以柴油為燃料加熱攤鋪機(jī)熨平板的研究

李福林　姜文進(jìn)

摘要：攤鋪機(jī)熨平板的預(yù)加熱與否，會(huì)對(duì)攤鋪機(jī)起步時(shí)的攤鋪質(zhì)量產(chǎn)生很大影響。為了提高攤鋪機(jī)的工作效率和攤鋪質(zhì)量，設(shè)計(jì)了使用柴油為燃料的新型熨平板加熱系統(tǒng)，對(duì)熨平板進(jìn)行熱量分析，并用MATLAB對(duì)其進(jìn)行仿真。研究結(jié)果表明：與傳統(tǒng)的液化天然氣加熱方法相比，以柴油為燃料的加熱系統(tǒng)更加高效，可以明顯提高攤鋪機(jī)的工作效率和攤鋪質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：攤鋪機(jī)；熨平板；柴油霧化；MATLAB

中圖分類號(hào)：U415.52文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

Abstract： Whether the paver screed is preheated or not， it will seriously affect the quality of paving at the time when the paver starts. Therefore， in order to improve the efficiency and paving quality， the paver screed needs to be heated rapidly and effectively. A new method of screed heating which is fueled by diesel was proposed. Thermal analysis on the screed was conducted， and simulation was carried out via MATLAB. The results show that compared with the conventional method of heating which uses the liquefied natural gas， the dieselfueled heating system yields higher efficiency and speed.

Key words： paver； screed； atomized diesel； MATLAB

0引言

隨著國家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的加快，公路修建的標(biāo)準(zhǔn)不斷提高，對(duì)瀝青路面的攤鋪質(zhì)量提出更高要求，因此攤鋪機(jī)的熨平板加熱問題引起業(yè)內(nèi)的普遍關(guān)注。目前，熨平板加熱效果較好的方法有電加熱與燃?xì)饧訜幔渲?，電加熱是通過主機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)產(chǎn)生交流或直流電源，接到熨平板振搗梁、壓實(shí)梁內(nèi)部和熨平底板的電加熱棒

上產(chǎn)生熱量，從而加熱熨平板底板、振搗梁及壓實(shí)梁，具有加熱速度快、加熱均勻、加熱范圍廣且操作簡單、安全、環(huán)保節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)。但是，由于振搗機(jī)構(gòu)上下振動(dòng)使電加熱系統(tǒng)的接線容易脫落，易發(fā)生漏電事故。氣加熱系統(tǒng)采用燃燒液化氣來加熱熨平板底板，通過底板傳熱的方式加熱振搗梁、壓實(shí)梁。液化氣經(jīng)減壓閥送到各個(gè)噴火嘴，用點(diǎn)火器將各個(gè)噴火嘴點(diǎn)燃，從而在燃燒室內(nèi)產(chǎn)生熱量加熱底板，達(dá)到熨平板加熱的目的。但是，燃?xì)饧訜峋哂屑訜岵痪鶆颉⒓訜崴俣嚷乙桩a(chǎn)生局部過熱等缺點(diǎn)，易使底板產(chǎn)生退火而降低耐磨性。針對(duì)上述加熱的問題，本文采用柴油為燃料設(shè)計(jì)一種新型高效加熱裝置[13]。

1熨平板加熱裝置的設(shè)計(jì)

1.1噴嘴系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

本裝置使用機(jī)械霧化方式，通過高壓油泵使燃油具有較高的壓力，經(jīng)高壓油管進(jìn)入噴嘴，在噴嘴前后的壓差作用下，使燃油具有較高的流速，從而使燃油得到霧化。工作裝置如圖1所示。

該裝置結(jié)構(gòu)簡單，霧化效果良好，但由于油路屬于高壓油路，噴嘴直徑較小，對(duì)燃油的質(zhì)量要求較高，需在燃油進(jìn)入油箱前進(jìn)行過濾；對(duì)油路的耐高壓和高壓密封性要求也較高，所以采用高壓小流量柴油機(jī)噴嘴，選擇高壓低流量的油泵。

