车辆电液控制理论及应用6-1

第六章典型车辆液压与控制系统介绍——沥青混凝土摊铺机液压驱动与控制1摊铺机作业速度的设计与选择

1.1工程条件下摊铺机作业速度现状我国目前摊铺机在实际作业工况下速度为3～5m/min，而大部分为3m/min，笔者也到了不少的工地进行现场考察，情况确实如此，而摊铺机设计的最大作业速度都在12～20m/min，这样实际上摊铺机在工程条件下的使用速度为设计最大作业速度的1/4～1/6，同样的机型，或技术性能参数大致相同的机型国外使用的作业速度大都在10m/min左右，国内相关的试验结果表明：压实度随摊铺速度的提高而降低，摊铺速度在2～6m/min时，压实度变化比较大，大于6m/min时，压实度变化很小。摊铺速度对路面平整度的影响，一是当作业条件和路况条件相同时，速度高，路面平整度好；二是当低速摊铺时，变量泵在极小排量下工作，泵的容积效率随工作压力的变化特别大，造成摊铺速度不稳定，导致路面平整度降低。低速控制仍是目前液压系统研究的主要问题之一，普遍认为摩擦特性是影响低速爬行的主要原因。面对工程条件下国内外使用时作业速度差别如此之大，面对国内工程条件下的配合能力，作业速度究竟如何确定，它应该包括两方面的内容：一是设计时根据液压传动的基本理论如何合理配置摊铺机的作业速度；二是根据已有的摊铺机液压系统的相关参数如何正确选择作业速度。下面我们从理论上作进一步探讨。1.2变量泵效率计算与分析上述表达式中，容积损失主要是从运动副间隙里泄漏了流量，由Cs项表示。作为机械损失，一部分为油液粘性产生的摩擦损失，与n和成正比，由Cv项表示；一部分为与高低压移动界面前后的压差成正比的摩擦损失，由Cf项表示；一部分为与工作压力和转速无关的定量的扭矩损失，由Tc项表示。表达式中，把间隙内油液的流动看成为层流，忽略了运转中间隙的变化以及油液压缩性的影响，但实际情况要复杂的多。根据式子,并将其中变量换算成摊铺机的作业速度，且暂时不考虑马达的效率（认为马达在最大排量下工作），理论计算现有的二种样机在不同作业速度下变量泵的容积效率，总效率关系曲线如图所示。样机1摊铺机在不同作业样机2摊铺机在不同作业速度下泵的容积效率速度下泵的容积效率样机1摊铺机在不同作业样机2摊铺机在不同作业速度下泵的总效率速度下泵的总效率根据多数试验研究得知，随着排量q的减小，泵容积效率和机械效率一般都降低很快，其乘积总效率，也显著降低。关于这方面的理论分析虽然很多，但由于泵的效率问题很复杂，结构问题和流体力学的问题交织在一起，影响因素很多，至今还没有一个圆满的效率表达式，一般都是由试验的方法对具体的泵在不同使用条件下实测取得。同样，前述的定量泵效率理论表达式，只适用于估算和分析在各种使用条件下效率的变化趋势及影响因素，准确的效率值必须通过试验取得。尽管如此，这些理论分析式同样有着重要意义，可以通过对效率影响因素的分析，寻找最佳的使用条件，并将这种分析结果用于泵的参数匹配和使用过程的控制中。以上各典型样机的理论曲线图总的趋势与下面给出的有关实验曲线是一致的。全排量时泵的容积效率和全排量时泵的总效率总效率与转速的关系与转速的关系1.3马达效率分析90系列斜盘式马达全排量时输出特性51V系列斜轴马达全排量时的输出特性1.4摊铺机作业速度的合理设定（1）压力对泵效率的影响不明显，在很宽的压力范围内均具有较高效率。因此进行泵工作压力配置时主要从工作寿命（可靠性）和功率利用率角度考虑，并尽量使泵在高效率的压力范围内工作。工程机械的负荷额定压力取0.6pmax左右，负荷最高压力为0.8pmax左右，负荷最低压力为0.2pmax以上。（2）0.5～1nH的中高转速区是泵的高效转速区，0.25nH时总效率低于0.5nH时2～5个百分点，当转速低于0.25nH以后，随转速降低效率急下。因此泵的正常工作转速应取0.5～1nH的中高转速域，泵的排量启动转速应不低于0.25nH。在讨论与发动机自动控制的参数匹配时取泵的排量启动转速=（1～1.3）nmin，工程机械柴油机的怠转速约为（0.25～0.35）nH，参数配置后一般有＞0.3nH，假定泵的额定转速与发动机额定转速相匹配，这就使泵的排量启动转速也处于较高效率区，从而保证液压传动装置有较大的启动扭矩，车辆有较大的起步牵引力。