同步碎石封層車(chē)灑布同步性和零起步灑布問(wèn)題的探討

解德杰， 鄒治輝， 燕鐸， 郭磊

（徐工筑路機(jī)械有限公司，江蘇徐州221004）

同步碎石封層車(chē)灑布同步性和零起步灑布問(wèn)題的探討

解德杰， 鄒治輝， 燕鐸， 郭磊

（徐工筑路機(jī)械有限公司，江蘇徐州221004）

依據(jù)實(shí)際施工情況，針對(duì)同步碎石封層車(chē)瀝青灑布和石料撒布的不同步問(wèn)題，以徐工的同步碎石封層車(chē)為模型，分析問(wèn)題產(chǎn)生的原因，以及解決問(wèn)題的方案。通過(guò)方案的可行性以及適用性的對(duì)比，得出最終結(jié)論。簡(jiǎn)要分析該車(chē)在零起步噴灑時(shí)出現(xiàn)的問(wèn)題及其原因，通過(guò)討論得出了解決方案。

同步性；瀝青灑布；石料撒布；零起步噴灑

0 引言

隨著我國(guó)公路建設(shè)的飛速發(fā)展，同步碎石封層車(chē)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)同步車(chē)）在公路建設(shè)及養(yǎng)護(hù)工程中得到廣泛應(yīng)用，對(duì)同步車(chē)的施工質(zhì)量要求也越來(lái)越高。同步車(chē)在施工時(shí)，會(huì)出現(xiàn)瀝青灑布和碎石撒布不同步的問(wèn)題，一般表現(xiàn)為瀝青或碎石單獨(dú)灑（撒）布一段距離，或者前、后碎石撒布器撒布起點(diǎn)間距較大。同時(shí)，在同步車(chē)起步的時(shí)候，要解決零起步噴灑的問(wèn)題。本文主要針對(duì)這兩個(gè)問(wèn)題進(jìn)行探討。

1 瀝青和碎石灑（撒）布同步性問(wèn)題分析與計(jì)算

本文針對(duì)徐工牌同步碎石封層車(chē)進(jìn)行分析。該車(chē)采用雙螺旋撒布器撒石料。瀝青噴灑梁和石料撒布器的布置圖見(jiàn)圖1。

1.1 不同步原因分析

圖1 同步碎石車(chē)瀝青噴灑梁和石料撒布器位置示意圖

同步車(chē)在灑（撒）布瀝青和碎石時(shí)，瀝青在瀝青泵壓力作用下到達(dá)地面的速度較快，并且瀝青噴頭與地面之間的距離較短（一般情況下為250 mm左右）。同步車(chē)在原地不動(dòng)作業(yè)時(shí)，瀝青會(huì)先于石料到達(dá)路面。由于在同步車(chē)穩(wěn)定施工時(shí)，不需要考慮瀝青與碎石的同步性問(wèn)題，我們只考慮同步車(chē)啟動(dòng)和停止時(shí)的作業(yè)工況，下面根據(jù)圖1建立模型來(lái)計(jì)算二者之間的時(shí)間關(guān)系。

同步車(chē)啟動(dòng)時(shí)，瀝青噴嘴汽缸和料門(mén)氣缸反應(yīng)時(shí)間基本一致，故忽略?xún)烧咧g的時(shí)間間隔。

圖2 石料運(yùn)動(dòng)示意圖

1）瀝青噴灑出用時(shí)。根據(jù)瀝青泵的排量、轉(zhuǎn)速、噴嘴直徑及灑布寬度算得瀝青從噴頭噴出時(shí)的速度約為 2.5 m/s，噴頭距離地面的高度約為250mm，瀝青到達(dá)地面的時(shí)間為：TL＝0.25 m÷2.5 m/s＝0.1 s。

2）石料降落用時(shí)。碎石由托料輥拋向托料板后做自由落體運(yùn)動(dòng)，托料板距離地面的高度是500 mm。由0.5 m＝1/2×9.8 m/s2×，得石料從托料板端部落地的時(shí)間T1＝0.32 s。

同時(shí)，石料是靠撥料滾筒從料門(mén)運(yùn)到托料板上的，見(jiàn)圖2。

取撥料滾筒的轉(zhuǎn)速為90 r/min，料門(mén)開(kāi)啟后，石料從料斗內(nèi)到托料板上的時(shí)間T2＝（130/360）/（90/60）＝0.24 s，故石料降落總耗時(shí)TS＝T1+T2＝0.32 s+0.24 s＝0.56 s。