1.2供油系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

噴霧供油系統(tǒng)如圖2所示，由電動(dòng)機(jī)、高壓油泵、溢流閥、單向閥、二位二通電磁換向閥、噴嘴、共軌管、油管等組成。為了增加系統(tǒng)的安全性，安裝了起二次保護(hù)作用的防爆片，即系統(tǒng)壓力過高且溢流閥恰恰發(fā)生故障時(shí)，防爆片破裂，高壓油從破裂處溢出，使系統(tǒng)卸壓。

4結(jié)語

（1） 本文以攤鋪機(jī)熨平板加熱系統(tǒng)為研究對(duì)象，設(shè)計(jì)了一種使用柴油為燃料的新型加熱系統(tǒng)，對(duì)熨平板進(jìn)行熱量分析，并用MATLAB對(duì)其進(jìn)行仿真。結(jié)果表明攤鋪機(jī)熨平板預(yù)加熱速度加快，工作效率明顯提高。

（2） 由于柴油燃燒是一個(gè)非常復(fù)雜的過程，許多因素都能影響燃燒的過程和結(jié)果，本文沒有考慮燃燒的過程，只考慮了燃油在理想狀況下完全燃燒的結(jié)果；此外，本文只對(duì)熨平板加熱系統(tǒng)進(jìn)行了理論性設(shè)計(jì)，并沒有通過試驗(yàn)驗(yàn)證。

參考文獻(xiàn)：

[1]馮克強(qiáng).攤鋪機(jī)熨平裝置工作特性研究[D].沈陽：沈陽工業(yè)大學(xué)，2012.

[2]李寶蘊(yùn)，張德岑.多功能攤鋪機(jī)使用中的幾個(gè)難點(diǎn)問題[J].筑路機(jī)械與施工機(jī)械化，2001，18（5）：1517.

[3]朱文天.攤鋪機(jī)熨平板廢氣加熱系統(tǒng)[J].交通世界，2006，11（6）：54.

[4]汪月英.生物柴油霧化質(zhì)量的改善方法研究[D].西安：長安大學(xué)，2012.

[5]黎蘇.柴油噴霧粒度場分布的試驗(yàn)研究[J].吉林工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，1989，19（2）：6672.

[6]馮忠緒，王林林，趙利軍.熨平板溫度場分析及熱變形補(bǔ)償技術(shù)[J].中國工程機(jī)械學(xué)報(bào)，2007，5（3）：313316.

[7]張新榮.瀝青混凝土攤鋪機(jī)熨平板與熱瀝青混合料相互作用的動(dòng)力學(xué)模型[J].筑路機(jī)械與施工機(jī)械化，1999，12（1）：1215.

[8]宋志安.MATLAB/Simulink與機(jī)電控制系統(tǒng)仿真[M].北京：國防工業(yè)大學(xué)出版社，2011.

[責(zé)任編輯：譚忠華]

2點(diǎn)火方式

霧化燃油的著火條件為：在形成的可燃混合氣中，燃料蒸氣與空氣的比例在著火界限以內(nèi)；可燃混合氣被加熱到某一臨界溫度（自燃溫度）。本裝置

采用高壓放電的形式點(diǎn)火，放出的電火花能維持足夠長的時(shí)間和有足夠多的能量，保證了柴油能夠被穩(wěn)定地點(diǎn)燃。在電極之間的可燃混合氣性質(zhì)、壓力、溫度一定的情況下，只有當(dāng)放電能量E大于某一最小能量Emin時(shí)才能形成初始火焰并穩(wěn)定傳播。電火花點(diǎn)燃的最小能量Emin與燃料混合氣的性質(zhì)、成分、初始溫度、壓力以及電極之間的距離等參數(shù)有關(guān)。圖3為Emin與電極間距d之間的關(guān)系，圖4為Emin與可燃混合氣中燃料的成分xf之間的關(guān)系[45]。endprint

