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1、前 言近几年，我国经济取得了突飞猛进的发展，同时我国公路建设事业特别是高等级公路建设事业也进入一个新的发展时期。其中沥青路面以具有经济效益好，资源充沛及对水文地理环境的适应性好等优点，而被全国各省市所重视。到2010年底，我国公路网总里程达到3984万公里，五年新增639万公里。其中，高速公路由“十五”期末的41万公里发展到74万公里，五年新增33万公里，居世界第二位。按照国务院公布的高速公路网发展规划，中国正在全力以赴地加快国家高速公路网主骨架建设。新路网由7条首都放射线、9条南北纵向线和18条东西横向线组成，简称为“7918网”，预计“十二五”末，能基本建成。届时，中国高速公路通车总里程将
2、有望达10万公里，超过美国跃居世界第一。公路建设的快速发展必将促进公路施工机械化的发展，在高速公路的施工中，由于沥青路面具有行车性能平稳，舒适，噪声小，经久耐用，易于维护等特点，所以在高速公路的建设中，我国的绝大部分高速公路都采用沥青混凝土路面。沥青混凝土摊铺机是将沥青混合料搅拌设备搅拌合格的沥青混合料铺筑成路面的专用设备，它直接影响着摊铺路面的平整度和密实度等，从而影响路面质量和寿命。摊铺机控制系统是摊铺机主要工作装置之一，沥青摊铺机控制系统的控制水平高低直接影响的摊铺的质量。与国外相比，国内工程机械生产厂家在沥青混凝土摊铺机全液压动力系统匹配方面所做的研究工作不多，尤其在控制技术方面几乎处
3、于空白，导致国内引进生产或自行生产的产品在液压和控制关键技术方面全部依赖进口，在技术上的差距越来越大。基于目前现状，国家已启动863计划项目集群智能化工程机械，追踪国外先进技术，开展提升摊铺机技术的研究与开发工作。本课题将对TITAN423型沥青混凝土摊铺机工作装置控制系统进行研究，本文从摊铺机的总体机构出发，通过对摊铺机的基本结构和工作原理分析，完成TITAN423型沥青混凝土摊铺机工作装置液压控制系统和电气控制系统的设计。由于现代沥青混凝土摊铺机是集机械、液压、电子、通信等多学科的融合技术，学科跨度大，设计的知识面广，要求设计者有丰富的实践经验，这是本人能力和水平难以胜任的，同时说明书中一
4、定存在不少谬误之处，欢迎各位老师同学批评指正。目 录前 言1摘 要IABSTRACTII第1章 绪 论11.1 沥青混凝土摊铺机现状和发展趋势11.1.1 沥青混凝土摊铺机发展历史11.1.2 国外摊铺机现状与发展趋势21.1.3 国内研究现状与发展趋势31.2 沥青混凝土摊铺机的分类51.3 国内外摊铺机控制系统研究与应用现状71.4 研究重点81.5 技术路线9第2章 沥青混凝土摊铺机的基本结构和工作原理分析102.1 TITAN423型沥青混凝土摊铺机的基本结构102.1.1 发动机102.1.2 底盘112.1.3 行走装置液压系统122.1.4 工作装置132.2 沥青混凝土摊铺机的
5、工作原理13第3章 沥青混凝土摊铺机工作装置结构分析153.1 沥青混凝土摊铺机的工作装置153.1.1 推辊153.1.2 料斗153.1.3 刮板输送机153.1.4 螺旋布料器163.1.5 振捣装置173.1.6 熨平装置193.2 熨平装置的调整和自动找平系统193.2.1 熨平板的浮动原理193.2.2 熨平板初始仰角的调整213.2.3 熨平板拱度的调整223.2.4 自动找平系统22第4章 工作装置液压系统设计254.1 工作装置液压系统设计要求254.2 摊铺机主要技术参数264.2.1 工作装置工况分析264.2.2 摊铺机主要技术参数确定264.3 拟定液压系统图274.
