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1、工程机械概论,沥青混凝土路面施工机械之沥青混凝土摊铺机,复 习,1,4,5,11,6,9,2,10,3,料,7,8,堆,骨,1 任务引入,1 任务引入,沥青混凝土路面属于柔性路面，表面平整无接缝，行车振动小，噪声低，开放交通快，养护简便，适宜路面分期修建，是我国主要的路面结构形式。但要保证路面平整无接缝，必须使用专用的沥青摊铺机。沥青摊铺机可一次性完成混凝土的摊铺、整形、熨平、捣实四道工序，形成具有一定密实度、一定厚度和一定宽度的平整路面，适用于各种等级的公路、市政道路、机场等高级道路的修建，是机械化道路施工必不可少的设备。目前，世界上最大的沥青混凝土摊铺机的摊铺厚度可达40cm，摊铺宽度可达
2、16m。,2 摊铺机分类,2 摊铺机分类,2 摊铺机分类,2 摊铺机分类,3 沥青混凝土摊铺机总体结构、型号,2.1 总体结构,3 沥青混凝土摊铺机总体结构、型号,2.2 型号,1.推辊推辊左右对称安装在摊铺机最前端的凸出支座上，用以配合自卸车倒车卸料。,4 工作装置组成及结构特点,2.料斗两侧斗壁采用油缸翻转。摊铺中通过其上翻可将料斗内的混合料全部卸至刮板输送机。摊铺机运输过程中，料斗已收起并由靠近发动机侧两个手动的销子固定，可减小摊铺机的运输宽度，保证安全。,4 工作装置组成及结构特点,3.刮板输送器一般有两个，装在料斗底部。可在料斗底板上滑移。其作用是将自卸车倒入摊铺机料斗的混合料，输送
3、至尾部摊铺室内。,4 工作装置组成及结构特点,3.刮板输送器工作中由液压马达带动传动链实现驱动。采用液压驱动可实现刮板输送机的无级调速，控制刮板输送器的速度，以控制混合料进入螺旋布料器的数量。,4 工作装置组成及结构特点,刮板输送器及料斗,4.螺旋布料器,4 工作装置组成及结构特点,1）组成,为左右两个，安装在摊铺室内，左螺旋布料器为左旋，右螺旋布料器为右旋。,4 工作装置组成及结构特点,2）作用将刮板输送机送来的混合料均匀横向摊开。,4 工作装置组成及结构特点,3）结构特点螺旋叶片采用高锰合金铸钢铸造而成，通过高强度螺栓连接到螺旋布料器的轴上。叶片有三种不同的大小，根据施工要求选用不同。螺旋
4、布料器宽度较大时，应选用大直径叶片。如果螺旋布料器轴外侧不加装布料器，要装保护套，防止磨损。螺旋布料器采用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1.25m、2.7m两种，左、右旋各一根，加长件有0.3m、0.8m、1.1m、1.5m的带连接四种，每种均有左、右旋各一根。螺旋布料器的组合长度根据熨平板的宽度选择。,4 工作装置组成及结构特点,3）结构特点螺旋布料器的长度一般应小于熨平板的宽度0.50.6m左右，因为螺旋布料器可以将混合料输送至布料器外。当摊铺宽度等于螺旋布料器的宽度时，应将最外端的一片螺旋叶片拆除。这样可以避免过多的冷料积存在熨平板两端，影响摊铺层的结构
