劉春陽(yáng)， 彭艷華

（1.陜西建設(shè)機(jī)械股份有限公司，西安710032；2.中國(guó)一拖高級(jí)技工學(xué)校，河南 洛陽(yáng)471000）

0 引言

在壓路機(jī)作業(yè)施工中，由于混合瀝青料溫度高，具有一定黏性，一旦灑水系統(tǒng)噴灑不均或失效都會(huì)使鋼輪表面粘接瀝青，直接影響路面平整度及壓實(shí)效率。過量灑水會(huì)快速降低瀝青混合料的溫度，溫度過低不但會(huì)產(chǎn)生難以消除的輪跡，使路面不平整，還造成了浪費(fèi)。特別是黏溫比較大的改性瀝青，溫度越低，改性瀝青混合料黏度越大，反而更容易粘附在鋼輪表面。因此，灑水系統(tǒng)設(shè)計(jì)是否可靠、合理成為衡量壓實(shí)設(shè)備壓實(shí)性能的一項(xiàng)重要指標(biāo)。

1 灑水系統(tǒng)的功能及組成

灑水系統(tǒng)主要功能是向鋼輪或膠輪表面噴水，進(jìn)而在其表面形成均勻覆蓋的水層，以防止工作過程中鋼輪或膠輪表面粘附上瀝青混合料，影響工作效率及路面的壓實(shí)質(zhì)量。灑水系統(tǒng)主要由水箱、水泵、水濾器、噴灑裝置、連接附件及閥門等組成，如圖1所示。

圖1 灑水系統(tǒng)

2 壓路機(jī)灑水系統(tǒng)計(jì)算

2.1 灑水計(jì)算條件

以雙鋼輪壓路機(jī)為例，在計(jì)算前先確定有效灑水面寬，即鋼輪寬度2130 mm，灑水箱總?cè)莘e一般為800～1000 L，根據(jù)連續(xù)灑水時(shí)間要求，一般取值要求為3.5～4 h。根據(jù)以往壓路機(jī)使用經(jīng)驗(yàn)，噴嘴一般選用扇形噴霧噴嘴，其額定工作壓力P1要低于水泵的工作壓力P，同時(shí)在選取時(shí)要確認(rèn)噴嘴流量Q1，噴射角度λ，噴嘴距離作用面有效高度H和噴射有效面寬B。根據(jù)水泵流量及噴嘴額定流量，確定噴嘴數(shù)量n；由于噴嘴有制作誤差，因此要保證有效灑水面寬覆蓋率α≥125%。

2.2 灑水計(jì)算校核

圖2 灑水計(jì)算

取水箱容積為1000 L，連續(xù)灑水時(shí)間取3.5 h，可由式（1）計(jì)算出水泵流量范圍。選取美國(guó)FLOJET（R3B21-503A）水泵，壓力 P=0.35MPa，流量Q泵=4.73 L/min，電壓24V，電流5A，滿足系統(tǒng)要求；選取某公司F型扇形噴嘴，噴灑角度 λ=120°，工作壓力 P1＜P=0.35MPa，選擇 P1=0.3MPa，對(duì)應(yīng)產(chǎn)品參數(shù)表確定噴嘴流量Q1=0.4 L/min，由式（2）可計(jì)算出所需噴頭數(shù)量n。由噴灑覆蓋寬度與安裝高度關(guān)系圖（圖2），查參數(shù)表可確認(rèn)H=300 mm，B=510 mm。也可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)式（3），計(jì)算出噴灑覆蓋寬度約為519 mm，與參數(shù)表格基本一致。最后根據(jù)式（4），可計(jì)算出噴灑寬度覆蓋率為143%，滿足系統(tǒng)要求。

計(jì)算完成后，需對(duì)過濾器目數(shù)級(jí)別進(jìn)行確認(rèn)，一般灑水系統(tǒng)為三級(jí)過濾，分別為水箱加水口濾網(wǎng)、水泵進(jìn)水前水濾器及噴嘴出水口濾網(wǎng)。過低的目數(shù)會(huì)降低過濾精度，過高目數(shù)會(huì)使系統(tǒng)背壓增大，增加水泵負(fù)擔(dān)，降低壽命，應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)要求合理選取。一般情況下加水口水濾精度不宜過高，以免影響加水速度，水泵進(jìn)口濾網(wǎng)目數(shù)應(yīng)為40目或50目，噴嘴濾網(wǎng)可根據(jù)廠家推薦選取80目或90目。

3 灑水系統(tǒng)應(yīng)用要點(diǎn)

