工程机械概论论文 混凝土摊铺机

工程机械概论论文

机械工程概论论文论文题目：水泥混凝土摊铺机

姓名____________

学号______________

专业__________ _

班级______________

指导教师____________ _

提交日期____

摘要

Abstract：Abstract：The working efficiency of paver is i11fluenced by its working device directly．The workillg

principle and stress of paver attachment are analyzed．The balance equation is giVen and the anti—

interference capability of the working device is discussed too.The factors influencing the working quality，as well as the adjusting prooeSs of paver attachr：nent are analyzed and one of the innuencing factorS is simulated，which can be taken as the theOretical baSis for design of both paver and itS cOntrol System．

Key words：paver；working device；working Status；analyS

1.1水泥混凝土摊铺机简介

水泥混凝土摊铺机是修筑水泥混凝土路面的主导施工机械，也是铺筑机场跑道、停机坪、水库坝面等设施的关键设备。其功能是把已经搅拌好的水泥混凝土，均匀及平整地摊铺在路基上，再经过振捣和光整表面等工序，使之形成了符合标准规范要求的混凝土路面。为此，水泥混凝土摊铺机应满足以下技术要求：1）布料必须均匀，不能产生骨料离析现象。

2）摊铺机在路基和其它作业面上的虚方混凝土料，能够留出均等的余面厚度，以确定经振捣和抹光工序后符合规定的摊铺厚度。

3）能够对所摊铺的混凝土层，进行充分而有效的振实，确保路面和设施的

内在质量。

4）所摊铺的路面和设施，应达到路面平整度的设计要求，误差应控制在标准范围以内。

1.2水泥混凝土摊铺机的发展状况

发展滑模式水泥混凝土摊铺设备作为水泥混凝土路面施工中高效、省力、文

明、优质的现代化手段，自６０年代问世以来得到了不断的发展和完善。随着对

路面交通量和交变载荷认识的深化，不同道路设计要求的传力杆结构和拉杆结构

的变化，路面材料和路面结构设计等领域的技术进步，机器与施工现场适应性要

求的提高，以及现代科学技术的迅猛发展，滑模式水泥混凝土摊铺设备的创新和

改进相继出现，大大开拓了滑模摊铺设备的应用市场。近期的创新和改进多数表

现在机器结构和工作装置上，例如多功能滑模摊铺设备、零隙滑模摊铺机，传力

杆自动打人装置和改进的路面精整装置等。然而象计算机控制技术、激光制导技

术和远红外线控制技术等现代科学技术将为滑模摊铺设备的高精度控制和高自适应性提供了发展的可能。这些新的结构、装置和先进的技术将会推动未来ＺＩ世纪的滑模摊铺设备的应用和发展。

1.3 水泥混凝土摊铺机的分类

水泥混凝土摊铺机可按以下方法分类：

（1）按性能和施工方式可分为轨模式和滑膜式俩种类型。

轨模式摊铺机又称为“摊铺练车”，它是由布料机、振捣机和抹光机等组成。摊铺机施工时，列车在固定不动的轨模上行驶可铺筑出一条行车带，轨模既是列车的行驶轨道，又是铺筑路面的边模。

它是施工工艺过程是：首先由摊铺（又称布料机）将倾卸在路基上的水泥混凝土按一定的厚度均匀地摊铺在路基上，然后再通过预振捣机组进行振实，再经抹光机抹平。在混凝土硬化期间，保留轨模不拆，到硬化后再拆模板，继续铺筑一下断路面。由此可见，安装和拆轨模式摊铺机结构简单，造价低，但在摊铺作业中铺设和调整规模较为复杂，且需要大量模板才能保证施工效率。

目前已有可一次完成多种作业程序的综合型轨模摊铺机和大范围内调整摊铺宽度的珩架型轨模式混泥土摊铺机，可以克服摊铺机的上述缺点。

滑膜式摊铺机采用自行走方式，不需要另设轨迹，几家俩侧装有长模板，对水泥混凝土进行连续摊铺、振实、整齐、结构紧凑，操作方便，可实现自动控制，作业效率高。为此，本章主要介绍滑膜式水泥混凝土摊机。

