舒興祖++姚萃++趙東坡

摘要：為了改進(jìn)瀝青碎石同步封層車的碎石撤布精度，對(duì)瀝青碎石同步封層車碎石撒布的工作原理進(jìn)行了詳細(xì)闡述，對(duì)影響碎石撤布精度的因素進(jìn)行了分析，從機(jī)械結(jié)構(gòu)、控制系統(tǒng)兩方面給出了提高碎石撒布精度的改進(jìn)方法，以確保瀝青碎石同步封層車的碎石撒布精度滿足施工要求。

關(guān)鍵詞：碎石撒布；撒布精度；控制系統(tǒng)；施工要求

中圖分類號(hào)：U418.3

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

引言

近幾年瀝青碎石同步封層車的作用越來越得到認(rèn)可。盡管工程機(jī)械行業(yè)增長(zhǎng)勢(shì)頭放緩，同步封層車銷量依舊在穩(wěn)步上升。據(jù)統(tǒng)計(jì)，封層車銷售數(shù)據(jù)每年都在遞增，2012年國(guó)內(nèi)銷售數(shù)量達(dá)到320臺(tái)左右，2013年國(guó)內(nèi)銷售總量超過400臺(tái)，2014年銷量超過600臺(tái)。瀝青碎石同步封層車主要性能指標(biāo)為瀝青、碎石的灑（撒）布能力以及灑（撒）布精度。本文以陜西建設(shè)機(jī)械股份有限公司生產(chǎn)的瀝青碎石同步封層車為基礎(chǔ)，分析了影響碎石撒布能力以及撒布精度的要素，并提出改進(jìn)策略。

1 碎石撒布原理

瀝青碎石同步封層車的主要結(jié)構(gòu)如圖l所示，市場(chǎng)上的同步封層車功能結(jié)構(gòu)差別不大，只是機(jī)械結(jié)構(gòu)會(huì)有一定的差異，總體功能均為同步完成瀝青灑布和碎石撒布。

同步封層車通過瀝青泵從瀝青罐內(nèi)吸取瀝青，經(jīng)過一系列的閥門、管路后由瀝青灑布桿噴灑出去；與此同時(shí)，碎石撒布系統(tǒng)也同步工作。完整的碎石撒布過程如圖2所示。裝載機(jī)預(yù)先將骨料裝至封層車的骨料倉，工作時(shí)液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)輸料帶（兩條）將碎石送至撒布料斗，氣動(dòng)系統(tǒng)控制氣缸開啟料門，撒布輥?zhàn)釉谝簤厚R達(dá)的驅(qū)動(dòng)下，將涌出的骨料打散，拋向?qū)Я喜郏槭ㄟ^導(dǎo)料槽均勻撒布在瀝青路面上，從而完成瀝青碎石同步封層工作。

碎石撒布液壓系統(tǒng)原理如圖3所示。液壓泵驅(qū)動(dòng)液壓馬達(dá)旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)皮帶輸送機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，將碎石輸送至石料撒布系統(tǒng)，經(jīng)氣動(dòng)系統(tǒng)開啟料門，在碎石自重以及撒布輥?zhàn)拥男D(zhuǎn)作用下完成碎石撒布。撒布系統(tǒng)中有兩個(gè)料位傳感器，電控系統(tǒng)通過這兩個(gè)傳感器監(jiān)測(cè)副料斗內(nèi)料位的高低，控制兩個(gè)電磁閥得電與否，從而控制輸料馬達(dá)是否運(yùn)轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)骨料輸送的實(shí)時(shí)控制。調(diào)試時(shí)，通過控制兩個(gè)節(jié)流閥開口的大小來調(diào)節(jié)輸料馬達(dá)的轉(zhuǎn)速，一般設(shè)定馬達(dá)的初始轉(zhuǎn)速為260r·min^-1左右，具體可依據(jù)實(shí)際工況調(diào)節(jié)馬達(dá)的轉(zhuǎn)速以滿足施工需求。

