1 改造原因
BLAW-KNOX摊铺机是世界名牌摊铺机之一,含有以前摊铺机行业最新的高科技技术。它具有摊铺路基基层、粘接层和沥青面层的功能。与其它摊铺机相比,该机故障率低、生产效率高、自动化程度高、维修简便,尤其是摊铺后的平整度是其它品牌摊铺机无法与之相比的。但该机的缺点是摊铺后的密实度较低,压路机进行初压时,容易产生材料推移———在压路机起步点产生凹陷,在压路机的停机处产生波浪。为了提高B-K摊铺机摊铺后的密实度,经可行性分析后,取长补短,对B-K摊铺机的机械拼装式熨平板进行技术改造,增设夯锤振捣装置,提高摊铺后的密实度。
2 改造条件
1)为了进一步提高我国高等级公路施工的质量,减少因12 m摊铺造成的材料离析和多次摊铺出现的冷接缝现象,我国新的公路施工规范中已明确规定:沥青层的摊铺工艺采用9 m以内的摊铺机进行前后梯形摊铺。这样,为该摊铺机技术改造提供了客观基础,将会有充足的发动机功率提供给所增设的夯锤系统。摊铺机的重心通过调整后,能准确地回到原来的位置。增设夯锤系统后,不会影响摊铺机的动力效果和牵引附着性能。
2)该摊铺机的楔型锁式熨平板结构简明,有充足的空间安装夯锤部件。熨平板的强度是根据12 m摊铺宽度来设计的,增设夯锤系统后不必对熨平板进行大范围的改造,这是改造成功的内在条件。
3)更有利的条件是该摊铺机的熨平板振动系统的振动能力强(可调出4种源振力和52 Hz以内的无级变频),是任何其它品牌摊铺机的振动系统无法比拟的。如果该摊铺机再配上夯锤系统,其摊铺后的密实度将会优于其它任何品牌的摊铺机,并且不会产生负作用。
3 B-K沥青摊铺机增加夯锤装置的技术方案
为了扩大B-K沥青摊铺机在公路工程施工中的实用性,提高该摊铺机的密实度,充分发挥其作用,经与多方专家讨论研究,确定了B-K摊铺机增加夯锤的技改方案。具体方案如下:
3.1 总体思路
在保留整机原有特性的条件下,增加一套9 m的夯锤装置,将摊铺后的沥青面层密实度提高到85 %~90 %,以达到在各种沥青混合料温度情况下,用压路机碾压时不再出现骨料推移的目的。
3.2 具体方案
1)设计宽度:9 m。
2)驱动方式:全液压驱动,采用两个泵分别驱动两个马达,两套调速装置,使左右两套夯锤系统能独立工作。采用电控液无级调速的自动控制方法,实现在停止摊铺时,立刻停止振动和夯实作业;开始摊铺时,能快速启动振动和夯锤系统,无明显的时间后滞现象,从而避免了因停机造成的不平整现象。
3)夯锤的结构和形式:根据B-K摊铺机熨平板的结构特点进行针对性设计,主熨平板上左右各安装一套1 520 mm长的偏心轴和夯锤组件,在3英尺的拼装块上各安装一套独立的偏心轴和夯锤组件。为了确保能在9 m范围内任意调整摊铺宽度,在1英尺的高速拼接块上安装延伸组件,在2英尺拼装块上安装独立的偏心轴和夯锤组件。偏心轴之间采用带弹性的梅花联轴器,在联轴器上设有方向标志,使偏心轴按一定的顺序排列,以便消除共振现象。
4)夯锤系统的材质:所选材料皆为我国通过实验证实为合格的并被同类机械所选用的材质。
5)设计和加工原则:采用标准化方案和最大程度地使用标准件,以便维修和更换易损件。
4 动力分析
该摊铺机采用的CUMMINS (康明斯)发动机,型号为6BTA5.9-C170型,其额定功率为126 kW/2100RPM(160HP),原厂动力匹配是在全配备的情况下有25 %的剩余功率,也就是有31.5 kW的本来功率剩余。该机因为配置原因,有如下几方面的动力剩余。
4.1 B-K摊铺机原配二次搅拌器,而在我国因不使用物料输送机,二次搅拌器或没有配置或使用不上,因不使用二次搅拌器可节省4 kW的功率。
4.2 B-K摊铺机还可加配一个1.5 kW的烟雾除尘器,来改善操作手的工作环境,而在选型时没有选购,可节省1.5 kW的功率。
4.3 原机摊铺12 m,改造后只摊铺9 m,可节省1/4用于熨平而消耗的功率,经计算后有5 kW。根据理论计算,增设9 m夯锤为9.8 kW,这样发动机还有 1/4的剩余功率。
5 整机重心位置的固定
原摊铺机在摊铺12 m时,厂家通过加前配重块,熨平板在提升位置上时,其重心确定在履带9个支重轮的第5~6中间。熨平板在摊铺位置时,其重心在第4~5支重轮之间。增设夯锤系统后,为了确保其重心位置不发生变化,进行实际分析和理论计算,在料斗中增加配重块,以确保改造后重心不发生变化。
6 性能实验及结果
2001年9月15日,在晋中榆盂线改造工程中对改造后的样机进行了性能测试。在各种工况下,连续工作了10 h,摊铺了9 m宽3 cm~22 cm厚的沥青混凝土3 000 m2(工作时间和摊铺厚度上都符合实际施工现场)。在测试过程中,对以下项目指标进行了测定,其方法和结果如下:
1)夯锤的工作频率在0 n/min~2 500 n/min(发动机在额定转速2 100/min)可自如地无级调频。 2)夯锤的振动振幅达到设计的4 mm。3)整机无非正常磨损,各部位工作温度正常。4)摊铺后的密实度达到预期的目的,见表1。
从以上结果分析:摊铺速度在3 m~4 m,夯锤频率1 800 n/min,振动频率在2 400 n/min的情况下,密实度最高,密实度都能达到90 %,完全符合工程的要求。
以上测试结果,是按照中华人民共和国交通部颁发的高等级公路的测试标准和筑机测试标准测定的,山西省多名筑机专家参加了评定,专家们一致认为通过改造,不但提高B-K的密实度,也提高了使用率,有较高的实用价值。
