探析攤鋪機工作裝置的工作狀態

陳武

（甘肅路橋第三公路工程有限責任公司 甘肅蘭州 730000）

探析攤鋪機工作裝置的工作狀態

陳武

（甘肅路橋第三公路工程有限責任公司 甘肅蘭州 730000）

攤鋪機工作裝置的作業狀態優劣將影響著攤鋪機的整機攤鋪工作，在設計中必須重點對其工作狀態進行分析，從攤鋪機的攤鋪機理了解裝置平板的工作原理和受力情況。本文根據工作原理和受力情況列出平衡方程，分析了施工過程中與攤鋪質量有關的關鍵因素，講述其工作裝置的工作狀態情況，可以為攤鋪機工作及管理系統設計提高理論依據。

攤鋪機；工作裝置；工作狀態；分析

1 引言

自改革開放以來，我國技術經濟不斷發展，客貨運輸量和周轉量都快速增加，加快我國公路建設突飛猛進的發展。在發展過程中，人們對公路的要求提出了更高的要求，社會各界同時意識到“要致富先修路”的道理，而且對“要快富修高速”也有了一定的了解。高等級公路處理了混合交通和平面交叉路口的困難，讓一般的行車速度都得到大大提升，因而提高了經濟的效益高和工程進度，加快了社會的進步和發展。公路建設有了全社會的幫助和資助。攤鋪機是道路施工中廣泛應用的高等級實施設備，具有自動化力度強、攤鋪工作簡便等諸多特點，是拌和、攤鋪和碾壓三個重要工序中的關鍵因素。在道路施工中三大環節的如果任意一環出現不正常，將會使得整個施工過程的停止和工作休整，給施工企業造成巨大的經濟損失。當攤鋪機出現故障，已經運到的瀝青混合料無法得到利用就白白浪費了，或由于攤鋪的料層不符合要求而除掉重鋪，將會帶來巨大的經濟損失，這是任何一個施工企業都需要注意的地方。所以，必須提高我國攤鋪機的設計技術水平、技術加工水平，完善攤鋪機的機理性能，這都非常重要。由于攤鋪機的攤鋪效果在一定程度上與工作裝置中的性能優劣有關，因此，需要對其在工作中的狀態進行分析和研究。

2 攤鋪機的結構與施工特點

2.1 結 構

攤鋪機結構包括動力裝置、傳動系統、操縱機構、供料裝置。動力裝置一般采取柴油機，傳動系統又包含主變速器1、副變速器、主離合器3、減速器4及各種傳動鏈6，供料裝置由接料斗2、閘門和刮板輸送器5等部分組成；工作裝置包含螺旋攤鋪器7、振搗器等部分[1]，如圖1所示。

2.2 特 點

20世紀70年代，許多學者研究得出平均梁找平基準，使得技術性能不斷提高和完善，能夠符合各種道路建設的要求。選擇行走驅動系統攤鋪機主要有輪胎式及履帶式兩種，這兩種行走方式都有差異和各有各自的特點，目前都廣泛應用，大型攤鋪機大部分采取履帶式。德國液壓技術完善較慢，使得液壓驅動技術難以廣泛地應用于攤鋪機。20世紀80年代，許多公司生產的TITAN411型號的攤鋪機采取了液壓技術進行改造，因為攤鋪的彎道路面質量不高，所以難以廣泛推廣并應用。20世紀90年代，開始利用非接觸式超聲波傳感器，此裝置的技術加大了抗干擾力度，提高了找平力度，之后美國許多企業和學者逐漸分析激光傳感器，想將其成為將來結合運行的重要因素。20世紀70年代，脈沖調制式的動脈沖原理和技術廣泛應用，提高了控制效率。20世紀90年代，結合計算機和液壓技術研發成功——新型多功能調平系統，這種裝置結合了數字控制器，同時結合了計算機與高速響應閥[2]。

隨著液壓技術的不斷完善，目前，液壓伸縮式熨平裝置系統得到提升，其發展方向為伸縮范圍不斷變寬，無級調節攤鋪裝置。供料系統在20世紀70年代初期已經研發出能夠高效工作的刮板輸送器和螺旋輸料器，但是受傳感技術的影響，此裝置的使用壽命和精度都和低。如今，為了完善部分傳感器的缺點許多公司利用超聲波傳感器，使得其性能更加穩定和有效。近期，隨著液壓技術的廣泛應用，螺旋輸料器能夠做到自動控制，調節更加便捷、有效，性能高效。20世紀90年代許多公司紛紛研發出TITAN422、423型全液壓應用于驅動系統工作，根據各種先進技術相關的閉式系統，使得轉向效果不斷提升，同時型機械的攤鋪質量也得以提高。