撒布輥?zhàn)右簤合到y(tǒng)原理如圖4所示。其原理與碎石撒布液壓系統(tǒng)原理一致，通過調(diào)節(jié)節(jié)流閥控制撒布輥?zhàn)玉R達(dá)的轉(zhuǎn)速，通過控制電磁閥得電與否實(shí)現(xiàn)撒布輥?zhàn)拥膯⑼！?/p>

2 影響碎石撒布能力及精度的因素

通過分析碎石撒布系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)可知，影響碎石撒布能力的主要因素有：料門開啟高度、撒布輥?zhàn)拥霓D(zhuǎn)速、行走速度等。料門開啟高度直接決定碎石的最大撒布能力，改變?nèi)霾驾佔(zhàn)拥霓D(zhuǎn)速可以在一定范圍調(diào)節(jié)撒布量。當(dāng)車速一定時(shí)，碎石撒布施工中撒布量的調(diào)節(jié)方式可分為3類：固定撥料輥轉(zhuǎn)速，調(diào)節(jié)料門開度；固定料門開度，調(diào)節(jié)撥料輥轉(zhuǎn)速；料門開度與撥料輥轉(zhuǎn)速同時(shí)配合調(diào)節(jié)。表l摘自陜西建設(shè)機(jī)械股份有限公司產(chǎn)品試驗(yàn)檢測(cè)數(shù)據(jù)記錄。該數(shù)據(jù)是在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為l400r·min^-1、車速為3.6km·h^-1、撒布輥?zhàn)愚D(zhuǎn)速在100～180r·min_1時(shí)測(cè)得的碎石撒布量，碎石平均粒徑為5 mm，碎石密度測(cè)定約為1700kg·m^-3。

將表l中撒布輥?zhàn)愚D(zhuǎn)速、料門開啟高度、碎石撒布量3個(gè)參數(shù)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析整理得到圖5。如圖5所示，在lOO～180r·min^-1之間時(shí)，撒布輥?zhàn)拥霓D(zhuǎn)速與碎石撒布量有很好的線性關(guān)系。撒布輥?zhàn)拥闹饕饔檬菫榉乐顾槭瘡牧祥T自由滑落，通過調(diào)節(jié)撒布輥?zhàn)愚D(zhuǎn)速可以控制碎石撒布量。依實(shí)際試驗(yàn)結(jié)果可知，撒布輥?zhàn)愚D(zhuǎn)速超過350r·min^-1后，碎石撒布量主要和料門開啟高度有關(guān)，即撒布輥?zhàn)硬辉儆绊懰槭霾剂?，碎石?jīng)料門自由滑落。該數(shù)據(jù)是摘自部分試驗(yàn)數(shù)據(jù)，為顯示撒布輥?zhàn)釉诘退贂r(shí)與碎石撒布量的關(guān)系。實(shí)際施工中，控制工作速度為1～3m·s^-1、撒布輥?zhàn)愚D(zhuǎn)速在200r·min^-1左右、料門開啟高度為40mm左右便能滿足絕大多數(shù)道路施工要求。依據(jù)實(shí)際工況，優(yōu)先調(diào)節(jié)料門的開啟高度來滿足道路的施工要求。