5、均匀性和平整度，同时还可以减轻螺旋叶片的磨损。,4 工作装置组成及结构特点,5.振捣装置振捣装置（振捣梁）由偏心轴和铰接在偏心轴上的振捣梁组成。与螺旋布料器一样，机上有两套并排布置结构相同的振捣装置。振捣梁的作用是将横向铺开的料带进行初步捣实，并将大颗粒骨料压入铺层内部。,4 工作装置组成及结构特点,1）单振捣梁安装在护板和熨平器之间。液压马达驱动偏心机构转动时，振捣梁上下往复运动。振捣梁的底部前沿切有斜面，摊铺作业时，振捣梁对松散混合料的击实作用可逐渐增强。为使铺层顺利进入熨平板下，振捣梁运动的下止点位置低于熨平板底面34mm。,4 工作装置组成及结构特点,2）双振捣式振捣梁附有两套振捣装置
6、，前者为预捣实梁，后者为主振捣梁，且各自的振幅均可调；两只振捣梁安装在同一根偏心轴上，但偏心位置相位配置相差180。,4 工作装置组成及结构特点,6.熨平装置作用：将振捣梁击实后的沥青混合料铺层按一定的拱度和厚度整平，同时，熨平装置对铺层的作用力也具有预压实作用。,4 工作装置组成及结构特点,1）组成,4 工作装置组成及结构特点,2）熨平宽度改变方式人工加宽式,4 工作装置组成及结构特点,2）熨平宽度改变方式液压伸缩式,4 工作装置组成及结构特点,4 工作装置组成及结构特点,熨平板液压加宽,3）振动熨平板熨平板上附有振动器，施工中除了对混合料整平与预压实外，还具有振动压实效果，从而减少压实机械
7、的碾压遍数。,4 工作装置组成及结构特点,沥青混凝土摊铺机的自动找平系统可根据路面的起伏不平及时调整摊铺厚度，以提高沥青混合料摊铺机的摊铺平整度。,5 摊铺机自动找平系统,5 摊铺机自动找平系统,1.自动找平系统分类按照控制系统方式的不同有以下4种类型：1）电-机式 以电子元件作为检测装置（传感器和控制器），以伺服电机的机械动作作为执行机构，它一般通过调节找平大臂牵引点和熨平板厚度调节器来实现。2）电-液式 以电子元件作为检测装置，以液压元件为执行机构，调节找平大臂牵引点的升降来实现。目前的机械大多采用这种形式。3）全液压式 整个系统全部采用液压元件。4）激光式 以激光作为参考基准，以光敏元件
8、作为转换器，最后借助于电子与液压元件来实现调节。,5 摊铺机自动找平系统,按照控制系统原理的不同又有以下3种类型：1）开关式自动控制系统它根据检测偏差信号的有、无，以开、关的方式断续地进行调节，系统的调节速度恒定，调节的有无只与偏差的有无有关，与信号的大小无关。使用中，应设置一个调节“死区”（通常叫不灵敏度），系统越过这一“死区”才有信号输出，当“死区”过小时，系统容易越过死区而出现误差。因此，这种开关式自动控制系统的控制精度低，性能不稳定，但结构简单，使用方便。,5 摊铺机自动找平系统,按照控制系统原理的不同又有以下3种类型：2）比例式自动控制系统它根据偏差信号的大小，以相应的快慢速度进行调
9、节，偏差大时，调节速度快，偏差小时，调节速度慢，偏差趋于零时，调节也趋于零。这种系统调节精度高，动态性能好，但造价高。,5 摊铺机自动找平系统,按照控制系统原理的不同又有以下3种类型：3）比例脉冲式系统综合上述两种调节系统的特点，克服了各自的缺点。它将调节过程按误差大小分为死区、脉冲调节区和恒速调节区三个范围。当外界干扰大，传感信号值处于恒速调节区，系统的控制指令装置连续发射脉冲，使终端执行装置持续动作，系统作恒速调节。在这种情况下，可能产生超调现象，但不影响调平精度。当外界干扰降低，传感的偏差信号值处于脉冲调节区，系统的调节作用，随偏差信号值成比例变化。直到脱离脉冲区进入死区后，调节终止。,
