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【摘 要】 沥青混凝土摊铺机熨平板的性能将会直接影响到路面摊铺的质量，基于此，本文分析了对沥青混凝土摊铺机熨平性能影响的因素以及相关的控制措施。
【关键词】 沥青混凝土;摊铺机;熨平性能
引言：
沥青混凝土摊铺机是摊铺混凝土路面的专业机械。它是将已摊铺好的混凝土按一定的技术要求，摊铺在已经平整好的路底基层上，并给予初步的捣实和整平，既可增加铺筑路面的速度，节约成本，又可提高铺筑路面质量。而熨平装置是沥青混凝土摊铺机主要工作装置之一，由于熨平板与主机的连接是铰接，所以可以上下摆动，故也称为浮动熨平板。其功能是将输送到摊铺室内的热沥青混合料摊平、捣实和熨平，并按路拱要求对铺设面进行整形、抹平与熨平，具有减少随后的压路机压实变数、提高摊铺平整度及生产效率的作用。熨平装置由熨平板、拱度调节机构、捣实装置和清理装置组成。通过两侧的大臂前边连接销与机器铰接。熨平装置的提升由机架和端板上的两个液压缸控制，下降一般依靠熨平板本身自重，为增加辅助宽度，熨平板可以通过机械方式或液压方式加宽。
1、熨平装置
传统熨平装置主要由结构件、振捣梁、振动机构、加热室及各种调节机构组成。振捣梁装在结构件的前部，其功能是预捣实已摊铺的材料铺层。振动机构装在结构件的平台上，主要起辅助振实与平整铺层的作用。
熨平装置的振捣和振动机构一般采用偏心轴旋转，通过液压马达驱动，分别使振捣梁产生向下的振捣运动或使振动机构产生振动力，振动力通过结构件作用在沥青混合料上，使混合料达到压实的效果。熨平装置通过左右两牵引大臂，借助于液压油缸铰接于主机机架的两侧，构成一副悬挂装置。
原路基或路面基层的不平整度引起牵引大臂拖挂点高低变化，进而导致熨平装置仰角变化。由于熨平装置完全处于浮动状态，浮动熨平板的自找平工作根据射线原理完成，即按熨平装置与牵引大臂的长度之比成比例地减少熨平板的垂直升降高度。一般牵引大臂长度大约是熨平板底板长度的5倍，这就意味着路基或路面基层的不平整度引起大臂拖挂点升降的距离是熨平板前沿前降距的5倍，所以熨平装置仰角改变的幅度要比牵引大臂拖挂点高低变化的幅度小得多，从而将原路基或路面基层的不平整度大大减少。由于熨平装置在浮移中其位置的高低变化是逐渐而缓慢进行的，使得铺层厚度的变化呈圆滑地过渡，从而避免了铺层表面出现阶梯状的不平整。
盡管熨平装置处于浮动状态，在一定程度上起到滤波的作用。但是，熨平装置在工作过程中，其振动机构上产生的偏心激振力在水平方向的分力通过两侧大臂传到摊铺机主机，将会通过两侧大臂前端的连接销引起主机本身强烈振动，甚至产生冲击，导致驾驶员身心受到损害，也会加剧摊铺机零部件的磨损，降低生产效率。传统熨平装置摊铺预压密实度一般在75%～85%，此外，由于其压实度变形量较大，故最终路面平整度也较差。
2、熨平板工作的运动分析
熨平板工作过程中受力情况是比较复杂而且是不固定的。因而从动力学的角度很难得出比较精确的数学模型。为此，从运动学角度建立其与热料间的运动模型如图1所示。
图一 熨平板与热料间的运动模型图
V1为单位体积热料流入熨平板底面的速度，V2为流出的速度，因为这是从相对运动的速度得出来的。实际上V1、V2的大小都等于沥青摊铺机前进速度V0的大小。在沥青摊铺机处于稳定摊铺状态时，熨平板实际所完成的工作，就是将流入的热料改变流向后铺设在地面上。
首先分析在稳定摊铺状态下，从矢量运算原理可知，在热料的这个运动过程中，速度的变化量为：
Δn=2Δ0sin
