探析攤鋪機(jī)工作裝置的工作狀態(tài)

陳武

（甘肅路橋第三公路工程有限責(zé)任公司 甘肅蘭州 730000）

探析攤鋪機(jī)工作裝置的工作狀態(tài)

陳武

（甘肅路橋第三公路工程有限責(zé)任公司 甘肅蘭州 730000）

攤鋪機(jī)工作裝置的作業(yè)狀態(tài)優(yōu)劣將影響著攤鋪機(jī)的整機(jī)攤鋪工作，在設(shè)計(jì)中必須重點(diǎn)對(duì)其工作狀態(tài)進(jìn)行分析，從攤鋪機(jī)的攤鋪機(jī)理了解裝置平板的工作原理和受力情況。本文根據(jù)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(zhì)量有關(guān)的關(guān)鍵因素，講述其工作裝置的工作狀態(tài)情況，可以為攤鋪機(jī)工作及管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)提高理論依據(jù)。

攤鋪機(jī)；工作裝置；工作狀態(tài)；分析

1 引言

自改革開放以來，我國(guó)技術(shù)經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，客貨運(yùn)輸量和周轉(zhuǎn)量都快速增加，加快我國(guó)公路建設(shè)突飛猛進(jìn)的發(fā)展。在發(fā)展過程中，人們對(duì)公路的要求提出了更高的要求，社會(huì)各界同時(shí)意識(shí)到“要致富先修路”的道理，而且對(duì)“要快富修高速”也有了一定的了解。高等級(jí)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(jīng)濟(jì)的效益高和工程進(jìn)度，加快了社會(huì)的進(jìn)步和發(fā)展。公路建設(shè)有了全社會(huì)的幫助和資助。攤鋪機(jī)是道路施工中廣泛應(yīng)用的高等級(jí)實(shí)施設(shè)備，具有自動(dòng)化力度強(qiáng)、攤鋪工作簡(jiǎn)便等諸多特點(diǎn)，是拌和、攤鋪和碾壓三個(gè)重要工序中的關(guān)鍵因素。在道路施工中三大環(huán)節(jié)的如果任意一環(huán)出現(xiàn)不正常，將會(huì)使得整個(gè)施工過程的停止和工作休整，給施工企業(yè)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。當(dāng)攤鋪機(jī)出現(xiàn)故障，已經(jīng)運(yùn)到的瀝青混合料無法得到利用就白白浪費(fèi)了，或由于攤鋪的料層不符合要求而除掉重鋪，將會(huì)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失，這是任何一個(gè)施工企業(yè)都需要注意的地方。所以，必須提高我國(guó)攤鋪機(jī)的設(shè)計(jì)技術(shù)水平、技術(shù)加工水平，完善攤鋪機(jī)的機(jī)理性能，這都非常重要。由于攤鋪機(jī)的攤鋪效果在一定程度上與工作裝置中的性能優(yōu)劣有關(guān)，因此，需要對(duì)其在工作中的狀態(tài)進(jìn)行分析和研究。

2 攤鋪機(jī)的結(jié)構(gòu)與施工特點(diǎn)

2.1 結(jié) 構(gòu)

攤鋪機(jī)結(jié)構(gòu)包括動(dòng)力裝置、傳動(dòng)系統(tǒng)、操縱機(jī)構(gòu)、供料裝置。動(dòng)力裝置一般采取柴油機(jī)，傳動(dòng)系統(tǒng)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(dòng)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(diǎn)

