沥青混凝土摊铺机一般由主机和熨平装置及连接它们的牵引大臂组成,熨平装置对所摊铺的沥青混合料进行预压、整形和熨平,是确保摊铺质量的关键装置之一。
1 传统熨平装置
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。
尽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 新型熨平装置
2.1 结构组成
该熨平装置(见图1)由框架部件1、振动熨平部件2及连接装置3构成。框架部件1由一对结构完全一致的预熨平部件并排组成,预熨平部件包括框架4、刮平板5和水平底板6。预熨平部件通过两侧大臂前端的连接销与机架铰接,这样熨平装置完全处于浮动状态。框架部件的质量占熨平装置质量的55%左右,它能对经螺旋摊铺器分料后的沥青混合料进行预压、整形和整平。
振动熨平部件2由框架7及振动装置8组成,框架7是结构件,振动装置装在框架上。振动装置8由两根长轴组成,长轴由弹性联轴器联结,每根长轴通过一对轴承支撑。偏心块9装在长轴上且布置的相位一致。使轴旋转的传动机构10一般以液压或电动马达作动力,通过带传动带动轴运动。由于偏心块的轴上质量分布不对称,于是产生振动力并通过框架传到沥青混合料上。连接装置3将框架部件与振动熨平部件连接。连接装置中至少有一块弹性橡胶垫,它起隔振作用,限制振动熨平部件振动装置 中产生的振动传到框架部件上。
2.2 性能分析
该熨平装置保持了传统熨平装置的自找平特性,但其振动机构工作时,在水平方向对主机的作用力与传统熨平装置不同。根据机械振动学原理,该熨平装置在水平方向采取主动隔振。如图2所示,振动熨平部件简化
成质量为M的振源,连接装置3(弹性橡胶块)简化为不计质量的弹簧,振动熨平部件受偏心激振力作用时所受阻力简化为阻尼器,主机、大臂及框架部件简化为固定件。设未采取隔振时传给主机的动载荷幅值为Q0,隔后传给主机的动载荷幅值为N0,则隔振效果ηb=N0/Q0。
由有阻尼受迫振动理论知:
ηb=N0Q0=1+(2εZ)2(1-Z)2+(2εZ)2
式中:ε为阻尼比;
Z为频率比(振动机构中
偏心块频率与固有频率之比)。
由于隔振材料弹性橡胶块的刚度较小,因此,固有频率较低,一般能使Z> 2,而只有当Z> 2时,才能使ηb<1,因此,能达到隔振的目的。
3 结束语
1)由于新型熨平装置在框架部件和振动熨平部件之间采用隔振装置,熨平装置传到主机上的作用力明显减少,在施工中对驾驶员的影响也小,符合人机工程学原理。
2)新型熨平装置采取主动隔振,振动机构产生的激振力被限制传到主机上而被最大程度地传到沥青混合料上,其摊铺预压实度可达98%,提高了摊铺机的生产效率和摊铺平整度。
3)新型熨平装置结构设计相对简单,不需要复杂的传力机构,也不需要增加熨平装置的质量,甚至可取消捣实机构,可简化预压激振装置的结构。
4)新型熨平装置的框架部件通过两侧大臂铰接与主机相连,同样具有自动找平的特性,可根据设计路基或路面摊铺宽度选用不同宽度的熨平装置,使用较方便。
