抗离析摊铺机刮板输送机构设计方案

1 抗离析摊铺机刮板输送机构设计方案 1 绪论 言 自我国成立至现在，随社会经济的迅速发展，高等级公路路面的行车质量的要求随着行车里程和大型机械的增长，以及交通量增多也变得越来越高。现在在我国各地已广泛使用沥青混合料铺筑路面。沥青稳定基层沥青路面虽然具有比较好的强度和抗疲劳等等良好性能，但是在最近几年，我们会经常发现，很多路面在才刚刚通车时就开始损坏了的现象，其使用性能也大大地降低，达不到设计使用要求。剖开检查，经常会发现水稳基层以及沥青面层均发生严重离析的现象。对于这一种离析的现象，很大一部分原因取决于摊铺机结构质量、性能的好坏和摊铺机施工的工艺过程。 近年来，高速公路迅速发展，摊铺机也成为集机、电、液于一身的高科技产品。我国的摊铺机技术水平已经接近于当今世界的先进水平，甚至有些地方还有所创新。高速公路的迅速发展也对摊铺机性能提出了更高要求。影响摊铺机施工时摊铺质量因素有很多种，一般有：物料和路况的干扰有没有得到较有效控制、输料是否能够连续的适量的进行输送；物料是否可以进行均匀的摊铺；摊铺机工作速度是否能够达到恒定状态等。 本次毕业设计就针对抗离析摊铺机的结构进行设计，主要内容是针对抗离析摊铺机刮板 输送机构进行设计。通过对刮板机构的设计计算、刮板传动机构主零件的设计计算以及链条的选用等，将大学四年来学过的公共基础课和专业课有机地融合起来。训练综合运用所学知识分析和解决问题的能力，培养和锻炼独立工作能力和创新精神。本次毕业设计要求在工作过程中，要认真刻苦专研，有自己的想法，勇于创新，并着手解决相关的技术性问题。本设计还涉及到机械设计及制图、 工绘图、力学计算、文献检索、外文文献阅读和翻译等，范围十分广泛。因此，本次毕业设计对于我来说，是意义非常的。 2 青路面概况 沥青路面主要 以各种改性沥青、道路石油沥青、煤沥青、乳化石油沥青和液体石油沥青等作为结合料来凝结不同矿料铺筑成的，沥青的相对于砂石的路面，它的强度和稳定性都有大大提高。相比起水泥混凝土路面，可以看出表面无接缝，交通较顺畅，噪音较低，平整度高，养护简便，行车振动小，在我国的路面结构形式中是非常重要的，适用于路面的分期修建。使用了沥青结合料的面层，这大大的增加了矿料之间相互的粘结力，使得混合料的稳定性和强度得到相当程度的提高。路面的使用质量和耐久性都得到提高，因而在道路中占有相当大比重，是道路建设中一种被广泛采用的高级路面。 自我国成立之后 , 伴随着我国国民经济不断地发展 , 公路上重载车辆猛增和公路的交通量上涨成为了一种必然现象。 为了适应这种情况 , 路面结构（包括基层结构等）也在不停地更新与完善。高速公路设计大部分参考了国外路面结构技术进行设计。 有大量的资料可以看出，铺筑路面的能耗分为生产原材料、运输、加工混合料与摊铺时的能量消耗几部分，从总体上看，路面能耗主要是初期修建能耗、大修罩面能耗、日常养护维修的能耗和交通工具行驶的能耗。生产原材料时沥青的能耗远远大于水泥，沥青需要加热，还需要从原油中提炼，工序相对复杂得多，消耗的 各种能量远大于水泥。路面损坏维修时，沥青路面需要加热之后重新拌和才能使用，但水泥路面可以拌和之后直接再度利用。 伴随着我国快速发展的经济，科学技术也不断的在发展，公路运输逐渐体现出了它的优越性和灵活性，在各种运输方式中脱颖而出，成为其他方式不可替代的存在。因为沥青路面具有很多优点：防滑、降低噪声、良好的视觉保证行车安全、耐疲劳等，所以慢慢地在公路及高等级公路上占了主导地位。 为了满足不断加长的交通需求，许多无机混合料被混合在沥青中使用，形成了形成了沥青混凝土路面。 1988年沪嘉高速公路成为我国第一条通车高等 级公路。此后，沈大高速公路（全长 375公里）和京津塘高速公路（全长 143公里）相继建成，沥青路面的各种问题也慢慢地出现，相关部门与研究人员不断的探索，解决问题的同时提高沥青的使用性能。 我国在 1935年使用进口沥青在南京附近沥青路面试验路段； 1941年又在滇缅公路修筑了沥青双层表面处治 155 战争胜利后又在宁杭公路修筑了沥青贯入式及双层沥青表面处治等沥青路面。到 1949年前夕我国公路上有高级、次高级路面总计约 315 3 沥青路面的强度与承载能力较好，车辆施加在路面上的各种应力它都能很好承受；具有一定 的弹性和塑性变形能力，受到很大的压力而不会损坏；轮胎的附着力好，不容易打滑；减振性能好，行驶的车辆平稳，还能降低噪声；不像水泥路面那样粉尘较多，而且沥青路面清洗方便，打扫容易；沥青路面还可以回收利用；基层刚度通常比较大，所以大大降低了表面层沥青面的拉应力（一般 由于这些优点，沥青路面慢慢成了我国公路路面的主要形式。 