6、3.1 刮板输送器液压系统274.3.2 螺旋分料液压系统284.3.3 振捣器液压系统294.3.4 振动液压系统304.3.5 自动找平液压系统314.3.6 熨平板提升液压系统324.3.7 料斗门液压系统33第5章 工作装置液压元件的计算和选择355.1 马达的选择355.1.1 输料马达的选择355.1.2 分料马达的选择365.1.3 振捣马达的选择375.1.4 振动马达的选择385.2 泵的选择395.2.1 输料泵的选择395.2.2 分料泵的选择405.2.3 振捣泵的的选择425.2.4 振捣泵的的选择425.3 液压缸的选择435.3.1 找平油缸的选择435.3.2
7、熨平板提升油缸的选择445.3.3 料斗门提升油缸的选择455.4 其他液压元件、辅助元件的选择465.5 液压系统的验算475.5.1液压系统压力损失475.5.2 液压系统发热温升的计算48第6章 工作装置电气系统516.1 沥青混凝土摊铺机电气系统组成516.2 工作装置电气系统设计516.2.1 螺旋分料器电气系统516.2.2 刮板输送器电气系统526.2.3 调平电气系统536.2.4 振动、振捣电气系统536.2.5 熨平板防降、爬电气系统54第7章 总结与展望567.1 结论567.2 展望56参考文献57致 谢58工程机械专业毕业设计（论文）摘 要沥青混合料摊铺机是用来铺筑沥
8、青混凝土路面的专用机械，它将拌合好的混合料按照一定的技术要求（截面形状和厚度）均匀地摊铺在下承层上，并给以初步捣实和整平，既可以大大提高铺筑路面的速度和节省成本，又可以提高路面的质量。控制系统是摊铺机的重要组成部分，为了更好的获得路面摊铺质量，在沥青混凝土摊铺机上，广泛成功地运用了液压技术及电子技术。本设计主要通过对TITAN423型沥青混凝土摊铺机的基本结构和工作原理分析、TITAN423型沥青混凝土摊铺机工作装置结构的系统分析、论证，应用机电液一体化技术，完成TITAN423型沥青混凝土摊铺机的工作装置控制系统设计。关键词：沥青混凝土，摊铺机，工作装置，控制系统ABSTRACTAsphal
9、t pavers are used to paving grade asphalt and other materials with special mechanical, it will install some mixing a good mixture of technical requirements (section shape and thickness) are spread evenly on the next commitment level, and to give preliminary tamping and leveling, it will greatly enha
10、nce the speed and road surface cost savings, but also can improve the quality of roads.Control system is an important part of the paver. In order to get a better quality access to road paving, the asphalt paver widely successful use of hydraulic technology and electronic technology. This design main
11、ly through the asphalt concrete paver TITAN423 the basic structure and working principle of analysis, TITAN423 asphalt paver work unit structure of the system analysis, feasibility studies, application of hydraulic integration, complete TITAN423 asphalt paver Machine Control System for the work.Keyw
