第十二章沥青混凝土摊铺机

第十二章沥青混凝土摊铺机第一节概述一、概况沥青混凝土摊铺机是铺筑沥青路面的专用施工机械，其作用是将拌制好的沥青混凝土均匀地摊铺在路面地基层上，并保证摊铺层厚度、宽度、路面拱度、平整度、密实度等达到施工要求。它广泛用于公路、城市公路、大型货场、机场码头等工程中沥青混凝土摊铺工作，可大幅度降低施工人员的劳动强度，加快施工进度，保证所铺路面的质量。沥青混凝土摊铺机与自卸车、压路机联合，进行沥青混凝土摊铺机机械化施工。自卸车将沥青混凝土运至施工现场，倒车行驶至摊铺机前，将后轮在摊铺机的顶滚轮上，变速器放在空档位置。当自卸车将部分沥青混凝土卸入摊铺机接料斗内，由刮板输送机，螺旋摊铺器送至摊铺面后，摊铺机以稳定速度顶着自卸车向前行驶，自卸车边前进边卸料使摊铺机实现连续摊铺。摊铺后的沥青混凝土层由振捣器初步振实，再由熨平器整平。沥青混凝土摊铺机还可用于摊铺各种材料的基层和面层，例如摊铺防护墙、铁路路基、PCC基础材料、稳定土等。现代混凝土摊铺机采用全液压驱动和电子控制、中央自动集中润滑、液压振动、液压无极调节摊铺宽度等新技术、自动化程度高，操作简单方便，并设有自动找平装置，卸载装置、闭锁装置，保证了摊铺面的平整度和质量。摊铺机上有可以加热的熨平装置，能在较冷的气候条件下施工。二、分类及特点沥青混凝土摊铺机分类及特点如下：按摊铺宽度分类，沥青摊铺机可分为小型、中型、大型、超大型等四类小型机的最大摊铺宽度一般小于3600mm，用于路面养护和城市道路修筑工程。中型机的摊铺宽度为4000~6000mm，用于一般路面的修筑和养护工程。大型机的摊铺宽度在7000~9000mm之间，主要用于高等级公路路面施工。超大型机的摊铺宽度为≥12000mm,主要用于高速公路、机场、码头、广场等大面积沥青混凝土路面施工。设有自动找平装置的大型、超大型摊铺机的路面，纵向接缝少，整体性和平整度好。按行走方式分类可分为拖式和自行式两类。其中自行式又分为履带式和轮胎式。拖式摊铺机是将接料、输料、分料和熨平等工作装置安装在一个特制的机架上，摊铺作业靠运料自卸车牵引或顶推进行。它的结构简单，制造、使用成本低，但因摊铺能力小，质量差，仅适用于低等级公路的路面养护作业。履带式摊铺机一般为大型或超大型摊铺机，其优点是接地比压小，附着性能好，摊铺作业时运行平稳，无打滑现象。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不够圆滑，且结构复杂，制造成本较高，多用于大型路面工程的施工。轮胎式摊铺机靠轮胎承受整机重力并提供附着力，优点是运行速度较快，机动性好，对路基凸起物吸收能力强，弯道作业易形成圆滑的边缘。其缺点是附着力较小，在摊铺较宽较大、铺层较厚时有可能产生打滑现象，此外，对路基起伏比较敏感，需要自动找平装置协助以提高路面平整度。可用于各种道路的路面修筑及养护作业。按传动方式分类，沥青摊铺机可分为机械化和液压式两类。机械式传动的摊铺机，其行走驱动、转向等均采用机械传动方式。具有工作可靠、传动效率高、制造成本低等优点，但结构复杂，操作不轻便，调速性和速度匹配性较差液压式传动机的摊铺机，其行走、转向、工作装置的驱动均采用液压传动方式，使摊铺机结构简化、总体布置方便、重量减轻、传动冲击和振动减少、工作速度稳定、便于无极调速和采用电液全自动控制，全液压传动。液压和全液压传动的摊铺机均设有自动找平装置具有良好的使用性能和较高的摊铺质量，因而广泛用于高等级公路的路面施工。按熨平板的延伸方式分类，沥青混凝土摊铺机可分为机械加长式和液压伸缩式两种机械加长式熨平板是用螺旋将基本（最小摊铺宽度）熨平板与加长的熨平板组装成施工所需的作业宽度。其结构简单，整体刚度较好，分料螺旋贯穿整个摊铺槽，使得布料均匀。大型和超大型摊铺机多采用机械加长式熨平板，其最大摊铺宽度可达12500mm。液压伸缩式熨平板是由液压缸伸缩、无极调整其工作长度。它调整方便，在摊铺宽度变化的施工中更显示其优越性。