智能沥青洒布系统硬件设计

1、智能沥青洒布系统硬件设计毕业设计（论文）综述1题目背景沥青撒布车是一种黑色路面施工机械。它是公路，城市道路，机场和港口码头建设的主要设备，它的工作原理是将高温液态沥青经过沥青泵加压后，由喷嘴均匀喷洒在施工路面上。沥青撒布车主要应用在采用沥青贯入法，沥青层铺表面处置法修筑沥青路面或养护沥青或渣油路面的工程中，可用来运输与洒布液态沥青。此外，它还可以向松碎的土壤供给沥青结合料，修建沥青稳定土路面或路面基层。2国内外相关研究情况早期的沥青撒布车是通过木材，煤或其他燃料将沥青加热至融化状态后，工人用瓢泼的方式进行沥青洒布作业的。沥青撒布车于上个世纪初问世，其技术经过不断改进和发展，于上世纪40年代开发

2、了最早的自行直排式沥青撒布车。我国从上世纪50年代开始以技术引进的方式从前苏联购买了最早的一批沥青洒布车。限于当时的技术水平，其主要技术特点包括：a. 用明火通过火管直接对沥青进行加热。b. 采用容积式沥青泵。c. 通过更换不同长度的喷杆和不同规格的喷嘴，来改变洒布宽度和搭接层数。d. 采用调节车速与沥青泵转速之间的匹配关系实现设定的洒布量。这种技术在国内一直被使用到20世纪90年代都没有显著改进。而国外由于起步较早，施工经验积累丰富，各公司研发的智能沥青撒布车已经相当成熟了，主要厂家包括意大利玛森萨，法国来区维尔，加拿大西斯德克等，他们的技术特点主要表现在下面几个方面：a. 车辆底盘车辆底盘

3、的主要任务是承载，行驶和为其他功能部件，如液压系统，气动系统等提供动力。目前，沥青撒布车的底盘都是从车辆生产厂家定制的。进口车型一般都选用volvo或奔驰底盘，而国产车型一般选用斯太尔，陕汽重卡等品牌，并在对底盘作相应的改动，加装取力器对液压系统提供动力。这种方法从本质上来说就是通过降低车辆的行驶速度。将节省下来的动力分配给液压系统，从而驱动沥青泵等部件工作。这种方法虽然简单易行，但是由于存在功率干扰，所以会对洒布精度造成一定影响。b. 控制系统控制系统是整车智能化程度的集中体现，决定了整车性能的高低。国内现代的智能沥青撒布车一般都采用工程机械专用控制器如dlckey-john,力士乐rexr

4、oth等。其智能化程度较高，能够进行多种沥青（如改性沥青，乳化沥青等）洒布作业并且洒布质量很高；通过测速雷达测量车速 ，从而实现了沥青泵转速随车速自动调整。为了适应施工需要，在车内和车尾部装有两个控制台，其中驾驶室内的控制台主要负责自动洒布，同时可以在屏幕中监测车辆的行驶状态和各工作参数是否正常；车后控制台的主要功能是对手动洒布进行控制。c. 液压系统液压系统是沥青洒布车上装设备动力的直接来源，驱动沥青泵 和导热油泵。只有稳定液压系统输出，才可以实现洒布量的精确控制。传统沥青撒布车上的液压系统由取力器提供动力，不能达到动力的稳定供应，怒气按国外沥青撒布车的液压系统一般采用闭式回路驱动，原因是其

5、形式简单，效率高，控制简便。d. 气动系统气动系统的动力来源是车辆底盘的储气瓶。气动系统主要驱动喷洒杆的升降，伸出与收回，喷嘴的开启与闭合和一些气动阀门的开启动作。e. 沥青循环系统沥青循环系统是沥青在喷嘴的沥青罐之间流动的通路，按照不同的循环状态可以分为大循环，小循环，自动洒布，手动洒布，沥青自吸和外泄状态，各个状态之间的切换靠改变阀门的开启和关闭来实现。沥青循环系统的管路全部采用复合管，内层管是导热油管路，可以实现大体积自由流动；外层管路是沥青管路，喷嘴部分采用导热油或电阻加热，在喷洒作业之前进行局部加热。f. 导热油循环加热系统为了保证沥青在整个喷洒作业过程中始终处于最佳流动状态，需要洒

6、布车在沥青运输和喷洒作业进行中对沥青保温和自动加热。现代的沥青撒布车一般用导热油加热系统，克服了传统洒布用明火加热容易导致沥青老化的特点，根据不同的工作状态，导热油加热系统分为全循环，加热沥青罐，加热喷洒杆，自吸和自卸导热油，加热导热油，加热沥青泵6种工作方式1。3研究意义时代在发展，科技在进步，现代科学技术在传统产业部门（农业，工业，运输业，建筑业）中的应用是历史发展的必然趋势。机，电，液一体化技术的发展正是反映当代新技术革命这种大趋势的典型代表，它集中体现了现代科学技术对传统机械产品的渗透和改造。先进的筑，养路机械集机，电，液高新技术于一体。电液控制技术是现代工业技术创新的主流，很大程度上