20世紀(jì)70年代，許多學(xué)者研究得出平均梁找平基準(zhǔn)，使得技術(shù)性能不斷提高和完善，能夠符合各種道路建設(shè)的要求。選擇行走驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)攤鋪機(jī)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(diǎn)，目前都廣泛應(yīng)用，大型攤鋪機(jī)大部分采取履帶式。德國(guó)液壓技術(shù)完善較慢，使得液壓驅(qū)動(dòng)技術(shù)難以廣泛地應(yīng)用于攤鋪機(jī)。20世紀(jì)80年代，許多公司生產(chǎn)的TITAN411型號(hào)的攤鋪機(jī)采取了液壓技術(shù)進(jìn)行改造，因?yàn)閿備伒膹澋缆访尜|(zhì)量不高，所以難以廣泛推廣并應(yīng)用。20世紀(jì)90年代，開始利用非接觸式超聲波傳感器，此裝置的技術(shù)加大了抗干擾力度，提高了找平力度，之后美國(guó)許多企業(yè)和學(xué)者逐漸分析激光傳感器，想將其成為將來結(jié)合運(yùn)行的重要因素。20世紀(jì)70年代，脈沖調(diào)制式的動(dòng)脈沖原理和技術(shù)廣泛應(yīng)用，提高了控制效率。20世紀(jì)90年代，結(jié)合計(jì)算機(jī)和液壓技術(shù)研發(fā)成功——新型多功能調(diào)平系統(tǒng)，這種裝置結(jié)合了數(shù)字控制器，同時(shí)結(jié)合了計(jì)算機(jī)與高速響應(yīng)閥[2]。

隨著液壓技術(shù)的不斷完善，目前，液壓伸縮式熨平裝置系統(tǒng)得到提升，其發(fā)展方向?yàn)樯炜s范圍不斷變寬，無級(jí)調(diào)節(jié)攤鋪裝置。供料系統(tǒng)在20世紀(jì)70年代初期已經(jīng)研發(fā)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(shù)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(diǎn)許多公司利用超聲波傳感器，使得其性能更加穩(wěn)定和有效。近期，隨著液壓技術(shù)的廣泛應(yīng)用，螺旋輸料器能夠做到自動(dòng)控制，調(diào)節(jié)更加便捷、有效，性能高效。20世紀(jì)90年代許多公司紛紛研發(fā)出TITAN422、423型全液壓應(yīng)用于驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)工作，根據(jù)各種先進(jìn)技術(shù)相關(guān)的閉式系統(tǒng)，使得轉(zhuǎn)向效果不斷提升，同時(shí)型機(jī)械的攤鋪質(zhì)量也得以提高。

圖1 攤鋪機(jī)整機(jī)

3 工作裝置的受力分析

裝置平板相對(duì)物料的位置決定了攤鋪路面的平整狀態(tài)好壞，路面攤鋪效果需要根據(jù)裝置平板的平特性能和調(diào)整前面的微調(diào)油缸來分析裝置平板的受力情況。因?yàn)檠b置的受力情況較為復(fù)雜，利用這種方法很難提高攤鋪的質(zhì)量，也難以達(dá)到相應(yīng)的要求，使得調(diào)節(jié)停止，不能繼續(xù)調(diào)整，需要重復(fù)眾多過程，才能達(dá)標(biāo)。根據(jù)這一調(diào)節(jié)特點(diǎn)可以看出，要提高裝置工作快速、有效的參數(shù)調(diào)節(jié)，需要對(duì)微調(diào)油缸的狀態(tài)行程和裝置平板受力情況兩者的關(guān)系，結(jié)合定量化方法求解，這樣就可以大大減少油缸重新調(diào)節(jié)的次數(shù)，使裝置平板的工作角度能夠達(dá)到良好的狀態(tài)，能夠做到良好的路面攤鋪平整度和密實(shí)程度。一般的調(diào)節(jié)方法是利用大量的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)開展的，對(duì)于不同的型號(hào)和不同生產(chǎn)要求的攤鋪機(jī)，需統(tǒng)一進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢查，調(diào)節(jié)。對(duì)于效率不高，不科學(xué)的裝置，需要加以改正和篩選，目前的攤鋪機(jī)都配備有整套的自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置，以根據(jù)驅(qū)動(dòng)調(diào)平油缸的動(dòng)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(dòng)作狀態(tài)、受力情況是相當(dāng)重要。一般來說，控制裝置的調(diào)整步驟可分為以下幾個(gè)步驟：①分析攤鋪的路面情況；②進(jìn)行波動(dòng)，監(jiān)管液壓系統(tǒng)，對(duì)微調(diào)油缸進(jìn)行驅(qū)動(dòng)調(diào)節(jié)；③先延遲，再檢測(cè)。平衡方程如下：