（3）液压泵总效率随排量比增大而增大，因此泵的变量范围最好控制在其最大排量的0.5～1范围内，以使泵的总效率高于75%；排量比为0.25～0.5的范围(总效率为0.6～0.75)仅用于车辆要求的特殊的低速工作，而在0.25以下的区域仅作为起步、加速的过渡过程而不用于正常作业。由此可以说明变量泵的排量在低于其额定排量的1/4时，不但容积效率降低，而且随载荷压力的变化比较大，从而引起速度的波动量增大，进而影响作业质量。（4）减小排量，马达效率降低，特别是小排量低转速区效率偏低，工作能力变弱。因此对马达进行排量控制时应该使其工况为：负荷增大时马达为大排量低转速，负荷减小时为小排量高转速。这一情况摊铺机上目前几乎都采用的是双速马达，即摊铺作业时为最大排量，非作业工况为最小排量。但最大排量时马达也要求有一个最低的稳定转速，而这一转速实际使用时受泵的流量和作业速度所限定，研究结果表明，液压马达在这一转速领域工作，其压力的脉动量超过40%，抗外载荷干扰能力下降，使速度极不稳定。笔者对国内现使用的典型沥青混凝土摊铺机和稳定土摊铺机做了一些相关参数的校验，其结果很不乐观，在3m/min左右速度下作业，有个别机型液压马达工作在邻近低速非稳定状态，而变量泵的排量绝大部分都工作在最大排量的1/4左右，甚至更低，这种情况液压系统的工作效率极差，同时液压系统也不稳定。因此提醒业内人士必须尽快改变这种状态，要么增大液压马达减速比，或改变液压系统配置从设计上降低摊铺机最高作业速度；要么改变工程作业环境和条件，提高摊铺作业速度，以使机器工作在液压系统比较稳定和效率比较高的区域。恰恰这一不合理的实际作业速度成为影响目前施工作业质量的一个根本原因，而试图从控制上完全解决这一不稳定问题显然是十分困难的，系统的匹配也是不合理的。我国从80年代开始全面引进生产制造或组装国外高性能沥青混凝土摊铺机，但对其消化、吸收研究的却甚少，几乎是全面模仿或照搬国外的技术，导致目前设计及匹配理论缺乏指导，液压与控制系统全部依赖进口。因此，必须深入进行沥青混凝土摊铺机运动学、动力学以及行使驱动系统的设计参数的研究为摊铺机的行驶系统合理设计、使用以及控制提供理论依据。1.5引起摊铺机作业速度不合理的原因1．最主要的是管理：笔者收录了近三年10多篇关于机械化施工组织管理方面的文章，其中摊铺机的作业速度大都选择在的3m/min左右，这一问题本质上反映了我国目前机械化施工组织的管理水平。作业速度提高后，机械操作者的水平，机器的技术状态，施工人员的相互[配合等等，都跟不上，只能靠降低机器的作业速度，即降低机器的作业效率为代价来保障施工质量，而大部分人认为越慢越好，相互配合容易些。2．机器设备不配套：由于配套设备如沥青混凝土拌和设备，压路机组与主导设备摊铺机生产能力不配套，导致经常性的等料现象，为了防止等料出现的接缝，不的不降低摊铺机作业速度。3．国内生产厂家对这一问题没有完全消化和理解，由于国内外施工的工程条件不同，国外设计的作业速度不合于国情。如果说国内的单位将同一液压系统原有的作业速度从18～20m/min降至10m/min左右那么这一问题就得到了解决。4．摊铺机现行的技术指标不尽合理。一般摊铺机给出的作业速度是丛0至20m/min，导致用户认为机器可以工作的速度是从零开始，无级调速。实际上过低速度不仅造成速度不稳，同时系统的总效率降低，动力性和经济性都变差。车辆的最低作业速度受两个条件的限制，一是马达最低允许工作转速，国内外的研究证明：若低于这一允许值，马达的压力波动量可达到40%左右，这时柱塞工作周期增加1/4，压力波动增大，不仅抗负载能力降低，而且寿命也大大缩短；二是马达的最低允许转速决定了泵必须的输出流量。若泵的转速一定，那么排量的大小就决定了流量，若这一排量大于最大排量的1/4，则系统匹配，或者说车辆的最低稳定作业速度就是确定的。若这一排量小于最大排量的1/4，则泵的排量还要加大，最终引起系统最低稳定作业速度的提高，因此最低稳定作业速度受限于这两个条件排量的变化是现象，它的实质是容积效率随排量的大小而变，容积效率的变化引起速度的波动才是本质，这是研究容积效率的主要原因。2再议沥青混凝土摊铺机作业速度