其方向与垂直方向的夹角为在熨平板处于平衡状态时，速度V1、V2的大小和方向时不变的，因而Δn的大小和方向是不变的。由于在这个速度的变化中，任意时刻加速度的方向与Δn相同，即与垂直方向的夹角为，大小与Δn成正比，即a1=k1Δn（k1为系数，量纲为1/s）。
3、料头
3.1持稳定的料头
料头就是熨平板前部混合料的料高度，料太高或太低都会影响摊铺的路面质量。
3.2螺旋输料器轴处有一个合理的料位
螺旋输料器作用是将刮板输送器送来的混合料分别送到熨平板的前端。螺旋输料器一般分成左右两根，各自独立驱动，螺旋方向相反，旋转方向相同，这样可将刮板输送器送来的混合料横向摊开。由于螺旋输料器的轴距比较大，另外摊铺机产生离析的主要环节在螺旋输料过程，在作业中功率消耗最大的环节也是在螺旋布料过程，所以主要考虑功率因素，混合料堆高度应平齐或略高于螺旋输料器的轴线的高度，通常使螺旋输料器中物料表面位于螺旋直径的1/2—2/3处、一般螺旋输料器要设置螺旋输料器轴处的料位，必须正确安装料位传感器。同时要保证要输料器有95%在运转。
4、摊铺机的速度
摊铺机的工作速度对摊铺机的作业效率和摊铺质量有较大影响。摊铺机速度的变化一方面会导致熨平板受力平衡破坏。引起熨平板的上下浮动。造成路面平整度的降低。另一方面单位面积的混合料受到的振捣次数也会变化。势必导致混合料的初始密度不同。导致压路机压实后的路面平整度受影响。因此正确选择工作速度。是加速施工进度。提高摊铺质量的重要手段。选择摊铺机工作速度时。要考虑混合料的供应能力。此能力包括沥青混凝土搅拌设备的生产能力和运输车辆的运输能力.供应能力应配合摊铺机在某种速度下连续不断地摊铺。才能保证摊铺高质量的路面。
在摊铺作业的过程中，如果保持的温度。粒度，供料速度，料槽中料的高度等始终比较均匀，不要出现较大的波动，同时熨平板振动、震捣、频率、振幅都保持不变，这时若摊铺作业速度不变，则厚度不变。所以针对前两个影响因素，尽可能地保持摊铺机的稳定作业，即通过正确操作沥青摊铺机、保持刮板输送器和螺旋输送器工作稳定、摊铺机的恒定速度控制等手段基本上可以使问题得到解决。
对于以上影响因素，我们尽量保持熨平板的倾角a保持恒定，在其余参数不变的情况下就有厚度保持不变。但是，由于a的变化原因有两个：一是由于地基不平的因素引起的，我们只能通过对不平度误差进行检测，然后加以有效的控制;二是由于料的不均匀和行驶速度的不恒定，引起摊铺厚度变化，熨平板位置改变而产生了a的变化。所以对熨平板的仰角a加以控制，就可以间接地控制路面的平整度，这就是自动调平的理论基础。
5、结语
要消除路面平整度误差，可以通过调节沥青摊铺机熨平板的仰角a来实现。熨平板前混合料堆高度的变化以及混合料的不均匀，除了影响料堆推移阻力外，还将引起熨平板前混合料的初密实度变化，进而影响混合料结构的内应力*而内应力的变化又影响混合料对熨平板的合反力N。摊铺机工作速度的改变，将引起振捣梁对混合料的重叠冲击次数改变，造成熨平板前混合的初密实度变化。如前所述，这将引起铺层表面平整度的下降。一般地，当摊铺速度降低时初密实度将增加，这时应减小倾斜角，以消除初密实度增大的影响。螺旋分料器在布料时，作用力通过物料传至熨平板。当螺旋分料器开机、停机或速度改变时这种作用力将改变。另外，料堆对熨平板运行的阻力也随着料堆高度的不同而改变。所有这些作用力的变化都将破坏熨平板原有的力平衡，引起熨平板上下波动，造成铺层表面的不平整。
参考文献：
[1]罗丹.沥青摊铺机压实系统动力学分析及动态设计[D].长安大学，2012.
[2]张新荣.沥青混凝土摊铺机熨平装置动力学模型与自动找平数字式控制器的研究[D].长安大学，2000.
