同步碎石封層車灑布同步性和零起步灑布問題的探討

解德杰， 鄒治輝， 燕鐸， 郭磊

（徐工筑路機械有限公司，江蘇徐州221004）

同步碎石封層車灑布同步性和零起步灑布問題的探討

解德杰， 鄒治輝， 燕鐸， 郭磊

（徐工筑路機械有限公司，江蘇徐州221004）

依據(jù)實際施工情況，針對同步碎石封層車瀝青灑布和石料撒布的不同步問題，以徐工的同步碎石封層車為模型，分析問題產(chǎn)生的原因，以及解決問題的方案。通過方案的可行性以及適用性的對比，得出最終結(jié)論。簡要分析該車在零起步噴灑時出現(xiàn)的問題及其原因，通過討論得出了解決方案。

同步性；瀝青灑布；石料撒布；零起步噴灑

0 引言

隨著我國公路建設(shè)的飛速發(fā)展，同步碎石封層車（以下簡稱同步車）在公路建設(shè)及養(yǎng)護工程中得到廣泛應(yīng)用，對同步車的施工質(zhì)量要求也越來越高。同步車在施工時，會出現(xiàn)瀝青灑布和碎石撒布不同步的問題，一般表現(xiàn)為瀝青或碎石單獨灑（撒）布一段距離，或者前、后碎石撒布器撒布起點間距較大。同時，在同步車起步的時候，要解決零起步噴灑的問題。本文主要針對這兩個問題進行探討。

1 瀝青和碎石灑（撒）布同步性問題分析與計算

本文針對徐工牌同步碎石封層車進行分析。該車采用雙螺旋撒布器撒石料。瀝青噴灑梁和石料撒布器的布置圖見圖1。

1.1 不同步原因分析

圖1 同步碎石車瀝青噴灑梁和石料撒布器位置示意圖

同步車在灑（撒）布瀝青和碎石時，瀝青在瀝青泵壓力作用下到達地面的速度較快，并且瀝青噴頭與地面之間的距離較短（一般情況下為250 mm左右）。同步車在原地不動作業(yè)時，瀝青會先于石料到達路面。由于在同步車穩(wěn)定施工時，不需要考慮瀝青與碎石的同步性問題，我們只考慮同步車啟動和停止時的作業(yè)工況，下面根據(jù)圖1建立模型來計算二者之間的時間關(guān)系。

同步車啟動時，瀝青噴嘴汽缸和料門氣缸反應(yīng)時間基本一致，故忽略兩者之間的時間間隔。

圖2 石料運動示意圖

1）瀝青噴灑出用時。根據(jù)瀝青泵的排量、轉(zhuǎn)速、噴嘴直徑及灑布寬度算得瀝青從噴頭噴出時的速度約為 2.5 m/s，噴頭距離地面的高度約為250mm，瀝青到達地面的時間為：TL＝0.25 m÷2.5 m/s＝0.1 s。

2）石料降落用時。碎石由托料輥拋向托料板后做自由落體運動，托料板距離地面的高度是500 mm。由0.5 m＝1/2×9.8 m/s2×，得石料從托料板端部落地的時間T1＝0.32 s。

同時，石料是靠撥料滾筒從料門運到托料板上的，見圖2。

取撥料滾筒的轉(zhuǎn)速為90 r/min，料門開啟后，石料從料斗內(nèi)到托料板上的時間T2＝（130/360）/（90/60）＝0.24 s，故石料降落總耗時TS＝T1+T2＝0.32 s+0.24 s＝0.56 s。

3）同步車結(jié)構(gòu)對瀝青和碎石灑（撒）布的影響。如圖1，瀝青噴頭與托料輥的最大距離為1.3m，即0.8m+0.5 m，同步車穩(wěn)定施工時車速為6 km/h。假設(shè)同步車以恒定加速度加速到穩(wěn)定車速6 km/h，根據(jù)現(xiàn)場測量，加速距離約為3 m左右。石料在脫離車體后，向前運動距離為LQ＝0.32 s×6 km/h＝0.32 s×6 000 m/3 600 s＝0.53 m。

依據(jù)國家標(biāo)準《道路施工與養(yǎng)護機械設(shè)備瀝青碎石同步封層車》（GB/T28393-2010）規(guī)定，瀝青和石料之間的間隔距離L≤150 mm；而920-530＝390 mm＞150 mm，由此可見，石料應(yīng)該延時撒布，延時的時間為TY＝（（0.92-0.53）/0.53）×0.32＝0.24 s。

考慮到打開石料料門的氣動延時，以及石料經(jīng)過托料輥拋向托料板后滑行至下落點的時間補償，經(jīng)過試驗驗證，石料撒布延時的時間應(yīng)為1 s左右。

同步車以恒定速度6km/h前進施工，當(dāng)同步車停止時，瀝青停止噴灑，石料還有0.92 m的距離沒有完成撒布。因此，理論需要延時的時間為：0.92 m/（6 000 m/3 600 s）＝0.55 s。加上料門反應(yīng)時間，減去料門關(guān)閉時托料板上殘余的料的延時時間，經(jīng)過試驗驗證，石料撒布也應(yīng)延時約1 s左右。