3）同步車(chē)結(jié)構(gòu)對(duì)瀝青和碎石灑（撒）布的影響。如圖1，瀝青噴頭與托料輥的最大距離為1.3m，即0.8m+0.5 m，同步車(chē)穩(wěn)定施工時(shí)車(chē)速為6 km/h。假設(shè)同步車(chē)以恒定加速度加速到穩(wěn)定車(chē)速6 km/h，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量，加速距離約為3 m左右。石料在脫離車(chē)體后，向前運(yùn)動(dòng)距離為L(zhǎng)Q＝0.32 s×6 km/h＝0.32 s×6 000 m/3 600 s＝0.53 m。

依據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《道路施工與養(yǎng)護(hù)機(jī)械設(shè)備瀝青碎石同步封層車(chē)》（GB/T28393-2010）規(guī)定，瀝青和石料之間的間隔距離L≤150 mm；而920-530＝390 mm＞150 mm，由此可見(jiàn)，石料應(yīng)該延時(shí)撒布，延時(shí)的時(shí)間為T(mén)Y＝（（0.92-0.53）/0.53）×0.32＝0.24 s。

考慮到打開(kāi)石料料門(mén)的氣動(dòng)延時(shí)，以及石料經(jīng)過(guò)托料輥拋向托料板后滑行至下落點(diǎn)的時(shí)間補(bǔ)償，經(jīng)過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證，石料撒布延時(shí)的時(shí)間應(yīng)為1 s左右。

同步車(chē)以恒定速度6km/h前進(jìn)施工，當(dāng)同步車(chē)停止時(shí)，瀝青停止噴灑，石料還有0.92 m的距離沒(méi)有完成撒布。因此，理論需要延時(shí)的時(shí)間為：0.92 m/（6 000 m/3 600 s）＝0.55 s。加上料門(mén)反應(yīng)時(shí)間，減去料門(mén)關(guān)閉時(shí)托料板上殘余的料的延時(shí)時(shí)間，經(jīng)過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證，石料撒布也應(yīng)延時(shí)約1 s左右。

1.2 兩個(gè)石料撒布器同步性問(wèn)題

由圖1可以看出，兩個(gè)撒布器中間有一定的間距，石料在撒料板的斜面上下落到地面時(shí)，兩者之間的距離大約寬500 mm。按照上述計(jì)算，第二個(gè)石料撒布器石料撒布延時(shí)時(shí)間約為1.03 s。

2 零起步噴灑問(wèn)題分析和方案設(shè)計(jì)

在瀝青和石料灑（撒）布時(shí)間匹配完成后，研究如何控制瀝青灑布量與石料撒布量的問(wèn)題。

由于徐工牌同步車(chē)使用的瀝青泵是定量泵，瀝青的灑布量是由瀝青泵的轉(zhuǎn)速和噴頭的性能決定的。為實(shí)現(xiàn)在施工路面瀝青灑布量灑布均勻，瀝青的灑布量必須和車(chē)速匹配。因此，在同步車(chē)勻速行駛、噴頭的性能一定的情況下，瀝青灑布量由調(diào)節(jié)瀝青泵的轉(zhuǎn)速來(lái)實(shí)現(xiàn)，即由經(jīng)驗(yàn)公式n=f（v，N）展開(kāi)為

式中：n為瀝青泵轉(zhuǎn)速，r/min；q為瀝青泵排量，L/r；v為同步車(chē)行駛速度，m/s；N為打開(kāi)的噴頭數(shù)量；k為實(shí)現(xiàn)不同工段不同灑布量的增補(bǔ)量；λ、β為參數(shù)，由實(shí)驗(yàn)測(cè)得。

同步車(chē)勻速前進(jìn)施工，在噴頭噴灑瀝青形成有效的扇面角時(shí)，單個(gè)噴頭需要的流量是一定的。即經(jīng)驗(yàn)公式中的參數(shù)λ為定值。在同步車(chē)上進(jìn)行多次施工試驗(yàn)時(shí)得到：λ＝0.2，n＝180，q＝0.2，β＝1，k＝21.6。