∑Fx=0 即，F(xiàn)0-F2-fcosα-Nsinα=0

∑FY=0即，F(xiàn)1-Ncosα-G-fsinα=0

∑M=0即，GL4-NL1+fL2+F2L3=0

其中，f=Nμ1

式中：μ1——混合料對(duì)裝置底板的摩擦系數(shù)。

F2=mLgμ2

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

4 攤鋪機(jī)的工作狀態(tài)分析

攤鋪機(jī)在操作工作中，因?yàn)槎喾N干擾的因素，這些參量不是定值而是變量。同時(shí)，平板的自找平作用使得平板裝置的一般工作姿態(tài)發(fā)生改變，進(jìn)一步改變各方向大小和作用影響，最終狀態(tài)達(dá)到重新平衡。這種情況的變化使得對(duì)裝置的對(duì)象和攤鋪路面的高低和大小都有影響，導(dǎo)致路面平整度不斷降低。攤鋪機(jī)在安全工作時(shí)，影響平整度的關(guān)鍵要素有兩個(gè)方面，一是因路基不平整，造成主機(jī)機(jī)身波動(dòng)幅度較大，對(duì)裝置的高程產(chǎn)生干擾；另外，設(shè)備運(yùn)行中發(fā)生如混合料生產(chǎn)運(yùn)輸過程中使得其密度等性質(zhì)，對(duì)關(guān)鍵的因素有了抵消的作用，將裝置的動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)破壞，造成裝置出現(xiàn)較大波動(dòng)。實(shí)際攤鋪當(dāng)中，影響攤鋪的質(zhì)量的主要因素有以下幾種：①路基不夠平整引起牽引點(diǎn)的隨處波動(dòng)；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(jí)配不穩(wěn)定。由上述公式得知，當(dāng)平板裝置與水平面的夾角α不同時(shí)，平板裝置繞牽引原點(diǎn)的轉(zhuǎn)矩也發(fā)生偏移，為維持系統(tǒng)的平衡，各力的大小也需要發(fā)生相應(yīng)的變化。具體的變化情況是：α角變大時(shí)，繞O點(diǎn)的順時(shí)針力矩增大，裝置平板將抬起，鋪層厚增加。由于裝置浮動(dòng)在鋪層中，根據(jù)牽引臂和調(diào)平油缸與主機(jī)架結(jié)合，主機(jī)架的偏移將影響到牽引點(diǎn)的浮動(dòng)，α角增大，調(diào)平傳感器與基準(zhǔn)線間的高度隨著增大，此時(shí)裝置的高度不斷增大[4]。

5 結(jié)束語

由于裝置系統(tǒng)在完全浮動(dòng)狀態(tài)，在長(zhǎng)牽引臂的影響作用下，裝置垂直位置發(fā)生變化而使得路面基層的狀態(tài)發(fā)生改變，當(dāng)牽引臂變長(zhǎng)時(shí)，鋪層越平整，根據(jù)浮動(dòng)裝置調(diào)節(jié)原理的實(shí)際作業(yè)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(zhǎng)度，能夠提高自動(dòng)調(diào)節(jié)的靈敏度。施工時(shí)振搗頻率應(yīng)與攤鋪需要合適和合理，使得相鄰的兩次振搗壓實(shí)運(yùn)動(dòng)的夯擊面存在重疊的板塊，同時(shí)振搗頻率不宜太高，裝置的振動(dòng)裝置需要接近裝置的中心位置，振動(dòng)頻率和振幅不能太大，過高將會(huì)影響攤鋪平整度，還可能造成細(xì)料上浮，產(chǎn)生離析等現(xiàn)象，根據(jù)不同攤鋪材料應(yīng)該采取相應(yīng)的最佳振動(dòng)頻率和振幅。

[1]田晉躍，劉剛，等.攤鋪機(jī)壓實(shí)裝置的振動(dòng)特性.中國(guó)工程機(jī)械學(xué)報(bào)，2004（2）.

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

[3]謝衛(wèi)國(guó).攤鋪機(jī)作業(yè)中停機(jī)壓痕的形成原因及消除方法[J].工程機(jī)械，2005，5：39～41.

[4]于槐三.攤鋪機(jī)的技術(shù)現(xiàn)狀與展望.建筑機(jī)械，2005：24～27.

U415.52+1

A

1004-7344（2016）11-0207-02

2016-3-26

陳武，男，畢業(yè)于蘭州交通大學(xué)博文學(xué)院，主要從事公路工程機(jī)械設(shè)備管理工作。