2.1国内外沥青混凝土摊铺机设计的作业速度国内外沥青混凝土摊铺机设计的最大作业速度大部分都在18m/min左右

国内外厂家摊铺机型号设计作业速度IR-ABGTitan3260-16m/minIR-BKPF-55000-73m/min德玛格DF145CSDF135C0-23m/min戴纳派克F181CSF141C0-20m/min福格勒超级1800超级2500超级2100-C0-18m/min0-18m/min0-25m/min天津鼎盛WT7500稳定土摊铺机0-12min三一重工LTU120LTU900-19m/min0.8-12m/min华晨华通WLTL12500型多功能摊铺机WLTL9000型多功能摊铺机LTL4500B2.00-3.34m/min2.00-6.25m/min2.03-6.07m/min中联重科LTU120沥青摊铺机0-19m/min西筑LT1200LT1500LT7000-16m/min0-16m/min0-19.6m/min陕建TITAN423TITAN3250-18m/min0-16m/min徐工RP450LRP700RP600I档:3.3m/minII档:7.0m/min0～18m/min0～18m/min2.2行业标准对摊铺机作业速度的要求根据中华人民共和国行业标准“JTJ032-94”-《公路沥青路面施工技术规范》规定：“沥青混凝土合料必须缓慢、均匀、连续不断地摊铺。摊铺过程中不得随意变换速度或中途停顿。摊铺速度应根据拌和机产量、施工机械配套情况及摊铺层厚度、宽度按式确定，并应符合2～6m/min的要求。在铺筑过程中，摊铺机螺旋送料器应不停顿的转动，两侧应保持有不少于送料器高度2/3的混合料，并保证在摊铺机全宽度断面上不发生离析。在熨平板按所需厚度固定后，不得随意调整。”摊铺速度在《公路沥青路面施工技术规范》中规定为2～6m/min,计算公式为：根据施工规范要求,“摊铺速度应控制在6m/min以内,若速度过快,单位面积沥青混凝土受振捣、振动强度不够,易出现摊铺层拉毛,从而影响路面平整度和摊铺初密实度。另外速度过快易造成自卸车连续供料困难,需由转运车中转供料,否则会导致停机,影响路面平整度。”大多数情况下，在摊铺下面层时摊铺速度一般取v=2m/min,在中、上面层时一般取v=3m/min。2.3摊铺机在实际使用中的作业速度郝培文在《沥青路面施工与维修技术》（人民交通出版社，2001年5月）一书中关于摊铺速度论述如下：“当摊铺速度≤4m/min时，表面的拉沟、裂口现象较少，预夯实效果也较好（预压密实度80～86%）。因此，摊铺作业速度一般不应大于4m/min，最好是不大于3m/min。中下层可以适当放宽，但也不宜超过5m/min。”“施工中所选择的摊铺机作业速度，应在适宜的速度范围内，以‘恒定连续工作原则’来确定。就是按沥青混合料的供应能力来确定摊铺机的作业速度，保证摊铺机在整个工作时间内连续恒速地铺筑。”邵明建在《沥青路面机械化施工技术与质量控制》（人民交通出版社，2001年7月）中对作业速度论述如下：“施工作业速度的确定可由作业质量要求和搅拌站能力及贮存、运输能力等因素综合考虑。对200t/h拌和站，配备15辆17t自卸运料车，在一次摊铺宽度为12m、厚度为5cm路面时，摊铺机的速度为2.5m/min，此时铺筑效果比较理想。”对摊铺机实际作业速度描述的相关论文