[3]仇海柱.沥青混凝土摊铺机伸缩式熨平板数字化建模与有限元分析[D].吉林大学，2011.
【关键词】 沥青混凝土;摊铺机;熨平性能
引言：
沥青混凝土摊铺机是摊铺混凝土路面的专业机械。它是将已摊铺好的混凝土按一定的技术要求，摊铺在已经平整好的路底基层上，并给予初步的捣实和整平，既可增加铺筑路面的速度，节约成本，又可提高铺筑路面质量。而熨平装置是沥青混凝土摊铺机主要工作装置之一，由于熨平板与主机的连接是铰接，所以可以上下摆动，故也称为浮动熨平板。其功能是将输送到摊铺室内的热沥青混合料摊平、捣实和熨平，并按路拱要求对铺设面进行整形、抹平与熨平，具有减少随后的压路机压实变数、提高摊铺平整度及生产效率的作用。熨平装置由熨平板、拱度调节机构、捣实装置和清理装置组成。通过两侧的大臂前边连接销与机器铰接。熨平装置的提升由机架和端板上的两个液压缸控制，下降一般依靠熨平板本身自重，为增加辅助宽度，熨平板可以通过机械方式或液压方式加宽。
1、熨平装置
传统熨平装置主要由结构件、振捣梁、振动机构、加热室及各种调节机构组成。振捣梁装在结构件的前部，其功能是预捣实已摊铺的材料铺层。振动机构装在结构件的平台上，主要起辅助振实与平整铺层的作用。
熨平装置的振捣和振动机构一般采用偏心轴旋转，通过液压马达驱动，分别使振捣梁产生向下的振捣运动或使振动机构产生振动力，振动力通过结构件作用在沥青混合料上，使混合料达到压实的效果。熨平装置通过左右两牵引大臂，借助于液压油缸铰接于主机机架的两侧，构成一副悬挂装置。
原路基或路面基层的不平整度引起牵引大臂拖挂点高低变化，进而导致熨平装置仰角变化。由于熨平装置完全处于浮动状态，浮动熨平板的自找平工作根据射线原理完成，即按熨平装置与牵引大臂的长度之比成比例地减少熨平板的垂直升降高度。一般牵引大臂长度大约是熨平板底板长度的5倍，这就意味着路基或路面基层的不平整度引起大臂拖挂点升降的距离是熨平板前沿前降距的5倍，所以熨平装置仰角改变的幅度要比牵引大臂拖挂点高低变化的幅度小得多，从而将原路基或路面基层的不平整度大大减少。由于熨平装置在浮移中其位置的高低变化是逐渐而缓慢进行的，使得铺层厚度的变化呈圆滑地过渡，从而避免了铺层表面出现阶梯状的不平整。
盡管熨平装置处于浮动状态，在一定程度上起到滤波的作用。但是，熨平装置在工作过程中，其振动机构上产生的偏心激振力在水平方向的分力通过两侧大臂传到摊铺机主机，将会通过两侧大臂前端的连接销引起主机本身强烈振动，甚至产生冲击，导致驾驶员身心受到损害，也会加剧摊铺机零部件的磨损，降低生产效率。传统熨平装置摊铺预压密实度一般在75%～85%，此外，由于其压实度变形量较大，故最终路面平整度也较差。
2、熨平板工作的运动分析
熨平板工作过程中受力情况是比较复杂而且是不固定的。因而从动力学的角度很难得出比较精确的数学模型。为此，从运动学角度建立其与热料间的运动模型如图1所示。
图一 熨平板与热料间的运动模型图
V1为单位体积热料流入熨平板底面的速度，V2为流出的速度，因为这是从相对运动的速度得出来的。实际上V1、V2的大小都等于沥青摊铺机前进速度V0的大小。在沥青摊铺机处于稳定摊铺状态时，熨平板实际所完成的工作，就是将流入的热料改变流向后铺设在地面上。
首先分析在稳定摊铺状态下，从矢量运算原理可知，在热料的这个运动过程中，速度的变化量为：
Δn=2Δ0sin
其方向与垂直方向的夹角为在熨平板处于平衡状态时，速度V1、V2的大小和方向时不变的，因而Δn的大小和方向是不变的。由于在这个速度的变化中，任意时刻加速度的方向与Δn相同，即与垂直方向的夹角为，大小与Δn成正比，即a1=k1Δn（k1为系数，量纲为1/s）。