7、体现和决定了车辆的整体性能（舒适性，经济型，作业质量，行驶性能等）。另外，高等级路面的迅速发展，也不断对沥青洒布技术提出更高的要求。因此，现代的沥青撒布车在发展过程中呈现如下的趋势：a. 控制系统智能化操作人员在驾驶室内将洒布量，洒布宽度等作业参数设定完毕后，控制系统在整个洒布作业过程中代替操作人员对洒布量进行调整，以适应车速的变化；驾驶室内的显示屏实时将车辆的各种参数，如车速，剩余沥青量，沥青温度，洒布量等反馈给驾驶员，以便其了解车辆运行状态。b. 洒布量连续可调洒布量是根据不同的施工设计确定的，现代沥青洒布车要求可以实现洒布量在0.33l/m2范围内连续可调，在某些极端情况下要求更高，例如

8、在洒布带有橡胶沥青颗粒的改性沥青时，要求洒布量高达5l/m2洒布宽度一般在26m或更宽，喷嘴的开启独立或成组控制，在最大洒布宽度范围内，根据施工需要在现场调整。c. 提高启喷阶段的洒布质量启喷阶段是指洒布车从开始喷洒到达推荐车速之间的过程。在这个阶段中，车速是快速变化的，系统压力也不稳定，此时的洒布量与设定值有一定的偏差。零启喷距离是很难做到的，但减少距离有利于持续喷洒作业。d. 灌装系列化目前的沥青撒布车罐容一般是1000l-15000l。不同的作业需求应用不同的车辆。当施工面积较小，沥青用量较少时，使用小罐量洒布车即可满足要求；如果施工面积大，沥青用量大，则选用大罐容沥青洒布车以减少施工过

9、程中车辆回库次数，有助于提高工作效率。在我国，随着国民经济的腾飞，公路事业的迅速发展，“层铺法”，“单表处”，“双表处”等工艺都需要高质量的沥青洒布作业。各种改性沥青的出现，使沥青的喷洒温度越来越高（例如橡胶沥青的最佳喷洒温度已达到190度）。动力粘度成倍增加，这些都给沥青洒布带来了较大的困难。因此，中国不仅需要在数量上增加沥青撒布车，而且需要进一步提高沥青撒布车的使用性能。目前，国内沥青洒布车水平正在迅速提高，传统产品正在用新技术加以改造或替代，遵循以市场为导向的原则，国内企业除了生产市场不同需要的中，低端产品外，同时在需要在技术上立足高起点，积极开发，生产具有国际水平的智能型沥青洒布车。因

10、此，在现有市场条件下，智能沥青洒布技术必将获得巨大的发展空间。本课题研究的主要内容和拟采用的研究方案、研究方法或措施智能沥青洒布车在国内属于新兴技术。开发的厂家较少，而且各厂家对其技术都采取封闭的态度，国外产品的技术资料更是难以获得，鉴于这种情况，本课题的研究几乎无任何可以参考的模式，所以本论文研究的主要内容如下：（1） 智能沥青洒布车整体设计方案。（2） 控制系统硬件设计。（3） 控制系统算法设计。本课题研究的重点及难点，前期已开展工作重点是有关喷洒控制系统设计，难点是车速的影响，压力和温度对系统的影响，喷洒压力的精确控制，怎样达到喷洒均匀。前期已开展工作有通过网络查询了解了本课程设计的相关

11、背景，基本原理和思路以及影响控制的相关因素。完成本课题的工作方案及进度计划（按周次填写）12周：熟悉题目，借阅参考书；参考资料消化。34周：文献综述，开题报告及答辩。56周：总体设计方案，原理图。712周：硬件设计，硬件调试，中期答辩。1316周：软硬件联合调试及外文资料翻译。1718周：审图、改图，准备答辩；毕业答辩。指导教师意见（对课题的深度、广度及工作量的意见）指导教师： 年 月 日 所在系审查意见： 系主管领导： 年 月 日参考文献1 焦生杰,顾海荣.沥青撒布车及其控制技术现状j.养护机械与施工技术,2007,1:1-4.2 李士涛,刘志敏.智能沥青洒布车的可行性研究j.养护机械与施工

12、技术,2004,12:28-30.3 焦生杰.工程机械机电液一体化m.北京:人民交通出版社,2000,11.4 王国安.沥青洒布机的发展趋势,主要参数计算j.建设机械技术与管理,1995,04:39-41.5 西门子中国有限公司.西门子s7-200选型手册m.北京.西门子中国有限公司.2001.6 李太杰.新型沥青撒布车的特点和前景展望j.中国公路,2003,06:24-28.7 刘志敏.智能沥青洒布车方案研究d.西安:长安大学,2005.8 吴鹏,夏田.沥青洒布车作业时洒布高度的探讨j.施工技术,2009,04:90-92.9 由相波.沥青喷洒系统驱动方式研究j.养护机械与施工技术,2007,05:31-33.10 胡寿松.自动控制原理(第四版）m.北京:科技出版社,2001