作者论文题目发表刊物发表期数页码马绪荣、孙孟峰、郭健ABG摊铺机在博莱高速公路施工中的应用筑路机械与施工机械化1999.140-41安钻文、管希优GELESUPER1800沥青混凝土摊铺机使用筑路机械与施工机械化1997.220-22许安、杨志星消除沥青混凝土摊铺机停机待料再启动后摊铺质量缺陷的对策筑路机械与施工机械化1999.241-42羊俊宝、杨青山提高沥青混凝土路面摊铺质量问题的探讨筑路机械与施工机械化2000.3.36-38柴万国、孔凡松摊铺机修筑路面基层技术的研究及应用黑龙江交通科技2002.120-23冷仁春使用ABG摊铺机铺筑路面控制质量应注意的几个问题辽宁交通科技2002.227-28郑奎权、孙仲金浅谈路面基层的摊铺技术东北公路2001.440-41张国云、郭庆惠、张国栋浅谈沥青混凝土摊铺机摊铺稳定层施工技术筑路机械与施工机械化2000.643-44肖之恒、卜连富沥青路面机械化施工辽宁交通科技2000.229-32邢华、刘健、张永禄沥青混凝土摊铺机稳定层摊铺技术筑路机械与施工机械化2000.148-49陈景星、郭应杰进口沥青混凝土摊铺机选型筑路机械与施工机械化2002.327-31刘青洋、关绍裘城市沥青路面施工机群的选型与配套湖南城建高等专科学校学报1999.3.27-30刘杰、郑训公路工程机械的合理使用[七工程机械与维修1997.1032-33陈春丽沥青混凝土摊铺机施工技巧使用·保养2003.594-95张永禄、张树山、刘振荣沥青混凝土摊铺机施工技术黑龙江交通科技1999.337-38

这些论文论述了摊铺机在实际作业时的速度大都选择在3m/min及以下。摊铺机在实际作业时的速度为3～5m/min,且大部分在3m/min以下，而摊铺机的设计的最大作业速度大都在20m/min左右,这样实际上摊铺机在工程条件下的使用速度为最大设计速度的1/4~1/6,同样的机型或技术性能参数大致相同的机型国外使用的作业速度大都在10m/min左右。摊铺机设计者追求机器的最大作业效率，提高作业速度为其技术指标；使用者从工程实际出发，需要机器低速作业。二者认知上出现了偏差，那么结论只有一个――那就是现有的高速作业摊铺机不适合我国的国情或者说不能够适应我国的工程条件。从设计角度看，摊铺机的最大作业速度大部分在18m/min左右；从使用角度看，国内外实际作业速度相差较大；从国家施工规范的要求来看，设计和要求之间、设计和使用之间速度相差较大。问题出在哪儿？

