果发动机转速过低%会导致未加

控制的液压系统'如刮扳1螺旋1油缸等系统.的动作速

度减慢或转速降低%有闭环控制的系统系统参数范围

减小%液压系统达不到设计的最佳值%影响摊铺机的工

作效率0

G摊铺层厚度的控制原理及熨平板的调整

厚度控制是摊铺机作业过程中的主要控制内容之

一0一般情况下%摊铺机熨平板与地面之间要有一个夹

角H%这个角度数值很小'小于$I.0正因为有这个角度

的存在%熨平板所受的外力使它维持了一个恒定的高

度FF我们获得了摊铺厚度0如果决定熨平板受力的

因素%如行驶速度1熨平板前的堆料1料的温度1成分1

熨平板的仰角等等发生了变化%会导致摊铺厚度的变

化0这些因素和熨平板的绝对高度'摊铺厚度.之间没

有直接联系%因而%只要材料1速度1成分1堆料高度参

数等不变%摊铺机处于稳定摊铺状态%无论摊铺厚度是

多少%这个仰角H是恒定不变的0这个观点是错误的%

摊铺厚度的变化%仅仅是熨平板和大臂在垂直方向上

的平移0理论上讲%熨平板牵引点标尺上升多少%稳定

后摊铺厚度将增加多少0在实际摊铺过程中%还要考虑

一个虚铺量JH0当然%其他因素恒定不变%外力使仰角

H这一个因素产生变化量JH'增大或减小.%必然会使

熨平板所受合力发生变化%产生垂直方向的运动即摊

F4$F

第$K卷'总第L3期.筑路机械与施工机械化&**$(4

万方数据

铺厚度的变化!一直到#消失!熨平板的仰角又回到

#为止$实际摊铺过程中!正是通过主动调节仰角#来实

现厚度变化的$如摊铺厚度为%!指示标尺在&时为

稳定摊铺状态!这时仰角为#!人为将熨平板牵引点指

针提高到'&!仰角变为#(#!熨平板的力平衡被破

坏!开始爬坡!经过一段距离熨平板高度上升到%(

)!仰角又回到#!整个系统又进入了平衡状态!稳定的

摊铺厚度增加了!这个距离与指示标尺的位移是一样

的!前牵引点的高度也上升了)!这种调节是通过油缸

调节牵引臂来实现的$

几乎所有的熨平板在后部都有一个调节机构!有

摇把*双头螺母*丝杠等!通过这个机构也可以改变熨

平板的仰角!如摊铺厚度为%!指示标尺在&时为稳

定摊铺状态!这时仰角为#!人为将熨平板后部调节双

头丝杠调节变长!前牵引点不变!仰角由#变为#(

#!熨平板的力平衡被破坏!开始爬坡!经过一段距

离!熨平板高度上升到%()!仰角又回到#!整个系统

又进入了平衡状态!稳定的摊铺厚度增加了)!这时前

牵引点的高度位置没有变化$

在实际摊铺过程中什么情况下要调节熨平板上的

这个丝杠!完全依赖于实际工况!摊铺厚度增大实际上

是熨平板向上的平移!如果摊铺厚度接近极限摊铺厚

度+大于,--../!这时!前调节油缸已经差不多完全

缩回了!在控制过程中!如果需要增大仰角!而且变化

量较大!就没有多少调节量!这时!必须通过后部的调

节机构来补偿$当然!在这种情况下!如果地基很平整!

前油缸动作范围很小!完全可以继续工作!丝毫不影响

摊铺质量!所以!按照摊铺厚度调节后部调节机构!并

不是必须的$

从上面的论述可以看出!摊铺机前方的指示标尺

刻度!与实际摊铺厚度之间并不是绝对对应的!在同一

个刻度位置上!可以通过后部的调节机构获得不同的

摊铺厚度$但是!当后部调节机构确定后!标尺的变化

量与厚度的变化量是相等的$在实际过程中!有时会看

到在自动调平控制器的作用下!前标尺移动量很大!但

厚度变化并没有那么大!这是因为路面上的误差!总是

随机出现的!摊铺机在行进过程中!一个误差尚未调节

完成却已经过去!下一个误差又开始调节了!实际上!

自动调平控制过程就是一个连续的不完全控制过程$

0调平系统的过渡距离

正如上面所提到的情况!多功能摊铺机的自动调

平系统的调节过程总是在动态中进行!过去总是提到

一台摊铺机在作业过程中!经过几个大臂长才能调节

到位!实际上这个长度因每种机型而不同$图,是某沥

青摊铺机在一个大臂长度内从一个位置变化到另一个

位置时高度的变化曲线!在经过一个大臂长时!还剩余

12345调节量6图1是该机经过五个大臂长时的变化

曲线!五个大臂长后!还剩余-375调节量$这个变化

过程受大臂长度*熨平板质量*底面尺寸*摊铺速度*摊

铺材料等因素的影响$

图,厚度在一个大臂长度内的变化

从图1可以看出该机

前进两个大臂长度时!已

经调节到总量的423&5!

如果地面误差为,..时!

调节量剩余,8'13&59

-3,7..!用普通的测量方

图1厚度在五个大臂长度内的变化

法已经很难测量出了!在

三个大臂长时!调节量剩

余&5!一般认为!经过三

个大臂长就可以达到要求

了$

:平整度的控制及基准的选择

基准是整个控制的第一因素!比较直观!常用的方

式有打一条钢丝*利用已有的参考面*各种形式平均梁

这三种!平均梁的工作原理*使用方法已有专门的论

述!前两种在使用过程中仍有些因素需要考虑;

+'/钢丝拉紧力必须适中$过松会在两个支撑桩

之间形成较大的挠度!产生控制误差!如图<+=/所示$

图<钢丝基准的误差

如果钢丝过紧!则有可能引起传感器感应臂的跳

动产生另一种误差!如图/所示$调平控制器内部

的电子滤波装置会自动找出振动位置的平衡点!并且

将平衡点的轨迹作为基准线!形成向上的挠度$

钢丝的张紧度必须经过仔细的调节!同时根据所

摊铺的材料*厚度等选择振动*震捣频率!避开共振点!

