關于同步封層車碎石撒布的研究

碎石撒布原理

市場上的同步封層車功能結構差別不大，只是機械結構會有一定的差異，總體功能均為同步完成瀝青灑布和碎石撒布。

同步封層車通過瀝青泵從瀝青罐內吸取瀝青，經過一系列的閥門、管路后由瀝青灑布桿噴灑出去；與此同時，碎石撒布系統也同步工作。裝載機預先將骨料裝至封層車的骨料倉，工作時液壓馬達驅動輸料帶（兩條）將碎石送至撒布料斗，氣動系統控制氣缸開啟料門，撒布輥子在液壓馬達的驅動下，將涌出的骨料打散，拋向導料槽，碎石通過導料槽均勻撒布在瀝青路面上，從而完成瀝青碎石同步封層工作。

液壓泵驅動液壓馬達旋轉，帶動皮帶輸送機運轉，將碎石輸送至石料撒布系統，經氣動系統開啟料門，在碎石自重以及撒布輥子的旋轉作用下完成碎石撒布。撒布系統中有兩個料位傳感器，電控系統通過這兩個傳感器監測副料斗內料位的高低，控制兩個電磁閥得電與否，從而控制輸料馬達是否運轉，實現骨料輸送的實時控制。調試時，通過控制兩個節流閥開口的大小來調節輸料馬達的轉速，一般設定馬達的初始轉速為260r·min-1左右，具體可依據實際工況調節馬達的轉速以滿足施工需求。

其原理與碎石撒布液壓系統原理一致，通過調節節流閥控制撒布輥子馬達的轉速，通過控制電磁閥得電與否實現撒布輥子的啟停。

影響碎石撒布能力及精度的因素

通過分析碎石撒布系統的結構可知，影響碎石撒布能力的主要因素有：料門開啟高度、撒布輥子的轉速、行走速度等。料門開啟高度直接決定碎石的**大撒布能力，改變撒布輥子的轉速可以在一定范圍調節撒布量。當車速一定時，碎石撒布施工中撒布量的調節方式可分為3類：固定撥料輥轉速，調節料門開度；固定料門開度，調節撥料輥轉速；料門開度與撥料輥轉速同時配合調節。該數據是在發動機轉速為1400r·min-1、車速為3.6km·h-1、撒布輥子轉速在100~180r·min-1時測得的碎石撒布量，碎石平均粒徑為5mm，碎石密度測定約為1700kg·m-3。

在100~180r·min-1之間時，撒布輥子的轉速與碎石撒布量有很好的線性關系。撒布輥子的主要作用是為防止碎石從料門自由滑落，通過調節撒布輥子轉速可以控制碎石撒布量。依實際試驗結果可知，撒布輥子轉速超過350r·min-1后，碎石撒布量主要和料門開啟高度有關，即撒布輥子不再影響碎石撒布量，碎石經料門自由滑落。該數據是摘自部分試驗數據，為顯示撒布輥子在低速時與碎石撒布量的關系。實際施工中，控制工作速度為1~3·s-1、撒布輥子轉速在200r·min-1左右、料門開啟高度為40mm左右便能滿足絕大多數道路施工要求。依據實際工況，優先調節料門的開啟高度來滿足道路的施工要求。

以數據為例，撒布在４ｍ寬道路上時，撒布量與撒布厚度、行駛速度有如下關系Q=4tv

分析理論撒布率、實際撒布率可知，影響碎石撒布精度的主要因素為碎石料位不均勻、行走車速不穩定以及機械零部件加工精度過低。

撒布量由料門開啟高度和撒布輥子的轉速來控制，由機械限位保證料門開啟高度一致，撒布輥子轉速的穩定由液壓控制系統的穩定性來實現。撒布輥子的液壓控制系統是采用調速閥保證撒布輥子轉速的恒定，避免了由碎石不均勻導致的撒布輥子負載波動，從而消除了撒布輥子轉速的變化。在汽車底盤上安裝PTO（等速巡航）系統，避免了機手手動操作時因油門不穩定對行駛速度產生的影響。實際施工中，當道路彎道外側高于內側時，設備集合角度發生改變，需要隨時補撒石料。

提升碎石撒布能力及精度的策略

控制系統的改進

在汽車底盤上加裝PTO控制系統，保證車速的穩定，可有效避免人為操作汽車油門而影響車速。由于路面的不平整和車速的變化會影響到碎石的撒布精度，可以考慮在車速與撒布輥子轉速之間建立一定的比例控制關系，通過車速的實時監測來調節撒布輥子的轉速，但該方案會提高控制系統的成本。目前，瀝青碎石同步封層車的國家標準中要求碎石的撒布精度不大于3%。陜西建設機械股份有限公司的產品撒布精度實測值為1.4%~2.2%不等，在國標要求的范圍之內；鑒于實際使用情況、成本等因素，暫未考慮上述高精度方案。實際施工中，設定料門開啟高度為固定值（一般為40mm），通過調節撒布輥子的轉速來調節碎石撒布厚度。

通過改進撒布輥子液壓控制系統，使用調速閥，可以明顯提高撒布輥子工作時轉速的穩定性，從而提高碎石撒布精度。

機械零件的設計和加工精度

導料槽尺寸的合理設計對撒布精度的影響較大。汽車的寬度一般為2.5m左右，將碎石撒布到4m的寬度需要導料槽的伸縮或折疊。目前市場上的封層車通過料槽的伸縮（施工時兩個料槽伸開）或折疊（工作時料槽展開）達到4m的撒布寬度。陜西建設機械股份有限公司使用的是導料槽的折疊方案，該方案要求每個料槽的寬度不一，這既需要理論計算確定設計值，也需要參考實際施工效果調整料槽寬度。

由于料門限位塊為焊接件，加工精度不易保證，從而造成每個料門開啟高度不一致，需要在工藝方面努力設計出合理工裝，保證重要尺寸的精確度，提高對料門開啟高度精度的控制。同理，撒布輥子圓度、圓柱度的加工精度對碎石撒布精度影響也較大，生產時需要特別注意尺寸的精度。