但熨平板的整体刚度较差，分料螺旋不能贯穿整个摊铺槽，有可能因混凝土分料不均匀而影响摊铺质量。因此液压伸缩式熨平板最大作业宽度一般不超过8000mm。按晕平板的加热方式分类，有电加热、液化石油气加热和燃油加热三种形式。电加热是电能来加热熨平板，该方式使用简单，无污染，熨平板受热均匀、变形小液化石油气（主要由丙烷）加热方式结构简单，使用较方便，但火焰加热均匀，污染环境，不完全，且燃气喷嘴需经常维护。燃油（轻柴油）加热装置主要由燃油泵、喷油嘴、自动点火控制器和鼓风机等组成，其优点是可以用于各种作业条件，操作较方便，但结构复杂，对环境有污染。第二节沥青混凝土摊铺机的构造沥青混凝土摊铺机主要由动力装置、传动系统、行走装置、操作机构等组成，动力装置多选用柴油机，各装置及仪表等均装在特制的专用机架上，履带式与轮胎式摊铺机的结构除行走装置及相应的控制系统有区别外，其余组成部分基本相似。一、传动系统沥青混凝土摊铺机的传动系统只要指行走传动、供料传动、工作装置的动力传动等。老式摊铺机的传动系统都为机械差传动，新型沥青混凝土摊铺机有液压机械传动和全液压传动两种形式。（一）机械传动式图12-3为轮胎式沥青混凝土摊铺机的传动系统简图。摊铺机的行走、送料和摊铺都是机械式运动。传动系统由主离合器、主变速器、减速器、副变速器以及各种传动链和链轮等组成。主离合器将发动机的动力传给主变速器2，经传动链3进入副变速器4.动力经副变速器分成两路传出：一路通过左、右半轴和行驶传动链15传递给左、右驱动轮；另一路自输出轴经传动链7后再分别通过传动链10驱动螺旋摊铺器8、传动链9、5驱动轮刮板输送器工作。副变速器有高低两档，将动力经两级齿轮传动和差速器从左、右半轴输出。在副变速器另外一轴上装有一个滑动齿轮，可以接合或切断向传动链7输出的动力。该机的振捣梁是由液压马达13驱动偏心轴12产生激荡，机器的转向和熨平板的升起也是由液压传动实现。（二）液压-机械传动式图12-4所示为液压-机械式传动系统图。发动机动力经齿轮箱2带动变量泵3驱动定量马达5，经过四档减速器6、万向节传动轴7、中间传动齿轮箱8、传动链14和轮边行星齿轮减速器12驱动履带驱动轮11，使摊铺机行驶。中间传齿轮箱8包括一个可变速比的行星减速齿轮，当机械直线行驶时，它维持固定的传动比，保证两边履带以相等的速度行驶。当机械转弯时，拔动转向变量泵4开始供油，使外侧中间传动齿轮箱的输出功率增加，则外侧履带逐渐加速，摊铺机按所要求的转向半径平顺的转向，使弯道外的铺层边缘成为弧状曲线，克服了由于转向离合器转向方式使履带间歇性地逐次偏转所造成的弯道边缘呈锯齿状的缺点。完成转弯后齿轮箱8自动被制动并恢复到原来的传动比，从而保证摊铺机沿直线行驶。（三）全液压传动式图12-5为轮胎式摊铺机的全液压传动方案。动力由发动机通过齿轮传动驱动轴向柱塞泵6与5、双联泵3及三联泵2.泵6供给轴向柱塞马达13压力油，轴向柱塞马达13经过减速器11、万向传动轴10、行星齿轮减速器7驱动后轮8。泵6有快、慢两档变换阀，配合有四档的减速器11，摊铺机可在使用中选择最佳的摊铺或行驶速度。四档减速器中还带有差速锁，可保证左、右驱动轮具有良好的附着性能。液压传动可实现无级变速，选好速度后将操纵杆放在端位就可以保证恒速。恒速使铺层能获得均匀的预压实和良好的平整度。盘式制动器9装在左右驱动轮减速器7的输出轴上，方便维护和更换摩擦片。这种闭式回路液压传动的全部传动零件都处于油浴中，使保养工作量减少。图12-6所示为履带式全液压传动摊铺机的行走传动方案。发动机通过齿轮传动驱动变量泵2和3，去分别驱动左、右两侧的轴向柱塞马达6和5，液压马达经过链减速器驱动左、右驱动链轮。由电气系统控制分别驱动两侧履带。每侧的液压马达可以在两个速度范围内调节，行驶中可直接换挡。变量泵带有限压装置，以防液压系统过热。可通过控制电位计在有限的变化范围内选定预置速度。转向也由电位计控制。转向时一侧履带速度增加。另一侧履带速度减小，增加与减小的速度值相等，以保证摊铺速度不变。