如果振动仍然很大!还可以调节调平控制器的配重块*

扭力弹簧等$

+,/在利用钢丝或者已有的平面为基准时!还会

带来另外一种误差!如图&所示!由于设置的钢丝

点到摊铺机熨平板左端@点距离较大!当熨平板右端

图&右侧调节对左侧的影响

A点受右边调平控制器正

常调节抬高%+或受横坡

控制器调节产生角度#/

时!整个熨平板绕@点旋

转!便会在左侧检测点

B2'B

CDEF'4+GH.I万方数据

处产生一个向下的位移!这个左侧控制器认为这个

!是摊铺厚度偏离了基准于是迅速作出调节使熨平

板左端#点抬高同时$点也随之升高直到!%&

为止这就是左端随右端产生的伪误差由于!%'

(#$)#*+#$是左控制器到熨平板左端的距离#*

是熨平板的工作宽度所以只有尽量减小#$才能有

效地减小误差!,这就要求设置钢丝或安装调平控制

器时尽量靠近熨平板,

-螺旋分料装置及离析的控制

摊铺过程中另外一个很重要的问题是如何防止离

析现象这种对路面强度危害性极大的病害有纵向和

横向两种现象,纵向离析如图.所示,大量的试验以

及摊铺的实际都表明纵向离析现象是由螺旋分料器

结构所产生,

图.纵向离析带

由于常用的多功能摊

铺机所铺设的材料都是从

中间向两边输送的在螺

旋送料槽这个开式空间

里由于结构的需要必须

有一个中间驱动的链轮箱在两端还必须有多个加长

支撑这些支撑造成了螺旋的不连续同时为材料的流

动增加了阻力料流在这个空间内大粒径材料和小粒

径材料分离造成了多条离析带,

多功能摊铺机的螺旋分料器结构如图/所示对

比实验证明螺旋叶片距离熨平板前挡料板空间0越

小物料下流的阻力就越大越容易造成离析现象1同

时螺旋叶片距离地面高度'越小越容易造成离析现

象1摊铺厚度越厚越不容易造成离析1另外一个很重要

的原因是物料淹没螺旋的高度一般情况下螺旋叶片

被物料淹没得越多越不容易造成离析,在实际摊铺

中0在机器制造时已经决定摊铺厚度不能轻易改

动所以如果出现比较严重的离析现象可以通过两

种途径来缓解2一是提高整个螺旋系统的高度但是由

于螺旋高度的变化一般有限改变起来不方便1二是通

过调整超声波料位器使物料淹没螺旋叶片的大部分

一般至少在3)4以上这样使得物料从中间向两边运

动是整体移动而不是不断翻滚避免了大小料分离

有效地抑制离析现象,当然过高的料位必然造成螺旋

输料阻力的增大对发动机的功率储备要求进一步提

高,

图/螺旋输料空间

另一种离析现象如图

5所示称之为横向离析

带这种现象的产生与摊

铺机自身的因素关系不

大它主要是由作业方法

带来的在摊铺机的一个工作循环中沥青拌和站的卸

料器向卡车卸料时形成锥状堆料第一次造成了在卡

车料斗中的离析1当卡车向摊铺机料斗中卸料时又一

次形成锥状堆料在摊铺机料斗中形成二次离析一个

工作循环完成后卸料卡车离去摊铺机将料斗收起

这时留在最后的大粒径的材料全部送到螺旋分料器

形成了一条又一条的横向离析带,图5横向离析带

解决这种问题最有效

的措施是每一辆卡车卸完

料时不要将螺旋料槽中

的材料铺完料斗收起余

料送入刮板输料器后放下料斗将新料及时卸入摊铺

机以便在刮板6螺旋输送过程中新旧材料充分混合

有效地抑制离析现象,

7震捣系统的作用及虚铺量的选择

目前多功能摊铺机最大的优点是可以铺设多种材

料在摊铺机设计时除了增大功率储备量6增强输料系

统的能力6提高平整度6稳定行驶速度6提高摊铺厚度

和宽度等因素外很重要的一点是都带有一套强劲的

震捣系统以便在铺设基层材料时提高预压实度,压实

度的提高与震捣系统的频率6振幅6摊铺速度6摊铺厚

度6材料成分等选择有关图8是某摊铺机在铺设稳定

材料时压实度的曲线表明行走速度是密实度很重要

的因素在没有对行驶速度进行闭环控制的摊铺机周

期性的负载变化会使行走速度产生波动从而使密实

度周期性的变化,

图8预压实度与振捣振幅6

行走速度的关系

根据材料的不同选

择合适的虚方系数是保

证路面厚度的重要因素,

由于材料的差别图9&是

某摊铺机铺设稳定土基层

的压实曲线表明虚方系

数随摊铺材料厚度会有一些变化过去粗略认为同一

种材料取同一种虚方系数并不是很精确,这个系数要

根据不同的材料做实验得出,

图9&虚方系数与摊铺

厚度之间的关系

多功能摊铺机正确6

高效的使用最大限度地

发挥它的作用仍需要筑

路技术人员6建材技术人

员6机器制造技术人员紧

密结合总结经验来加以

提高,随着我国高等级道

路的进一步发展多功能摊铺机需求量仍然很大对它

的功能使用提出了更高的要求正确的使用方法已变

成一个很重要的课题

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