12、ords：Asphalt, Paver, Attachment, Control System57第1章 绪 论1.1 沥青混凝土摊铺机现状和发展趋势1.1.1 沥青混凝土摊铺机发展历史 沥青混凝土摊铺机是进行沥青混合料摊铺作业的主要机械设备，它用来将拌制好的混合料按照路面的形状和厚度均匀的摊铺在已经修筑好的路基或路面基层上，并给以初步的振捣压实和整平，形成满足一定厚度、宽度、平整度和密实度要求的基层或面层。在沥青面层机械化施工中，沥青混凝土摊铺机是不可缺少的机种之一，广泛用于与公路、城市道路、码头和大型停机场的沥青混凝土摊铺机作业中。 在20世纪30年代之前，沥青摊铺机尚未出现，各种类型的沥
13、青路面铺设主要有人工来完成，当时沥青混合料主要用于城市道路建设，铺设时需要大量劳动力，质量难以保证。 1931年圣路易斯道路展览会上首次展出了由美国Barber-Greene公司研制的沥青混凝土摊铺设备。该机使用螺旋输送机摊平混合料，用20英尺宽刮板对道路进行刮平，机器在预先铺设的轨道上，有一台路拌设备牵引。其后机器经改进，有原来的牵引式改为自行式。 1933年，Barber-Greene公司对摊铺机技术作了进一步改进，生产出了具有现代雏形的摊铺机，该机由两大部分组成：牵引装置和熨平装置。直到20世纪50年代，Barber-Greene公司先后生产出了BG-79型（1934年）、BG879型（
14、1936年）、BG879-A型(1940年)摊铺机，这一时期该公司的摊铺机成为世界上各生产厂家参考的标准机型。 进入20世纪60年代，由于液压技术及机电液一体化技术的应用，自动找平系统在摊铺机上逐渐普及，液压驱动工作装置如熨平板的振动系统、振捣梁的振捣系统和刮板输料系统等得到应用，但液压驱动行走系统才刚刚起步，机械传动仍占主导地位。 进入20世纪80年代，随着液压技术及电子控制技术的不断发展，全液压驱动的履带式摊铺机、轮胎式摊铺机得到了广泛的应用。1987年，交通部西安筑路机械厂与交通部公路科研所合作，引进了德国DYDAPACHOSE公司的摊铺机制造技术，分别研制出摊铺机宽度为312m的摊铺机
15、。之后徐州工程机械厂和陕西建筑机械厂先后从德国VGELE公司和ABG公司引进了国外高性能大型摊铺机制造技术，形成了批量生产能力，摊铺机生产数量、规格、种类、功能都在急剧增加，整机的技术性能得到了普遍提高。这一时期工作装置的控制以电开关量为主，行驶控制以模拟电路控制为主，自动找平控制技术的研究和应用进一步深入。现代科学技术向传统产业部门的渗透和应用是当代新技术的重要特征和组成部分。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改造。先进的筑造养路机械集机、电、液等当代高新技术于一体，液压传动元件和技术是工程机械的主要特点，电子控制是
16、工程机械技术创新的主流，它在很多程度上体现和决定了车辆的整机性能。1.1.2 国外摊铺机现状与发展趋势美国、欧洲和日本等工业发达国家和地区均有摊铺机专业制造厂商与相应的开发研究机构，随着市场需求和科技进步而不断的开发出一代又一代的新产品。例如从1931年就开始生产制造摊铺机的美国BLAWKNOX公司，目前已经开发研制出了2.5m-12.5m全系列轮胎式或履带式摊铺机，共有20多个品种，获得22项专利技术，年生产能力已经达到2000台套。此外，ABG、VGELE、DYNAPAC、DEMAG、MARINI、BTELLI和CATERPILLAR等厂家生产制造的系列摊铺机产品，在国际市场有一定知名度。
17、其中从20世纪80年代开始开发研制的高密实度摊铺机具有多种结构形式，预压密度要比标准摊铺机高5%7%，有效的提高了摊铺机的摊铺质量和生产效率，减少对摊铺层材料的压实遍数。尤其是对于摊铺需要快速成型的碾压混凝土材料以及各种基层、底基层材料，效果良好，受到了施工单位的欢迎和好评。 美国INGERSOLL-RAND集团在发展过程中，相继兼并了德国ABG公司和美国BLAW-KNOX公司，其目的是要在国际市场对摊铺机市场进行垄断，ABG公司的产品是目前国际市场首选品牌，其大型摊铺机在中国市场占有率较高，ABG、BLAW-KNOX被兼并后，形成了INGERSOLL-RAND、Wirtgen和DYNAPAC