对于沥青路面，较常见病害有：沥青路面车辙；沥青路面裂缝；沥青路面松散；沥青路面的冻胀或翻浆；沥青路面水损害等等。已使用的沥青路面，后期保养是相当重要的。沥青路面保养技术工作一般 是针对局部一些较轻微的初始破损及时科学地进行修补，使路面始终保持其使用质量，道路的使用寿命也得到延长。具体可分为日常保养，初期保养，预防性、季节性保养等。总之，由于沥青路面的稳定性和强度受路面材料性质、气温、水分等客观的因素影响较大，所以，在平常的养护工作当中必须要时刻掌握路面使用的状况，并注重加强日常保养，还要及时对各种各样的破损进行科学的处理，使路面经常处于清洁完好的状态，才能避免了病害进一步的扩展，更好的使道路使用寿命延长。 铺机功能、发展历史及趋势 铺机的功能介绍 摊铺机是 主要用于高速公路上面层和基层各种材料进行摊铺作业的施工设备；是将已经拌制好了的混合料（包括基层稳定土和沥青混凝土等）均匀平整地摊铺在已经整好的基层或者路基上的专用设备。 摊铺机的分类有：按行走方式可分为履带式摊铺机、轮胎式摊铺机；按摊铺机施工的能力可以分小型摊铺机（ 2m 4m）、中型摊铺机（ 5m 8m）、大型摊铺机（ 9m 16m）；按使用用途分类可以分为多功能摊铺机、稳定土（基层）摊铺机、沥青混凝土摊铺机。 用摊铺机进行混合料摊铺，不仅速度快而且质量高，还对铺层进行预压实，既降低施工成本，又保证了路面碾压的 质量。是道路施工和路面维修中必不可少的设备。摊铺机工作原理是：刮料板把料斗中的沥青混合料传送到螺旋布料器，然后由螺旋布料器把沥青混合料沿全宽方向均匀的进行摊开，再由可调高度的熨平板把混合料刮到了预铺的高度。再经振捣夯锤进行振实，经熨平板以及振动器的共同作用，形成一条有一定厚度、 4 一定宽度和一定形状的铺层。 铺机的发展历史 在 20世纪 30年代之前，一般是依靠人工来完成对各种类型的沥青路面的铺筑。当时的城市道路路面主要用热拌沥青混合料铺筑，施工时需要大量劳动力。乡村道路路面主要用路拌沥青混合料铺 筑，拌合与摊铺都是用平地机完成。 到 30 年代，在国外用热拌沥青混合料进行摊铺的机械化施工终于是取得了极快发展。当时修筑了大量的沥青路面，不仅经济又经久耐用。沥青路面的施工机械化发展迅速，同时促进了沥青混合料摊铺机不断发展。 （ 1）国外摊铺机发展简史 本世纪的 30年代，美国 于当时道路的摊铺作业，到目前已有 80年左右的发展历史。 1931年在圣路易斯道路展览会上首次展出了由 料摊铺专用设备。随后该公司对摊铺机进行了改进，将摊铺机装在履带上，机器两侧悬有大臂使之能按预定的坡度控制摊铺机厚度与平整度。这样就不再需要钢轨或侧模来导向，并使摊铺机成为一台独立的自行式机器。 1933年 产出新型的摊铺机，其样机就是现代沥青混合料摊铺机。该样机新的结构特点有： 10英尺宽的独立的浮动熨平板，无输料装置的料斗和螺旋输料器。接着在 1933年， 成了 机 设置了刮板输料器，能将混合料从料斗中输送到螺旋输料器。该机大臂的牵引点支撑在履带总成上。因此， 1933年是摊铺机发展史上具有重大意义的一年。 二十世纪九十年代以来，国外摊铺机制造公司强强组合兼并，如福格勒公司加入维特根公司，戴纳派克公司加入斯维达拉 格索兰 些兼并公司，融合市场领先品牌的优势，不断推出新一代的升级版摊铺机，形成了引领世界摊铺机技术的几大巨头。 （ 2）国内摊铺机发展简史 我国摊铺机工业的发展史虽然不比外国长 ,一直到二十世纪六十 年代才真真正正建设起我国的机械生产基地。但我国摊铺机发展起点高，发展迅猛，它是公路科技改革重 5 要产物。我国摊铺机随着公路的高速发展，其生产技术水平得到了极大的提升。而在二十世纪七十年代之前，我国沥青路面的摊铺工作是由人工来完成的。 70 年代初期，我国公路的沥青路面结构形式从过去比较单一的表面处治一直发展到如今的上拌下贯式、贯入式、沥青混凝土和沥青碎石等。特别是沥青混凝土这一种路面结构形式的出现引发了路面材料摊铺方式的重大改革。过去人工摊铺方法在生产率和平整度等方面具都达不到施工设计的要求。到了 70 年代中期后 ，公路交通部门深深受到了国外摊铺机技术的启发，于是开始着手制造小型号的沥青混凝土摊铺机。