以表l中的數(shù)據(jù)為例，撒布在4m寬道路上時(shí)，撒布量與撒布厚度、行駛速度有如下關(guān)系

Q=4tv式中：Q為碎石撒布量（L）；t為撒布厚度（mm）；v為汽車行駛速度（m·s^-1）。

分析表l中的理論撒布率、實(shí)際撒布率可知，影響碎石撒布精度的主要因素為碎石料位不均勻、行走車速不穩(wěn)定以及機(jī)械零部件加工精度過低。

撒布量由料門開啟高度和撒布輥?zhàn)拥霓D(zhuǎn)速來控制，由機(jī)械限位保證料門開啟高度一致，撒布輥?zhàn)愚D(zhuǎn)速的穩(wěn)定由液壓控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性來實(shí)現(xiàn)。撒布輥?zhàn)拥囊簤嚎刂葡到y(tǒng)是采用調(diào)速閥保證撒布輥?zhàn)愚D(zhuǎn)速的恒定，避免了由碎石不均勻?qū)е碌娜霾驾佔(zhàn)迂?fù)載波動(dòng)，從而消除了撒布輥?zhàn)愚D(zhuǎn)速的變化。在汽車底盤上安裝PTO）（等速巡航）系統(tǒng)，避免了機(jī)手手動(dòng)操作時(shí)因油門不穩(wěn)定對(duì)行駛速度產(chǎn)生的影響。實(shí)際施工中，當(dāng)?shù)缆窂澋劳鈧?cè)高于內(nèi)側(cè)時(shí)，設(shè)備集合角度發(fā)生改變，需要隨時(shí)補(bǔ)撒石料。

3 提升碎石撒布能力及精度的策略

3.1 控制系統(tǒng)的改進(jìn)

在汽車底盤上加裝PTO）控制系統(tǒng)，保證車速的穩(wěn)定，可有效避免人為操作汽車油門而影響車速。由于路面的不平整和車速的變化會(huì)影響到碎石的撒布精度，可以考慮在車速與撒布輥?zhàn)愚D(zhuǎn)速之間建立一定的比例控制關(guān)系，通過車速的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)來調(diào)節(jié)撒布輥?zhàn)拥霓D(zhuǎn)速，但該方案會(huì)提高控制系統(tǒng)的成本。目前，瀝青碎石同步封層車的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中要求碎石的撒布精度不大于3%。陜西建設(shè)機(jī)械股份有限公司的產(chǎn)品撒布精度實(shí)測(cè)值為1.4%～2.2%不等，在國(guó)標(biāo)要求的范圍之內(nèi)；鑒于實(shí)際使用情況、成本等因素，暫未考慮上述高精度方案。實(shí)際施工中，設(shè)定料門開啟高度為固定值（一般為40mm），通過調(diào)節(jié)撒布輥?zhàn)拥霓D(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)碎石撒布厚度。

通過改進(jìn)撒布輥?zhàn)右簤嚎刂葡到y(tǒng)，使用調(diào)速閥，可以明顯提高撒布輥?zhàn)庸ぷ鲿r(shí)轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定性，從而提高碎石撒布精度。

3.2 機(jī)械零件的設(shè)計(jì)和加工精度

導(dǎo)料槽尺寸的合理設(shè)計(jì)對(duì)撒布精度的影響較大。汽車的寬度一般為2.5m左右，將碎石撒布到4m的寬度需要導(dǎo)料槽的伸縮或折疊。目前市場(chǎng)上的封層車通過料槽的伸縮（施工時(shí)兩個(gè)料槽伸開）或折疊（工作時(shí)料槽展開）達(dá)到4m的撒布寬度。陜西建設(shè)機(jī)械股份有限公司使用的是導(dǎo)料槽的折疊方案，該方案要求每個(gè)料槽的寬度不一，這既需要理論計(jì)算確定設(shè)計(jì)值，也需要參考實(shí)際施工效果調(diào)整料槽寬度。

由于料門限位塊為焊接件，加工精度不易保證，從而造成每個(gè)料門開啟高度不一致，需要在工藝方面努力設(shè)計(jì)出合理工裝，保證重要尺寸的精確度，提高對(duì)料門開啟高度精度的控制。同理，撒布輥?zhàn)訄A度、圓柱度的加工精度對(duì)碎石撒布精度影響也較大，生產(chǎn)時(shí)需要特別注意尺寸的精度。

4 結(jié)語

保證碎石撒布精度高于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，充分滿足施工要求，不僅需要零件設(shè)計(jì)可靠，加工精確，也需要碎石撒布液壓控制系統(tǒng)具備良好的穩(wěn)定性，還需要機(jī)手對(duì)同步封層車了解充分，操作熟練。本文通過分析碎石撒布原理，分析了影響碎石撒布精度的因素，提出了機(jī)械結(jié)構(gòu)、控制系統(tǒng)兩方面的改進(jìn)策略，從而提高碎石撒布精度，確保瀝青碎石同步封層車的碎石撒布質(zhì)量滿足施工要求。endprint