18、&DEMAG三足鼎立的态势，国际上著名的工程机械企业经过不断的洗牌和重新组合，2007年6月，VLVO又新购了INGERSOLL-RAND，这样就形成了新的格局。 SDYNAPAC在天津保税区建立了独自厂DYNAPAC工业(中国）有限公司，INGERSOLLRAND已经与1997年在无锡经济开发去独自建立了摊铺机组装厂INGERSOLL-RAND（中国）有限公司，2001年在北京展出了该公司与BLAW-KNOX和ABG公司最新技术的摊铺机。 发达国家十分重视沥青摊铺机的研究与开发，摊铺机技术不断发展和完善。目前，沥青混凝土摊铺机已形成系列，能充分满足各种工程的需要。在技术开发和产权开发上，成熟
19、的运用了机电液一体化技术，使沥青摊铺机具有结构合理、功能完善、性能稳定、安全可靠和易于维修等优点。并且仍在不断采用新理论、新技术、新工艺、新材料。改进机构和性能，使产品不断更新换代，如前桥的悬挂方式及跟后桥双驱动等新机构不断出现。目前，国外沥青摊铺机发展趋势，可以归纳以下几点。（1）产品系列化 为了满足高等级公路路面平整度的要求，减少路面纵向接缝，沥青摊铺机大型化。目前稳定在最大摊铺宽度1214m,有的达到16m。同时，为适应路面养护的小型工程施工的需要，小型摊铺机也得到很大的发展。 （2）国际上发达国家正在用全液压，全自动的先进摊铺机代替各种型号老产品，其技术性能特点是：作业速度的自动控制，
20、采用脉冲传感器、信号放大器和比例控制技术对摊铺机作业技术进行恒速控制，使其不受外界的干扰。供料速度自动控制，通过超声波传感装置连续监测熨平板前混合料的多少，控制刮板输料器和螺旋分料器的驱动机构，使其相应的增减速度，达到均匀、稳定、连续的供料、（3）先进的施工工艺及养护技术的发展，使新的设备不断涌现，如薄层带乳化沥青喷洒装置的快速摊铺机和双层摊铺机等。 （4）人性化和精细化的设计动向。近期的展览会上展出国外摊铺机产品, 整机布局合理, 驾驶室可整体翻起等,更便于维修保养人员进入维修,上述改进充分体现了人性化设计理念。（5）双层沥青混合料铺层一次性完成。1.1.3 国内研究现状与发展趋势我国在20
21、世纪五六十年代，修筑沥青路面大都采用二级以下的公路标准。当时曾从日本等国进口少量的摊铺机，由于受当时各方面条件所限制，也仅限于少数城市的个别路段施工。20世纪七十年代初期，交通部公路科学研究所和交通部西安筑路机械厂共同开发研制了我国第一台摊铺宽度为4.5m的LT6型轮胎式沥青混凝土摊铺机，迄今为止该机已成为我国累计产量和年产量最多的摊铺机品种。为了进快的掌握和赶上世界先进技术水平，交通部西安筑路机械厂与交通部公路科学研究所合作，与1987年引进了德国的DYNAPAC-HOSH公司的摊铺机技术。经过消化吸收和国产化的工作，分别研制出摊铺宽度8m的LTY8（轮胎式）GILY7500（履带式）高级摊
22、铺机，并形成批量生产的能力，国产化率达到80%以上。 1989年，徐工集团筑路机械分公司从德国VGELE公司 引进了具有世界领先水平的沥青混凝土摊铺机生产制造技术，经过十多年的消化、吸收、改进和技术创新，目前是国内最具实力、品种最齐全的摊铺机生产制造厂家。2000年通过投放，形成了我国第一条年生产能力500台得摊铺机装配流水线。该公司于2000年推出具有国际先进水平的，代表我国摊铺机制造水平的RP800型沥青混凝土摊铺机。该机采用了当今世界先进的数字式、微电脑控制技术，整机技术性能接近当今世界先进水平。 西安筑路机械有限公司研制的LTI200采用了先进的美国萨澳公司微电脑控制技术及液压电器元件
23、和德国MOBA公司超声波料位传感器控制及电子自动找平技术，并采用DANAPAC-HOSE公司专利技术两端式螺旋分料驱动、灵活的前桥摆动、三位一体轮边行走驱动装置、跨越式超级自动找平装置、变幅式双振捣和偏心振动熨平板工作装置，整机技术水平处于国内领先水平。陕西筑路机械集团有限公司与德国ABG公司联合生产摊铺机已近十年的历史，曾先后组装生产了ABG-TITAN411、TITAN423、TITAN323/TITAN325和LTL60等多种型号摊铺机。1922年该公司通过技术合作，与德国ABG公司联合生产摊铺机，其技术水平与德国ABG保持同步。生产的ABG423已成为我国修筑高等级公路的首先品牌。 2