3.1 灑水系統(tǒng)元件布置

合理的系統(tǒng)排布方式，能極大地增加灑水系統(tǒng)的可靠性。根據(jù)不同要求，灑水系統(tǒng)排布分為串聯(lián)式、并聯(lián)式和串并混合式。根據(jù)灑水泵布置，可區(qū)分為單泵單灑（圖3）、單泵雙灑（圖4）及雙泵雙灑（圖5）。根據(jù)壓路機(jī)施工的特殊性，應(yīng)盡量采用雙泵并聯(lián)雙灑方式，通過PLC控制兩泵交替工作（電器控制不是本文重點(diǎn)），當(dāng)系統(tǒng)中水泵都失效，系統(tǒng)才失效，可靠性高。另外在水箱底部、灑水管端部、連接管路中，盡量多布置放水閥，當(dāng)冬季或設(shè)備封存時(shí)，只需將所有放水閥打開，運(yùn)轉(zhuǎn)水泵，水箱及管路中的水就能最大限度地排出，能有效防止凍裂現(xiàn)象，保護(hù)元件。

圖3 單泵單灑

圖4 單泵雙灑

圖5 雙泵雙灑

灑水系統(tǒng)關(guān)鍵元件布置應(yīng)考慮日常維護(hù)和工作環(huán)境。水濾應(yīng)布置在易于接觸的地方。水泵布置在干燥環(huán)境中。灑水管及噴嘴應(yīng)布置在操作者視線內(nèi)，確保操作者能隨時(shí)觀察鋼輪表面水層的狀態(tài)。系統(tǒng)需配備電控截止閥、手動(dòng)球閥或安裝具有自鎖功能的隔膜止回閥噴嘴，因?yàn)槟て没螂x心泵在停止工作后，進(jìn)出口依然連通，當(dāng)噴頭安裝位置低于水箱水位時(shí)，就會(huì)有水不停地滴出。一方面造成浪費(fèi)，另一方面影響路面施工，因?yàn)闉r青路面局部積水后，壓實(shí)過程中會(huì)出現(xiàn)硬痕且不易消除。目前有一種帶單向閥濾網(wǎng)的“防滴噴頭”，成本低、防滴效果可靠，多家廠家已經(jīng)使用，應(yīng)用前景較好。

3.2 灑水系統(tǒng)控制方式選擇

壓路機(jī)的灑水模式分為連續(xù)灑水和間歇灑水，控制方式分為手動(dòng)控制和智能控制。間歇灑水能適應(yīng)不同材料的路面要求，而且避免了水資源的浪費(fèi)，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用。在實(shí)現(xiàn)間歇灑水的控制方式中，多數(shù)廠家采用的是手動(dòng)控制，即操作者根據(jù)不同的壓實(shí)材料、行駛速度，切換多檔位開關(guān)配合時(shí)間繼電器或通過控制器輸出信號(hào)，控制水泵電機(jī)間隔性地啟動(dòng)和停止，實(shí)現(xiàn)間歇灑水。然而在壓路機(jī)起步、加速、減速、停車過程中對(duì)水泵流量需求是不相同的，傳統(tǒng)手動(dòng)控制無(wú)法滿足這些要求。而智能控制系統(tǒng)可通過轉(zhuǎn)速傳感器、微處理器、流量控制閥、水流傳感器等元件，使壓路機(jī)在加速、勻速和減速過程中，行駛速度與水泵輸出流量成為一種近似線性的關(guān)系，即低速時(shí)灑水量小，高速時(shí)灑水量大。這樣既能保證鋼輪表面水層的均勻性，又能避免浪費(fèi)，同時(shí)增加了有效灑水時(shí)間，降低了維護(hù)周期和勞動(dòng)強(qiáng)度。

4 壓路機(jī)灑水系統(tǒng)的維護(hù)

灑水系統(tǒng)故障一部分屬于元件質(zhì)量問題，還有一部分屬于使用和保養(yǎng)不當(dāng)造成的，正確的維護(hù)能夠有效避免灑水系統(tǒng)故障的發(fā)生。壓路機(jī)使用前需檢查噴嘴是否被阻塞，必要時(shí)進(jìn)行更換；確保水箱有足夠的水量，盡量加入清潔的水源；定期對(duì)水濾進(jìn)行清洗和更換；維修和更換元件時(shí)，連接處要密封牢靠，排出系統(tǒng)中空氣及雜質(zhì)，且要做保壓試驗(yàn)，確定各部密封完好方能使用；冬季時(shí)應(yīng)將系統(tǒng)內(nèi)余水排凈，以防凍裂元件。

5 結(jié)語(yǔ)

本文結(jié)合灑水系統(tǒng)的組成及重要性，對(duì)灑水系統(tǒng)計(jì)算和應(yīng)用要點(diǎn)進(jìn)行了闡述，使得灑水系統(tǒng)設(shè)計(jì)能夠更加合理和人性化。同時(shí)結(jié)合使用及維修注意事項(xiàng)，能有效地延長(zhǎng)灑水系統(tǒng)的使用壽命，對(duì)主機(jī)廠家及用戶有一定的參考意義。

［1］ 郝培文.瀝青路面施工與維修技術(shù)［M］.北京：人民交通出版社，2010.

［2］ 張宏.壓路機(jī)灑水系統(tǒng)失效原因分析及改進(jìn)措施［J］.工程機(jī)械，2006（12）：37-40.

［3］ 聞幫椿.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010.