3、料头
3.1持稳定的料头
料头就是熨平板前部混合料的料高度，料太高或太低都会影响摊铺的路面质量。
3.2螺旋输料器轴处有一个合理的料位
螺旋输料器作用是将刮板输送器送来的混合料分别送到熨平板的前端。螺旋输料器一般分成左右两根，各自独立驱动，螺旋方向相反，旋转方向相同，这样可将刮板输送器送来的混合料横向摊开。由于螺旋输料器的轴距比较大，另外摊铺机产生离析的主要环节在螺旋输料过程，在作业中功率消耗最大的环节也是在螺旋布料过程，所以主要考虑功率因素，混合料堆高度应平齐或略高于螺旋输料器的轴线的高度，通常使螺旋输料器中物料表面位于螺旋直径的1/2—2/3处、一般螺旋输料器要设置螺旋输料器轴处的料位，必须正确安装料位传感器。同时要保证要输料器有95%在运转。
4、摊铺机的速度
摊铺机的工作速度对摊铺机的作业效率和摊铺质量有较大影响。摊铺机速度的变化一方面会导致熨平板受力平衡破坏。引起熨平板的上下浮动。造成路面平整度的降低。另一方面单位面积的混合料受到的振捣次数也会变化。势必导致混合料的初始密度不同。导致压路机压实后的路面平整度受影响。因此正确选择工作速度。是加速施工进度。提高摊铺质量的重要手段。选择摊铺机工作速度时。要考虑混合料的供应能力。此能力包括沥青混凝土搅拌设备的生产能力和运输车辆的运输能力.供应能力应配合摊铺机在某种速度下连续不断地摊铺。才能保证摊铺高质量的路面。
在摊铺作业的过程中，如果保持的温度。粒度，供料速度，料槽中料的高度等始终比较均匀，不要出现较大的波动，同时熨平板振动、震捣、频率、振幅都保持不变，这时若摊铺作业速度不变，则厚度不变。所以针对前两个影响因素，尽可能地保持摊铺机的稳定作业，即通过正确操作沥青摊铺机、保持刮板输送器和螺旋输送器工作稳定、摊铺机的恒定速度控制等手段基本上可以使问题得到解决。
对于以上影响因素，我们尽量保持熨平板的倾角a保持恒定，在其余参数不变的情况下就有厚度保持不变。但是，由于a的变化原因有两个：一是由于地基不平的因素引起的，我们只能通过对不平度误差进行检测，然后加以有效的控制;二是由于料的不均匀和行驶速度的不恒定，引起摊铺厚度变化，熨平板位置改变而产生了a的变化。所以对熨平板的仰角a加以控制，就可以间接地控制路面的平整度，这就是自动调平的理论基础。
5、结语
要消除路面平整度误差，可以通过调节沥青摊铺机熨平板的仰角a来实现。熨平板前混合料堆高度的变化以及混合料的不均匀，除了影响料堆推移阻力外，还将引起熨平板前混合料的初密实度变化，进而影响混合料结构的内应力*而内应力的变化又影响混合料对熨平板的合反力N。摊铺机工作速度的改变，将引起振捣梁对混合料的重叠冲击次数改变，造成熨平板前混合的初密实度变化。如前所述，这将引起铺层表面平整度的下降。一般地，当摊铺速度降低时初密实度将增加，这时应减小倾斜角，以消除初密实度增大的影响。螺旋分料器在布料时，作用力通过物料传至熨平板。当螺旋分料器开机、停机或速度改变时这种作用力将改变。另外，料堆对熨平板运行的阻力也随着料堆高度的不同而改变。所有这些作用力的变化都将破坏熨平板原有的力平衡，引起熨平板上下波动，造成铺层表面的不平整。
参考文献：
[1]罗丹.沥青摊铺机压实系统动力学分析及动态设计[D].长安大学，2012.
[2]张新荣.沥青混凝土摊铺机熨平装置动力学模型与自动找平数字式控制器的研究[D].长安大学，2000.
[3]仇海柱.沥青混凝土摊铺机伸缩式熨平板数字化建模与有限元分析[D].吉林大学，2011.