基于LTUY900型全液壓攤鋪機電加熱系統的改造

西安思源學院工學院 趙 璐 賈 先

西安思坦儀器股份有限公司 熊 森

一、引言

攤鋪機是用來將拌制好的混合料均勻地攤鋪在已整好的路基或基層上的專用設備。在攤鋪過程中，首先接受由自卸汽車運來的混合料，再將其橫向鋪散在路基或基層上，最后加以初步壓實、整形，形成一條有一定寬度、一定厚度和一定形狀的鋪層。瀝青混合料被料斗中的刮料板傳送至螺旋布料器，螺旋布料器把混合料沿全寬方向攤開，可調高度的熨平板將混合料刮到預鋪高度，經振搗裝置振實，熨平板底面以及振動器的共同作用，形成鋪面。

（一）研究背景

傳統的攤鋪機熨平板加熱采用攤鋪作業(yè)前一次性加熱的方法使熨平板各部分加熱到一定溫度后，隨即停止加熱，主要目的是防止熨平板過涼使攤鋪路面出現拉絲現象。按熨平板的加熱方式分類在道路施工中進行面層黑色物料攤鋪時，鑒于黑色物料的物理特性，要求攤鋪機的熨平板具備加熱功能，以便在環(huán)境溫度較低的工程施工過程中仍然能夠保證所攤鋪的物料的相關物理性能滿足道路施工工藝的要求，因此用于路面黑色物料攤鋪的攤鋪機應該有相應的加熱裝置。熨平板的加熱裝置分為兩大類，一類是以燃氣燃燒作為熱源完成熨平板的加熱；另一類是以電加熱方式來完成熨平板的加熱。

1.熨平板燃氣加熱

燃氣加熱熨平板燃氣加熱熨平板在攤鋪機上的應用比較廣泛，在長期的發(fā)展過程中，燃氣加熱的方式也在不斷的更新升級，早期用于機械加寬熨平板的的燃氣噴嘴直噴式加熱；有用于伸縮式熨平板的燃氣風機火焰噴射式加熱；隨著技術的發(fā)展，近些年燃氣加熱的形式有了許多新的概念，出現了諸如燃氣線加熱方式、燃氣面加熱方式、甚至燃氣紅外加熱等全新的技術，在后面的章節(jié)中我們會逐一進行介紹。

圖1.1 傳統的燃氣加熱熨平板

燃氣加熱熨平板的優(yōu)點：加熱速度快，在氣源質量保證的情況下，可以很快將熨平板加熱達到施工要求的溫度需。結構小便于布置，由于攤鋪機的結構復雜，包含了許多獨立的系統，每一個系統都會占用相應的空間，所以對加熱系統的各個部件能夠合理的布置而不占用過多的空間這一點對于設計者來說尤為重要。

燃氣加熱熨平板的缺點：需要充足的氣源，在氣源緊張或燃氣供應不方便地區(qū)無法正常使用；加熱不均勻，由于火焰噴射范圍的緣故，在局部區(qū)域溫度會很快提高，而沒有噴射的區(qū)域的溫度上升速度緩慢；對氣候環(huán)境敏感，有些結構的燃氣加熱方案在大風環(huán)境下會出現滅火現象。如圖1.1為傳統的燃氣加熱熨平板實物圖。

2.熨平板電加熱

電加熱熨平板熨平板的加熱是通過攤鋪機自己配置的發(fā)電機發(fā)電，然后用電來對熨平板底板進行加熱，小體積大功率的發(fā)電機和熨平板上的高效率高可靠性的發(fā)熱管是它的核心技術環(huán)節(jié)。

電加熱熨平板優(yōu)點：在溫度較低狀態(tài)下，電加熱方式相對于氣加熱方式具有更好的熱效率。由于加熱管可以合理的布置在熨平板上，因此電加熱熨平板的加熱可以達到十分均勻的程度。在氣源緊張或燃氣供應不方便地區(qū)，電加熱具有獨特優(yōu)勢。氣加熱燃燒將產生一定的廢氣，對環(huán)境產生一定的污染；電加熱不存在對環(huán)境污染問題，滿足對環(huán)保要求較高的地區(qū)使用。如圖1.2為電加熱熨平板的實物圖。