24、001年，三一重工股份有限公司在吸收国际上沥青混凝土摊铺机机技术精髓的基础上，根据现代高速公路对路面摊铺作业的最新要求，自行研制开发了新一代履带式沥青混凝土摊铺机LTU90/120、该机的关键部件均采用进口优质部件，结合当前国外先进的电控系统，器施工性能、操纵性能和可靠性均接近了世界先进水平，LTU90/120实现了一机多用的功能，可摊铺沥青混凝土、稳定土或RRC料等多种路面材料，能满足多种用途摊铺及多层式路面摊铺的要求。 天津鼎盛工程机械，近年来开发了WT7500和WT9000型稳定土系列摊铺机，该系列产品行走驱动系统采用美国萨澳公司微电脑控制技术及液压电气元件和德国MOBA公司电子自动找平
25、技术。 镇江华晨华通路面机械有限公司于20世纪80年代中期与天津工程机械研究所合作，从日本NIIGATA公司引进了摊铺宽度5m和8m的摊铺机制造技术，在消化吸收国外先进技术基础上相继开发了WLTL12500、WLTL850、LTLY9000、WLTL7000、LTL4500-6000和2LTLZ45型多功能摊铺机。其中WLTL7000、WLTL8500、LTL4500-6000和2LTLZ45型为机械式传动摊铺机。其产品在中低档机械式摊铺机有技术专长，质量相对稳定，价格低廉。 目前，我国摊铺机产品开发的主要目标是：产品系列规格的逐步完善，以适应不同程度的需要；在引进国外先进技术消化吸收的基础上
26、，逐步扩大国产配套件的比重，提高国产化水平；不断提高国产摊铺机的技术性能、工作可靠性和使用寿命、摊铺机技术正在向着微电脑数字控制技术，程序化作业的方向发展，要求具有良好的人机交互界面，数据传输，工作参数检测，故障诊断与报警、恒速控制、作业速度与输料和分料速度，作业速度与振捣和振动频率的协调控制等功能。1.2 沥青混凝土摊铺机的分类沥青摊铺机可以按一下几个方面进行分类：（1）按摊铺宽度，可分为小型、中型、大型和超大型四种。小型：最大摊铺宽度一般小于3.6m，主要 用于路面养护和城市巷道路面修筑工程中型：最大摊铺宽度在4m6m，主要用于一般公路路面的修筑和养护工程。大型：最大摊铺宽度一般在79m之
27、间，主要用于高等级公路路面工程。超大型：最大摊铺宽度为12m及以上，主要用于高速公路路面工程。使用有自动调平装置超大型摊铺机摊铺路面，纵向接缝少，整体性及平整度好，尤其摊铺路面表层效果明显。（2）按行走方式，可分为履带式和轮胎式两种。履带式摊铺机：履带式摊铺机一般为大型摊铺机，其优点是接地比压小，牵引力大，摊铺作业时很少出现打滑现象，运行平稳。其缺点是机动性差、对路基凸起物吸收能力差、弯道作业时铺层边缘圆滑程度较轮胎式摊铺机低，且结构复杂，制造成本较高。履带式摊铺机多为大型和超大型机，用于大型公路工程施工。轮胎式摊铺机：轮胎式摊铺机靠轮胎支撑整机以提供附着力，它的优点是转移运行速度快、机动性好
28、、对路基凸起吸收能力强、弯道作业易形成圆滑边缘。其缺点是附着力小，在摊铺路幅较宽、铺层较厚的路面时易产生打滑现象，另外它对路基凹坑较敏感。轮胎式摊铺机主要用于低等级道路修筑与养护作业。（3）按动力传动方式，摊铺机分为机械式和液压式两种。机械式摊铺机：机械式摊铺机的行走驱动、输料传动和分料传动等主要传动机构都采用机械传动，这种摊铺机具有工作可靠、维修方便、传动效率高、制造成本低等优点。但其传动装置复杂、操作不方便、调速性和速度匹配性较差。液压式摊铺机：液压式摊铺机的行走驱动、输料和分料传动、熨平板延伸、熨平板和振捣器的振动等主要传动采用液压传动方式，从而是摊铺机结构简化、重量减轻、传动冲击和振动
29、减缓、工作速度等性能稳定，以便于无级调速及采用电液全自动控制。随着液压传动技术可靠性的提高，在摊铺机上采用液压传动的比例迅速增加，并向全液压自动调平方向发展。全液压和以液压传动为主的摊铺机，均设有电液自动调平装置，具有良好的使用性能和跟高的摊铺质量，因而广泛应用于高等级公路路面施工。（4）按熨平板的延伸方式，摊铺机分为机械加长式和液压伸缩式两种。机械加长式熨平板：它是用螺栓把基本（最小熨平宽度的）熨平板和若干加长熨平板组装成所需作业宽度的熨平板。其机构简单、整体刚性好，螺旋分料（亦采用机械加长）贯穿整个料槽，是布料均匀。因而大型和超大型摊铺机一般采用机械加长式熨平板，最大摊铺宽度可达914m。