10、5 摊铺机自动找平系统,按照基准方式不同可以分为以下4种：1）挂线式找平系统2）机械式浮动梁找平3）声纳非接触平衡梁找平4）RSS非接触式激光扫描自动找平,5 摊铺机自动找平系统,2.几种自动找平系统简介1）挂线式找平系统,作为基准的张紧钢丝的标高是按铺层设计标高预先测量架设的。纵坡控制传感器装在熨平装置上。传感器探臂压在基准线上，这种基准能使铺层的标高严格地受控于基准标高。,5 摊铺机自动找平系统,2.几种自动找平系统简介1）挂线式找平系统,摊铺作业中，当熨平装置的高度偏离基准设定的高度时，传感器探臂转角的变化信号经系统处理后控制侧臂控制油缸的伸缩，通过熨平板的上下浮动改变摊铺厚度，以使摊铺
11、的平整度得以保证。,5 摊铺机自动找平系统,挂线式找平缺点：由于桩与桩之间的距离较远（通常为10m），所以，钢丝绳在重力作用下呈悬垂链形状；由于钢丝绳的张紧程度不同，钢丝绳的悬垂程度也不同；所采用的钢丝绳基准本身是一个折线加悬垂的非光滑连续曲线。,5 摊铺机自动找平系统,2）固定路缘石基准找平,5 摊铺机自动找平系统,3）机械式浮动梁找平机械式浮动基准梁是一种随摊铺机一起运动的基准，它以较大范围内多点高度的平均值来控制摊铺厚度，通常用于高程已经精确校正后的下面层上摊铺上面层。,接触式自动找平,5 摊铺机自动找平系统,4）声纳非接触平衡梁（SAS系统）找平,由声纳传感器和控制器、平均梁组成。在路
12、面以上一定高度处，每侧牵引臂上固定一条铝合金平均梁，朝下熨平板前三后一布置4个声纳传感器。工作中声纳传感器以地面为基准，向地面发射39次/秒高频声脉冲，并精确测出地面反射回来的回脉之平均时间，然后发出信息给控制器，控制器检测此信息并控制升降油缸维护适当的面层厚度，以达到平整的摊铺效果。,5 摊铺机自动找平系统,超声波平均梁及声纳传感器：,超声波自动找平,5 摊铺机自动找平系统,5）RSS非接触式激光扫描自动找平RSS，即道路扫描系统，国内也称激光扫描调平系统。由于激光的传播速度比声纳快的多，又不受环境影响，故测距比超声波平均梁更加准确。RSS系统在摊铺机每侧牵引臂上仅配置一个激光扫描器（包括激
13、光发生器和接收器探头），但可以在工作平面的某一角度范围内，对作为参考基准的路面进行扫描，逐步测量探头距地面的距离并加以运算平均，测点多达150个。因此从理论上讲，RSS系统的控制精度比超声波平均梁高得多。随着科技的进步、生产成本的逐步降低，激光扫描系统将全面取代声纳技术而被应用于非接触平衡梁系统之中。,5 摊铺机自动找平系统,非接触式激光扫描自动找平工作特点：可过滤扫描范围内超大物体；没有机械构件，故不存在磨损；拆装时间极短，使用方便；与基层无接触，不沾粘沥青；可以松软表面为基准面而工作；“滑靴”长度可根据路基线型和平整度要求在230米范围内任意调整；可在熨平板宽度之内、之外工作。,5 摊铺机
14、自动找平系统,RSS激光扫描自动找平系统的性能特点：（1）速度恒定：采用传播速度恒定、不受环境影响的激光作为检测介质，无须补偿措施，任何情况下可保证探测距离的准确性；（2）采样点多而密集：激光扫描长度可达30米，探测点可达150个，对路基状况采样点多而且密集，保证了平均距离的计算准确性，另一方面，扫描长度可在230米之间人为设定，以适应不同的路基条件；（3）自动辨别：系统可以自动辨别扫描范围内的异常物体并发出报警和相应的控制处理；（4）智能化：自动找平系统采用计算机进行数据处理和分析，智能化程度高。由于RSS激光扫描自动找平系统的卓越性能，现已成为目前世界上最先进的摊铺机找平系统。,5 摊铺机