例如当时天津市政所属机械修造厂和上海市 政工程管 理局的机械修 配工厂以及无锡市政的机 械 修造厂等等都有生产过小型号机械传动 的摊铺机。但一般都用于本系统的公路建设方面。伴随着交通建设事业在我国的迅猛发展，导致对摊铺机技术性能地要求也是越来越高。主要表现在摊铺机作业质量和摊铺宽度上，为此，至 20世纪 80年代末期，为了适应公路交通建设发展的迫切需求，我国各地方的机械生产厂家都纷纷自国外引进了很多不同层次的摊铺机先进技术。 20世纪 80年代，沥青路面在其施工方法上，我国先后出台了几个技术标准，都推荐采用全路幅摊铺技术。故而进入九十年代以后，各摊铺机生产厂家普遍看好大宽度摊铺机的市场前景，于是相继推出了 9m 1220世纪 80年代末至进入 21世纪这 10余年间，原先人工、平地机、推土机等比较落后的路基面层摊铺方式逐渐地被摊铺机摊铺方式所取代。摊铺机市场发展广阔，技术得到迅猛的进步。在国家 863计划项目当中，已经将智能化摊铺机 ， 作为第一重点产品进行技术提升和开发。提高铺宽 9工程机械十五发展规划”作为科技投资重点产品。如此一来，我国摊铺机的发展又攀升到了一个崭新的台阶。在我国，摊铺机生产厂家历经多年磨练发展和认真探索，自从进入 21世纪以后，有很多的生产厂家都逐渐地具有了自己独立进行研制开发摊铺机的能力，而且它们所研制出来的新型摊铺机性能也比较先进。其中有中联重工、徐工集团（ 柳工、三一重工等等，它们生产的摊铺机也能够与国外的同类型摊铺机一争高下。 总的来说，由于技术条件的制约，国内摊铺机的核心元件大多依靠进口件，虽然多数产品都能达到国外同类产品的水平，但稳定性与产品 质量还有着较大差距。国内厂家模仿国外者甚多，学习能力强劲，但缺乏自我创新能力，缺乏主力技术和新结构，仍需要不断努力。 铺机的发展趋势 6 随着我国进行大规模全方位的加大公路、港口、广场、机场等基础设施建设的投资量，市场上电液控制技术惊人的发展和市场用户对性能要求的提高以及施工工艺的不断提高，我国摊铺机将很有可能向以下的几种发展势头。 （ 1）向大型化和小型化发展 在很多情况下，摊铺机需要一次性地摊铺完整个宽幅路面；所以，厂家逐渐开发出了大型沥青混合料摊铺机（宽度大于 12米） ，如 司的 摊铺机，它的最大摊铺厚度达到了 40厘米，而其 最大摊铺宽度更可达到 16米 。而为了适应乡村道路的修筑以及高速公路的修补养护作业，沥青混合料摊铺机也逐渐向小型化发展。例如率只有 13马力的小型沥青摊铺机。 （ 2） 向多功能化发展 摊铺机有时要摊铺沥青混合料，而有时候还需要对厚度为 25厘米 以上的稳定土进行摊铺，所以就要求摊铺机要具有一机多能。故而采用相应技术措施，一般有增强散热的能力、提高发动机的功率、采用载重型液压系统等等。如选用力士乐的 联重科的 双层液压油散热器等；而 60著提高摊铺机在面对多种工况下的适应能力 。 （ 3） 向高技术性能、高可靠性和高适应性发展 在摊铺机上配置智能一体化的控制系统、多 两个遥控器和主操纵面板都分别采用了触摸式按键。各系统与自动找平系统间以及主机各系统间形成了具有互相通信能力的局域网络。真正实现了找平智能一体化控制、施工质量在线检测、远程通讯；配置 的电控发动机完全 符合欧 排放的标准，而且 带有经济运行模式。考虑用户的需要，配置了 动跟边接缝、远程锁车、自动转向及无线通讯等技术。装备自动调拱、自动点火加热等国际先进技术；向高适应性和高可靠性方向发展是摊铺机将来趋势，而应用上面这一系列技术，为其发展提供了可靠保证。 7 2 抗离析摊铺机总体设计方案 体方案设计遵循原则 抗离析摊铺机的总体设计应该遵循的原则： （ 1）满足经济性要求。推广产品零件标准化、部件通用化、系列化，采用新材料、新产品、新结构、新技术，使得摊铺机具有较高效率和较低成本。 (2) 满足使用要求。选择合理的设计方案和工作原理，使摊铺机预期的所有职能能够有效地得到执行，并能够符合摊铺机技术条件及公路技术规范的要求。可以可靠地完成工作，保证操作者安全和具有舒服的工作环境。 (3) 满足标准化要求。贯彻最新颁布的国家标准和部颁标准，尽可能地选用标准结构、优先系列、标准零部件和优先配合，提高摊铺机的重复系数和标准化系数。 (4) 满足工艺性要求。在保证工作性能良好的情况下，使摊铺机制造容易，结构简单，维修方便。 离析摊铺机设计原理 抗离析摊铺机设计原理是摊铺机理论的重要内容 。它是针对摊铺机质量要求和工作特点而提出来的。