30、液压伸缩式熨平板：液压伸缩式熨平板考液压缸伸缩无级调整其长度，使熨平板达到要求的摊铺宽度。这种熨平板调整方便省力，在摊铺宽度变化的路段施工，更显示其优越性。但与机械加长式熨平板相比，其整体刚性较差；在调整不当时，基本熨平板和可伸缩熨平板间易产生摊铺高差，并因为分料螺旋不能贯穿整个料槽，可能造成混合料不均匀而影响摊铺质量。（5）按熨平板的加热方式分为电加热、液化石油气加热和燃油加热三种方式。电加热：由摊铺机的发动机驱动的专用发电机产生的电能来加热，这种加热方式加热均匀、使用方便、无污染，熨平板和振捣梁受热变形较小。液化石油气（主要是丙烷）加热：这种加热方式结构简单、使用方便，单火焰加热欠均匀、污
31、染环境、不安全且燃气喷嘴需要经常清洗。燃油（主要指轻柴油）加热：燃油加热装置主要由小型燃油泵、喷油嘴、自动点火控制器和小型鼓风机等组成，其优点是可以用于各种工况、操作较方便、燃料易解决，但和燃气加热同样污染且结构复杂。（6）按摊铺预压密实度，分为标准型摊铺机和高密实度摊铺机两种。标准型摊铺机：采用标准型熨平装置，一般都装有振捣机构和振动机构，可对铺层混合料进行预压，预压密实度最高达到85。高密实度摊铺机：在标准型摊铺机的基础上，振捣机构采用双振捣梁或双压力梁等装置，可对铺层混合料进行强力压实，使铺层材料的预压密实度高达90%以上，有效地提高摊铺的平整度，并可减少压路机的压实遍数，提高生产效率。
32、1.3 国内外摊铺机控制系统研究与应用现状早期摊铺机行驶控制控制采用的是手动操作，即利用手动可控阀控制变量泵和变量马达的排量，达到控制行驶速度的目的。由于手动操作不能保证速度的精确控制，无论在提高摊铺的作用质量上，还是在简化操作、降低驾驶员劳动强度上都无法得到满足。随着机电液一体化技术的发展，逐渐出现了摊铺机的行驶电控技术，即以电液（磁）伺服阀或比例阀代替原来的手动操作阀。从而利用电子技术和测试技术设计一套系统实现对伺服阀或比例阀的控制，最终控制摊铺机的行驶速度。在摊铺机行驶电控技术的发展中，出现了两种类型的系统：模拟式电控系统和数字式电控系统。模拟式电控系统出现于20世纪80年代，此类系统以
33、模拟电路为主，结构简单、成本低廉，但其控制不够精确且系统工作不太稳定，多用于前期的产品及适宜修筑低等级路面的摊铺机中。进入20世纪90年代后，出现了数字电路为主的电子式电控系统，此类系统结构较为复杂，成本与前者相比也较高，但操作方便、控制精确且工作稳定可靠，不易受外界环境的影响，因此在大型高性能摊铺机中得到广泛应用，成为目前的主流方向。 在摊铺机的功率匹配理论的研究中有两个假设，一是摊铺机摊铺速度不变；二是物料的供给量很定不变。在这二个假设的基础上，对浮动熨平板进行受力分析，建立力学模型，进行理论上的研究分析。这两个假设是摊铺机理想的工作状态，在此理想状态下，摊铺机施工可获得较高的路面平整度指
34、标。这也是摊铺机设计者在设计中不断追求的目标。所以说摊铺机恒速度摊铺技术一直是摊铺机设计制造中的关键技术之一。 作为全液压驱动的车辆，控制系统的基本功能有车辆的直线行驶、转向、前进、后退、制动以及制动过程中动力传递配合等。但其基本控制参数为速度控制。它可以分为以下两种形式： 开环控制泵马达速度系统变量泵由阀控液压缸组成的位置回路控制。这种控制方式是通过比例伺服阀改变变量泵斜盘倾角来控制供给液压马达的流量，以此来调节液压马达的转速。为了改善控制精度，采用压力反馈补偿，用压力传感系统测试负载压力，作为第二个指令信号，加紧变量泵伺服机构中改变变量泵的行程，使流量随负载压力升高而增加，以此来补偿驱动马
35、达和变量泵泄露所造成的流量减小。带位置环的闭环控制泵马达速度系统 在开环速度控制的基础上，增加速度传感器，将液压马达转速进行反馈，构成闭环控制系统。速度反馈信号与指令信号差值经积分放大器加到变量伺服机构的输入端，液压泵的流量向减小速度误差的方向变化，保持速度恒定，这类系统液压泵一般由轴向柱塞泵、变量伺服机构的液压缸、伺服阀和位置检测器组成一体装在液压泵上。系统的动态特性主要是由泵控液压马达所决定。 摊铺机是在行使过程中进行作业的，为了保证足够的压实密度、压实均匀和提高整机的作业质量，要求系统的控制必须是速度闭环控制系统，在转移工地或在非作业工况下系统的控制是在开环状态。 沥青摊铺机的作业过程是
