沥青溷合料摊铺机结构分析.ppt

沥青混合料摊铺机结构分析,一、沥青混合料摊铺机的作用,用来摊铺各种沥青混合料、稳定土材料、铁路道渣等筑路材料，它将拌和好的混合料按照一定的截面形状和厚度迅速而均匀地摊铺在已经修整好的路面基层上，并给以初步捣实和整平，既能增加铺筑路面的速度和节省成本，又可提高路面施工质量。,摊铺稳定土层,注：为了提高摊铺平整度，并减少沥青混合料的热离析，现代沥青路面的铺筑经常采用转运机与摊铺机配合工作。,转运机给摊铺机上料,发动机,操作台,工作装置,牵引臂,行走装置,受料斗,刮板输送器,推辊,二、沥青混合料摊铺机总体构造,二、沥青混合料摊铺机总体构造,自卸车或转运机将混合料卸入料斗(闸门开度一定下)刮板输送器将混合料送至摊铺室螺旋摊铺器将混合料横向摊开振捣器将混合料初步振捣实熨平器将摊铺层修整成合适的断面并加以熨平(或用振动熨平器初步压实)。,三、摊铺机工作过程,四、摊铺机主要部件结构分析,（一）柴油机,现代摊铺机用柴油机主要特点:（1）多采用直喷式燃烧室，增压或中冷增压，功率范围扩大，具有高的经济性和动力性指标(例如升功率、比质量等)；（2）“两低一高”低油耗、低排放和高可靠性。,例：陕西中大集团的DT1400型多功能摊铺机，采用依维柯F2BE0687A柴油机，其功率220Kw/2200prm，为电喷、电子调速。,因燃油油量、喷油时间由电子单元喷射器(波许boschpde30-31)和电控单元ECU(波许boschms6.2)根据工况精确控制，喷射压力达1600bar。由于喷射压力的提高、燃油供给时间、油量的精确控制，经济性好，低排放，故障诊断更方便。,（二）摊铺机传动系,机械式,机械-液压式,全液压式,传动可靠，制造简单、传动效率高、维修方便，但操作费力，传动装置对载荷的适应性较差，容易引起发动机熄火。一般应用于小型轮胎式沥青混合料摊铺机中。,液压泵液压马达驱动。可实现无级变速及原地转向，操作简便；结构复杂，制造精度较高。为现代大部分沥青混合料摊铺机所采用。,由液压泵液压马达加上变速箱、减速器等机械装置构成。这种传动方式了综合液压和机械传动的优点，制造成本适中，工作中可实现无级调速，可提高沥青混合料摊铺机的自行转场速度。,为机械液压式。主要由齿轮箱、变量泵、行走定量马达、(四档)变速箱、万向传动装置、中间传动齿轮箱、转向定量马达、链传动、驱动链轮等组成。,1、ABG公司TITAN420摊铺机传动系,工作过程,（1）行走发动机动力齿轮箱行走泵行走马达变速箱万向传动左右中间齿轮传动箱链传动终传动驱动链轮履带。,（2）转向发动机动力齿轮箱转向泵转向马达某侧履带逐渐加速整机平顺转向(避免使用转向离合器转向所造成的弯道边缘形成锯齿形）。,2、ABG423型摊铺机传动系,为全液压式。由变量泵、行走定量马达、链传动、驱动链轮组成。,TITAN423型摊铺机行走系工作特点,1）两个变量液压泵和两个变量液压马达组成闭式液压回路，分别驱动两侧的履带。液压驱动系统和电子控制的两个履带可独立驱动，在负载改变的条件下可产生最大与之相适应的牵引力，在弯道上亦可产生最大的牵引力。,2）计算机同步控制系统，精确保持预选速度和转弯半径，准确的直线行走和恒速平滑的弯道转向。,3）两侧履带可反向旋转原地转向，摊铺机的转弯半径小。,4）通过传感器测定每侧履带的行驶速度，将被测值与控制电位器中的预选值进行比较，通过电控系统纠正预置与实际值之间的偏差。即使在遇到极大冲击的情况下，也能保证按预定的速度和转角行驶。,5）变量泵上装有压力切断装置，防止牵引系统超载和过热。全液压驱动系统，无级变速，调速范围宽。,TITAN423型摊铺机行走系工作特点,（三）摊铺机履带行驶装置,现代履带摊铺机采用液压油缸张紧履带，用液压缸作为蓄能器，在行驶过程中可以吸收地面冲击，保护行驶装置。