圖1 攤鋪機整機

3 工作裝置的受力分析

裝置平板相對物料的位置決定了攤鋪路面的平整狀態好壞，路面攤鋪效果需要根據裝置平板的平特性能和調整前面的微調油缸來分析裝置平板的受力情況。因為裝置的受力情況較為復雜，利用這種方法很難提高攤鋪的質量，也難以達到相應的要求，使得調節停止，不能繼續調整，需要重復眾多過程，才能達標。根據這一調節特點可以看出，要提高裝置工作快速、有效的參數調節，需要對微調油缸的狀態行程和裝置平板受力情況兩者的關系，結合定量化方法求解，這樣就可以大大減少油缸重新調節的次數，使裝置平板的工作角度能夠達到良好的狀態，能夠做到良好的路面攤鋪平整度和密實程度。一般的調節方法是利用大量的現場試驗開展的，對于不同的型號和不同生產要求的攤鋪機，需統一進行現場檢查，調節。對于效率不高，不科學的裝置，需要加以改正和篩選，目前的攤鋪機都配備有整套的自動調節裝置，以根據驅動調平油缸的動作來控制平板裝置的工作角度，使得所攤鋪的路面光滑完整。所以，改善和定量地研究平板裝置的動作狀態、受力情況是相當重要。一般來說，控制裝置的調整步驟可分為以下幾個步驟：①分析攤鋪的路面情況；②進行波動，監管液壓系統，對微調油缸進行驅動調節；③先延遲，再檢測。平衡方程如下：

∑Fx=0 即，F0-F2-fcosα-Nsinα=0

∑FY=0即，F1-Ncosα-G-fsinα=0

∑M=0即，GL4-NL1+fL2+F2L3=0

其中，f=Nμ1

式中：μ1——混合料對裝置底板的摩擦系數。

F2=mLgμ2

式中：mL-熨平裝置前混合料堆的質量，mL=L×W×H×ρL；L-攤鋪寬度；W-熨平裝置前導料槽的寬度；H-料堆的高度；ρL-混合料的密度；μ2-混合料的內摩擦系數[3]。

4 攤鋪機的工作狀態分析

攤鋪機在操作工作中，因為多種干擾的因素，這些參量不是定值而是變量。同時，平板的自找平作用使得平板裝置的一般工作姿態發生改變，進一步改變各方向大小和作用影響，最終狀態達到重新平衡。這種情況的變化使得對裝置的對象和攤鋪路面的高低和大小都有影響，導致路面平整度不斷降低。攤鋪機在安全工作時，影響平整度的關鍵要素有兩個方面，一是因路基不平整，造成主機機身波動幅度較大，對裝置的高程產生干擾；另外，設備運行中發生如混合料生產運輸過程中使得其密度等性質，對關鍵的因素有了抵消的作用，將裝置的動態平衡狀態破壞，造成裝置出現較大波動。實際攤鋪當中，影響攤鋪的質量的主要因素有以下幾種：①路基不夠平整引起牽引點的隨處波動；②平板裝置前混合料較多引起的受力情況改變；③由于攤鋪速度的不均勻；④改變混合料溫度；⑤混合料級配不穩定。由上述公式得知，當平板裝置與水平面的夾角α不同時，平板裝置繞牽引原點的轉矩也發生偏移，為維持系統的平衡，各力的大小也需要發生相應的變化。具體的變化情況是：α角變大時，繞O點的順時針力矩增大，裝置平板將抬起，鋪層厚增加。由于裝置浮動在鋪層中，根據牽引臂和調平油缸與主機架結合，主機架的偏移將影響到牽引點的浮動，α角增大，調平傳感器與基準線間的高度隨著增大，此時裝置的高度不斷增大[4]。

5 結束語

由于裝置系統在完全浮動狀態，在長牽引臂的影響作用下，裝置垂直位置發生變化而使得路面基層的狀態發生改變，當牽引臂變長時，鋪層越平整，根據浮動裝置調節原理的實際作業過程和原理。通過改變攤鋪仰角α來改變鋪層厚度的靈敏度與混合料的松散，由于與裝置底板的寬度B相比較，增加裝置底板長度，能夠提高自動調節的靈敏度。施工時振搗頻率應與攤鋪需要合適和合理，使得相鄰的兩次振搗壓實運動的夯擊面存在重疊的板塊，同時振搗頻率不宜太高，裝置的振動裝置需要接近裝置的中心位置，振動頻率和振幅不能太大，過高將會影響攤鋪平整度，還可能造成細料上浮，產生離析等現象，根據不同攤鋪材料應該采取相應的最佳振動頻率和振幅。

[1]田晉躍，劉剛，等.攤鋪機壓實裝置的振動特性.中國工程機械學報，2004（2）.

[2]郁錄平，高彥軍，田寶軍.瀝青混凝土攤鋪機自動找.平系統抗干擾能力分析[J].工程機械，2004，35（12）：14～18.

[3]謝衛國.攤鋪機作業中停機壓痕的形成原因及消除方法[J].工程機械，2005，5：39～41.

[4]于槐三.攤鋪機的技術現狀與展望.建筑機械，2005：24～27.

U415.52+1

A

1004-7344（2016）11-0207-02

2016-3-26

陳武，男，畢業于蘭州交通大學博文學院，主要從事公路工程機械設備管理工作。