关于沥青混凝土摊铺机的选型技术探讨.doc
摘要：通过详细介绍沥青混凝土摊铺机的关键技术、结构及性能，综合分析影响摊铺机摊铺质量的因素，对众多的功能配置，作适用性分析；结合中国国情，根据实际工程需要，区分不同行业、不同工况有针对性地进行沥青混凝土摊铺机的选型，结合我处的施工特点，为市政行业选择科学合理配置的摊铺机。
关键词：沥青混凝土摊铺机；关键技术；平整度；性能；适用；工况
0 引言
沥青混凝土摊铺机是一种集机、电、液、人工智能于一体的高科技产品。随着高等级公路和城市道路的蓬勃发展，沥青摊铺机在路面施工中地位举足轻重，对沥青摊铺机的要求也越来越高。如何选择技术性能优越、可靠性强、适用性好、经济性好的沥青混凝土摊铺机就显得尤为重要。使设备的决策者对国内外沥青混凝土摊铺机的基本结构、技术性能加强了解，根据实际工程需要有针对性地选购摊铺机，避免选购设备不能满足施工要求而造成浪费，因此探讨沥青混凝土摊铺机的选型技术就显得尤为迫切。
1 基本机械结构及性能分析
1.1液压系统
沥青混凝土摊铺机的行走转向系统、螺旋、刮板系统及其它辅助系统都经历了由机械传动到液压传动的变革，液压传动以其高的传动效率、灵活的传动方式、优越的控制性能和高可靠性低故障率成为主流；液压系统也经历了由初始的开环式系统到闭环式系统的变革，开环系统由于不易无级调速、元件分散、效率低、不易连续控制的缺陷，逐渐被闭环控制系统所取代；博世力士乐公司、萨奥丹佛斯公司的液压件已成为各知名摊铺机厂家的首选。【1】
1.2行走驱动机构
国内外大中型摊铺机均采用履带行走机构，履带行走机构以接地比压小，附着性能好，摊铺平整度好，较轮胎式行走机构而得到广泛的应用；驱动装置，过去都采用液压马达加链条或减速器组合形式，现在都采用液压马达加行星齿轮减速器，配套驱于一致。
轮胎式行走机构用于中小型摊铺机上，以其高机动性能、低摊铺幅度的自身特点在低端摊铺机上广泛应用。【1】
1.3机电液一体化
现代化的沥青摊铺机已发展成为机械、电控、液压传动与人工智能为一体的先进设备，依靠电控可以实现恒速摊铺、直线行走、圆滑转向、输料比例控制、振捣频率预选、熨平装置的浮动、提升、下降、锁定、增压、减压、延时、平整摊铺、电气故障报警和故障部位识别等功能。
1.4恒速控制系统
沥青混凝土摊铺机摊铺速度的不稳定，是影响摊铺路面平整度的主要因素。速度不稳定的主要来源于以下三方面：1、发动机转速的变化；2、液压元件容积率的变化；3、履带滑转率的变化。这三方面均于摊铺作业中负载的突然变化有关。摊铺机的恒速不能仅通过控制发动机的油门或手动控制行走变量泵来实现（不能保证摊铺速度的精确控制），现代化的摊铺机大都通过在行走液压马达安装速度传感器，将检测到的速度信号与设定速度进行对比处理，然后输出信号控制行走变量泵；同时安装恒功率控制系统也是保证在负荷突然增大时发动机不掉速的有效手段，即各系统自动分配功率，当出现发动机掉速时，螺旋和振捣消耗功率大的系统，自动调整螺旋转速及振捣频率，降低液压系统功率，避免掉速，实现匀速摊铺，保证平整度。
1.5自动调平控制系统
自动找平控制系统从数据源的类型可分为模拟信号和数字信号，数字式控制器不仅提高了系统的控制精度，也提高了系统的综合性能：如能进行故障报警、故障诊断、显示运行状态等等，已得到广泛的应用；从数据的采集方式分为：接触式和非接触式。接触式找平有拉钢纤和拖长滑靴，都比较易于实现，简单易行，投资少，可实现纵向的、接触范围内的有限平整度；非接触式找平有超声波和激光两种形式，能高精度、高可靠性、全面补偿校正偏差，实现了自动调平系统的网络化、智能化控制。以超声波检测技术为核心的非接触式平衡梁，其技术成熟，多组多探头智能控制系统，探测范围大，精度高，全面补偿校正偏差，能交替使用面基准和线基准，可实现大范围的平整度控制。德国ABG-326摊铺机选购德国MOBA公司的SUPER—MATIC非接触自动调平系统在全国多处高速公路施工中均有应用。
1.6连续输料技术