,履带板外部附有可更换的橡胶。静摩擦力大，履带的接地面积大并具有最优的重量分配，即使在稳定性较差的基层上也可以确保摊铺作业的顺利进行。,（四）受料斗及输料装置,1、推辊,推辊左右对称安装在摊铺机最前端的凸出支座上，用以配合自卸车倒车卸料。,2、受料斗,两侧斗壁采用油缸翻转。摊铺中通过其上翻可将料斗内的混合料全部卸至刮板输送器。,摊铺机运输过程中，料斗已收起并由靠近发动机侧两个手动的销子固定，可减小摊铺机的运输宽度，保证安全。,3、刮板输送器,一般有两个，装在料斗底部。可在料斗底板上滑移。其作用是将自卸车或转运机倒入摊铺机料斗的混合料，输送至尾部的摊铺室内。,工作中由液压马达带动传动链实现驱动。采用液压驱动可以实现刮板输送机的无级调速，通过料位开关的断闭实现全自动控制输料，以控制混合料进入螺旋布料器的数量。,3、刮板输送器,（五）摊铺机工作装置,牵引臂,螺旋布料器,熨平器,振捣器,1、螺旋布料器,布料螺旋,减速箱,悬挂支承,1）组成及作用,为左右两个，安装在摊铺室内，左螺旋布料器为左旋，右螺旋布料器为右旋。,将刮板输送器送来的沥青混合料均匀横向摊开。,2）螺旋布料器的结构特点,螺旋叶片采用高锰合金铸钢铸造，通过高强度螺栓连接到螺旋布料器轴上。叶片有三种不同的大小，根据施工要求选用不同。螺旋布料器宽度较大时，应选用大直径叶片。,螺旋布料器的组合长度根据熨平板的宽度选择，为基本件加长件。基本件为与主机连接的螺旋布料器，有1.25m、2.7m两种，左、右旋各一根，加长件有0.3m、0.8m、1.1m、1.5m的左右旋带连接四种。,螺旋布料器组合长度应小于熨平板的宽度0.50.6m,以免螺旋将混合料输送至布料器外。当摊铺宽度等于螺旋布料器的宽度时，应将最外端的一片螺旋叶片拆除。这样可以避免过多的料积存在熨平板两端，影响摊铺层的结构均匀性和平整度，同时还可以减轻螺旋叶片的磨损。,3、振捣器（夯锤）,1）组成与作用,振捣器主要由偏心轴和铰接在偏心轴上的振捣梁组成。与螺旋布料器一样，机上有两套并排布置结构相同的振捣装置。,振捣粱,偏心轴,振捣器的作用是将横向铺开的沥青混合料带进行初步捣实，并将大颗粒骨料压入铺层的内部。,2）单振捣梁,安装在护板和熨平器之间。工作中液压马达驱动偏心轴转动，在护板和熨平器限位下，偏心轴带动振捣梁上下往复运动。振捣梁的底部前沿切有斜面，当机器作业时，振捣梁对松散混合料的击实作用可逐渐增强。为使铺层顺利进入熨平板下，振捣梁运动的下止点位置应低于熨平板底面34mm。,3）ABG423型摊铺机双振捣式振捣梁,振捣梁的偏心轴由一只液压变量马达驱动，振捣梁工作前根据铺筑路面的材料和厚度，选择振捣频率。,振捣梁的行程可进行无级调整，视摊铺厚度、摊铺温度和密实度来选择行程的大小。摊铺层厚度大，骨料粒径大、摊铺温度低时宜选用长行程；摊铺面层时只能选用短行程。,3）ABG423型摊铺机双振捣式振捣梁,根据不同的摊铺层厚度，通过调整两轴偏心量X1和X2，即可调整预主振捣梁冲击行程Y1和Y2，X1和X2 有180的相位差，有利于振捣梁的质量平衡而使熨平板平稳工作。预、主振捣梁的振动幅度分别为012mm和09mm。预振捣梁和主振捣梁的分别为45和30的迎料坡角。,4、熨平装置,1）作用,将振捣梁击实后的沥青混合料铺层按一定的拱度和厚度整平，同时，熨平装置对铺层的作用力也具有预压实作用。,2）组成,3）熨平板燃气加热装置,无论冬夏季，每日施工前或停工后再工作时，应对熨平板进行加热，因为100多度的混合料碰到30下的熨平板底面时，将会冷粘在底板上，这些黏附的粒料随板向前移动时，会拉毛铺层表面，使之形成沟槽和裂纹，加热温度应控制在80以上至混合料温度相近，过高也会使熨平板本身变形和加速磨损，还会使铺层表面烫出沥青胶和拉沟。