（2）按用途分为路缘铺筑机、路基铺筑机、路面和沟壑铺筑机，其中沟壑铺筑机适用于河床的斜摊铺，主要用于河道和堤坝的施工铺筑，他的和宽度较大。

（3）按照行走方式不同分为轮胎式、钢轮是和履带式，现代滑膜式机摊机一般机构都采用了履带式行走机构，轨模式摊铺机采用钢轮式行走机构。

第2章摊铺机基本结构和工作原理分析

2.1摊铺机的基本结构

型摊铺机主要由发动机、液压动力、主机架、驱动履带、螺旋布料器、虚方

控制板、液压振捣器、捣实板、成形模板、边模、路拱系统、浮动抹光板、液压控制系统及操作仪表等部分组成。

摊铺机外形

1-控制室；2-螺旋摊铺器总成；3-履带总成；4-转向传感器总成；5-调平传感器总6-伸缩式机架；7-扶梯；8-发动机；9-油箱；10-支腿立柱；11-端梁；12-走台扶梯

发动机：采用卡特匹勒系列柴油发动机DITA提供动力源；

液压动力：由发动机驱液压油泵系统，包括：螺旋布料器驱动泵、串列液压振捣器泵、压力补偿驱动泵、单级液压控制系统。

主机架：可液压伸缩深入，分断机架，保证基本摊铺宽度，配置的标准延伸件，可保证增加摊铺宽度；

驱动履带：四履带驱动系统；

螺旋布料器：法兰连接，可任意组合宽度，大直径中间分隔安装，可两边独立实现单双向驱动；

虚方控制板：液压控制，用以计量进入水泥的流量；

液压振捣器：标准配置的液压振捣器，各自独立流量控制，振频10000r/min 捣实板：液压驱动，可分段调整宽度，振频及振幅可调；

成形模板：标准结构安装，液压垂直升降调整厚度、宽度，超铺调正以控制

坍落度；

边模：液压控制调正依附表面；

路拱系统：液压控制调整可获得切线型，多点式或偏置型路拱；

浮动抹光板：提供路面二次抹光及小误差修整；

液压控制系统：CMI公司专利生产，全液压微调控制水平和转向，可选自动或手动方式操作。

2.2摊铺机的工作原理

水泥混凝土摊铺机工作时，摊铺路面的高程和方向由传感器根据导线自动控制。如图所示：

六步连续铺路法示意图

1-螺旋摊铺器；2-刮平板；3-内部振捣器；4-外振捣器；5-进料控制板、成型盘和侧板；

6-定型盘和侧板

螺旋分料器将其前方的水泥混凝土均匀地分布在滑模摊铺机的前面，摊铺机以设定的工作速度前进，计量门控制进入振动仓的水泥混凝土的数量。液压振捣棒以一定的振捣频率（10~175Hz）将水泥混凝土振捣液化。振捣梁以（60~120次/分）的运动速度上下振捣，将粗集料压入成形模板以下位置，并使混凝土进一步密实。随着摊铺机的前进，成形模板依靠摊铺机的自身重量将振捣的水泥混凝土挤压成型。中间拉杆插入装置和侧拉杆插入装置根据需要在成形模板的前部和侧部插入拉杆；最后，由抹光器对已成型的路面进行搓揉，以消除表面气泡和少量麻面等缺陷。

第3章摊铺机工作装置的液压系统

3.1行走系统

履带行走装置主要由轴向柱塞泵变量行走马达、减速箱、驱动链轮、履带、支重轮、张紧装置及机架等组成。每条履带均由双向液压马达独立驱动，且通过一侧的液压马达同步回转。

支腿用来连接主机架与履带行走装置，并可实现整机的升降、转向等。在支腿圆筒内侧设置了一根导向支柱，当机器达到最低位置时，支柱顶部承受载荷，使油缸活塞卸荷。转向时同行走机构一起转动，在转向油缸的推力下带动履带转向。