1.2 兩個石料撒布器同步性問題

由圖1可以看出，兩個撒布器中間有一定的間距，石料在撒料板的斜面上下落到地面時，兩者之間的距離大約寬500 mm。按照上述計算，第二個石料撒布器石料撒布延時時間約為1.03 s。

2 零起步噴灑問題分析和方案設(shè)計

在瀝青和石料灑（撒）布時間匹配完成后，研究如何控制瀝青灑布量與石料撒布量的問題。

由于徐工牌同步車使用的瀝青泵是定量泵，瀝青的灑布量是由瀝青泵的轉(zhuǎn)速和噴頭的性能決定的。為實現(xiàn)在施工路面瀝青灑布量灑布均勻，瀝青的灑布量必須和車速匹配。因此，在同步車勻速行駛、噴頭的性能一定的情況下，瀝青灑布量由調(diào)節(jié)瀝青泵的轉(zhuǎn)速來實現(xiàn)，即由經(jīng)驗公式n=f（v，N）展開為

式中：n為瀝青泵轉(zhuǎn)速，r/min；q為瀝青泵排量，L/r；v為同步車行駛速度，m/s；N為打開的噴頭數(shù)量；k為實現(xiàn)不同工段不同灑布量的增補量；λ、β為參數(shù)，由實驗測得。

同步車勻速前進施工，在噴頭噴灑瀝青形成有效的扇面角時，單個噴頭需要的流量是一定的。即經(jīng)驗公式中的參數(shù)λ為定值。在同步車上進行多次施工試驗時得到：λ＝0.2，n＝180，q＝0.2，β＝1，k＝21.6。

在同步車起步時，v=0，n＝180，經(jīng)驗公式是不成立的。以穩(wěn)定速度正常施工時的補償量k不滿足此時的工作狀態(tài)。解決方案有兩個：

方案一：啟動噴灑后，若車速小于某個定值（例如4km/h）時，瀝青泵的轉(zhuǎn)速n有如下關(guān)系：n×q=λ×N+k′。此控制方案的優(yōu)點是噴灑實時控制不需要延時，編程簡單易行；不足在于車輛轉(zhuǎn)彎或上坡道時車速降低，此時灑布量過大或太少導(dǎo)致瀝青噴灑不均勻，對施工質(zhì)量有一些影響。

方案二：啟動噴灑后，瀝青泵轉(zhuǎn)速直接設(shè)定為n（例如180 r/min），延時2～3 s待車速基本穩(wěn)定后，噴灑量由經(jīng)驗公式（1）確定。此控制方案的優(yōu)點是以穩(wěn)定速度正常施工時灑布量比較均勻，不會出現(xiàn)過多現(xiàn)象；不足是有延時控制，過程控制上較為麻煩。

結(jié)合實際施工情況，可采用的控制方案為：在同步車啟動時，按照方案二控制瀝青噴灑量，待延時結(jié)束車速穩(wěn)定后，按方案一來控制灑布量，直至施工結(jié)束。

3 結(jié)論

在公路施工、養(yǎng)護過程中，同步車得到了廣泛應(yīng)用。瀝青、碎石灑（撒）布是一個重要的工藝，它們?yōu)ⅲㄈ觯┎嫉膯栴}直接影響到施工質(zhì)量。通過對同步車瀝青灑布和石料撒布同步性問題的分析，可以在控制程序中加延時來實現(xiàn)施工過程中瀝青和碎石灑（撒）布的同步性；同步車由起步到穩(wěn)定灑（撒）布速度需要一定距離，在這段距離上存在零起步噴灑問題，通過多次的工程施工試驗得到經(jīng)驗公式，并結(jié)合施工的實況，確定了解決零起步問題的控制方案，提高了施工時零起步灑布的質(zhì)量，保證了瀝青和碎石均勻的灑（撒）布，提高了工程質(zhì)量。

［1］ 焦生杰，劉志敏，胡丕鑾.智能型瀝青灑布車灑布質(zhì)量控制方案的確定［J］.筑路機械與施工機械化，2005，22（2）：29-31.

［2］ 李國柱.瀝青灑布車作業(yè)的起步距離分析［J］.工程機械與維修，2007（9）：98-100.

［3］ 尹友中.瀝青灑布橫向均勻性的設(shè)計控制［J］.筑路機械與施工機械化，2007，24（6）：34-37.

（編輯昊 天）

Discussion on the Problem of Synchronous Chip Sealer’s Spraying Synchronization and Started Spreading

XIE Dejie,ZOU Zhihui,YAN Duo,GUO Lei
（Xugong Road Construction Machinery Co.,Ltd.,Xuzhou 221004,China）

According to actual construction of synchronous chip sealing machine,XCMG’s synchronous chip sealing machine is taken as a model to analyze the cause of the problems on the synchronization of asphalt spraying and stone spreading,and the solutions is proposed.Feasibility and applicability of solution are compared and a conclusion is obtained.The problem occurs when the car start spraying are analyzed，its solution is obtained.

synchronization;asphalt spraying;stone spreading;started spraying

U 418.3

B

1002－2333（2014）05－0230－02

解德杰（1972—），男，高級工程師，研究方向為路面養(yǎng)護設(shè)備。

2014-02-14