理解抗离析摊铺机设计原理，感悟其中精髓，再根据其设计原理进行设计、制作并使用摊铺机，使摊铺机的性能变得更加可靠实用，功能则更加完善。经过多年的认真钻研探索，抗离析摊铺机设计原理可以归结为以下的几个内容： (1)牵引性能参数匹配原理。依据牵引性能参数的匹配原理，确保发动机调速特性与平均阻力矩的合理匹配和滑转曲线与发动机最大输出功率的合理匹配。就可以在确保摊铺速度稳定前提下充分地发挥摊铺机的最大生产率和充分利用发动机功率。 (2)浮动摊铺工作原理。现在用于稳 定土施工或者沥青施工的摊铺机，基本上都是利用浮动熨平板原理工作。准确地处理分析熨平板和它的牵引部分数学模型，在摊铺过程中注意控制熨平装置的动力平衡条件，摊铺过程中尽量不让熨平板位移发生变化，使得摊铺机可以达到相对较高的平整度指标。 8 (3) 自动调平原理。熨平板仰角出现偏差后，自动调平系统能够及时检测到并自行控制仰角的偏差，以保证摊铺路面平整性。 (4)恒速摊铺原理。在一整个的工作循环过程当中，摊铺机负荷变化会很大，行驶速度容易受到影响，从而导致压实度和平整度变化。为了可以有效提高作业指标，应该优先选择摊铺速 度恒速控制方法。 (5)螺旋叶片全埋输料原理。通过螺旋在由物料围成的料槽内输料原理的分析，材料淹没螺旋的程度，与输料过程中产生离析现象密切相关。增强摊铺机抗离析能力可以通过合理设计充满系数来达到。 (6)工作机构动态配置原理。根据大臂、主机、螺旋、熨平装置及刮板间的动态配置原理来设计机构，使其能够在各种极限的状态下，还可以有效动作或者控制，可以确保大宽度、大厚度摊铺作业质量。 (7)等比功率振捣原理。依据此原理，能提高平整度和压实度横向均匀性。 (8)等振距振捣原理。让摊铺机的振捣频率和行驶速度相互关联 ，确保振距恒定，可以提高平整度和压实度纵向均匀性。 (9)仰角传递原理。依据熨平装置的仰角传递原理，可以有效提高摊铺机摊铺路面时的平整度。 (10)车架弹性变形原理。合理选择和设计车架构件，可以有效的控制弹性变形，这样就克服车架的变形对构件所产生破坏力，同时避免了塑性变形，还能提高摊铺机的自调平能力。 9 3 抗离析摊铺机刮板输送机构设计 板机构设计方案论证 摊铺机摊铺宽度小于 3输料机构，只需设螺旋布料器就可。这样的摊铺机结构比较简单，且机动性能好，一般用于养护和修筑低等级的道路。大、中型的摊铺机都应该装有比较完善的辅料机构。较小型的摊铺机只设有单个刮板机构，但较大型的摊铺机都并排设有两个。螺旋布料器可以采用单旋向双螺旋或双旋向双螺旋。本设计采用双排刮板机构。 刮板机构的驱动有两种型式：一种是液压传动式的摊铺机，其两个刮板输链分别由减速装置和两个变量马达来驱动，实现刮板输料器的无极调速来控制刮板输送机的工作速度，进一步对混合料进入螺旋布料器数量进行控制，不需要料斗后壁的闸 门。另一种是机械式的，这种结构形式的刮板机构，其速度通常是不能调节的，因此需靠料斗后壁闸门来对混合料的输送量进行调节，一般以液压油缸控制。改变闸门的开度，可以调节刮板输送机上料带的厚度，从而改变刮板输送机的生产率。 在驱动装置方面，我们选用一个马达单独驱动一组刮板的结构，这样可以使驱动系统的功率能够很好的满足输料需求，从而达到减小离析的作用。 刮板机构的调节： (1)间歇控制是对摊铺机刮板的供料量进行开关量控制 (开关料位器 +定量泵 )，控制摊铺机刮板停或者开。供料量忽大或者忽小于摊铺层 需料量，输料效果差，液压系统冲击负荷大。调节开关式刮板料位器应该注重这两方面 : 使摆杆关位向摊铺机的后方进行调整，向前方调整料位低，控制料位高；摆杆摆动角度 (开位与关位夹角 )不宜过大，在 200 300的大致范围内为宜。 (2)刮板输料量调整方法有间歇控制和连续控制两种。连续控制是刮板速度相对于摊铺厚度、摊铺宽度以及摊铺速度进行比例控制。假设是自动控制方式那么就需要将超声波料位器调节至合适的控料距离，选择合适的比例区 (一般为 210 超声波料位器控料距离和螺旋料槽内物料高度相关。 (3)开始进行摊铺的前期准备，要先依据以往总结出来经验，认真对开关式料位器进 10 行初步的调整；在作业过程中再依据刮板供料量是否满足摊铺面层对螺旋机构的需料量情况进行微调。 图 3板输送装置图 板机构的输料机理 刮板输送机装在料斗底部，可以在料斗的底板上滑移。刮板输送机作用是将从自卸车倒入摊铺机受料斗内的混合料输送到尾部的摊铺室。