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摊铺机熨平板拱度的智能控制原理接杆

平板
2022年10月12日

摊铺机熨平板拱度的智能控制原理

摘要：本文通过分析公路曲线段的设计原则及施工工艺，提出摊铺机要求具备的在线拱度调节功能的必要性，再通过分析目前摊铺机拱度调节机理所存在缺点，提出改进设计具有智能控制功能的拱度调节系统的思路和系统工作原理。

关键词：曲线段、熨平板拱度、智能控制、拱度调节器

1、曲线段公路的设计原则

在公路设计时，必须考虑汽车在平径曲线(即弯道)上行驶而产生的离心力对行驶车辆有使其向外侧滑移、倾覆的危险。特别是对小平径曲线且具有双向横坡面的公路设计，必须考虑车辆在双向横坡面的外侧面行驶的情况。此时，车重的水平分力与离心力均指向曲线外侧，这样更容易使车辆在离心力和车重的水平分力合力的作用下，促使汽车向弯道外侧滑移、倾覆。所以，在设计平曲线公路时必须解决这样的不稳定因素，以保证行车安全。在具有平径曲线(即弯道)的公路设计时，如果平曲线半径小于不设超高的半径值，为了使汽车以计算行车速度行驶时所产生的离心力得以克服，就要将路的外侧升高，将路面及路肩做成曲线内侧单向倾斜的坡面，利用朝向曲线内侧的车重水平分力来抵抗作用在汽车上的离心力，使汽车在弯道上能够平衡行驶。具有此超高设计路面的三维形状，在直线段路面具有一定值拱度，在曲线段路面具有零拱度且向弯道内侧倾斜。

2、施工设备所要具备的拱度调节功能

在铺筑具有超高路段的路面时，从直线段的双坡横断面变为曲线段的具有超高单坡横断面，要有一个平滑渐变的过程，即要铺筑一个超高缓和段以保证车辆的平稳行驶。在从直线段过渡到曲线段过程中，路面就要从一定值拱度平稳连续的转变为零，同时曲线段的外侧升高。从曲线段到直线段的路面，就要从零拱度平稳连续的转变为一定值拱度，同时曲线段的外侧下降，保持此拱度进行直线段摊铺。摊铺机是修筑高等级公路与高速公路不可缺少的关键设备，摊铺机的工作装置——熨平板是保证铺筑路面质量的关键，能直接决定铺筑路面的断面形状，密实度。熨平板的拱度设置直接决定了路面的断面形状，为了保证在曲线段路面的施工质量，要求熨平板的拱度设置能够在摊铺过程中，连续的从定值调整为零，从零调整为定值。否则，在铺筑超高缓和段时极有可能出现一段非过渡曲线而留下不安全、不稳定的隐患。

3、机械式拱度调节机理及功能

目前，摊铺机上的拱度调节机构多采用机械调节式——通过转动带有左、右旋螺纹的螺杆改变两固定点之间的距离而形成熨平板拱度的调节设置。机械式拱度调节机构通过销轴将其安装在摊铺机的熨平板的左支承和右支承上，当用加力杆转动后螺杆时，通过链条带动前螺杆一起转动而改变左、右支承的相对距离。左支承焊接固定于左段熨平板上，右支承焊接固定于右段熨平板上，左、右支承相对位置的改变导致与其固连的左、右段熨平板相对铰接轴发生相对转动。这样，左、右熨平板的底面形成一夹角而形成熨平板的拱度。在调节熨平板的拱度时，由于熨平板的重量及熨平板相对摊铺混合料的运动阻力对于熨平板的合力作用，造成前、后螺杆的左右旋螺上承受着较大的压力，所以要转动前、后螺杆就需要很大的扭矩。在摊铺机的摊铺过程中，熨平板的前板以推动摊铺混合材料向前运动，其对熨平板的前板施加了更大的反作用力，所以在摊铺过程中进行熨平板拱度调整是不可能实现的。这主要有两方面原因：一方面是人力手动调整不可靠，其拱度调整时大时小，造成施工路面的平整度满足不了施工要求。另一方面人力根本无法转动前、后螺杆。因此机械式拱度调节装置只有在摊铺机停机时才能进行拱度调整。当施工路段不能分两幅摊铺时，为了保证直线段到曲线段路面平滑过渡，必须多次停机，以很小的调整量，如每次使熨平板的拱度减少1%，经重复调整多次，才能将拱度最终调整为零，只有这样施工才能保证路面平滑过渡。因为停机施工是筑路施工的大忌——这样要影响路面的平整度，所以采用此工艺铺筑的路面只能是与理想路面相近似。由于山区公路具有曲线路段多直线路段少的特点，这样的多次停机来进行熨平板拱度调整，既提高了施工成本又降低了施工质量。所以机械式拱度机构不适用于摊铺幅度小弯道多的公路，特别是对山区公路铺筑工作。

4、智能控制液压拱度调节器原理

智能控制液压拱度调节器其工作机构采用双缸筒油缸，控制方式采用电气闭环控制，可以实现在线全程拱度调整。双缸筒油缸取代机械式拱度调节器中的左右旋螺杆实现液压传动，取消人工操作以实现自动化，降低操作难度。当需要调整熨平板拱度时，转动伺服电位器的旋转钮来设定摊铺机熨平板的拱度。旋转钮的转动改变了电路中电位器的阻值，而使传入比例放大器的输入端A的电流发生改变。此时拱度传感器采取熨平板的拱度信号，并将转变为电流输入比例放大器输入端B。比例放大器将输入端A、B的电流进行比较，当输入端A的电流大于输入端B的电流时，输出端C输出正电流，控制电磁换向阀使油缸的左腔进油，油缸伸长而导致熨平板拱度增大，拱度传感器的阻值随拱度值的变大而变小，输入端B的电流变大直至与输入端A的电流相同，实现熨平板拱度增大的调整。反之输入端A的电流小于输入端B的电流时，输出端C输出负电流，控制电磁换向阀，使油缸的右腔进油，油缸缩短而导致熨平板拱度变小，拱度传感器的阻值随拱度值的变小而变大，输入端B的电流变小直至与输入端A的电流相同，实现熨平板拱度减小的调整。在高档智能摊铺机中，接入路面控制信号就可实现熨平板拱度智能调整。在铺筑路面过程中，不停机在线进行熨平板的拱度调整，从而保证了施工工艺上摊铺路面的平滑过度及路面施工质量，特别适用于弯道多的路面施工。