2.4原因分析造成国内沥青摊铺机的实际作业速度普遍偏低的原因可归纳如下。4.1设备不配套如沥青混凝土拌和设备、压路机组与主导设备摊铺机生产能力不配套，导致经常性的等料现象，为了防止因等料而出现的横行接缝，不得不降低摊铺机的作业速度，以维持连续不间断摊铺这一原则。4.2管理水平相对较低我国目前机械化施工组织的管理水平相对较低，作业速度提高后，机械操作者的水平，机器的技术状态，施工人员的相互配合等等，都跟不上，只能靠降低机器的作业速度，即降低机器的作业效率为代价来保障施工质量，而大部分人认为越慢越好，相互配合容易些。4.3路面质量考虑考虑到速度过快,单位面积沥青混凝土受振捣、振动强度不够,易出现摊铺层拉毛等,从而影响路面平整度和摊铺初密实度。4.4摊铺经验国内生产厂家对这一问题没有完全消化和理解。一般摊铺机给出的作业速度是0-20m/min，导致用户认为机器可以工作的速度是从零开始，无级调速。实际上速度过低不仅造成摊铺速度不稳定，同时行走液压系统的总效率也会随之降低，整机的动力性和经济性都会变差。2.5摊铺机行驶液压系统效率与作业速度理论研究结论液压泵总效率随排量比β增大而增大，因此泵的变量范围最好控制在β=0.5～1范围内以使泵的总效率高于75%；排量比β为0.25～0.5的范围（总效率为0.6～0.75）仅用于车辆要求的特殊的低速工作，而β在0.25以下的区域仅作为起步、加速的过渡过程而不用于正常作业。由此可以说明变量泵的排量在低于其最大排量的1/4及以下时，不但容积效率降低，而且随载荷的变化比较大，从而引起速度的波动量增大，进而影响作业质量。实验研究

我们对摊铺机典型用液压泵进行了台架实验，并按典型样机计算出了摊铺机行驶速度与泵效率间的关系由图可以看出：在摊铺机在低速工况下工作时，液压系统实际效率低于理论效率；摊铺机在遇到载荷变化时的速度波动较大，抗击载荷变化的能力变差。

从理论与实验研究可以看出，当摊铺机工作在3m/min，设计的最大摊铺速度又在18m/min左右时，泵正好工作在额定排量的1/4及以下，造成了不仅整个行驶液压系统的效率很低，而且机器的动力性和经济性也下降，恒速控制也比较困难，其结果施工质量也不十分理想2.6改进方案从管理的角度提高拌合设备的生产效率、机群协同作业的能力和机械设备施工组织与管理能力，将现有摊铺机的作业速度在工程实际应用中提高至6m/min以上，使液压泵的排量工作在最大排量的1/4以上，使变量泵工作在高效区，液压系统的工作效率提高后，机器的作业效率、动力性与经济性也随之大大提高。从设计的角度国内的摊铺机设计单位将同一液压系统摊铺机原有的作业速度从18～20m/min降至10m/min及以下，即低速摊铺的稳定性问题就得到了彻底解决。降低摊铺机的最大作业设计速度，可以通过增大轮边减速比或提高液压马达最大排量或采用高速小排量液压泵来解决。3熨平板熨平板质量重心熨平板振捣梁参数熨平板振捣器参数熨平板热变形3.1摊铺机振捣器技术研究

振捣器是设在熨平板前面的一种梁式装置，故亦称振捣梁，也俗称夯锤。它是通过液压马达驱动一根偏心轴转动，然后带动振捣梁作上下往复运动，遂对混合料产生捣固密实。通常使用的近代摊铺机，尽管其基本结构和工作原理大同小异，外形和特点相似，但是因出自不同厂家、关键技术掌握程度的不同，其机械性能和施工作业质量差异很大。3.1.1振捣梁运动参数研究/

