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瀝青砼攤鋪機原理及攤鋪技術淺析

來源:233網校 2009年3月8日
  瀝青混合料攤鋪機(以下簡稱攤鋪機)是修建高等級公路瀝青路面必不可少的機械之一,是集機、電、液技術為一體的非常復雜的機械,它涉及多方面的專業知識,不但從事筑機專業的技術人員需要熟練掌握,而且從事路面施工的技術人員也同樣需要具備攤鋪機方面的有關知識。筆者在參與了一些高等級瀝青路面施工后,結合自身工作經驗,就攤鋪機的結構、基本工作原理和攤鋪作業中的有關技術問題談些自己的體會,以供參考。
  一、攤鋪機結構及工作原理
  攤鋪機生產廠家很多,各廠家的攤鋪機其外型和特點各不相同,但其基本結構和工作原理卻大同小異。
  1.結構組成
  攤鋪機主要由發動機、傳動系統、行走機構、供料系統、操縱控制系統、車架、調平大臂、熨平板以及自動調平系統等組成。
  2.工作原理
  通常把攤鋪機的調平大臂與熨平板的聯合稱為攤鋪機的工作裝置。通過該裝置完成瀝青混合料的攤鋪與初步振實。 設為首頁
  調平大臂通過牽引點與主機鉸接在一起,另一端與熨平板相連。在作業時,熨平板的全部重量和大臂的部分重量都壓在新鋪的混合料上。主機通過牽引點、大臂帶動熨平板前進。此時熨平板如同一塊滑雪板在混合料表面上滑行。
  若旋動厚度調節螺桿,讓熨平板的后方向下移動時,熨平板底面與其運動方向間便產生一個仰角α稱為工作角。當α角一經固定,整個工作裝置便成為一個剛性系統,此時若位于攤鋪機履帶或輪胎下面的已鋪層或稱下臥層絕對平整,混合料均勻一致,攤鋪機以恒速前進,則作用于熨平板上的各個力相互平衡即熨平板的重力Q與板底混合料對熨平板浮力的垂直分力N相等;牽引力S與混合料對熨平板底面的摩擦力T相等熨平板將在相對于下臥層一定的垂直高度即攤/考試大/鋪層厚度上運動,不會上下浮動。因此攤鋪層表面平整,且始終維持同一厚度。
  當再次旋轉厚度調節螺桿,讓工作角α增加,此時,熨平板受的阻力浮力必然增加,其垂直分力亦相應增加,這時N>Q,熨平板勢必被抬高,攤鋪層加厚。因牽引點O的高度并未改變,所以熨平板的抬高相當于工作裝置繞O點逆時針轉了一個角度,這樣一來,工作角α隨之減小,直到重新達到新的平衡狀態。同理,當旋轉厚度調節螺桿讓工作角α減小時,熨平板必然下降,攤鋪層跟著變薄。由此看來,熨平板工作角的變化,決定著攤鋪層的厚度的變化,亦即欲調整攤鋪層厚度,可借調整熨平板的工作角來實現。
  在實際攤鋪作業中,下臥層如路面基層表面/考試大/不可能是理想的平面,因此,攤鋪機行駛在上面必然會上下浮動和左右擺動,與主機鉸接著的大臂牽引點位置將不斷變化,熨平板工作角亦跟著變化,所以攤鋪層厚度也變化,這將導致壓實后路表面平整度的降低。但是,由于大臂較長,加之熨平板自重很大,慣性也大,牽引點細微的位置變化要傳到熨平板需要一定的時間。實驗證明,大約在攤鋪機行駛過5倍于調平大臂長度的距離后,這個傳遞才能全部完成。在正常施工條件下,下臥層的平整度不可能太差,亦即其表面起伏變化的波長不可能太大,在未完成這一傳遞前,牽引點可能又早已回到了原來的高度位置,對熨平板的影響不是太大,故在很大程度上保證了攤鋪層表面的平整,所以攤鋪機的這種工作裝置起到了“濾波”的作用。
  二、攤鋪技術
  1.攤鋪機結構參數的調整與選用
