[来源:造价信息网|作者:李一鸣等|日期:2008年5月9日|浏览1403次]【大中小】摘要:沥青混合料摊铺机是集机、电、液技术为一体,在筑路机械中技术含量最 高的一种复杂设备;也是铺筑高等级公路沥青路面必不可少的重要工具本文简 单地介绍了摊铺机的结构组成、工作原理、各结构参数的调整和选用以及在摊铺 作业中应注意的事项等供有关技术人员和监理人员参考关键词:沥青混合料摊铺机摊铺作业摊铺基准1 前言修建高等级公路沥青路面,都必须用沥青混合料摊铺机(下简称摊铺机)进行 沥青混合料的摊铺作业这不仅是因为它的摊铺速度快,更重要的是要保证路面 的关键技术指标一一平整度,非它莫属目前作业在我国高等级公路工地上的摊铺机,多为进口摊铺机,其中使用最 多的是德国V;GELE和ABG两家公司的产品自称摊铺机整机技术世界领先的美国 BLAW-KN0X公司产品,也已打入我国筑路市场据讲,仅近两年来已在我国销售 了 24台之多这些摊铺机性能优越,自动化程度很高,可谓之近代摊铺机近代摊铺机是集机、电、液技术为一体的非常复杂的机械,掌握它要涉及到 多方面的专业知识,这对非筑路机械专业人员而言,并非易事然而对它有着一 般的了解,却又是路面施工技术人员及监理人员应必备的知识之一,否则,很难 把握路面施工管理和保证路面质量。
笔者在学习了有关摊铺机的诸多文献之后, 结合沪宁高速公路南京段沥青路面的铺筑实践,就摊铺机的结构、基本工作原理 和摊铺作业中的一些技术问题作一简单介绍,供有关技术人员参考2摊铺机通常使用的近代摊铺机,尽管出自不同厂家,有着不同外形和各自的特点, 但其基本结构和工作原理却大同小异2.1结构组成近代摊铺机主要由发动机、传动系统、行走机构、供料系统、操纵控制系 统、车架、调平大臂、熨平板以及自动调平系统等组成发动机是摊铺机的心脏,一切动力都来自于它,所以功率都很大如 BLAW-KNOX公司的PF-510型摊铺机发动机的功率为129kW; V;GELE公司的S-2000型 发动机功率为150kW它们大都为水冷式柴油发动机基于摊铺机总是在高温环 境下工作的特点,近来采用风冷式柴油机的日渐增多为了不挡住驾驶员的视线 和限制作业时整机重心过多的前后移动,发动机一般都是横向设置在整个摊铺机 的中部传动系统是将发动机的动力通过机械或液压传动驱使摊铺机的行走机构、大臂及供料系统等产生动作的一种结构组合它主要由变速箱、分动箱、离合器、 链条、液压泵、液压电动机、制动器等联合组成行走机构是指带动整机行驶的机构,通过机械传动带动履带或轮胎转动。
因 此,摊铺机有履带式和轮胎式之分轮胎式转向灵活且连续,摊铺弯道时路表平 整,但牵引力小;履带式接地面积大,比压小,牵引性能和通过性能都比轮胎式 的好,但转向不灵活,铺弯道时路表易产生波纹,导致平整度欠佳供料系统是由链式刮板输送器和螺旋分料器两部分组成,每台摊铺机上都装 备两套,且对称于机身纵轴左右配置,并能左右独立驱动和控制同一侧的链式 括板输送器和螺旋分料器由一个传动装置控制,二者总是同步工作操纵控制系统是指对摊铺机各部件动作起控制作用的系统它包括对履带或 轮胎的行走、转向、变速和刹车的操纵;对送料、分料和料斗两翼合拢的控制以 及对熨平板升降、延伸的操纵等等车架是连接前后桥、固定绝大部分部件的刚性架子它相当于汽车的底盘每台摊铺机都有两只调平大臂,简称大臂它们分别位于主机两侧对称布 置,形如人的双臂每个大臂的前端与主机上的找平液压缸铰接(称为牵引点), 后端与熨平板相连通过找平液压缸的伸缩,带动牵引点上下移动,大臂前端亦 随之上下移动,因大臂后端与熨平板相连,故熨平板亦跟着转动熨平板位于摊铺机的最后端,是直接完成混合料的摊铺、初步振实和抹平的 装置它除板体外,还包括拱度调节装置、振捣器、振动器和加热系统等。