各种摊铺机振捣梁冲击行程对比分析摊铺机类型前振捣后振捣冲击行程H(mm)偏心轴偏心量e1(mm)偏心套偏心量e2(mm)冲击行程H(mm)偏心轴偏心量e1(mm)偏心套偏心量e2(mm)陕建ABGVDT121机械式0-3-6-9-12335（固定值）30.5陕建ABGVDT-V88液压伸缩式0-3-6-10335（固定值）30.5陕西中大0-3-6-9-1233531.5中联LTU900-3-6-9-10-12333-4-5-7-8-931.5徐工RP9550-3-6-9-12333-5-7-931.5天津鼎盛0-3-6-8.5333-5-6.731.5广西柳工0-3-6-8.5333-5-6.731.5可以看出国内多数摊铺机制造企业都采用双振捣双调幅方案，但是陕建ABG摊铺机却已从双调幅方案改为付振捣梁调幅、主振捣梁振幅固定的方案，即采用前调幅后定幅双振捣方案。振捣振幅可调式的熨平板，由于其结构复杂，调节时容易导致同一振捣器中两侧振捣机构偏心不一致，致使振捣器无法正常工作，损坏轴承或是振捣梁作非水平的上下运动。同时，因为摊铺机后振捣梁的冲击行程下止点位置一般固定不变（比摊铺机熨平板底面低0.5mm），所以，结合摊铺机用户使用的实际情况（后振捣梁冲击行程在使用期间通常不调），为避免摊铺机后振捣梁冲击行程调整的麻烦，可将后振捣梁冲击行程H设计成固定值5mm，前振捣梁冲击行程H设计成可调值0-3-6-9-12mm。各种摊铺机振捣轴转速、振捣梁冲击频率对比分析摊铺机类型振捣轴转速n(r/min)振捣梁冲击频率f(Hz)振动器振动频率f’(Hz)陕建VDT121机械式0~16800~280~46.7ABGTiTAN4230~14700~24.50~65中联LTU90机械式0~16800~280~58中联LTU90液压伸缩式0~15000~250~50华晨SPS900~15000~250~50徐工RP9550~14700~24.50~50（普通型）0~68/71（高强型）通过各种摊铺机振捣梁冲击频率的对比分析，可以看出国内多数摊铺机制造企业都采用振捣梁冲击频率f<28Hz或f<25Hz的方案。低频振捣+高频振动这种方式最好，振动频率分量大，而振捣频率分量较小，表明熨平板振动器能量集中、作用突出，振捣器对熨平板工作干扰相对减小。在允许的情况下采用低频振捣，冲击频率f量值不宜过大，以免导致混合料过于压实以及破坏材料粒度。正确、合适的冲击频率f下振捣，可使熨平板在混合料铺设层上平稳铺筑，使铺层光滑平整，而且在用于控制坡度的外伸支架上看不到明显的跳动。所以，为了减弱振捣对熨平板振动的干扰程度，比较有效的办法是拉开振捣和振动的频率。建议摊铺机振捣梁冲击频率f设计值为0～25Hz，即振捣轴转速设计值为0～1500r/min。冲击频率f需与摊铺机作业速度v相适应

振捣器的振动给沥青摊铺机的摊铺带来不同程度的影响，特别是宽而薄的面层。过高的冲击频率会产生共振，使熨平板产生不稳定的状态、改变熨平板的工作仰角，影响摊铺质量。同时，也会使沥青摊铺机加速损坏。因此，要根据不同沥青路面铺筑厚度选择最佳冲击频率。另外，为了减少沥青摊铺机的起步阻力，起步时暂不施振，待沥青摊铺机正常运行后再进行振捣。摊铺机在施工作业时，冲击频率f应随摊铺机作业速度v增加而增大；冲击频率f应随振捣锤底面水平段宽度a减小而增大。同时，冲击频率f应满足关系3.1.2振捣梁惯性力及振捣梁相位关系研究