摘要：攤鋪機(jī)熨平板的預(yù)加熱與否，會(huì)對(duì)攤鋪機(jī)起步時(shí)的攤鋪質(zhì)量產(chǎn)生很大影響。為了提高攤鋪機(jī)的工作效率和攤鋪質(zhì)量，設(shè)計(jì)了使用柴油為燃料的新型熨平板加熱系統(tǒng)，對(duì)熨平板進(jìn)行熱量分析，并用MATLAB對(duì)其進(jìn)行仿真。研究結(jié)果表明：與傳統(tǒng)的液化天然氣加熱方法相比，以柴油為燃料的加熱系統(tǒng)更加高效，可以明顯提高攤鋪機(jī)的工作效率和攤鋪質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：攤鋪機(jī)；熨平板；柴油霧化；MATLAB

中圖分類號(hào)：U415.52文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

Abstract： Whether the paver screed is preheated or not， it will seriously affect the quality of paving at the time when the paver starts. Therefore， in order to improve the efficiency and paving quality， the paver screed needs to be heated rapidly and effectively. A new method of screed heating which is fueled by diesel was proposed. Thermal analysis on the screed was conducted， and simulation was carried out via MATLAB. The results show that compared with the conventional method of heating which uses the liquefied natural gas， the dieselfueled heating system yields higher efficiency and speed.

Key words： paver； screed； atomized diesel； MATLAB

0引言

隨著國家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的加快，公路修建的標(biāo)準(zhǔn)不斷提高，對(duì)瀝青路面的攤鋪質(zhì)量提出更高要求，因此攤鋪機(jī)的熨平板加熱問題引起業(yè)內(nèi)的普遍關(guān)注。目前，熨平板加熱效果較好的方法有電加熱與燃?xì)饧訜幔渲校娂訜崾峭ㄟ^主機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)產(chǎn)生交流或直流電源，接到熨平板振搗梁、壓實(shí)梁內(nèi)部和熨平底板的電加熱棒

上產(chǎn)生熱量，從而加熱熨平板底板、振搗梁及壓實(shí)梁，具有加熱速度快、加熱均勻、加熱范圍廣且操作簡單、安全、環(huán)保節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)。但是，由于振搗機(jī)構(gòu)上下振動(dòng)使電加熱系統(tǒng)的接線容易脫落，易發(fā)生漏電事故。氣加熱系統(tǒng)采用燃燒液化氣來加熱熨平板底板，通過底板傳熱的方式加熱振搗梁、壓實(shí)梁。液化氣經(jīng)減壓閥送到各個(gè)噴火嘴，用點(diǎn)火器將各個(gè)噴火嘴點(diǎn)燃，從而在燃燒室內(nèi)產(chǎn)生熱量加熱底板，達(dá)到熨平板加熱的目的。但是，燃?xì)饧訜峋哂屑訜岵痪鶆颉⒓訜崴俣嚷乙桩a(chǎn)生局部過熱等缺點(diǎn)，易使底板產(chǎn)生退火而降低耐磨性。針對(duì)上述加熱的問題，本文采用柴油為燃料設(shè)計(jì)一種新型高效加熱裝置[13]。

1熨平板加熱裝置的設(shè)計(jì)

1.1噴嘴系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

本裝置使用機(jī)械霧化方式，通過高壓油泵使燃油具有較高的壓力，經(jīng)高壓油管進(jìn)入噴嘴，在噴嘴前后的壓差作用下，使燃油具有較高的流速，從而使燃油得到霧化。工作裝置如圖1所示。

該裝置結(jié)構(gòu)簡單，霧化效果良好，但由于油路屬于高壓油路，噴嘴直徑較小，對(duì)燃油的質(zhì)量要求較高，需在燃油進(jìn)入油箱前進(jìn)行過濾；對(duì)油路的耐高壓和高壓密封性要求也較高，所以采用高壓小流量柴油機(jī)噴嘴，選擇高壓低流量的油泵。