圖1.2 電加熱熨平板

電加熱熨平板缺點：電加熱熨平板工作電壓達到 380V，由于攤鋪機是移動機械，并且是橡膠絕緣履帶行走，所以整個機器沒辦法良好接地，因此較氣加熱攤鋪機存在更多的安全隱患；電加熱管與熨平板底板直接接觸連接，在工作狀態(tài)下，熨平板會產生一定的變形，同時夯錘，振動產生的整個熨平板的振動容易引起加熱管的故障，出現問題時必須拆下底板并更換加熱管，因此維護相對不太方便，故障點增多。另外由于攤鋪機內部空間有限對發(fā)電機的體積必然的限制，導致無法安裝足夠大的發(fā)電機，從而電功率難以真正滿足快速加熱熨平板的需求， 所以電加熱熨平板一般的加熱速度相對燃氣加熱來說較慢。

二、研究目的與意義

近年來，國內攤鋪機市場仍主要是以8m-9.5m攤鋪機為主，占整個市場總量的45%，其中6-9.5米履帶式液壓伸縮熨平板占10%，可見此類機型深受客戶青睞。攤鋪機熨平板的加熱方式一般為燃氣式和電加熱式，燃氣式加熱速度快，熱效率高，而電加熱式則更加簡潔方便，加熱均勻。而大多數廠家的這類機型熨平板加熱方式均可選配電加熱，近年來用戶對熨平板電加熱需求也越來越多。

瀝青混合料的離析是指在存儲、運輸及攤鋪過程中，瀝青混合料受天氣、施工機械和工藝等影響產生熱量損失而出現溫度差異的狀況。瀝青混合料的溫度離析，會導致路面壓實度不均勻，路面的平整度降低。研究表明，由于溫度離析的影響，瀝青面層的使用壽命大大縮短，嚴重離析的路面使用壽命會減少50%以上。因此要采取有效的措施減少溫度離析現象的發(fā)生。

當鋪設瀝青路面時，需要根據瀝青混合料的溫度、環(huán)境氣溫等工況的不同，一般都要在施工前對攤鋪機的作業(yè)裝置熨平板進行加熱。目前在用的攤鋪機加熱方式主要有兩種氣加熱和電加熱，相比較電加熱方式，氣加熱在加熱速度、熨平板受熱均勻度，使用成本等方面，都具有一定的優(yōu)勢。傳統的熨平板氣加熱方式是將火焰噴頭設置在熨平板箱體的后部，噴頭噴出的熱氣流經過設置在熨平板后方的導氣管引入到熨平板箱體內部，其受熱面積較集中，熨平板底板加熱不均勻，影響路面鋪設質量；且由于熨平板箱體結構和噴頭設置問題，噴頭上的熱氣流有反冒現象，在噴入導氣筒的時候，會造成一定的熱氣流浪費?，F有的某些熨平板氣加熱方式將火焰噴頭設置在熨平板箱體的內部，在熨平板箱體內進行燃燒，避免出現上述問題，大大改善了加熱質量和熱氣的利用率，然而，由于熨平板內部空腔相對封閉，一般在熨平板空腔的后下方會設置若干熱氣流的逃逸口，熱氣流在內部空腔循環(huán)后向熨平板后方流走，造成一定程度的熱量浪費。

因此設計一種攤鋪機加熱系統，使攤鋪機熨平板的加熱更加均勻，在作業(yè)時盡可能的保持瀝青混合料恒定溫度，有效的降低瀝青混合料的溫度離析，提高路面攤鋪質量有很強的研究價值。

三、研究現狀

（一）氣加熱系統的特點

氣加熱系統采用燃燒液化氣來加熱熨平板底板，通過底板傳熱的方式來加熱振搗梁，壓實梁。液化氣經減壓閥送到各個噴火嘴，用點火器將各個噴火嘴點燃，從而在燃燒室內產生熱量加熱底板，達到熨平板加熱的目的。氣加熱具有加熱不均勻，加熱速度慢且易產生局部過熱而使底板產生退火降低耐磨性等缺點，但是氣加熱具有成本低廉，易改制等優(yōu)點而廣泛采用。圖3.1為氣加熱系統的原理圖。