左右振捣梁相位差对惯性力P(t)影响很大。左右振捣梁相位差=40°相对60°时惯性力P(t)量值增大了25.7%。相邻振捣梁相位差=90°时，惯性力P(t)量值较小；相邻振捣梁相位差=180°相对90°时惯性力P(t)量值增大了118%。所以，由于振捣轴之间的联轴器连接方式的不同，会产生不同的相邻振捣梁相位差，对惯性力P(t)影响较大。特别提出一点：相邻振捣梁相位差=150°时惯性力P(t)量值最小，但须考虑联轴器如何能实现相邻振捣梁相位差=150°。相邻振捣梁相位差=30°、150°和180°时惯性力P(t)量值都一样，而=90°时惯性力P(t)量值最小。3.1.3振捣梁振动频率影响分析

振捣梁振动频率的调整对惯性力P(t)影响极大。若振捣梁振动频率增大k倍，则惯性力P(t)将增加k2倍。3.1.4摊铺机振捣器研究结论

为了使混合料获得更高的摊铺密实度，应采用双振捣方案。其中，因为摊铺机后振捣梁的冲击行程下止点位置一般固定不变，并为避免摊铺机后振捣梁冲击行程调整的麻烦，可将后振捣梁冲击行程H设计成固定值5mm，前振捣梁冲击行程H设计成可调值0-3-6-9-12mm，即采用前调幅后定幅双振捣方案。摊铺机振捣梁冲击频率设计值为0～25Hz。摊铺机在施工作业时，冲击频率应随摊铺机作业速度增加而增大；冲击频率应随振捣锤底面水平段宽度减小而增大。冲击频率应满足关系。建议前、后振捣锤倒角都取45°。后振捣锤在下止点时其底边略低于熨平板底边约0.5mm。摊铺机出厂设置值为：后振捣梁冲击行程H为固定值5mm，前振捣梁通过旋转付偏心套（相对付偏心轴旋转60°）将前振捣梁冲击行程H调整为6mm。这时前、后振捣锤底边高差约为16mm。左右振捣梁相位差、相邻振捣梁相位差、主付振捣梁相位差、振捣梁振动频率、付振捣梁振幅以及熨平板加长节安装方式等参数，对惯性力P(t)量值都会产生一定影响，且具有一定的影响规律。3.2熨平板振动器技术参数研究/

3.2.1熨平板的激振器安装位置对熨平板振动学参数影响的研究

摊铺机熨平板工作时通过振动器高频激振熨平板底板来完成摊铺中的铺层最终压实和整面工作。振动能进一步使摊铺层表面密实、平整甚至光滑。

偏心轴式激振器外观熨平板质心

熨平板质心位置

激振器最佳安装位置

激振器的安装应在熨平板箱体结构尺寸允许范围内，尽可能靠近熨平板的质心坐标选择最佳位置，并且要通过试验来确定，也即使试验样机的激振器安装位置在熨平板上能够前后、上下可调，以摊铺质量为衡量标准，测试、比较出摊铺质量达到最好时的激振器安装位置即为最佳值。3.2.2熨平板振动参数横向同步技术

熨平板各段振动的同步与否对摊铺层密实度、平整度影响很大。实践中发现，当熨平板工作在较低频率振动不同步时对摊铺质量的影响不大，但工作在中、高频率时，将出现明显的“拍振”现象，严重影响摊铺层的平整度。如果各段熨平板激振力的初始相位角不同，将会使他们的作用方向不一致，不仅导致熨平板整体振动性能下降，而且可能使熨平板振动模态紊乱，产生意外事故。引起熨平板各段振动不同步的主要原因有两个：一是各段熨平板的激振频率不同，二是相同激振频率下各段熨平板振动时的初始相位角不一致。熨平板振动相位角沿横向变化规律