1.2供油系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

噴霧供油系統(tǒng)如圖2所示，由電動(dòng)機(jī)、高壓油泵、溢流閥、單向閥、二位二通電磁換向閥、噴嘴、共軌管、油管等組成。為了增加系統(tǒng)的安全性，安裝了起二次保護(hù)作用的防爆片，即系統(tǒng)壓力過高且溢流閥恰恰發(fā)生故障時(shí)，防爆片破裂，高壓油從破裂處溢出，使系統(tǒng)卸壓。

4結(jié)語

（1） 本文以攤鋪機(jī)熨平板加熱系統(tǒng)為研究對(duì)象，設(shè)計(jì)了一種使用柴油為燃料的新型加熱系統(tǒng)，對(duì)熨平板進(jìn)行熱量分析，并用MATLAB對(duì)其進(jìn)行仿真。結(jié)果表明攤鋪機(jī)熨平板預(yù)加熱速度加快，工作效率明顯提高。

（2） 由于柴油燃燒是一個(gè)非常復(fù)雜的過程，許多因素都能影響燃燒的過程和結(jié)果，本文沒有考慮燃燒的過程，只考慮了燃油在理想狀況下完全燃燒的結(jié)果；此外，本文只對(duì)熨平板加熱系統(tǒng)進(jìn)行了理論性設(shè)計(jì)，并沒有通過試驗(yàn)驗(yàn)證。

參考文獻(xiàn)：

[1]馮克強(qiáng).攤鋪機(jī)熨平裝置工作特性研究[D].沈陽：沈陽工業(yè)大學(xué)，2012.

[2]李寶蘊(yùn)，張德岑.多功能攤鋪機(jī)使用中的幾個(gè)難點(diǎn)問題[J].筑路機(jī)械與施工機(jī)械化，2001，18（5）：1517.

[3]朱文天.攤鋪機(jī)熨平板廢氣加熱系統(tǒng)[J].交通世界，2006，11（6）：54.

[4]汪月英.生物柴油霧化質(zhì)量的改善方法研究[D].西安：長安大學(xué)，2012.

[5]黎蘇.柴油噴霧粒度場分布的試驗(yàn)研究[J].吉林工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，1989，19（2）：6672.

[6]馮忠緒，王林林，趙利軍.熨平板溫度場分析及熱變形補(bǔ)償技術(shù)[J].中國工程機(jī)械學(xué)報(bào)，2007，5（3）：313316.

[7]張新榮.瀝青混凝土攤鋪機(jī)熨平板與熱瀝青混合料相互作用的動(dòng)力學(xué)模型[J].筑路機(jī)械與施工機(jī)械化，1999，12（1）：1215.

[8]宋志安.MATLAB/Simulink與機(jī)電控制系統(tǒng)仿真[M].北京：國防工業(yè)大學(xué)出版社，2011.

[責(zé)任編輯：譚忠華]

2點(diǎn)火方式

霧化燃油的著火條件為：在形成的可燃混合氣中，燃料蒸氣與空氣的比例在著火界限以內(nèi)；可燃混合氣被加熱到某一臨界溫度（自燃溫度）。本裝置

采用高壓放電的形式點(diǎn)火，放出的電火花能維持足夠長的時(shí)間和有足夠多的能量，保證了柴油能夠被穩(wěn)定地點(diǎn)燃。在電極之間的可燃混合氣性質(zhì)、壓力、溫度一定的情況下，只有當(dāng)放電能量E大于某一最小能量Emin時(shí)才能形成初始火焰并穩(wěn)定傳播。電火花點(diǎn)燃的最小能量Emin與燃料混合氣的性質(zhì)、成分、初始溫度、壓力以及電極之間的距離等參數(shù)有關(guān)。圖3為Emin與電極間距d之間的關(guān)系，圖4為Emin與可燃混合氣中燃料的成分xf之間的關(guān)系[45]。endprint