熨平板有单层式与双层式之分单层式熨平板仅在全宽范围内呈固定连接的 一块板;双层式熨平板在长度方向(摊铺机前进方向)前后配置着两排大板大型摊铺机多采用单层式熨平板因为它结构简单,刚度大且便于总体布 置在摊铺较宽的路面时,可在基本熨平板两侧借助螺栓或楔形锁把不同宽度的 延伸熨平板固定上去用它铺筑的混合料在全宽范围内,初始压实度均匀一致沪宁高速公路南京段中央分隔带一侧沥青面层宽11.05m,就是用这种加宽了 的单层熨平板一次性铺筑的,收到了良好的效果双层式熨平板的最大优点是,在宽度方向上能自动伸长或缩短当摊铺层宽 度有变化时,无须停机另外加装或拆卸延伸熨平板同时,在最小摊铺宽度(基 本熨平板的宽度)时,摊铺层将受到两次压实,所以混合料的初始压实度较高; 但在摊铺较宽的路面时,由于延伸熨平板与基本熨平板间有一重合段,在该处的 混合料要受到两次振实,而非重合处仅受到一次振实,因此,在摊铺层的全宽范 围内初始压实度就不均匀;又因基本熨平板与延伸熨平板离螺旋分料器的距离不 等,故而挡料板前的堆料高度就不一致,这都将影响摊铺层的质量和压实路面的 平整度自动调平系统是由传感器、调节器、电磁换向阀及支承件等组成。
通过这套 系统更加完善摊铺机的调平功能2.2工作原理这里不拟详细讨论诸如履带、螺旋分料器、料斗两翼等是如何动作的,而是 把摊铺机为什么具有自动调平功能作为讨论重点人们把摊铺机的调平大臂与熨平板的联合称为摊铺机的工作装置通过该装 置完成沥青混合料的摊铺与初步振实工作装置形如图1,简化后其工作原理示 于图2调平大臂通过牵引点与主机铰接在一起,另一端与熨平板相连在作业时, 熨平板的全部重量和大臂的部分重量都压在新铺的混合料上主机通过牵引点、 大臂带动熨平板前进此时熨平板宛如一块滑雪板在混合料表面上滑行所谓 “动熨平板”即由此得名图1摊铺机的工作装置 图2工作装置原理示意图由图2可见,若旋动厚度调节螺杆,让熨平板的后方向下移动时,熨平板底 面与其运动方向间便产生一个仰角a (称为工作角)当a角一经固定,整个工作 装置便成为一个刚性系统此时,若位于摊铺机履带或轮胎下面的已铺层(或称下 卧层)绝对平整,混合料均匀一致,摊铺机以恒速前进,则作用于熨平板上的各 个力相互平衡(即熨平板的重力Q与板底混合料对熨平板浮力的垂直分力N相等; 牵引力S与混合料对熨平板底面的摩擦力T相等),熨平板将在相对于下卧层一定 的垂直高度(即摊铺层厚度)上运动,不会上下浮动。
因此摊铺层表面平整,且始 终维持同一厚度当再次旋转厚度调节螺杆,让工作角a增加,此时,熨平板受的阻力(浮力) 必然增加,其垂直分力亦相应增加,这时N>Q,熨平板势必被抬高,摊铺层加 厚因牵引点O的高度并未改变,所以熨平板的抬高相当于工作装置绕O点逆时针 转了一个角度,这样一来,工作角a随之减小,直到重新达到新的平衡状态同 理,当旋转厚度调节螺杆让工作角a减小时,熨平板必然下降,摊铺层跟着变 薄由此看来,熨平板工作角的变化,决定着摊铺层的厚度的变化,亦即欲调整 摊铺层厚度,可借调整熨平板的工作角来实现由图2还可看出,当改变牵引点O的高度时,熨平板的工作角a亦随着改变 因之,摊铺层厚度亦产生变化在实际摊铺作业中,下卧层(如路面基层)表面不可能是理想的平面,因此, 摊铺机行驶在上面必然会上下浮动和左右摆动,与主机铰接着的大臂牵引点位置 将不断变化,熨平板工作角亦跟着变化,所以摊铺层厚度也变化,这将导致压实 后路表面平整度的降低但是,由于大臂较长,加之熨平板自重很大,惯性十 足,牵引点细微的位置变化要传到熨平板需要一定的时间,实验证明,大约在摊 铺机行驶过5倍于调平大臂长度的距离后,这个传递才能全部完成。