,4）熨平宽度改变方式,（1）人工加宽式,（2）液压伸缩式,佛格勒478型摊铺机液压伸缩式熨平板,佛格勒“超级”系列液压伸缩式熨平板,5）振动熨平板,熨平板上附有振动器，施工中除了对混合料整平与预压实外，还具有振动压实效果，从而减少压实机械的碾压遍数。,（一）作用,沥青混凝土摊铺机的自动找平系统可根据路面的起伏不平及时调整摊铺厚度，以提高沥青混合料摊铺机的摊铺平整度。,六、摊铺机自动找平系统,附：浮动熨平板的自动找平原理,摊铺机越过起伏变化的路基时，若两大臂铰点随机架上升了H距离，整个熨平装置以后边缘为支点转动一个角度。熨平板前缘抬起高度h=（b/a）H；,摊铺第二层熨平板前缘抬起量h=(b/a)2H；,摊铺第三层熨平板前缘抬起量 h=(b/a)3H；,由于牵引臂长度a远大于熨平板长度b（b/a为1/5.5左右），第一铺层厚度变化比原路基高低不平的变化衰减了许多。对于下一铺层，这种不平度将进一步衰减，对原有路基不平度起到一种“滤波”作用。浮动熨平板的这种特性，称为自找平特性。,附：浮动熨平板的自动找平原理,若熨平板受力平衡，不变，垂直方向位置不变；当各种参数发生变化，熨平板受力不平衡，改变使摊铺不平；当变化及时改变大臂支点位置使不变，以提高摊铺平整度。,（二）自找平系统作用原理,1）电一机式 以电子元件作为检测装置(传感器和控制器)，以伺服电机的机械动作为执行机构，一般通过调节找平牵引臂牵引点和熨平板厚度调节器来实现。2）电一液式 以电子元件作为检测装置，以液压元件为执行机构，调节找平牵引臂牵引点的升降来实现。目前的机械大多采用这种形式。3）全液压式 整个系统全部采用液压元件。4）激光式 以激光作为参考基准，以光敏元件作为转换器，最后借助于电子与液压元件来实现调节。,（三）自动找平系统分类,1、按照控制系统方式的不同分为以下4种类型：,2、按照控制系统原理的不同分以下3种类型：1）开关式自动控制系统它根据检测偏差信号的有、无，以“开”、“关”的方式断续地进行调节，系统的调节速度恒定，调节的有无只与偏差的有无有关，与信号的大小无关。使用中，应设置一个调节“死区”(通常叫不灵敏度)，系统越过这一“死区”才有信号输出，当“死区”过小时，系统容易越过死区而出现误差。因此，这种开关式自动控制系统的控制精度低，性能不稳定，但结构简单，使用方便。2）比例式自动控制系统它根据偏差信号的大小，以相应的快慢速度进行调节，偏差大时，调节速度快，偏差小时，调节速度慢，偏差趋于零时，调节也趋于零。系统调节精度高，动态性能好，但造价高。,3）比例脉冲式系统比例脉冲式综合了上述两种调节系统的特点，克服了各自的缺点。它将调节过程按误差大小分为死区、脉冲调节区和恒速调节区三个范围。当外界干扰大，传感信号值处于恒速调节区时(例如某些设备规定基层纵向不平等度大于5mm、横向坡度大于0.3%)，此时，系统的控制指令装置连续发射脉冲，使终端执行装置持续动作，系统作恒速调节。在这种情况下，可能产生超调现象，但不影响调平精度。当外界千扰降低，传感的偏差信号值处于脉冲调节区时(例如小于5mm)，系统的调节作用，随偏差信号值成比例变化。其工作方式有两种：一是自某一脉冲频率开始(例如3Hz)，脉冲频率随偏差信号的强弱成比例变化，从而改变其终端调节强度，直到脱离脉冲区进入死区后，调节终止。另一种工作方式是脉冲频率不变，进入脉冲区后，系统以固定的频率作开关式调节，但脉冲宽度随偏差信号成比例变化，从而改变其调节强度。