摊铺机供料系统的驱动功率占发动机总功率的50%以上，输料量与生产率之间的匹配影响路面的平整度。如何实现在设定的摊铺速度、宽度、厚度情况下的连续稳定供料，并且保证液压系统负荷稳定，就需要对左右刮板输料系统和左右螺旋输料系统采用的变量泵及非接触式料位器，分别比例控制（例如福格勒公司生产的S1800—1），提高传动系统可靠性。如瑞典DYNAPAC公司F141C熨平板中的螺旋分料器是由边端的变量泵直接驱动，可正反向旋转，使料槽内混合料可向两边集中或推向单边，不会导致产生离析的阻料现象，螺旋高度快速可调，料斗两侧翼板可单独控制这是设计独特、新颖的地方。
1.7抗离析摊铺技术
离析是摊铺机大宽度摊铺很难解决的问题。摊铺机摊铺路面时物料离析有4种形式：横向、竖向、纵向带状、窝状离析。其中以横向离析出现最多、危害最大。德国ABG、福格勒等多家公司结合自身摊铺机结构特点，开发了多种抗离析技术：1、采用螺旋叶片全埋输料方法，大小粒料能被均匀输送，减少了横向离析；2、螺旋高度多级、无级调整，可对摊铺层粒料再次连续搅拌，在厚度方向上避免竖向离析；3、合理设计螺旋直径，螺旋输料通道可根据摊铺厚度相应加大，改善物料阻滞现象，避免纵向带状离析。
1.8熨平装置结构
熨平板是摊铺机的关键部件，它直接关系到摊铺路面的质量。从结构形式可分为机械加长和液压伸缩两种；机械拼装整体刚度高，对于提高摊铺路面平整度有好处；从预压实机构可分为单夯锤、双夯锤、液压振动压力梁等多种组合，这是预压实度达到90%以上的保证，是提高平整度必备的机构；在摊铺机停机再启动时，由于熨平板自重和物料承载能力的关系会出现熨平板压痕、大臂下沉以及起步熨平板爬升现象，严重影响路面平整度。在新型国外进口摊铺机上运用了自动控制熨平板防爬锁和防沉锁：短时间停机时锁住熨平板提升油缸的下腔，防止下沉造成压痕；开机时延时锁住熨平板提升油缸的下腔，摊铺一个熨平板宽度后再打开下腔浮动摊铺；长时间停机，在开机时同时打开熨平板提升油缸的下腔，延时锁住上腔，摊铺一个熨平板宽度后再打开上腔浮动摊铺，以控制熨平板爬升；另外根据测量的物料温度间断点火，保温熨平板。
1.9数字化控制技术
由于机电液一体化在摊铺机上的广泛运用，电控系统已成为衡量摊铺机先进与否的一个重要标志；新一代微机控制、CAN系统总线设计为摊铺机功能的扩展提供了空间。ABG-525摊铺机采用了全电子管理系统（EPM系统）、新型DANYPAC摊铺机采用液晶显示屏技术和故障自动诊断系统。
综上所述，影响摊铺机摊铺质量的因素很多，主要因素可归结为以下四点：1、摊铺速度能否恒定；2、物料能否连续适量输送；3、物料能否摊铺均匀；4、路况和物料的干扰能否有效控制。国内外各种品牌的摊铺机都会强调产品在某些方面优于其它品牌，这就需要我们从众多的功能配置中作适用性分析，有针对性选择符合自己实际工程需要机型。
2适用性分析及使用性能评价
2.1 不可盲目追求摊铺机的多功能摊铺
鉴于中国国情，一些不负责任的摊铺机销售商往往强调其产品的适用性强，可同时胜任稳定土、RCC、道渣的摊铺作业。但从施工的情况看，摊铺沥青混凝土和基层稳定材料对摊铺机的要求有很大差别，用户首先应有明确的作业定位：是用于一般公路还是高等级公路的作业，是摊铺基层材料还是沥青混凝土混合料。这是基于以下三点原因：
①、摊铺质量要求：良好的沥青面层对摊铺机的熨平板、自动找平系统要求较高，元件精密，而一旦摊铺基层稳定材料，熨平板、供料系统会产生非常大的磨损，这将严重影响面层的施工质量。
②、不同材料要求摊铺机的地面附着力不一样：如德国ABG摊铺机采用CAT D—3技术加工的特制履带、德国DEMAG摊铺机采用高架链轮技术增加与地面附着力，而没有对行走机构特殊处理的摊铺机在宽度9米以上大厚度基层稳定材料摊铺时有出现牵引力不足的可能。
③、不同材料摊铺作业，摊铺机负荷差异大：摊铺基层材料比沥青材料时负荷一般要大30%—40%，单位时间内机械各方面磨损要严重得多，对发动机、熨平板、输料机构等机械重要部件造成较大损伤，降低机械的有效使用寿命，从经济上也不合算。
综上所述，对于市政道路的摊铺对摊铺机的选择应在满足高摊铺精度、使用的灵活性、经济性情况下，不要过于追求摊铺机的多功能作业。
2.2 摊铺宽度和摊铺厚度的科学设置