15、自动找平系统,RSS激光扫描自动找平系统的结构特点：（1）非接触：采用激光作为介质探测路基层的起伏变化和沥青层的高差变化，找平系统与路基和沥青铺层无任何机械接触，不影响摊铺机的前进、后退、转弯行驶和摊铺，不沾粘沥青，尤其在弯道和改性沥青混凝土的摊铺施工中将显示出极大的优越性；（2）安装方便：每侧只用一根立柱，安装一个激光扫描器即可实现230米范围内的扫描探测；（3）安装位置灵活：激光扫描器既可以安装在熨平板宽度之内，也可以安装在熨平板宽度之外；,5 摊铺机自动找平系统,（4）设定方便：控制盒采用触摸按键和液晶显示屏，参数输入过程采用人机对话方式；（5）标准化设计：电缆连接采用标准化设计，可适用
16、国际上各种主流品牌的摊铺机，无须做任何改动。由于RSS激光扫描自动找平系统的优化结构而成为目前世界上最简捷、最方便的摊铺机找平系统。,5 摊铺机自动找平系统,三种找平方式的效果比较：,RSS激光扫描自动找平系统与国外摊铺机配套：,5 摊铺机自动找平系统,5 摊铺机自动找平系统,RSS激光扫描自动找平系统与国产摊铺机配套：,RSS激光扫描自动找平系统与就地热再生机配套：,5 摊铺机自动找平系统,6 摊铺机工作原理,沥青混合料被料斗中的刮料板传送至螺旋布料器，螺旋布料器把混合料沿全宽方向摊开，可调高度的熨平板将混合料刮到预铺高度，经振捣夯锤振实，熨平板底面以及振动器的共同作用，形成铺面。,6 摊铺
17、机工作原理,推辊推动置空挡的自卸车前移自卸车将混合料卸入料斗（闸门开度一定下）刮板输送器将混合料送至摊铺室螺旋摊铺器将混合料横向摊开振捣器将混合料初步振捣实熨平器将摊铺层修整成合适的断面并加以熨平（或用振动熨平器初步压实）。,7 影响摊铺平整度因素的分析,影响摊铺机摊铺质量的主要因素有：摊铺速度能否恒定；物料能否连续适量输送；物料能否摊铺均匀；路况和物料的干扰能否有效控制。沥青混合料摊铺机工作时，不考虑振动器振动力的情况时，熨平板的受力状况如下图所示。,自重力G,法向合外力E,牵引力F,7 影响摊铺平整度因素的分析,熨平板自重力G（初步压实混合料);熨平板底平面所受法向合外力E(与熨平板底平面
18、和运行方向构成仰角的大小、混合料的最大料径、级配、粘度、温度、摊铺室混合料的数量、摊铺机运行速度等都有关系)角的存在是熨平板能够压实混合料和正常工作的前提；牵引力F的大小，主要与摊铺机运行速度、混合料温度、粘度、摊铺室混合料的数量有关系。,7 影响摊铺平整度因素的分析,熨平板的自重G可看作是一个定值。由于进入熨平板底部的混合料数量有前部的刮料板控制，因此熨平板底平面所受法向合外力E的大小受混合料温度的高低、摊铺机运行速度影响最大。熨平板向前滑行的牵引力F大小受摊铺机运行速度、混合料温度、混合料粘度影响最大，而且混合料的温度与混合料的粘度变化关系相关性很大，温度高时混合料粘度降低。,7 影响摊铺