在正常施工 条件下,下卧层的平整度不可能太差,亦即其表面起伏变化的波长不可能太大, 在未完成这一传递前,牵引点可能又早已回到了原来的高度位置,对熨平板的影 响不是太大,故在很大程度上保证了摊铺层表面的平整,所以摊铺机的这种工作 装置起到了“滤波”的作用有人对摊铺机的自动调平工作原理形象地比作放风筝风筝相当于浮动熨平 板,风筝线相当于调平大臂,人手握线处相当于大臂的牵引点,人及人的行走相 当于摊铺机及整机的行走,气流对风筝的浮力相当于混合料对熨平板的浮力当 风筝放到一定高度人恒速前进时,若风力不变,风筝将维持在一定的高度上,即 使地面略有不平,也不致显著引起风筝的高低这就是浮动熨平板的特点,也是 摊铺机能自动调平的结构原因3摊铺技术3.1摊铺机结构参数的调整与选用这里,所谓摊铺机结构参数是指熨平板的宽度、拱度、工作角,螺旋分料器 的长度、位置,振捣器和振动器的振幅、频率等同一台摊铺机当选用了不同的 结构参数时,所铺筑出摊铺层的性质就不一样,合理地调整与选用各结构参数 值,是保证摊铺层均匀一致、平整密实的重要前提3.1.1熨平板宽度的调整与选用每种型号的摊铺机其熨平板都有一个基本宽度,也就是最小宽度。
这个基本 宽度,小型机约2m,大型机略大于3m若摊铺层的宽度小于熨平板的基本宽度, 则很难摊铺;若大于基本宽度,则可借加宽熨平板的办法摊铺加宽不是无限制 的,目前见到的摊铺机其熨平板最大加宽达12m,路面再宽,只好采用纵向接缝 的办法分次摊铺,或采用多台摊铺机呈梯队形同时作业加宽熨平板的方法,前已述及,即单层式熨平板采用拼接法,双层式熨平板 采用液压法这里着重指出的是,当使用具有单层式熨平板,且单机作业,路面 宽度又很大于熨平板加宽后的最大宽度时,如何组合熨平板的宽度这时,组合 的原则是,在该组合宽度下铺成的路面纵缝最少,且剩下的最后一道铺幅要略大 于熨平板基本宽度这样,既能保证路面质量,又能节省工时,还避免了因剩下 的最后一幅太窄不得不用人工摊铺的缺点在遵从上述原则组合熨平板宽度时,还应顾及到纵向接缝最好能位于路面的 纵向标志线上,尽量不要设在主车道的中间位置此外,加宽熨平板时还要遵从对称原则,即组合后的熨平板要尽量对称于摊 铺机的纵轴否则,将因摊铺机左右阻力不等而易自行走偏,为维持其沿路线方 向前进,驾驶员不得不频繁操纵,从而殃及摊铺层的平整在进行多层路面施工时,摊铺机熨平板宽度的组合还应注意要避免上下层间 纵缝的重合。
3.1.2熨平板工作角的调整与选用已如前述,在摊铺机供料充足保证恒速前进,且混合料性质不变的前提下, 熨平板工作角一旦固定,摊铺层厚度就固定下来也就是说,欲铺一定厚度的摊 铺层,熨平板须具有一定的工作角工作角的取值,一般都是通过试铺确定下来试铺时先在摊铺机熨平板下垫 木板木板长约为熨平板的长度,宽度取20〜30cm,厚度为路面该层设计厚度乘 以所用沥青混合料的松铺系数(松铺系数应在试铺中确定,此时可根据有关规范 推荐的数值结合以往经验暂定下来)每节熨平板下最好都垫一块这样的木板, 或至少在板宽三分点处各放一块当熨平板加热完毕呈平直状后,转动厚度调节 螺杆手柄,让熨平板前缘略微抬起,产生一个小的仰角(即工作角,其变化范围 一般在0°15‘〜0°40‘之间),然后进料,开始摊铺,待摊铺机走出一段距离 后,量一下摊铺层厚,若厚度小于要求的松铺厚度时,再适当转动厚度调节螺杆 手柄,加大工作角,相反,若厚度大于要求的松铺厚度时,则须适当减小工作 角这样反复调整,直到摊铺层厚度恰与要求的松铺厚度相等,此时的工作角角 度即为正式摊铺该层时应取用的工作角数值请注意,每调节一次至少让摊铺机走出5〜6m后,再在熨平板后缘附近测记 厚度。
因为此时厚度方才稳定,否则所测厚度无代表性3.1.3拱度的调整与选用一般摊铺机上都设有拱度调节机构,并刻有拱度值,通过转动拱度调节器, 可将熨平板调节至路面设计的拱度因为高等级公路,尤其是高速公路都设有中 央分隔带,无须进行拱度调节,故不拟赘述3.1.4螺旋分料器的调整与选用螺旋分料器的。