（二）電加熱系統的特點

通過主機上發(fā)動機帶動發(fā)電機產生交流或直流電源，交流或直流電接于熨平板振搗梁、壓實梁內部和熨平底板上的電加熱棒而產生熱量從而加熱熨平板底板、振搗梁及壓實梁。當攤鋪瀝青混合料，在工作開始之前要對上述各部位進行預熱20分鐘左右。電加熱開關裝于主機后板上。電加熱具有加熱速度快、加熱均勻、加熱范圍廣（可加熱振搗梁，壓實梁）且操作簡單、安全環(huán)保節(jié)能等優(yōu)點而被廣泛采用。

四、主要設計內容

電加熱系統基本原理為：柴油發(fā)動機帶動液壓泵，驅動液壓馬達使發(fā)電機產生電能，加熱板利用電能產生熱量，加熱熨平板。如圖4.1所示。

圖3.1 氣加熱系統的原理圖

圖4.1 電加熱系統

（一）主要技術參數

通過對原有9m液壓伸縮熨平板的改造，實現攤鋪前30min加熱到100℃，具體的技術參數見表4.1所示。

表4.1 技術參數

圖4.2 液壓系統原理圖

（二）主要技術特點

經過改造的LTUY900型全液壓攤鋪機具有以下特點：

1.在原有9米全液壓型攤鋪機液壓系統的基礎上做以升級，實現起來簡單方便、成本低。

2.該產品選用全球著名品牌斯坦福（STAMFORD）陸用三相交流發(fā)電機，型號（PI142H2），擁有勵磁增益啟動系統、標準防護等級IP3、UL標準認證，輸出穩(wěn)定的電流值，給熨平板的電加熱棒提供穩(wěn)定的電源。

3.電加熱控制采用專用的電控箱，電控箱上用來分配和控制電能，顯示加熱和報警信息，集控制電路、保護電路和加熱電路于一體，操作便捷。熨平板合適位置安裝有溫度傳感器，檢測溫度反饋到控制箱，實現溫度自動控制。

4.根據熨平板結構定制，加熱棒安裝在熨平板對應位置，利用電能產生熱量，加熱熨平板部件，加熱方式簡潔方便。

（三）液壓設計

在原有9米全液壓型攤鋪機液壓系統的基礎上做以升級。利用原有螺旋泵的反轉驅動電加熱馬達，從而驅動發(fā)電機給給熨平板的電加熱棒提供穩(wěn)定的電源。只需增加一個力士樂A2FM32/61W型馬達，實現起來簡單方便、成本低。圖4.2為液壓系統原理圖。

（四）加熱棒的安裝

類比其他廠家加熱棒配置，根據下面的熱工率計算公式，計算出該機型熨平板加熱棒的總功率為31.2Kw，計算公式為公式（1）。

P——所需功率，Kw

C——工件材質的比熱，KJ/Kg，鐵為0.46，密度7.9KG/M

G——工件的重量，Kg

ΔT——工件的溫升，℃

t——工件加熱時間，S

η——感應電源的效率，一般取常數0.6～0.8

如圖4.3為250m熨平板底板加熱棒的布置，圖4.4 為振搗刀頭的布置。

圖4.3 250m熨平板底板加熱棒的布置

圖4.4 振搗刀頭的布置

五、電加熱系統的使用

通過該系統的研究，我們結合生產實際中攤鋪機電加熱系統的用用，總結了具體使用方法，以下附有現場生產中的實物圖。

圖5.5 攤鋪機熨平板電加熱操控柜原理圖及實物圖

圖5.5為攤鋪機熨平板電加熱操縱面板的原理圖和實物圖，左側為原理圖，右側為實物圖。在每天攤鋪作業(yè)開始前，檢測絕緣監(jiān)測裝在起動動力裝置前，檢查供電電纜的插頭是否牢固和連接正確。

按下按鍵(5)/（測試），以觸發(fā)起動紅色顯示燈(7)和警示喇叭(8)。

在檢測結束后，通過按下按鍵(6)將警告喇叭(8)回位。

動力裝置必須處于工作狀態(tài)，熨平板加熱系統才可以被起動。

如下選擇搬鈕開關(2)、(3)和(4)位置，可以獨立進行循環(huán)加熱：

45° 左側= 自動(AUTO)

中間= 零點位置(0)

45° 右側= 手動

90° 右側= 開始

圖5.6 攤鋪機熨平板電加熱電氣柜的實物接線圖

圖5.7 攤鋪機熨平板底板加熱棒的布置及實物接線圖

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