直线行驶和平滑转向的精确性由安装在链轮箱入口处的传感器来保证。传感器测定每侧履带的速度，将测取值与控制电位计中的预置值进行比较，通过电控系统纠正预置与实际之间的偏差，即使在遇到极大的冲击情况下亦能保持预定的速度和转角行驶。二、供料装置（一）料斗料斗位于摊铺机的前端，用于接收汽车卸下的沥青混凝土。料斗由带两个出料口的后壁、可折翻的两侧壁和前裙板等组成。有些摊铺机在出料口处用闸门调整开度控制出料。侧壁有外倾和垂直两种边板，可由液压缸顶起内翻将余料卸在刮板输送机上。前裙板可防止材料漏在摊铺机的前面影响铺层的平整度。料斗前面有推滚以便顶推汽车后轮接收卸料。各类型摊铺机料斗的结构形式基本相似，只是容量不同，其容量应满足该机在最大宽度和厚度摊铺时所需的混凝土量。(二)刮板输送器刮板输送器是带有许多刮板料的链传动装置，安装在料斗的底部。刮料板由两根链条同时驱动，并随链条的转动来刮送沥青混凝土。目前摊铺机采用的刮板输送器有单排和双排两种。单排用于小型摊铺机，双排用于大、中型摊铺机。刮板输送器有机械式和液压式两种驱动方式。机械驱动式的刮板输送速度不能调节，因此必须用料斗后壁的闸门来调节混凝土的输送量；液压式是利用液压马达驱动刮板输送器，由电磁调速器控液压马达的转速实现对沥青混凝数量的控制，此种结构形式料斗后壁不需要设闸门。三）螺旋摊铺器螺旋摊铺器也称为螺旋分料器，其作用是将刮板输送来的混凝土送到熨平板的前端。螺旋摊铺器为左、右两根，各自独立驱动，螺旋方向相反，旋转方向相同，可将刮板输送器送来的料横向铺开。链传动驱动螺旋摊铺器的旋转速度不能调节。由两液压马达分别驱动的螺旋摊铺器，可实现左、右螺旋分别运转或同时运转，无级变速，以适应摊铺宽度、速度和铺层厚度的不同要求。螺旋摊铺器装配在机架后壁下方，可做垂直方向高低位置的调整，以便摊铺出不同厚度的铺层。器的叶片用经硬化处理的耐磨金钢（或耐磨冷铸铁）制成，用螺栓安装，便于更换，如图12-7所示。为了使中间的材料能够均匀分布开，可在螺旋轴的内端安装螺旋桨叶3。为了与熨平板的主（加长）节段相配合，螺旋摊铺器也有主节段和加长节段，其总长度应为摊铺宽度的90%，使混凝土在整个摊铺宽度分布较均匀。三、工作装置对摊铺铺好的沥青混凝土铺层必须实现预压实，并按厚度和路拱要求进行整形和熨平，此作业由摊铺机上的振捣梁-熨平板装置来实现，其结构如图12-8所示。(一)振捣梁的结构振捣梁也称“夯锤”，安装在熨平板的前部如图12-8所示，混凝土在进入熨平板下面之前先由振捣梁给予初步捣实。振捣梁的动力由液压马达2，通过皮带带动驱动轴4转动。振捣梁5通过轴承6安装在驱动轴上，轴承的轴心与驱动轴的轴心有一定的偏心量h。驱动梁由于偏心的原因可带动振捣梁上下运动，对混凝土产生冲击夯实作用。振捣梁为板梁式结构，是结构相同的左右两副，由偏心轴驱动使做上下垂直运动。偏心轴也是左右两根，其内端铰接构成一体，安装在熨平板装置的牵引架上。左、右轴上偏心轮的相位差180°，使振捣梁工作时两侧能一上一下交替的对铺层进行捣实。振捣梁的下前缘被切成斜面，对铺层起主要捣实作用，当捣振梁随机械向前移动同时又做下运动时，梁的下斜面对其前面的松散混凝土频频冲击，使之逐渐密实厚度减小。梁的水平底面起到确定铺层的高度和修正的作用，并将混凝土中的较大颗粒碎石揉挤到铺层的中间不突出于表面。当振捣梁下斜面磨损严重时会降低其捣实功能，要及时进行更换。为了便于熨平板越过铺层，安装时应使振捣梁的底平面稍低于熨平板的低平面约3~4mm。(二)熨平装置熨平装置由熨平板、牵引臂、厚度调节器、路拱调节器和加热器组成。振动熨平装置是在熨平板上面加装了振动器，可同时起到振动压实和整面熨平的作用。熨平板是用钢板焊成的两个箱形结构，内部装有路拱调节器，与厚度调节器配合调整路面横截面形状(图12-10)熨平板和捣振梁一起通过左、右两根牵引臂铰梁装在机架两侧专用的托架或自动调平装置的液压缸上。厚度调节器在老实的摊铺器上大多为螺杆调节器，新式摊铺机采用液压式。熨平底板可采用