沥青摊铺机宽度和厚度的选择应权衡多方面因素，综合确定，包括：工程的实际需要、沥青站的生产能力、摊铺的质量要求。
摊铺机的摊铺厚度一般都在0—300MM之间，完全可以满足施工要求，配置趋于一致。厚度越大，预压实度越小，施工平整度、压实度无法保证。
2.2.1不可盲目追求摊铺宽度，以全幅摊铺来提高平整度是个误区，理由有以下几点：
①、摊铺宽度大，螺旋分料器运送混合料距离长，不可避免粗细料的离析，影响路面质量，造成早期损坏。
②、在摊铺机重量和功率一定的情况下，宽度越大，平均到料层上的振捣力越小，预压实密度越小，增大了压路机的碾压工作量；由于初压密实度小，在重型压路机不能紧密跟进碾压情况下，严重影响平整度；物料降温后，影响压实度；而小型压路机容易产生推拥，影响平整度。
③、宽幅摊铺，表面看上去平整，但中间和边缘的密实度不一样，在压路机碾压后横向平整度不能保证。
综上所述，建议市政道路的摊铺机应选择9米以下机型。
2.2.2摊铺机与沥青混凝土搅拌站生产能力应大致匹配
摊铺机理论生产能率为： Q = h B VρK
Q—理论生产率；t/h h—摊铺层厚度；m B—摊铺宽度；m
V—摊铺速度；m/h ρ—摊铺密实度；t/m3 K——时间利用率（0.75-0.95）
以ABG-325为例：摊铺宽度为9m，摊铺层厚度为0.1m，摊铺速度为5m/min，其理论生产率为550吨/小时，目前拌和设备生产能力无法满足摊铺机的连续作业需要，增大了停机待料的次数，必将严重影响路面平整度，应在摊铺机的摊铺宽度、厚度和摊铺速度上作出调整。
综上所述，应根据实际工况确定摊铺机的宽度。
市政道路的摊铺宽度多变，各种市政设施都会成为机械摊铺的障碍，以及市区道路不可能整幅封闭施工等多种特殊限制，市政工程多选用9米以下的摊铺机；而高速公路摊铺，由于质量要求严格，在不出现离析的情况下常采用9米机两台梯队作业。
2.3 熨平机构的合理选择
熨平板的选择主要从以下三方面考虑
①、机械加宽熨平板和液压伸缩熨平板的选择：机械加宽熨平板由于整体刚度好，抗形变能力强，在宽幅摊铺和基层大负荷摊铺时经常选用。目前德国ABG摊铺机大都采用液压快速连接和拆开机构，拆装麻烦的缺陷有所改善；而市政道路宽度多变，障碍物较多，摊铺机宽度经常调节，宜选用液压伸缩机型。
②、振捣方式的选择：单夯锤由于其击振力有限，难以达到90%以上的初压实度，对路面的平整度有影响，很少单独使用；双夯锤设计和单夯加液压振动压力梁设计都可满足预压实度的要求，在选择时不必过分追求双夯，振动梁可以大大加快熨平板下混料的流动性，减小熨平板的磨损，实现物料均匀性和平整度。
③加热方式的选择：福格勒专利的电加热以加热便捷、均匀著称，但增加发动机负荷，相对易出故障；德国ABG、DEMAG等摊铺机多采用液化气加热，快速但不够均匀，熨平板易变形。两种形式熨平板都各有利弊。
2.4自动找平系统的选择
找平系统应根据施工路况综合选择：在狭窄区域、小范围施工，滑靴因不会出现碰撞，是一种适合市政道路施工的理想选择；在障碍物较多的施工路段，使用机械式纵坡传感器探测钢纤也是市政道路摊铺常用、易行的选择；而对于大范围长距离的摊铺，多探头超声波数字找平仪和长距离激光纵坡传感器则可以保证较长路段整体的平整度。
3结语
摊铺机的选型应根据使用要求有针对性、有侧重点进行：
①、要求摊铺机多功能摊铺是不现实的，专业摊铺稳定基层和专业摊铺沥青混合料，无论从机械的维护和保养，还是运营成本来说，都是经济的、科学的。
②、不必盲目追求摊铺机技术上的先进性、配置上的高端要求，生产能力、摊铺宽度和技术性能只要达到使用要求，不必作太高要求。
③、供料机构和熨平机构功能的完善是保证摊铺性能的关键；找平系统的选择应因地制宜。
参考文献
【1】田流.现代高等级路面机械.北京：人民交通出版社,2003.
【2】陈景星等.进口沥青混凝土摊铺机选型.北京：筑路机械与施工机械化杂志社，2002.03
【3】韩才林.筑养路机械新技术.北京：人民交通出版社,2001.
【4】于槐三.摊铺机的技术与现状.北京：建筑机械，2005.02
【5】黄 强. 沥青摊铺机的选择与应用探讨.北京：筑路机械与施工机械化杂志社，2004.05
