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关于同步封层车碎石撒布的研究

发布时间:2018-05-08 浏览:1317次
关于同步封层车碎石撒布的研究

碎石撒布原理


市场上的同步封层车功能结构差别不大,只是机械结构会有一定的差异,总体功能均为同步完成沥青洒布和碎石撒布。


同步封层车通过沥青泵从沥青罐内吸取沥青,经过一系列的阀门、管路后由沥青洒布杆喷洒出去;与此同时,碎石撒布系统也同步工作。装载机预先将骨料装至封层车的骨料仓,工作时液压马达驱动输料带(两条)将碎石送至撒布料斗,气动系统控制气缸开启料门,撒布辊子在液压马达的驱动下,将涌出的骨料打散,抛向导料槽,碎石通过导料槽均匀撒布在沥青路面上,从而完成沥青碎石同步封层工作。


液压泵驱动液压马达旋转,带动皮带输送机运转,将碎石输送至石料撒布系统,经气动系统开启料门,在碎石自重以及撒布辊子的旋转作用下完成碎石撒布。撒布系统中有两个料位传感器,电控系统通过这两个传感器监测副料斗内料位的高低,控制两个电磁阀得电与否,从而控制输料马达是否运转,实现骨料输送的实时控制。调试时,通过控制两个节流阀开口的大小来调节输料马达的转速,一般设定马达的初始转速为260r·min-1左右,具体可依据实际工况调节马达的转速以满足施工需求。


其原理与碎石撒布液压系统原理一致,通过调节节流阀控制撒布辊子马达的转速,通过控制电磁阀得电与否实现撒布辊子的启停。


影响碎石撒布能力及精度的因素


通过分析碎石撒布系统的结构可知,影响碎石撒布能力的主要因素有:料门开启高度、撒布辊子的转速、行走速度等。料门开启高度直接决定碎石的最大撒布能力,改变撒布辊子的转速可以在一定范围调节撒布量。当车速一定时,碎石撒布施工中撒布量的调节方式可分为3类:固定拨料辊转速,调节料门开度;固定料门开度,调节拨料辊转速;料门开度与拨料辊转速同时配合调节。该数据是在发动机转速为1400r·min-1、车速为3.6km·h-1、撒布辊子转速在100~180r·min-1时测得的碎石撒布量,碎石平均粒径为5mm,碎石密度测定约为1700kg·m-3


100~180r·min-1之间时,撒布辊子的转速与碎石撒布量有很好的线性关系。撒布辊子的主要作用是为防止碎石从料门自由滑落,通过调节撒布辊子转速可以控制碎石撒布量。依实际试验结果可知,撒布辊子转速超过350r·min-1后,碎石撒布量主要和料门开启高度有关,即撒布辊子不再影响碎石撒布量,碎石经料门自由滑落。该数据是摘自部分试验数据,为显示撒布辊子在低速时与碎石撒布量的关系。实际施工中,控制工作速度为1~3·s-1、撒布辊子转速在200r·min-1左右、料门开启高度为40mm左右便能满足绝大多数道路施工要求。依据实际工况,优先调节料门的开启高度来满足道路的施工要求。


以数据为例,撒布在4m宽道路上时,撒布量与撒布厚度、行驶速度有如下关系Q=4tv


分析理论撒布率、实际撒布率可知,影响碎石撒布精度的主要因素为碎石料位不均匀、行走车速不稳定以及机械零部件加工精度过低。


撒布量由料门开启高度和撒布辊子的转速来控制,由机械限位保证料门开启高度一致,撒布辊子转速的稳定由液压控制系统的稳定性来实现。撒布辊子的液压控制系统是采用调速阀保证撒布辊子转速的恒定,避免了由碎石不均匀导致的撒布辊子负载波动,从而消除了撒布辊子转速的变化。在汽车底盘上安装PTO(等速巡航)系统,避免了机手手动操作时因油门不稳定对行驶速度产生的影响。实际施工中,当道路弯道外侧高于内侧时,设备集合角度发生改变,需要随时补撒石料。


提升碎石撒布能力及精度的策略


控制系统的改进


在汽车底盘上加装PTO控制系统,保证车速的稳定,可有效避免人为操作汽车油门而影响车速。由于路面的不平整和车速的变化会影响到碎石的撒布精度,可以考虑在车速与撒布辊子转速之间建立一定的比例控制关系,通过车速的实时监测来调节撒布辊子的转速,但该方案会提高控制系统的成本。目前,沥青碎石同步封层车的国家标准中要求碎石的撒布精度不大于3%。陕西建设机械股份有限公司的产品撒布精度实测值为1.4%~2.2%不等,在国标要求的范围之内;鉴于实际使用情况、成本等因素,暂未考虑上述高精度方案。实际施工中,设定料门开启高度为固定值(一般为40mm),通过调节撒布辊子的转速来调节碎石撒布厚度。


通过改进撒布辊子液压控制系统,使用调速阀,可以明显提高撒布辊子工作时转速的稳定性,从而提高碎石撒布精度。


机械零件的设计和加工精度


导料槽尺寸的合理设计对撒布精度的影响较大。汽车的宽度一般为2.5m左右,将碎石撒布到4m的宽度需要导料槽的伸缩或折叠。目前市场上的封层车通过料槽的伸缩(施工时两个料槽伸开)或折叠(工作时料槽展开)达到4m的撒布宽度。陕西建设机械股份有限公司使用的是导料槽的折叠方案,该方案要求每个料槽的宽度不一,这既需要理论计算确定设计值,也需要参考实际施工效果调整料槽宽度。


由于料门限位块为焊接件,加工精度不易保证,从而造成每个料门开启高度不一致,需要在工艺方面努力设计出合理工装,保证重要尺寸的精确度,提高对料门开启高度精度的控制。同理,撒布辊子圆度、圆柱度的加工精度对碎石撒布精度影响也较大,生产时需要特别注意尺寸的精度。


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