36、：当热料输入料斗后，操作者给出作为工作主命令的行使指令，于是刮板输送器开始工作，热料输入摊铺槽，再由螺旋输送器将其分送至两边，熨平板在振动振捣器运行的同时，在主机牵引作用下，将热料铺成摊铺层。在这个工作过程中，高度、坡度控制系统，根据预设的控制点，不断地调节摊铺层几何尺寸。这种模式工作的摊铺机，其各功能部分实质上是相互独立的，只不过通过开关信号来实现各部分的互锁、互动。例如，刮板输送器仅根据刮板料位器的信号来决定停转和转速，而与摊铺层宽度变化，与高度、坡度控制系统的调节作用没有直接的关系。熨平板加热系统，仅仅与预设温度值有关，而与热料的温度、未压实前的谈铺层密实度没有直接的关系。 这种独立系统
37、，各自预设参数之间协调和优化只能靠操作者人为感觉完成。过去由模拟电路组成的控制系统，这些参数之间的关联、加权和模糊处理，用模拟电路实现是十分困难的。当以微处理器为核心的数字化控制系统介入后，情况变的简单多了，通过摊铺宽度、厚度、热料温度和配比等基本参数的输入，数字化控制器依照内置的程序，纵横最基本的参数，产生最理想的输出，使摊铺机按照最优化的方式运行。目前，国内在摊铺机上的应用大多采用Recroth公司的MC6,MC7控制器，其微处理由8位，逐渐向16位，32位微处理器过渡，这使得数字控制的工程日趋强大。“九五”国家“863”计划由徐工集团与清华大学联合研制的沥青混凝土摊铺机数字化平台已通过鉴
38、定，三一研制的SYMC运动控制器已进入实用阶段，作为一种具有战略意义的系统平台，SYMC控制器如今已广泛应用于泵车、起重机、摊铺机、小挖、正面吊等三一主机产品。但国内在这方面的研究还不深入，不够广泛。1.4 研究重点主要通过对TITAN423型沥青混凝土摊铺机工作装置的传动方案、传动结构及功能作用等方面的分析论证，应用机电液一体化技术，完成沥青混凝土摊铺机的工作装置控制系统设计。1.5 技术路线1、国内外沥青混凝土摊铺机的现状、发展趋势和发展方向综述；2、TITAN423型沥青混凝土摊铺机的基本结构和工作原理分析；3、TITAN423型沥青混凝土摊铺机工作装置结构的系统分析、论证；4、TITA
39、N423型沥青混凝土摊铺机工作装置结构的控制系统设计。第2章 沥青混凝土摊铺机的基本结构和工作原理分析2.1 TITAN423型沥青混凝土摊铺机的基本结构沥青混凝土摊铺机总体结构包括：发动机、地盘和工作装置三部分。用于高等级路面施工的沥青混凝土摊铺机一般还要配置一套自动找平系统。图2.1所示为履带式沥青混凝土摊铺机的基本机构示意图。图2.1 沥青混凝土摊铺机的基本机构示意图1-刮板输送器；2-闸门；3-柴油机及其动力传动系统;3-驾驶控制台；5-变速器；6-轴承集中润滑装置；7-大臂液压油缸；8-大臂；9-熨平装置；10-熨平装置伸缩油缸；11-伸缩振捣熨平装置；12-独立液压驱动双排螺旋分料
40、器；13-具有橡胶板和永久润滑的履带行走装置；14-接收料斗;15-顶推棍2.1.1 发动机TITAN423沥青混凝土摊铺机发动机采用道依兹水冷柴油发动机。发动机带有增压器，使发动机功率增加。发动机飞轮端通过分动箱分别驱4个用于行走和布料器的轴向变量泵、风扇端输出驱动振捣梁变量泵。这些液压泵都装有压力切断装置，防止系统超载过热。另外还有两个刮板输送机液压泵，一个定理齿轮泵控制熨平板提升油缸和料斗收缩油缸，以及一个变量液压泵驱动熨平板振荡。2.1.2 底盘TITAN423沥青混凝土摊铺机底盘由机架、传动系统和履带行驶装置等组成。在机架上装有发动机、传动系统、工作装置、转向机构、供料装置及电液控制
41、系统等。TITAN423传动方案1-发动机；2、3-变量泵；4-比例速度控制器；5、6-行走变量马达；7-制动器；8-转速传感器；9-电控系统；10-控制台TITAN423沥青混凝土摊铺机传动方案如图2.2所示。传动系统为两个变量液压泵，两个变量液压马达和轮边减速器组成。两个变量液压泵和两个变量液压马达组成闭式液压回路，分别驱动两侧的履带。液压驱动系统和电子控制的两个履带可独立驱动，在负载改变的条件下可产生最大与之相适应的牵引力，在弯道上亦可以产生很大的牵引力。计算机同步控制系统，精确保持预选速度和转弯半径，准确的直线行走和恒速平滑的弯道转向。传感器测定每侧履带的行驶速度，将这些被测值与控制电