,4、按照基准方式不同可分为4种：,挂线式找平系统,机械式浮动粱找平,声纳非接触平衡梁找平,激光非接触式扫描自动找平,（四）几种自动找平系统简介,1、挂线式找平系统,作为基准的张紧钢丝的标高是按铺层设计标高预先测量架设的。纵坡控制传感器装在熨平板或大臂上。传感器探臂压在基准线上，这种基准能使铺层的标高严格地受控于基准标高。,摊铺机作业中，当熨平装置的高度偏离基准设定的高度时，传感器探臂转角的变化信号经系统处理后控制大臂控制油缸的伸缩，通过熨平板的上下浮动相对于水平位置不变，以使摊铺的平整度得以保证。,（四）几种自动找平系统简介,1、挂线式找平系统,1）系统组成,2）系统工作过程,摊铺中各种原因使摊铺厚度变化，熨平板升降，纵坡传感器同升降，摆臂动作，角度偏差信号被处理放大并输出给电磁阀，电磁阀根据信号工作，控制油缸伸缩，牵引点上下浮动使熨平板恢复到平衡值而相对于基准高度不变，保证了摊铺平整度。,2）系统工作过程,横梁与熨平板底面平行，横坡传感器置零，若牵引点一侧位置发生变化，熨平板倾斜，横坡传感器给主控制器发出偏差信号，主控制器使另一侧电磁阀工作，通过控制该侧油缸改变牵引点升降，使熨平板恢复到原横坡设定值。,（1）若基层不平使熨平板下降，角上升，且牵引臂顺摆，使传感器下降，旋臂逆摆，传感器给控制系统发出信号，控制系统使伺服阀通路打开，油缸下油腔进油、上油腔回油；,2）系统工作过程,2）系统工作过程,（2）活塞杆使牵引臂浮动铰点上升，因熨平板受力不平衡，熨平板上升使角恢复至平衡值，牵引臂逆摆；传感器上移，传感器触臂恢复原位，偏差信号消失，油缸油路断开。铺层在牵引点浮动中因熨平板垂直方向位置不变使平整度提高。,由于桩与桩之间的距离较远（通常为10米），所以，钢丝绳在重力作用下呈悬垂链形状。由于钢丝绳的张紧程度不同钢丝绳的悬垂程度也不同。所采用的钢丝绳基准本身是一个折线加悬垂的非光滑连续曲线。,3）挂线式找平缺点,一段水平基准的放大图,2、固定路缘石基准找平,角位移找平传感器,固定路缘石,3、机械式浮动梁找平,机械式浮动基准梁是一种随摊铺机一起运动的基准，它以较大范围内多点高度的平均值来控制摊铺厚度，通常用于高程已经精确校正后的下面层上摊铺上面层。,4、超长浮动基准梁找平,因道路靠路边的平整度要比靠路中心的平整度差很多使误差比较大。工程上常采用适于大型摊铺机整幅摊铺作业的超长浮动基准梁。,1）超长浮动基准梁结构,超长浮动基准梁与角位移传感器,2）超长浮动基准梁平均原理,前、后平均梁分别将各个滑靴或滚轮下的高度平均后输出，是旧路基和新路面的平均信号，控制摊铺层的平整度；前、后平均梁输出的平均信号相互迭加后作用在角位移传感器上，又是前、后平均高差的比较信号，从而可以控制摊铺层的平均厚度。,5、声纳非接触平衡梁(SAS系统)找平,由声纳传感器和控制器、平均梁组成。在路面以上一定高度处，每侧牵引臂上固定一条铝合金平均梁，熨平板前三后一朝下布置4个声纳传感器。,工作中声纳传感器以地面为基准，向地面发射39次/秒高频声脉冲，并精确测出地面反射回来的回脉之平均时间，然后将信息传给控制器，控制器检测此信息并控制升降油缸维护适当的面层厚度，以达到平整的摊铺效果。,声纳传感器向基准地面发射39次/秒高频声脉冲，并精确测出地面反射回来的脉冲平均时间,6、RSS非接触式激光扫描自动找平,道路扫描系统RSS(Road scanning system）,国内也称激光扫描调平系统。由于激光的传播速度比声纳快的多，又不受环境影响，故测距比超声波平均梁更加精确。,RSS系统在摊铺机每侧牵引臂上仅配置一套激光扫描器（包括激光发生器和接收器探头），但可以在工作平面的某一角度范围内，对作为参考基准的路面进行扫描，逐步测量探头距地面的距离并加以运算平均，测点多达150个。从理论上讲，RSS系统的控制精度比超声波平均梁高得多。