其工作原理是：驱动链条带动横向刮板在底板上移动，当穿过堆积在底板上的不动物料时，就携带部分物料通过闸门，并形成了移动物料流，然后不停地输送到螺旋叶片上部。其结 构由刮板驱动链轮组、左右驱动装置、刮板链条、张紧轴、刮板等组成。驱动装置又由马达和减速机组成，双排独立装在料斗底部，分别控制左右两边供料量。动力传递路线为：液压马达刮板螺旋驱动轴链传动刮板。刮板机构左右两侧各成独立系统，可单独工作，也可同时作业。刮板输送机工作时，由于常与混合料和刮板输送机底板摩擦，容易磨损，所以刮板采用耐磨材料或对表面进行硬化处理。刮料板是由左右两根链条同时进行驱动，并随着链条的转动来达到输送沥青混合料的目的。目前摊铺机采用的刮板机构有单排和双排两种。本课程设计中是采用双排驱动。 11 1)前盖板 2)张紧装置 3)左前护板 4)输送链 5)前盖板角钢 6) 左后护板 7) 后盖板角钢 8)链条 9)链轮 10)驱动轴 11)封板 12)马达 13) 减速机 14)底板 图 3板机构示意图 抗离析摊铺机刮板输料机构的设计重点，一是刮板速度的计算，满足摊铺机生产率要求；二是刮板功率的计算，满足摊铺机功率的匹配要求。 板机构刮板线速度的计算 在闸门高度和刮板宽度都一定情况下，刮板速度越快的生 产率就越高；速度越慢的生产率就越低。由于摊铺层所用的物料都由刮板输送，因此，刮板的生产率就是摊铺机的生产率。 刮板生产率可以从这两方面考虑计算，一是按刮板输料能力计算；二是按摊铺作业工作量计算。用这两种方法来计算刮板的生产率公式如下： 0 (t/h) （ 3 20 (t/h) （ 3 式中： 刮板生产率，（ t/h）； H 摊铺厚度， 此取 B 摊铺宽度， 12m； V 摊铺速度，摊铺机沥青混合料取 5 6 m/此取 6m/ b 刮板总宽度， m； 12 T 摊铺层的密度，依据摊铺机设计压实度来确定，沥青混合料则取 压实度 ,85%）； 刮板速度，（ m/暂取 16m/ G 刮板上物料密度，沥青混合料则取 h 料门高度， m，一般 h = 将公式 (3（ 3立，得： 2 （ 3 （ 3 把公式（ 3入公式（ 3得： （ 3 计算刮板有效宽度 b = h 取 由公式（ 3 2 = m m （ 3 按照公式（ 3算的刮板速度为 这是根据设计的工况刮板所要达到的速度要求，刮板只有达到了这个速度，才能够满足抗离析摊铺机在设计工况（摊铺宽度、沥青混合料、摊铺速度、最大摊铺厚度）下生产率的要求。然而，上面所计算的刮板速度还需要根据经验进行最终确认。 根据上式计算得出的速度为刮板线速度上限，取： 16m/板机构工作所需功率 刮板阻力：一般是指不动物料和移动物料间、移动物料和底板间摩擦阻力。 13 我们讲的不动物料是指在刮板运动时并没有进行移动的物料。移动物料则是指刮板在运动时附在刮板上一起移动的物料。实际上不动物料是移动物料的来料源，在刮板运动时不断地转变为移动物料。 而微斜提升输料的刮板机构，它提升的角度相对较小，一般都在 2度左右。故移动物料倾斜的阻力可以忽略掉。 图 3动物料受力简图 图 3身、料斗内装料空间示意图（正） 14 图 3身、料斗内装料空间示意图（侧） 受料斗内移动物料和底板间的摩擦阻力 1F 。 受料斗内移动物料和底板间的摩擦阻力 1F ，用式（ 3示： 11 )( （ 3 式中： V 料斗内移动物料 的体积， V 2) 料斗内的移动物料上方不动物料体积， g 重力加速度， 刮板上物料密度，沥青混合料则取 1 物料和底板间摩擦系数，沥青混合料则取值为 由公式（ 3 1F = 机身内的底板与移动物料间摩擦阻力 机身内的移动物料和底板间摩擦阻力 2F 用式（ 3示： 132 （ 3 式中： 机身内移动物料的体积， 3V = 余代号意义同前。 由公式（ 3 2F = 受料斗内移动物料和不动物料顶面间摩擦阻力 3F 受料斗内的移动物料和不动物料顶面间摩擦阻力 式（ 3示： 15 223 （ 3 式中 2 物料内摩擦系数，沥青混合料则取 其余代号意义同前。 由公式（ 3 3F = 料斗内的移动物料侧面和不动物料间摩擦阻力 4F 料斗内移动物料和不动物料侧面间摩擦阻力 4F 。用式（ 3示： 24 2 G （ 4 式中： 料斗内移动物料和不动物料的摩擦侧面面积 ,， I料斗内移动物料摩擦侧面的中心和不动物料到不动物料顶面的高度 m ， I=21 其余代号意义同前。 由公式（ 3 4F = 刮板阻力 刮板阻力 等于各种阻力之和： 4321 （ 3 其余代号意义同前。 