42、位器中的预选值进行比较，通过电控系统纠正预置与实际值之间的偏差。即使在遇到极大的冲击的情况下，也能保证按预定的速度和转角行驶。两侧履带反响旋转驱动用于就地转向，极大减小了摊铺机的转向半径。变量泵上装有压力切断装置，防止牵引系统超载和过热。全液压驱动系统，无极变速，调速范围宽。履带式行驶装置由驱动轮、支重轮、托轮和张紧轮等组成。履带式行走装置的张紧采用液压缸张紧，缩回依靠弹簧自身的弹力使液压油压出，放松张紧轮。液压油缸中装有蓄能器，在行驶过程中可以吸收地面带来的冲击，保护行驶装置。专用坚固的履带驱动系统具有强大的牵引力，履带由锻造加淬火的链轨以及密封铰接销轴制成。履带系统具有接地较长的履带，坚固
43、耐用，牢固的焊接支架。享受“免润滑”的履带承重轮轴承。可更换的橡胶履带板。橡胶履带板的强大静摩擦力和主机较大的自重，使履带具有很强的牵引力。由于履带的接地面积很大，而且具有最优的质量分配，即使在稳定性较差的基础上也可以确保摊铺作业的顺利进行。左右履带行走系统采用2个电子控制的闭式液压回路驱动，每个回路包括一个变量液压泵和一个变量液压马达。2.1.3 行走装置液压系统行走装置液压系统如图2.3所示。图2.3 行走装置液压系统原理图1-油箱；2-滤清器；3-补油泵；4-变量泵；5-溢流阀；6-液控梭阀；7-单向阀；8-双向变量马达；9-二位三通电磁换向阀；10-伺服比例三位四通电磁换向阀；11-二
44、位四通电磁阀；12-卸荷阀；13-过载补油阀；14-控制油缸该系统是闭环液压回路，其主要由双向变量泵4，双向液压马达8、补油泵3、伺服三位四通换向阀10、二位三通换向阀9、控制油缸14、过载补油阀13、液控梭阀6、卸荷阀12、溢流阀5等组成。双向变量泵4，双向变量马达8为柱塞式，泵的压力油直接驱动马达旋转，从而驱动摊铺机行走。泵的排量的大小取决于变量系统中伺服比例三位四通电磁换向阀10输入的电信号的大小。当伺服比例三位四通电磁换向阀10通过装在控制台上的速度电位器接受一个连续的、线性变化的电信号时，就按比例输出一个连续的变化的压力油，这个压力油再通过控制油缸14的位移的大小有于变量泵4，变量泵
45、4的斜盘夹角也就相应地有一个连续变化，因而变量泵的排量也就连续的变化。过载补油阀13使回路高压侧油压维持在35Mpa之内，过载的压力油可向低压侧补油，起到对液压回路安全和真空补油防气蚀的作用，因而变量马达两侧都可能成为高压，故液控梭阀6也是可双向控制卸放低压侧热油的作用。卸荷阀使低压侧压力维持在1.6Mpa之内，当低压侧油压高压1.6Mpa时，液压油便通过液控梭阀6和卸荷阀12卸荷回油箱。补油泵3主要向闭式回路低压侧补油及双吸泵4提供控制油，当向低压侧补油时，是通过过载补油阀13的单向阀完成。当提供控制油时，通过节流阀伺服比例三位四通换向阀等进入控制油缸，从而以较小的压力油控制变量泵的斜盘倾角
46、，使摊铺机换向平稳，微动性好。双向变量马达8通过单向阀伺服二位三通换向阀9控制油缸14控制其斜盘倾角，从而对行走系统进行二次调节。当伺服二位三通换向阀9没有输入信号时，由于其弹簧作用，阀处于下位工作。当有信号输入时，阀处于上位工作。2.1.4 工作装置沥青混凝土摊铺机的工作装置包括：推辊、料斗、刮板输送机及供料闸门、螺旋布料器、振捣梁和熨平装置六部分以及相关的液压操纵回路。2.2 沥青混凝土摊铺机的工作原理沥青混凝土摊铺机摊铺作业过程如图2.4所示，作业前，首先把摊铺机调整好，并按所铺路段的宽度、厚度、拱度等施工要求，调整好摊铺机各有关机构和装置，使其处于“整装待发”状态；装运沥青混合料的自卸
47、车对准接收料斗倒车，直至汽车后轮与摊铺机料斗前的顶推棍相接触，汽车挂空挡，由摊铺机顶推其运行，同时自卸车车厢徐徐升起，将沥青混合料缓缓卸入摊铺机的接收料斗内；位于接收料斗底部的刮板输送器在动力传动系统的驱动下以一定的转速运转，将料斗内的沥青混合料沿摊铺机的整个摊铺宽度向左右横向输送，摊铺在路基上。摊铺好的沥青混合料铺层经熨平装置的振捣梁初步捣实，振动熨平板的再次振动预压、整形和熨平而成为一条平整的有一定密实度的铺层，最后经压路机终压而成为合格的路面。在此摊铺过程中，自卸车一直挂空挡有摊铺机顶推着同步运行，直至车内混合料全部卸完才走开。另一辆运料自卸车立即驶来，重复上述作业，继续给摊铺机供料，是摊铺机不停顿地进行摊铺作业。图2.4 沥青混凝土摊铺机摊铺作业示意图1-料斗；2-驾驶台；3-送料器；4-履带；5-螺旋摊铺器；6-振捣器；7-厚度控制螺杆；8-找平板第3章 沥青混凝土摊铺机工作装置结