由于弹性元件的压缩变形和长轴的扭转变形，机械加宽式熨平板的整体振动轴从驱动端至末端会产生累积偏角。也就是说，各段熨平板的振动相位角沿熨平板横向依次滞后一定角度，呈非线性递减规律。因而导致各段熨平板振动不同步。累积滞后相位差的大小不仅随着熨平板加接宽度的增加而增大，也随着相关零件的制造安装误差增大而变大。轴承的制造安装误差、半连轴节的形位误差、联轴器的周向安装间隙、相邻偏心轴的直线度、同心度误差等都会使驱动阻力矩增大，从而使扭转变形增大。对于串连驱动的熨平板，要消除各段激振器振动相位角的滞后现象，实现振动同步，可以采用设置超前相位角来补偿振动相位差。3.2.3熨平板振幅横向均匀性

熨平板振动过程中，底板和与其接触的摊铺层材料的振幅在各段熨平板处都应该保持一致，也即熨平板振幅要沿横向均匀分布，这样才能保证摊铺层密实度的均匀性。对于机械加宽式熨平板，虽然由各段之间通过螺栓刚性联结形成整体，并且集中驱动激振器，如果各段熨平板设计振幅不一致，拼装起来的熨平板在稳态振动时的各段处的振幅难以相同。其中：其中：为熨平板振幅；为熨平板振动相位差。令，其中：为熨平板名义振幅；为熨平板质量。各段熨平板的名义振幅不同，必然导致整体熨平板沿横向的振幅分布不均匀。只有在熨平板设计过程中保证每段熨平板的名义振幅相同，才可能使整体熨平板振幅统一、均匀分布。需要说明的是名义振幅是振动体在一种几乎不受外界因素影响的特定振动情形下，激振频率远远大于系统固有频率时振动体的振幅的稳定趋近值。由于高频振动时激振力方向改变过快，就迫使振动体的振幅趋近于一个常数(me)/M。它不是振动体在一般情形下的振幅。因而对熨平板激振器进行设计时，不能把名义振幅的大小当作工作振幅的，为了保证各段熨平板工作时的振幅一致，设计时应遵循各段名义振幅相同的原则3.2.4熨平板振动参数对作业质量的影响

对于稳定土类路面基层材料宜选用较低频率、较大振幅；对于沥青混合料类面层材料宜选用较高频率、较大振幅。对于相同摊铺介质，如果摊铺层厚，宜选用大振幅，以避免松散和整体强度下降；摊铺层薄，宜选用小振幅。摊铺层预压密实度低宜选用低频大振幅，预压密实度高，宜选用高频小振幅。摊铺机工作速度低的时候，宜选用较低频；工作速度高的时候宜选用较高频率。另外考虑轴承的额定负载、紧固连接件的许用应力等，对所选用的频率、振幅进行轴承寿命校核、机器可靠性分析。摊铺机应匀速、连续地完成摊铺，摊铺机以恒定速度摊铺时，其振动频率也必须是恒定的，也就是说振动频率在工作中是不能随意改变的，否则将由于密度不一致而形成台阶或波浪。厂家型号振动频率（Hz）摊铺速度（m/min）最大摊铺厚度（mm）平整度压实度（％）天津鼎盛WTD750058.30～123505mm/3m〉75WT900058.30～123503mm/3m〉75WTD900058.30～123503mm/3m〉75WTD950058.30～83503mm/3m〉75中联重科LTU120580～16300≤2mm/m≥90LTU90580～16300≤2mm/m≥90LTUH90500～16300≤3mm/m≥90LTU60580～12300≤2mm/m≥90LTUH60500～12300≤3mm/m≥90陕西建机TITAN423700～16300横向18mm/3m纵向3mm/3m98TITAN325700～16300横向1.8mm/3m纵向3.0mm/3m98徐工RP125568～713～12.53502mm/3m≥85，≤95RP95568～713～9.53002mm/3m≥85，≤95RP751-----3～7.53803mm/m≥85国内外摊铺机生产厂家产品部分技术参数统计华晨华通WLT