摘要：攤鋪機(jī)熨平板的預(yù)加熱與否，會(huì)對(duì)攤鋪機(jī)起步時(shí)的攤鋪質(zhì)量產(chǎn)生很大影響。為了提高攤鋪機(jī)的工作效率和攤鋪質(zhì)量，設(shè)計(jì)了使用柴油為燃料的新型熨平板加熱系統(tǒng)，對(duì)熨平板進(jìn)行熱量分析，并用MATLAB對(duì)其進(jìn)行仿真。研究結(jié)果表明：與傳統(tǒng)的液化天然氣加熱方法相比，以柴油為燃料的加熱系統(tǒng)更加高效，可以明顯提高攤鋪機(jī)的工作效率和攤鋪質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：攤鋪機(jī)；熨平板；柴油霧化；MATLAB

中圖分類號(hào)：U415.52文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

Abstract： Whether the paver screed is preheated or not， it will seriously affect the quality of paving at the time when the paver starts. Therefore， in order to improve the efficiency and paving quality， the paver screed needs to be heated rapidly and effectively. A new method of screed heating which is fueled by diesel was proposed. Thermal analysis on the screed was conducted， and simulation was carried out via MATLAB. The results show that compared with the conventional method of heating which uses the liquefied natural gas， the dieselfueled heating system yields higher efficiency and speed.

Key words： paver； screed； atomized diesel； MATLAB

0引言

隨著國家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的加快，公路修建的標(biāo)準(zhǔn)不斷提高，對(duì)瀝青路面的攤鋪質(zhì)量提出更高要求，因此攤鋪機(jī)的熨平板加熱問題引起業(yè)內(nèi)的普遍關(guān)注。目前，熨平板加熱效果較好的方法有電加熱與燃?xì)饧訜?，其中，電加熱是通過主機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)產(chǎn)生交流或直流電源，接到熨平板振搗梁、壓實(shí)梁內(nèi)部和熨平底板的電加熱棒

上產(chǎn)生熱量，從而加熱熨平板底板、振搗梁及壓實(shí)梁，具有加熱速度快、加熱均勻、加熱范圍廣且操作簡單、安全、環(huán)保節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)。但是，由于振搗機(jī)構(gòu)上下振動(dòng)使電加熱系統(tǒng)的接線容易脫落，易發(fā)生漏電事故。氣加熱系統(tǒng)采用燃燒液化氣來加熱熨平板底板，通過底板傳熱的方式加熱振搗梁、壓實(shí)梁。液化氣經(jīng)減壓閥送到各個(gè)噴火嘴，用點(diǎn)火器將各個(gè)噴火嘴點(diǎn)燃，從而在燃燒室內(nèi)產(chǎn)生熱量加熱底板，達(dá)到熨平板加熱的目的。但是，燃?xì)饧訜峋哂屑訜岵痪鶆颉⒓訜崴俣嚷乙桩a(chǎn)生局部過熱等缺點(diǎn)，易使底板產(chǎn)生退火而降低耐磨性。針對(duì)上述加熱的問題，本文采用柴油為燃料設(shè)計(jì)一種新型高效加熱裝置[13]。

1熨平板加熱裝置的設(shè)計(jì)

1.1噴嘴系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

本裝置使用機(jī)械霧化方式，通過高壓油泵使燃油具有較高的壓力，經(jīng)高壓油管進(jìn)入噴嘴，在噴嘴前后的壓差作用下，使燃油具有較高的流速，從而使燃油得到霧化。工作裝置如圖1所示。

該裝置結(jié)構(gòu)簡單，霧化效果良好，但由于油路屬于高壓油路，噴嘴直徑較小，對(duì)燃油的質(zhì)量要求較高，需在燃油進(jìn)入油箱前進(jìn)行過濾；對(duì)油路的耐高壓和高壓密封性要求也較高，所以采用高壓小流量柴油機(jī)噴嘴，選擇高壓低流量的油泵。

