同步碎石封层车这么牛你知道吗?

近几年沥青同步碎石封层车的作用越来越得到认可。尽管工程机械行业增长势头放缓,同步碎石封层车销量依旧在稳步上升。据统计,封层车销售数据每年都在递增,2012年国内销售数量达到320台左右,2013年国内销售总量超过400台,2014年销量超过600台。沥青同步碎石封层车主要性能指标为沥青、碎石的洒(撒)布能力以及洒(撒)布精度。本文以程力专用汽车股份有限公司生产的沥青同步碎石封层车为基础,分析了影响碎石撒布能力以及撒布精度的要素,并提出改进策略。

 
碎石撒布原理:
 
市场上的同步碎石封层车功能结构差别不大,只是机械结构会有一定的差异,总体功能均为同步完成沥青洒布和碎石撒布。
 
同步碎石封层车通过沥青泵从沥青罐内吸取沥青,经过一系列的阀门、管路后由沥青洒布杆喷洒出去;与此同时,碎石撒布系统也同步工作。装载机预先将骨料装至封层车的骨料仓,工作时液压马达驱动输料带(两条)将碎石送至撒布料斗,气动系统控制气缸开启料门,撒布辊子在液压马达的驱动下,将涌出的骨料打散,抛向导料槽,碎石通过导料槽均匀撒布在沥青路面上,从而完成沥青碎石同步封层工作。
 
液压泵驱动液压马达旋转,带动皮带输送机运转,将碎石输送至石料撒布系统,经气动系统开启料门,在碎石自重以及撒布辊子的旋转作用下完成碎石撒布。撒布系统中有两个料位传感器,电控系统通过这两个传感器监测副料斗内料位的高低,控制两个电磁阀得电与否,从而控制输料马达是否运转,实现骨料输送的实时控制。调试时,通过控制两个节流阀开口的大小来调节输料马达的转速,一般设定马达的初始转速为260r·min-1左右,具体可依据实际工况调节马达的转速以满足施工需求。
 
其原理与碎石撒布液压系统原理一致,通过调节节流阀控制撒布辊子马达的转速,通过控制电磁阀得电与否实现撒布辊子的启停。
 

影响碎石撒布能力及精度的因素:
 
 通过分析碎石撒布系统的结构可知,影响碎石撒布能力的主要因素有:料门开启高度、撒布辊子的转速、行走速度等。料门开启高度直接决定碎石的最大撒布能力,改变撒布辊子的转速可以在一定范围调节撒布量。当车速一定时,碎石撒布施工中撒布量的调节方式可分为3类:固定拨料辊转速,调节料门开度;固定料门开度,调节拨料辊转速;料门开度与拨料辊转速同时配合调节。该数据是在发动机转速为1400r·min-1、车速为3.6km·h-1、撒布辊子转速在100~180r·min-1时测得的碎石撒布量,碎石平均粒径为5mm,碎石密度测定约为1700kg·m-3。
 
在100~180r·min-1之间时,撒布辊子的转速与碎石撒布量有很好的线性关系。撒布辊子的主要作用是为防止碎石从料门自由滑落,通过调节撒布辊子转速可以控制碎石撒布量。依实际试验结果可知,撒布辊子转速超过350r·min-1后,碎石撒布量主要和料门开启高度有关,即撒布辊子不再影响碎石撒布量,碎石经料门自由滑落。该数据是摘自部分试验数据,为显示撒布辊子在低速时与碎石撒布量的关系。实际施工中,控制工作速度为1~3·s-1、撒布辊子转速在200r·min-1左右、料门开启高度为40mm左右便能满足绝大多数道路施工要求。依据实际工况,优先调节料门的开启高度来满足道路的施工要求。
 
以数据为例,撒布在4m宽道路上时,撒布量与撒布厚度、行驶速度有如下关系Q=4tv
 
分析理论撒布率、实际撒布率可知,影响碎石撒布精度的主要因素为碎石料位不均匀、行走车速不稳定以及机械零部件加工精度过低。
 
撒布量由料门开启高度和撒布辊子的转速来控制,由机械限位保证料门开启高度一致,撒布辊子转速的稳定由液压控制系统的稳定性来实现。撒布辊子的液压控制系统是采用调速阀保证撒布辊子转速的恒定,避免了由碎石不均匀导致的撒布辊子负载波动,从而消除了撒布辊子转速的变化。在汽车底盘上安装PTO(等速巡航)系统,避免了机手手动操作时因油门不稳定对行驶速度产生的影响。实际施工中,当道路弯道外侧高于内侧时,设备集合角度发生改变,需要随时补撒石料。提升碎石撒布能力及精度的策略。

 
控制系统的改进:
在汽车底盘上加装PTO控制系统,保证车速的稳定,可有效避免人为操作汽车油门而影响车速。由于路面的不平整和车速的变化会影响到碎石的撒布精度,可以考虑在车速与撒布辊子转速之间建立一定的比例控制关系,通过车速的实时监测来调节撒布辊子的转速,但该方案会提高控制系统的成本。目前,沥青同步碎石封层车的国家标准中要求碎石的撒布精度不大于3%。陕西建设机械股份有限公司的产品撒布精度实测值为1.4%~2.2%不等,在国标要求的范围之内;鉴于实际使用情况、成本等因素,暂未考虑上述高精度方案。实际施工中,设定料门开启高度为固定值(一般为40mm),通过调节撒布辊子的转速来调节碎石撒布厚度。
 
通过改进撒布辊子液压控制系统,使用调速阀,可以明显提高撒布辊子工作时转速的稳定性,从而提高碎石撒布精度。
 
 
机械零件的设计和加工精度:
 
导料槽尺寸的合理设计对撒布精度的影响较大。汽车的宽度一般为2.5m左右,将碎石撒布到4m的宽度需要导料槽的伸缩或折叠。目前市场上的同步碎石封层车通过料槽的伸缩(施工时两个料槽伸开)或折叠(工作时料槽展开)达到4m的撒布宽度程力专用汽车股份有限公司使用的是导料槽的折叠方案,该方案要求每个料槽的宽度不一,这既需要理论计算确定设计值,也需要参考实际施工效果调整料槽宽度。
 
由于料门限位块为焊接件,加工精度不易保证,从而造成每个料门开启高度不一致,需要在工艺方面努力设计出合理工装,保证重要尺寸的精确度,提高对料门开启高度精度的控制。同理,撒布辊子圆度、圆柱度的加工精度对碎石撒布精度影响也较大,生产时需要特别注意尺寸的精度。
 
 
结语:
保证碎石撒布精度高于国家标准,充分满足施工要求,不仅需要零件设计可靠,加工精确,也需要碎石撒布液压控制系统具备良好的稳定性,还需要机手对同步碎石封层车了解充分,操作熟练。本文通过分析碎石撒布原理,分析了影响碎石撒布精度的因素,提出了机械结构、控制系统两方面的改进策略,从而提高碎石撒布精度,确保沥青同步碎石封层车的碎石撒布质量满足施工要求。
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