在同步車(chē)起步時(shí)，v=0，n＝180，經(jīng)驗(yàn)公式是不成立的。以穩(wěn)定速度正常施工時(shí)的補(bǔ)償量k不滿(mǎn)足此時(shí)的工作狀態(tài)。解決方案有兩個(gè)：

方案一：?jiǎn)?dòng)噴灑后，若車(chē)速小于某個(gè)定值（例如4km/h）時(shí)，瀝青泵的轉(zhuǎn)速n有如下關(guān)系：n×q=λ×N+k′。此控制方案的優(yōu)點(diǎn)是噴灑實(shí)時(shí)控制不需要延時(shí)，編程簡(jiǎn)單易行；不足在于車(chē)輛轉(zhuǎn)彎或上坡道時(shí)車(chē)速降低，此時(shí)灑布量過(guò)大或太少導(dǎo)致瀝青噴灑不均勻，對(duì)施工質(zhì)量有一些影響。

方案二：?jiǎn)?dòng)噴灑后，瀝青泵轉(zhuǎn)速直接設(shè)定為n（例如180 r/min），延時(shí)2～3 s待車(chē)速基本穩(wěn)定后，噴灑量由經(jīng)驗(yàn)公式（1）確定。此控制方案的優(yōu)點(diǎn)是以穩(wěn)定速度正常施工時(shí)灑布量比較均勻，不會(huì)出現(xiàn)過(guò)多現(xiàn)象；不足是有延時(shí)控制，過(guò)程控制上較為麻煩。

結(jié)合實(shí)際施工情況，可采用的控制方案為：在同步車(chē)啟動(dòng)時(shí)，按照方案二控制瀝青噴灑量，待延時(shí)結(jié)束車(chē)速穩(wěn)定后，按方案一來(lái)控制灑布量，直至施工結(jié)束。

3 結(jié)論

在公路施工、養(yǎng)護(hù)過(guò)程中，同步車(chē)得到了廣泛應(yīng)用。瀝青、碎石灑（撒）布是一個(gè)重要的工藝，它們?yōu)ⅲㄈ觯┎嫉膯?wèn)題直接影響到施工質(zhì)量。通過(guò)對(duì)同步車(chē)瀝青灑布和石料撒布同步性問(wèn)題的分析，可以在控制程序中加延時(shí)來(lái)實(shí)現(xiàn)施工過(guò)程中瀝青和碎石灑（撒）布的同步性；同步車(chē)由起步到穩(wěn)定灑（撒）布速度需要一定距離，在這段距離上存在零起步噴灑問(wèn)題，通過(guò)多次的工程施工試驗(yàn)得到經(jīng)驗(yàn)公式，并結(jié)合施工的實(shí)況，確定了解決零起步問(wèn)題的控制方案，提高了施工時(shí)零起步灑布的質(zhì)量，保證了瀝青和碎石均勻的灑（撒）布，提高了工程質(zhì)量。

［1］ 焦生杰，劉志敏，胡丕鑾.智能型瀝青灑布車(chē)灑布質(zhì)量控制方案的確定［J］.筑路機(jī)械與施工機(jī)械化，2005，22（2）：29-31.

［2］ 李國(guó)柱.瀝青灑布車(chē)作業(yè)的起步距離分析［J］.工程機(jī)械與維修，2007（9）：98-100.

［3］ 尹友中.瀝青灑布橫向均勻性的設(shè)計(jì)控制［J］.筑路機(jī)械與施工機(jī)械化，2007，24（6）：34-37.

（編輯昊 天）

Discussion on the Problem of Synchronous Chip Sealer’s Spraying Synchronization and Started Spreading

XIE Dejie,ZOU Zhihui,YAN Duo,GUO Lei
（Xugong Road Construction Machinery Co.,Ltd.,Xuzhou 221004,China）

According to actual construction of synchronous chip sealing machine,XCMG’s synchronous chip sealing machine is taken as a model to analyze the cause of the problems on the synchronization of asphalt spraying and stone spreading,and the solutions is proposed.Feasibility and applicability of solution are compared and a conclusion is obtained.The problem occurs when the car start spraying are analyzed，its solution is obtained.

synchronization;asphalt spraying;stone spreading;started spraying

U 418.3

B

1002－2333（2014）05－0230－02

解德杰（1972—），男，高級(jí)工程師，研究方向?yàn)槁访骛B(yǎng)護(hù)設(shè)備。

2014-02-14