由公式（ 3： 摊铺机刮板的驱动功率 经过传动系，输入给刮板系统的有用功率被称作刮板的驱动功率 用式（ 3示： 60000 （ 3 刮板的驱动功率， 余的代号意义同前。 16 刮板功率 摊铺机刮板功率是指发动机输出给刮板系 统所要消耗的功率。用式（ 3示： （ 3 G 为刮板系统总效率，即等于发动机至刮板间各传动元件（如马达、联轴器、泵、减速器、链传动、分动箱、刮板链等）效率的乘积 ,取 由公式（ 3得： GN 机构的驱动功率 为 1020 （ 3 机械需要克服外负荷所的驱动扭矩： d 01000 （ 3 式中 为机械效率，在这取 式中： 动力系数（启动最大扭矩与额定扭矩之比）， b 刮板的工作宽度， m； L 刮板机构向后所输送料距离， m； R 驱动链轮的半径， m； 0 混合料输送的阻力系数，和摊铺混合料种类性质相关； 移动混合料（松散料）密度， t/ g 重力加速度。 17 料斗设计 料斗位于摊铺机前端，用来接收自卸车卸下的混合料。料斗由左右两扇活动的斗壁组成。斗壁下端铰接在机体上，用两个油缸控制其翻转。两扇活动斗壁放下时可以接收自卸车卸下的物料，上翻时可以将料斗里的混合料全部卸至刮板输送机。料斗靠近发动机侧有两个手动销子，当料斗收起时可以将料斗固定在收起位置。摊铺机运输过程中，收起料斗并固定，可以减小摊铺机运输宽度，保证安全。 各种摊铺机接料斗结构形式相似，只是容量大小有所不同。其容量应满足摊铺机最大摊铺宽度和最大摊铺厚度下连续作业时所需沥青混合 料量。 料斗由左右料斗、液压缸、油缸支座、底板、提升油缸、铰轴、后壁等组成。 斗理论容量的计算 料斗理论容量为： 0式中： 料斗理论容量， 常取 2 为混合料松密度 t/ = 其它符号意义同前。 取 料斗容量受到整体结构的限制，所以在结构设计时，合理地把理论容量做为设计参照值，使设计容量尽量接近理论容量。既要能顾及在较大生产能力摊铺作业过程中使运料自卸车有充裕的卸料时间，又能兼顾到结构布局的合理性，不使料斗容量太大，而不会导致摊铺机停机待料。 根据设计要求，料斗容量取 18 18 结 本章对抗离析摊铺机刮板输送机构进行方案论证，对刮板机构的有关参数进行了计算，分析刮板机构的输料机理，如线 速度、功率、牵引力等。 综上所术，摊铺机刮板速度为 16m/铺机设计料斗容量为 18 门高度设定为 板功率为 度设定为 铺机的输料能力基本符合摊铺机最大用料量的要求。 19 4 抗离析摊铺机其余主要总成部件设计简介 走系统的设计 摊铺机是一种边行走边作业路面施工机械。按行走装置不同分为履带式摊铺机与轮胎式摊铺机。小型摊铺机多采用轮式行走装置，由于其结构形式的特殊性，一般应用于铺筑宽度较小的施工中；履带式摊 铺机应用较为广泛，其履带带宽可以有效降低其对地面的接触压力，这样就可以防止下垫沙层或者非坚硬地基被损坏。本设计使用履带式摊铺机。 在牵引工况下，摊铺机必须要克服由顶推运料车及拖挂熨平装置产生的工作阻力；而在运输工况下，就仅仅需要克服整机重力（包括熨平装置）产生的行驶阻力。 摊铺机的最高摊铺速度设计一般不超过 16m/般在作业工况下，摊铺机摊铺的速度相对较低，一般使用的摊铺速度为 1m 4m/铺稳定土）、 3m 9m/铺沥青混合料）。而在运输状态下，摊铺机最高行驶速度一般不超过 4km/h（履带式）、20km/h（轮胎式）。摊铺机必须具有恒定摊铺速度且其变化率要控制在 8%之内，这样就可以保证摊铺机摊铺路面时平整度。在工作时，发动机所输出的供行驶用的功率一般为发动机总输出功率的 15% 30%。 旋输料系统的设计 螺旋布料系统是摊铺机各系统里的一个重要成分。螺旋布料器有左右两个，分别安装在摊铺室里，其功能将刮板输料机构送来的各种混合料，均匀地进行横向摊铺。其消耗功率占发动机总功率的 50%左右。其左右螺旋的旋向相反，右旋的是右侧螺旋布料器，左旋的是左侧螺旋布料器。工作时，两个螺旋布料 器的转向相同，使混合料向摊铺机的两侧输送。中间反向叶片装在左右螺旋布料器的内侧端头，作用是向中间填料，确保摊铺机后部中间具有同样均匀的物料供应，从而使摊铺层具有相同的密实度。 20 12 传动轴承固定板 3 4 5 螺旋轴支座 6 螺旋轴 7 螺旋叶片 8 小链轮 4旋布料器基本结构图 螺旋布料器轴由于驱动要求，其连接采用轴套结构，并用高强度螺栓连接。螺旋布料器轴外侧为轴，内侧为套。一旦螺旋布料器外侧不加装布料器，则要安置保护套，以便防止磨损现象发生。 