沥青混合料加热保温作业车结构设计_计京宝

1、整车与上装与配件coMPlete Vehicle and iSolated PlantS沥青混合料加热保温作业车结构设计王鸿举 毛盛敏 代 忠针对目前沥青混合料保温作业车使用单一的情况，本文提出了将沥青混合料保温运输与余料回收加热再利用两功能合二为一的思路，并以此对开发出集保温、加热、搅拌、提升等功能于一体的沥青混合料加热保温作业车进行了介绍。随着国家对高速公路建设力度投入加大，我国高速公路的里程逐年增加，“五纵七横”的国家路网已经形成，这对我国公路物流运输发展发挥了重要作用。但由于我国特殊国情所致，物流运输车辆超载运输多年来禁而不止，对公路路面造成了较为严重的破坏，伴随而来的是高速公路后期养

2、护工作量的逐年增多。同时，国家对于环境治理和公路管理的力度也在加强，原先在维护现场拌合混合料的方式被禁止，沥青混合料必须在拌合站完成拌合，这就对沥青混合料的运输提出了新的要求。而目前国内在用的大部分沥青混合料保温运输车是在普通自卸车基础上经简单改制而成的，存在保温效果差、等待时间短、对现场余料无法进行回收等不足。针对上述情况，笔者等设计开发了集沥青混合料保温运输与余料回收加热再利用于一体的多功能作业车(下简称：作业车)，以填补实际应用空白。修和养护的需要。由于目前汽车超载现象较为普遍，高速公路路面破损严重，高速公路大修、中修和养护的周期越来越短。而已建成的沥青混合料拌合站数量有限，且大部分与施

3、工现场之间距离较远，因此沥青混合料从拌合站到施工现场运输时间较长，普通自卸车或简单的保温自卸车难以满足沥青混合料使用的温度要求。2 作业车的组成及功能正是基于以上的背景及原因，笔者等设计开发了是这款集保温运输与回收加热再利用于一体的沥青混合料加热保温作业车。该车主要由二类汽车底盘、副车架、冷料仓、熟料仓、隔离活动门、提升机构、举升机构以及12 kW的独立发电机机组等组成，如图1、2所示。厢体分为熟料仓和冷料仓2部分，熟料仓布置于整车后部，其前部为冷料仓。冷料仓和熟料仓间通过隔离活动门连通。在冷料仓右侧设有链式自提升机构，左侧布置12 kW的独立发电机机组。举升机构位于仓体底部，上部安装在仓体纵

4、梁上，下部与副车架相连。熟料仓有效容积12 m³，可装载混合料18 t。熟料仓的作用是将沥青混合料保温运输到高速公路施工现场。冷料仓有效容积3.3 m³，可装载混合料5 t。冷料仓主要作用是对现场余料进行回收加热及再利用。其工作原理是通过位于冷料仓右侧的提升机构，将余料倒入冷料仓中，在冷料仓内对余料进行持续的加热、搅拌，使余料加热到工程使用要求的温度。冷料仓加热装置可将温度为100 、约5 t的混合料以30 /h的温升迅速加热到160 (施工使用温度)。通过开启隔离活动门，启动仓体举升机构，将加热好的余料由冷料仓倾倒入熟料仓中。同时，冷料仓也具有盛装熟料的功能。1 作业车设

5、计背景高速公路或城市路面的沥青混合料运输过程中的保温、余料回收利用或废料再利用是持续、永恒的课题。从普通自卸车到简单的保温自卸车运输，再到特种作业车运输，我国沥青运输车技术发展较快。分析其技术发展的脉络可以看出，沥青混合料的保温运输是向密封、无污染的远距离运输的方向发展，同时余料回收利用或废料再利有助于减少对周围自然环境的污染。目前，国内高速公路或城市街道路面的沥青混合料的运输、回收利用一般采用以下模式：(1)采用改装的普通自卸车运输：由于其保温效果不够理想，目前只能实现在沥青混合料拌合站附近的短距离运输。(2)沥青混合料回收利用：采用单一功能的沥青混合料小型加热车或小型加热箱，一次可加热沥青

6、混合料300500 kg，每次加热至少10 h以上，只能满足高速公路或城市路面的小型维修，难以满足大修、中整车与上装coMPlete Vehicle and iSolated PlantS与配件熟料仓隔离活动门冷料仓隔离活动门副车架提升机构二类底盘发电机组图1 沥青混合料加热保温作业车示意图图2 作业车冷料仓截面图3 作业车的结构设计在沥青混合料加热保温作业车的设计过程中，采用了计算机辅助三维设计技术完成整车布局、结构设计和虚拟装配，结合动态移动演示，使得在设计初期就可以掌控整车布局，并检验结构设计的合理性，避免结构件和运动件之间发生干扰。较分析，以及对保温层热损失的计算，最终确定在内胆和外壳