1.2供油系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

噴霧供油系統(tǒng)如圖2所示，由電動(dòng)機(jī)、高壓油泵、溢流閥、單向閥、二位二通電磁換向閥、噴嘴、共軌管、油管等組成。為了增加系統(tǒng)的安全性，安裝了起二次保護(hù)作用的防爆片，即系統(tǒng)壓力過高且溢流閥恰恰發(fā)生故障時(shí)，防爆片破裂，高壓油從破裂處溢出，使系統(tǒng)卸壓。

4結(jié)語

（1） 本文以攤鋪機(jī)熨平板加熱系統(tǒng)為研究對(duì)象，設(shè)計(jì)了一種使用柴油為燃料的新型加熱系統(tǒng)，對(duì)熨平板進(jìn)行熱量分析，并用MATLAB對(duì)其進(jìn)行仿真。結(jié)果表明攤鋪機(jī)熨平板預(yù)加熱速度加快，工作效率明顯提高。

（2） 由于柴油燃燒是一個(gè)非常復(fù)雜的過程，許多因素都能影響燃燒的過程和結(jié)果，本文沒有考慮燃燒的過程，只考慮了燃油在理想狀況下完全燃燒的結(jié)果；此外，本文只對(duì)熨平板加熱系統(tǒng)進(jìn)行了理論性設(shè)計(jì)，并沒有通過試驗(yàn)驗(yàn)證。

參考文獻(xiàn)：

[1]馮克強(qiáng).攤鋪機(jī)熨平裝置工作特性研究[D].沈陽：沈陽工業(yè)大學(xué)，2012.

[2]李寶蘊(yùn)，張德岑.多功能攤鋪機(jī)使用中的幾個(gè)難點(diǎn)問題[J].筑路機(jī)械與施工機(jī)械化，2001，18（5）：1517.

[3]朱文天.攤鋪機(jī)熨平板廢氣加熱系統(tǒng)[J].交通世界，2006，11（6）：54.

[4]汪月英.生物柴油霧化質(zhì)量的改善方法研究[D].西安：長安大學(xué)，2012.

[5]黎蘇.柴油噴霧粒度場分布的試驗(yàn)研究[J].吉林工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，1989，19（2）：6672.

[6]馮忠緒，王林林，趙利軍.熨平板溫度場分析及熱變形補(bǔ)償技術(shù)[J].中國工程機(jī)械學(xué)報(bào)，2007，5（3）：313316.

[7]張新榮.瀝青混凝土攤鋪機(jī)熨平板與熱瀝青混合料相互作用的動(dòng)力學(xué)模型[J].筑路機(jī)械與施工機(jī)械化，1999，12（1）：1215.

[8]宋志安.MATLAB/Simulink與機(jī)電控制系統(tǒng)仿真[M].北京：國防工業(yè)大學(xué)出版社，2011.

[責(zé)任編輯：譚忠華]

2點(diǎn)火方式

霧化燃油的著火條件為：在形成的可燃混合氣中，燃料蒸氣與空氣的比例在著火界限以內(nèi)；可燃混合氣被加熱到某一臨界溫度（自燃溫度）。本裝置

采用高壓放電的形式點(diǎn)火，放出的電火花能維持足夠長的時(shí)間和有足夠多的能量，保證了柴油能夠被穩(wěn)定地點(diǎn)燃。在電極之間的可燃混合氣性質(zhì)、壓力、溫度一定的情況下，只有當(dāng)放電能量E大于某一最小能量Emin時(shí)才能形成初始火焰并穩(wěn)定傳播。電火花點(diǎn)燃的最小能量Emin與燃料混合氣的性質(zhì)、成分、初始溫度、壓力以及電極之間的距離等參數(shù)有關(guān)。圖3為Emin與電極間距d之間的關(guān)系，圖4為Emin與可燃混合氣中燃料的成分xf之間的關(guān)系[45]。endprint