螺旋布料器的螺旋叶片由于经常与各种铺筑材料接触摩擦，容易磨损，所以采用高锰合金铸钢铸造，叶片通过高强度螺栓连接到螺旋布料器轴上。叶片有三种不同的大小，直径分别为 300400500据施工时要求，选用不同的叶片。螺旋布料器宽度比较大，则该选大直径叶片。 沥青混合料摊 铺机螺旋布料器为适应不同的摊铺宽度要求，采用几种基本件和加长件进行加长。基本件为与主机连接的螺旋布料器。基本件有 、右旋各有一根，其中加长件有 每一种都各有左右旋一根。我们可以根据熨平板宽度来选择螺旋布料器组合长度。螺旋布料器可以将混合料输送至布料器外，因此，其长度一般要小于熨平板宽度 果摊铺宽度与螺旋布料器宽度相等时，为了避免过多的冷料积存在熨平板两端，影响摊铺层的平整度和结构均匀性，减少螺旋叶片的磨损， 那么就要把最外端的一片螺旋叶片去掉。 沥青混合料摊铺机的螺旋布料机构的工作原理：传动轴（带有螺旋叶片）在由物料 21 围成的料槽内不断旋转，使物料在料槽摩擦力、重力及叶片摩擦力的作用下，沿着料槽向输送方向运移，而不是跟着螺旋同时旋转。且向螺旋地下方不断地落料，于此同时向熨平板的前沿不停塞料。这个工作过程是在摊铺机行进的过程中同时进行的。 因此，抗离析摊铺机螺旋输料系统设计一般要考虑下面的几个设计重点：螺旋参数间的匹配要满足摊铺路面抗离析及路面摊铺均匀性要求；螺旋功率，要满足摊铺机功率的匹配要求；螺旋转速，要满足摊铺 机工作的生产率要求。 抗离析摊铺机螺旋布料器最为重要的性能指标是防离析、输送效率、生产率等。而这些指标主要由螺距、螺旋转速、扭矩、螺旋直径等参数来决定。理解混合料在螺旋工作中被输送的机理和各参数间关系以及它们对性能影响 ,才能去确定分析这些参数 。 捣系统设计 振捣系统装置安装在熨平板之前、螺旋布料器之后。由振捣梁和偏心轴共同组成，而振捣梁则是铰接在偏心轴上的。一般将一整套的振捣装置简称为振捣梁。振捣梁作用是将横向铺开的料带进行初步捣实，将大集料压入铺层内部。和螺旋布料器的布置相似，机上有两套结构 相同且并排布置的振捣装置。振捣装置有两种，有单振捣梁式的，也有双振捣梁式的。其中单振捣梁结构相对简单，它的振捣密实度低。现在有很多摊铺机都配备双振捣梁，主要是为了提高路面铺层的密实度，且有着较不错的预压实效果。 4振捣装置图 双振捣梁式振捣装置，前后有两套，前面安装的是预振捣梁，而后面则为主振捣梁； 22 两振捣梁的偏心相位配置相差 180。 振捣是以液压马达来驱动偏心轴，以熨平装置作为机架，梁则被夹在挡料板和熨平板前端间，振捣梁随着偏心机构的转动作上下往复运动，以达到捣实目的。振捣梁往复行程，视摊铺温 度、密实度及摊铺厚度来选择行程的大小，可以进行无级调整。一般来说，集料粒径较大，物料内部温度不高，摊铺面层足够大的厚度时应该选择长行程；而相反的则适合选择短行程。 依据不同摊铺层厚度，通过调整偏心量 2，就可调整振捣梁冲击行程 2，为了使熨平板平稳工作，振捣梁质量应平衡， 2两相位差为 180。前后两振捣梁的振动幅度为 0 12 9振力及振动频率均能调节。前振捣梁迎料坡角 45，后振捣梁迎料坡角为 30。熨平板振动由振捣梁振动带动，使得混合料摊铺后更加密实。 振捣系统 设计包括了振捣驱动比功率设计，振距的设计，振捣参数的选择，振捣功率的计算，振捣参数的优化设计。 捣驱动比功率 振动驱动比功率就是在摊铺速度一定的情况下，单位摊铺宽度上所消耗了的振捣驱动功率。振捣驱动比功率公式： NT=N T/B （ 4 式中 N kw/m m 摊铺机振捣驱动比的功率大且压实密度高。而对于进 行摊铺的摊铺机，在标准设计工况下，要有一个与之相应的在一定的摊铺速度情况下的振捣驱动比功率， 即应有要达到的压实度指标。在摊铺速度一定的情况下，如果要摊铺层压实度不低于设定的压实度，那么所设计的摊铺机振捣驱动比功率就不应低于设定的压实度相对应的振捣驱动比功率。 动功率 依据经验，摊铺机振捣驱动功率 N， 可用下面公式表示： N=B （ 4 式中， 振捣驱动 比功率， kW/m； 不一样的振捣频率，不一样的物料，不一样的摊铺速度， 从实验测出的振捣驱动比 23 功率也会有所不同。即每一种物料都有着不同的密实度要求和其相对应驱动比功率。在对其进行设计时，对于压实度的指标为 80%且振距 3捣驱动比功率则取 1.2 kW/m；对于压实度的指标为 85%且振距为 捣驱动比功率则取 1.5 kW/m。故参照稳定土摊铺机，沥青混合料摊铺机的振捣功率计算，更加可靠。 