  攤鋪機結構參數是指熨平板的寬度、拱度、工作角,螺旋分料器的長度、位置,振搗器和振動器的振幅、頻率等。同一臺攤鋪機當選用的結構參數不同,則鋪筑出的攤鋪層質量就不一樣,合理地調整與選用各結構參數值,是保證攤鋪層均勻一致、平整密實的重要前提。
  (1)熨平板寬度的調整與選用
  每種型號的攤鋪機其熨平板都有一個基本寬度,也就是最小寬度。通常攤鋪機使用時,攤鋪層的寬度要等于或大于熨平板的基本寬度,若攤鋪層的寬度大于基本寬度時,則可采用機械或液壓伸縮方式加寬熨平板。加寬不是無限制的,目前使用的攤鋪機其熨平板最大加寬可達15m,路面再寬可采用分次攤鋪,或采用多臺攤鋪機呈梯隊形同時作業。
  (2)熨平板工作角的調整與選用
  工作角的取值,一般都是通過試鋪確定下來。試鋪時先在攤鋪機熨平板下墊木板。木板長約為熨平板的長度,寬度取20~30cm,厚度為路面該層設計厚度乘以所用瀝青混合料的松鋪系數松鋪系數應在試鋪中確定,此時可根據有關規范推薦的數值結合以往經驗暫定下來。每節熨平板下最好都墊一塊這樣的木板,或至少在板寬三分點處各放一塊。當熨平板加熱完畢呈平直狀后,轉動厚度調節螺桿手柄,讓熨平板前緣略微抬起,產生一個小的仰角即工作角,在攤鋪厚度小于100mm時,其變化范圍一般在0°15′~0°40′之間,然后進料,開始攤鋪。待攤鋪機走出一段距離后,量一下攤鋪層厚,若厚度小于要求的松鋪厚度時,再適當轉動厚度調節螺桿手柄,加大工作角。相反,若厚度大于要求的松鋪厚度時,則須適當減小工作角。每調節一次至少讓攤鋪機走出5~6m后,再在熨平板后緣附近測記厚度,因為此時厚度方才穩定,否則所測厚度無代表性。
  (3)拱度的調整與選用
  一般攤鋪機上都設有拱度調節機構,并刻有拱度值,通過轉動拱度調節器,可將熨平板調節至路面設計的拱度。
  (4)螺旋分料器長度的調整與選用
  螺旋分料器的長度應與攤鋪機熨平板的寬度相適應。當熨平板較寬時,螺旋分料器亦應較長;反之亦然。
  長度的調整方法,依機型的不同而異。通常對于具有單層式熨平板的攤鋪機,其螺旋分料器一般是靠人工借助螺栓將一節節葉片依次固定在橫軸上的,葉片愈多,螺旋分料器就愈長;而具有雙層式熨平板的攤鋪機,其螺旋分料器的長短是通過液壓系統實現自動延伸或縮短的。 
  2.攤鋪機的起步
  攤鋪機的起步有兩種情況:某一瀝青層第一次攤鋪時的起步和在已鋪層上對接時的起步。前者須將攤鋪機駛至起鋪處,讓熨平板前緣位于起鋪線后約10cm處,并在其下至少墊兩塊厚度與該層松鋪厚度相同的木板支撐住熨平板;后者須將熨平板置于已鋪層上,并讓熨平板前緣與接口平行,其下應墊厚度等于已鋪層的松鋪厚與壓實厚之差的木板。
  熨平板就位后要進行預熱,根據機型不同,加熱方式有燃氣加熱、燃油加熱和電加熱三種。不管哪種加熱方式,都要注意加熱均勻,防止局部過熱和熨平板底板變形。加熱溫度以達到與所鋪混合料的溫度相同或略低為好。
  3、攤鋪速度
  攤鋪機的工作速度與混合料的供給能力、混合料類型、攤鋪層橫截面尺寸和攤鋪機類型等因素有關。一般可通過簡單計算和經試鋪根據連續工作原則確定下來。所謂連續工作原則是指,自攤鋪機起步至規定段長或完成當日工作量之前,攤鋪機始終按選定的速度不中斷地前進,不得發生因供料不足而放慢速度或停機。
  攤鋪瀝青面層時,攤鋪速度宜選在2~5m/min之間。太慢了,作業效率低下,機件磨損嚴重;太快了,既增加供料難度,又不能保證攤鋪層的初始壓實度。
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