,1）非接触式激光扫描自动找平工作特点,（1）可过滤扫描范围内超大物体；（2）没有机械构件，故不存在磨损；（3）拆装时间极短，使用方便；（4）与基层无接触，不沾粘沥青；（5）可以松软表面为基准而工作；（6）基准长度可根据路基线型和平整度要求 在230m范围内任意调整；（7）可选择在熨平板宽度之内或之外工作。,RSS激光扫描自动找平系统与国外摊铺机配套,RSS激光扫描自动找平系统与国产摊铺机配套,RSS激光扫描找平系统与就地热再生机配套,2）RSS非接触式激光扫描自动找平原理,使用激光扫描器B发射出多束不可见的激光到路面A上，这些激光波从路面反射回扫描器，扫描器内的电子装置根据从发射到接收激光波所经过的时间的改变，计算出激光波所运行的距离变化，及时进行熨平厚度的调整以保证摊铺层的平整度。,B,A,测量距离,扫描器向地面发射不可见的激光波（A）；激光波接触地面后的反射波（B）进入扫描器内的反射器；电子系统测量从发射激光波到接受反射波所经历的时间周期；因为激光以恒定的速度传播，通过该时间周期可以计算激光波运行的距离，所用时间越长，距离越长。,RSS非接触式激光扫描自动找平作用原理,整体轮廓,借助于扫描器内的旋转镜，可以测量扫描器与地面之间在任何角度下的距离；所有测量数据从扫描器传输到RSS计算机；,RSS非接触式激光扫描自动找平作用原理,分析与过滤,来自激光扫描器的数据由RSS计算机进行分析处理，首先要做的事情是过滤扫描范围内的超大物体，例如人和机器部件（熨平板）。,RSS非接触式激光扫描自动找平作用原理,精细过滤,（1）测得的超大物体轮廓()由扫描器传送到 RSS计算机；,（2）计算机根据事先设定的界限值将超大物体从路面轮廓()中滤掉；,（3）计算机根据路面轮廓计算出其平均值()；,RSS非接触式激光扫描自动找平作用原理,精细过滤,（4）取位于扫描器下方且在平均线上的点()即为控制摊铺机工作的参考点；,（5）该点的高度值传送到控制单元，RSS实现对传统的传感器找平系统模拟。,RSS非接触式激光扫描自动找平作用原理,3）三种找平方式的效果比较,4）RSS激光扫描自动找平系统的性能特点（1）速度恒定：采用传播速度恒定、不受环境影响的激光作为检测介质，无须补偿措施，任何情况下可保证探测距离的准确性；（2）采样点多而且密集：激光扫描长度可达30米，探测点可达150点，对路基状况采样点多而且密集，保证了平均距离的计算准确性，另一方面，扫描长度可在230米之间人为设定，以适应不同的路基条件；（3）自动辨别：系统可以自动辨别扫描范围内的异常物体并发出报警和相应的控制处理；（4）智能化：自动找平系统采用计算机进行数据处理和分析，智能化程度高。由于RSS激光扫描自动找平系统的卓越性能,现已成为目前世界上最先进的摊铺机找平系统。,5）RSS激光扫描自动找平系统的结构特点（1）非接触：采用激光作为介质探测路基层的起伏变化和沥青层的高差变化，找平系统与路基和沥青铺层无任何机械接触，不影响摊铺机的前进、后退、转弯行驶和摊铺，不粘黏沥青，尤其在弯道和改性沥青混凝土的摊铺施工中将显示出极大的优越性；（2）安装方便：每侧只用一根立柱，安装一个激光扫描器即可实现230米范围内的扫描探测；（3）安装位置灵活：激光扫描器既可以安装在熨平板宽度之内，也可以安装在熨平板宽度之外；,5）RSS激光扫描自动找平系统的结构特点,（4）设定方便：控制盒采用触摸按键和液晶显示屏，参数输入过程采用人机对话方式；（5）标准化设计：电缆连接采用标准化设计，可适用国际上各种主流品牌的摊铺机，无须做任何改动。由于RSS激光扫描自动找平系统的优化结构而成为目前世界上最简捷、最方便的摊铺机找平系统。,连接到典型摊铺机结构分析,