7、体夹层间添加100 mm耐高温、材质性能稳定的隔热硅酸铝纤维毡材料作为保温层，由此可保证4 h内料仓温度降低不超10 。同时，针对远距离运输沥青混合料的使用工况需要，避免运输过程中沥青混合料温降太多，设计上采用尾气补偿加热，从而有效地补偿运输过程中沥青混合料损失的热量，如图3所示。冷料仓主要由加热器、搅拌机构及仓体构成。冷料仓体结构形式是在熟料仓体结构的基础上，为满足对余料回收加热功能的要求，进一步改进设计而成。冷料仓仓体上部设有装料门，后部设有隔离活动门，隔离活动门开启后可与熟料仓连通。仓体设计成内外2层，层间形成燃烧室，为冷料加热提供热源，如图4、5所示。为防止热量流失过快，有效提高热效率

8、，冷料仓的排气管道与熟料仓内环形尾气输送管道相连，增大气流阻力，从而降低气体流动速度，使热量尽可能多的通过“U”型内胆壁传导到仓内待加热的余料上，同时也对熟料仓的混合料起到温差补偿的作用。在冷料仓内设有温度传感器，当仓内沥青混合料加热温度达到规定值时，温控装置会自动报警，同3.1 熟料仓及冷料仓的仓体结构设计熟料仓由内胆、外壳体以及两者之间的保温层构成。在箱体上部设有装料门，后部设有卸料门，前部设有与冷料仓相连通的隔离门，各门开启皆通过液压驱动装置实现。为确保运输过程中有效保温，笔者经过对目前市场上常用保温材料的使用工况比环形尾气输送管道时控制系统会自动切断加热装置开关，停止加热。隔离活动门回

9、收料仓图3 尾气补偿管道(图中白色部分)冷料仓体搅拌机构加热仓U型内胆加热器图4 冷料仓外结构 图5 冷料仓内结构(剖视图)Purpose Vehicle & Parts97整车与上装与配件coMPlete Vehicle and iSolated PlantS马达、减速机旋转叶片刮板旋转主轴图6 搅拌装置示意图旋转叶片旋转主轴刮板置旋转叶片3.2 加热及搅拌装置的结构设计在加热方式上，目前市场较通用的2种方式为导热油加热和轻油燃烧器加热。导热油加热是以导热油作为介质，将热量传给仓内的混合料的方式。该方式传导速度慢，加热周期长，仓内管路结构布置复杂。轻油燃烧器加热是通过轻油燃烧器将汽油

10、喷入加热仓燃烧产生热量，并传导给冷料仓内的混合料的方式。该方式热传导速度快，加热周期短、效率高，仓内结构布置简单。经对上述2种方式的分析比较，笔者等最终采用热传导速度快、加热周期短、效率高的轻油燃烧器火焰燃烧供热方式。轻油燃烧加热时，靠近燃烧喷头的位置温度较高，容易使混合料沥青局部碳化，无法保证沥青混合料的使用性能。因此，需在冷料仓余料回收内胆内安装搅拌装置。搅拌装置采用绕轴旋转机构，在旋转主轴上布置有搅拌叶片，每个叶片端部刮板与旋转主轴成一定的斜角，可使混合料在径向翻转的同时产生轴向移动，有利于混合料受热均匀，从而避免靠近燃烧喷头混合料沥青局部碳化现象出现。旋转主轴与仓体外侧的液压马达相连接

11、，作为系统动力装置的驱动液压马达，经减速机减速后，带动旋转叶片旋转，实现搅拌功能。搅拌装置的旋转速度可无级调节，有利于在沥青混合料加热过程中对其进行充分搅拌，保证余料加热均匀，避免局部余料过度加热出现碳化的现象。如图6、7所示。提桶装置液压油缸提升轨道链条提料桶图8 提升机构(初始状态) 图9 提升机构(卸料状态)础上设计开发的多功能特种作业车。由于沥青混合料料属于混合固体，不同于受热后的液态沥青，卸料时无法像流体沥青一样通过底部管路排出，因此，需要增加卸料装置。目前市场上类似设备的卸料装置多采用螺旋出料机构。但因螺旋出料机构结构较复杂、密封性要求较高，因此维护成本高。同时，该机构受安装空间限

12、制，其推料截面小，导致出料速度慢；卸料面积小，只适合小型修补作业。针对上结构不足，在沥青混合料加热保温作业车上增加了类似自卸车的液压举升机构，可以通过举升仓体，方便、快速地将仓内混合料卸载，可满足较大面积的修补作业。考虑到整车结构布局限制，举升机构采用双杠腹举方式。3.3 提升机构及举升装置的结构设计在高速公路施工现场，由于受到条件所限，在不具备其他举升装备协助情况下，人工将混合余料由地面装入到冷料仓中是比较困难的。因此，为便于向冷料仓添加混合余料，在冷料仓右侧设有链式自提升机构，该机构借鉴其他工程车结构形式，同时依作业车设计需要进行改进而成，其结构组成如图8、9所示。提升机构通过系统动力装置推动液压油缸的活塞杆举升，进而带动两侧链条将装满混合余料的提料桶沿料仓外固定提升轨道行进，最终将混合余料通过