19、平整度因素的分析,在路基平整的情况下，增大、摊铺机运行速度增大、混合料温度降低中任何一种状况发生，都会引起熨平板底平面所受法向合外力E变大，牵引力F变大，垂直向上的分力增大，熨平板被抬高，摊铺层厚度h增加。,7 影响摊铺平整度因素的分析,要保证摊铺平整度必须做到摊铺机运行速度恒定，混合料温度不变，熨平板底平面与运行方向构成的仰角稳定。仰角的控制在沥青混凝土摊铺机上由自动找平系统来完成，摊铺机运行速度和混合料温度的控制是保证摊铺平整度的关键因素。当然还有其它因素也会影响摊铺平整度，如运料车卸料时倾斜过度，压住摊铺机料斗底板，使熨平板被抬高，引起摊铺厚度变化，造成摊铺不平整。,7 影响摊铺平整度因
20、素的分析,施工中许多因素直接对摊铺机产生影响，例如：骨料级配、混合料温度及均匀性、混合料运输、路基质量、钢丝基准线的架设与测量、摊铺起步与暂停、摊铺速度、摊铺层搭接、混合料离析及碾压等。影响沥青混凝土摊铺质量的影响因素具有系统性，任何一个环节发生问题，都会影响铺层质量。,8 沥青混凝土摊铺机的选型,沥青混凝土摊铺机的选型就是根据道路的设计宽度、摊铺工艺及摊铺质量等要求，综合选择沥青混凝土摊铺机的最大摊铺宽度、最大摊铺厚度、摊铺速度、摊铺机的生产率(th)、摊铺成型精度和摊铺成型质量等。即充分考虑沥青混凝土摊铺机的主参数和基本参数满足工程设计的要求，在高效、稳定区域工作，并且与沥青混凝土搅拌设备
21、的生产率(th)相配套。,8 沥青混凝土摊铺机的选型,摊铺机的选配要考虑机械设备之间的能力匹配。摊铺作业速度是否均匀、摊铺作业是否连续、摊铺宽度及厚度能否满足工艺要求等，都是选择摊铺机时必须考虑的问题。摊铺作业速度的均匀连续，主要取决于摊铺机的有效摊铺能力与拌和设备的实际拌和能力是否匹配，而摊铺能力又是由摊铺作业速度、单机熨平板的最大组合宽度、厚度、沥青混凝土碾压密实度以及料斗容量等决定的。这就要求在选择摊铺机时，要综合考虑道路的设计宽度、摊铺密实厚度、摊铺机作业速度的可调范围以及找平、分料效果。同时应了解摊铺机的自动调平装置、参照基准和跟踪传感元件的技术性能。,8 沥青混凝土摊铺机的选型,摊
22、铺宽度高等级公路路面单幅路面宽度一般在1014m，匝道加宽段可达到1720m，且路面结构设计中常用超高返坡，宽度在2.753m之间，双机并行作业是解决问题的较好办法。单机作业宽度太大，熨平板两外端受力过大易变形，摊铺阻力大，机械易打滑，且易造成沥青混合料的离析。一般建议摊铺机选型时的熨平板宽度不大于9m，这样也能满足一般路段双机并行作业的要求。,8 沥青混凝土摊铺机的选型,摊铺速度由于我国通常采用高密实度熨平板，故宜使用较低的摊铺速度。国内高速公路的每个结构层厚度一般为46cm，在实际施工过程中发现48mmin的作业速度可使结构层有较好的平整度和较高的作业效率。摊铺质量和摊铺效率不仅与摊铺速度
23、有关，还与摊铺机是否连续作业、压路机的碾压情况、路面机械配套协调有关，所以摊铺速度的选择还要考虑拌和设备、运输车辆、压路机等各方面的因素来综合考虑。,8 沥青混凝土摊铺机的选型,摊铺厚度每层沥青混合料铺筑厚度一般150mm，摊铺厚度在0mm300mm的摊铺机就能完全满足施工要求。摊铺厚度大(大于250 mm)的工况仅用于基层稳定材料的摊铺，因此有少数摊铺机(如德国的VOGELE1800型、ABGTITAN525型等)的摊铺厚度达到400mm。在这种摊铺厚度下施工预压实度很小，施工层的平整度和压实度根本无法保证。,摊铺机作业短片,为提高摊铺平整度并减少沥青混合料的热离析，现代沥青路面的铺筑大多采用转运机与摊铺机配合作业。,9 辅助作业机械转运机,Thank You!,