距 振捣梁夯实两次间摊铺机前 进距离则称振距。振距 S=V/T 103（ （ 4 式中： 偏心轴转速相等； m/ 摊铺机在设计标准情况下，应有与压实度指标相对应的振距，而摊铺层压实度一般也要高于所设定压实度。振距大，压实度低。 捣功率 捣功率 下式表示： （ 4 式中：表示振捣系统的总效率，相当于摊铺机发动机至振捣梁间各传动元件效率的乘积。 动力矩 发动机通过传动到振捣梁上的力矩称为振捣动力距 ,用下式表示 : 9445N T/T （ 4 式中 , N T , T 代号意义同前。 捣冲程 振捣梁的冲程也被称作振幅。双振捣振幅为偏心套和偏心轴的偏心距叠加值，单振捣的最大振幅是振捣偏心轴的偏心距两倍。一般我们常用振幅为 46 捣质量 振捣质是指振捣件质量。振捣件主要有随动连接件和振捣梁。根据过往经验，振捣质一般为每米摊铺宽度 4080压实度低则取小值，若压实度高则取大值。 捣参数优化设计 抗离析摊铺机熨平装置主要由若干个加宽熨平装置和两个一样的液压伸缩熨平装 24 置拼 装组成的，而每个拼装段都有其相对独立的振捣梁和偏心轴。各拼装段振捣驱动比功率 N 率及振幅的关系可以用下面公式表示： N T = 10T （ 4 式中： m； 试验得， 机械加宽熨平装置的各拼装段长度不完全相等，但各拼装振捣梁的振捣频率是一样的。如果是按等截面来来对振捣架进行设计 ,振捣质量也会有所不同 ,而对驱动功率同样会有影响。为了使其与确定的振捣驱动比功率相等或者相似，故而 ,在进行设计时，应该对 G,E,对各拼装段振捣驱动比功率进行验算。 平装置设计 熨平装置属于摊铺机的工作机构，其安装在振捣装置之后。它的主要作用是将前面从螺旋布料器输送过来的松散、堆积的混合料，以一定的厚度、拱度和宽度，均匀的摊铺在路基上。而且熨 平装置对摊铺层所产生的作用力同样有着预压实作用。 熨平装置按加宽方式不同分为：液压伸缩加宽、机械加宽、机液混合加宽三种形式。这些不同形式的熨平板在工作原理上是基本相同的，都是高密实度浮动式熨平板，但结构上存在比较大的差异。熨平装置工作状态是熨平装置设计的理论基础，摊铺机在进行摊铺作业时，熨平装置工作的状态好坏直接关系着摊铺作业的质量好坏。熨平装置的重心位置、刚度、几何参数、结构、比压以及和主机的连接方式等都是熨平装置设计的主要内容。 熨平装置主要由熨平板、拱度调节机构、加热装置组成。它是由两侧大臂前端的连接 销和机架铰接在一起。由机架后端板上的两个油缸来对熨平板的升降进行控制。 熨平机构工作状态由熨平装置与主机连接方式、受力特点以及它本身的结构尺寸来共同决定。从熨平装置的运动力学及动学可以明白，摊铺机在进行路面摊铺工作时，熨平装置的工作状态是处在动力平衡浮动状态下的。 25 4平装置工作状态图 在摊铺机摊铺的过程中，熨平装置的动力平衡状态是时刻变化着的，其主要表现在动力平衡状态变化，仰角也会跟随着变化。仰角的这种变化对摊铺机摊铺路面基层时厚度以及其 表面摊铺的质量都会有一定的影响。如果加厚摊铺层，那么就需缓慢地对熨平板仰角进行微调。仰角的调整幅度不可变化过快，若操作不当就会使混合料在熨平板前会出现堆积现象。仰角变化会影响到摊铺面层的平整度，导致仰角变化的因素主要有下面两点：第一、熨平装置受力发生变化。一旦物料的温度、振动器工作的平稳性、发动机转速、熨平板前面堆料量、振捣器工作的平稳性、摊铺速度、螺旋输料器输料量的均匀性、物料种类等摊铺的各种作业条件发生了变化，均会使某个或者某些力发生了改变，可能会导致原来的动力平衡被破坏掉，而物料对熨平装置支承反力（夯 击反力）也同样随着变化。在变化着的支承反力作用下，熨平装置绕着大臂前铰点向下（或向上）进行摆动，从而使熨平板高度发生变化并导致了摊铺层发生凸凹现象，还使熨平板仰角发生变化。第二、大臂牵引点高度发生变化。工作中的摊铺机如果受到地面阶跃干扰，大臂前铰点就会跟随熨平板的后沿摆动，导致熨平板仰角发生变化。而熨平板的仰角被改变之后，吞料高度也会随之改变。因此，物料对熨平装置的支承反力肯定也会发生改变，这就使原来的动力平衡状态遭到破坏。在不断变化中的支承反力的作用下，熨平装置跟随大臂前铰点向下（或者向上）摆动，一直摆动 到恢复到原来的仰角大小，并在一个新的离地高度上飘浮，重新回到动力平衡的状态，进而使摊铺厚度变化，导致摊铺的路面不平整。 熨平板比压指的是熨平装置底板上单位面积质量。比压的大小则直接影响到平整度和压实度。如果比压