支腿升降靠油缸来完成，油缸伸缩带动支腿及整个极佳的升降。

3.2螺旋布料器液压系统

螺旋布料器液压回路由螺旋布料器泵、螺旋布料器电动机、油箱、空吸滤清器组成。

左布料器泵和右布料器泵分别为两个液压回路，分别有各自的液压输出，但两泵的回油管串联安装，两泵由一个供给泵提供压力油。供给泵经吸油滤清器从油箱中吸油，当控制板上的螺旋布料器控制手柄打到中位时，液压油不经过电位移控制器而顶开单向阀给主泵的低压仍供油，但这时由于没有油流到控制泵斜盘的伺服机构，斜盘倾角为零，泵空转没有输出。当控制板上的布料器控制手柄打向左方时，电位移控制器一端的电磁线圈通电，电位移控制器在上位工作，液压抽流到控制斜盘的伺服机构使斜盘倾角为正，同时液压油顶开单向阀中的一个给主泵低压侧供油。主泵高压油流到布料器电动机，布料器电动机正转。左泵和右泵的工作情况完全一样，但由于它们是由各自的布料器控制杆控制的，互不干涉，可分别调整左、右布料器电动机的转速从而适应各种工况。当布料器控制手柄打向右方时，电位控制器在下位工作，主泵斜盘为负，布料器电动机反转。

3.3熨平板振动系统液压原理

振捣系统由振动棒系统和捣实板组成。振动棒系统的作用是通过高频振动消除混凝土内部间隙，排出空气并使混凝土流体化，保证一定的密实度。而捣实板的作用是将振动过的混凝土进行预压实，然后再由成形模板成形。

1.振动棒系统

水泥混凝土摊铺机共有液压振动棒。每根振动棒都由单独的液压回路控制，振动频率可调，深度位置可调。机器上液压振动棒的液压线路多留了两条，以便临时增加振动棒的数。振动棒采用液压传动，可实现无级调频，对不同性质的混凝土（如坍落度不同），可以选择使混凝土充分液化的最佳振动频率。

振动棒悬挂在支承横梁上，支撑横梁上下运动即可实现振动棒的垂直升降。支撑横梁的上下移动是通过液压平行连杆机构来实现。

振动棒系统液压回路由振动泵、振动增压泵、振动压力歧管、流量控制阀、液压油冷却器、回油冷却歧管、控制阀及油箱等组成。液压油经振动增压泵、冷却器、振动泵，经压力歧管分别送入流量控制阀驱动振动棒产生振动。

2.振捣板系统

捣实板由三节组成。工作原理为：液压马达转动时，带动偏心轮运动，偏心轮把驱动力通过驱动臂的连杆机构传给捣实板的驱动棒，驱动棒带动捣实板的支撑杆左平移运动，从而使捣实板做上下和左右运动。

捣实泵经单向阀从液压油箱中吸油，经过泵体将油送入流量控制阀.当控制

板上的捣实开关打在“OFF”位置时，流量控制阀中的电磁线圈断电，阀内的弹簧移动阀心，打开通往液压油箱的油道，发动机一旦运转捣实泵就开始工作，从泵来的液压油通过阀流动，不经捣实马达而返回液压油箱。当控制板上的捣实开关打在”ON”位置时，流量控制阀中的电磁线圈通电，阀心克服弹簧力移动，打开通往捣实马达的油道。

从捣实马达返回的液压油流入回流冷却歧管，再经冷却器或旁通单向阀流到回油滤清器，由此流回油箱或循环进入捣实泵。旁通单向阀控制回油歧管的油流方向，若液压油足够冷却，液压油压力高于450kPa，则旁通单向阀打开。否则，液压油在进入滤清器前必须通过回油冷却器。

第4章厂家简介

4.1萨澳－丹佛斯

萨澳－丹佛斯公司是当今世界上在工程液压和电控系统及相关元件的设计、制造和销售领域的领导者，产品被广泛应用于行走设备上。在行走设备的集成系统方面，是世界上最大的制造供应商之一。萨澳-丹佛斯在全球有6500名员工，2011年销售收入21亿美元。

萨澳－丹佛斯公司在欧洲、美国及亚太地区有19个生产制造地(包括合资企业)，萨澳-丹佛斯在中国的业务机构主要位于上海浦东，其产品在亚太地区由萨澳行走液压(上海)有限公司销售。

萨澳-丹佛斯公司在中国的业务主要由以下三个公司负责：

上海萨澳液压传动有限公司(“SHC”)，成立于1995，属合资公司，萨澳占60%股份，上海液压气动总公司占40%股份。

萨澳-丹佛斯(上海)有限公司(“SHB”)，成立于2003年，是目前中国国内投资规模最大、产品技术最新、主要专业从事液压柱塞泵和马达，及萨澳-丹佛斯其他产品的生产型企业之一。公司地处著名的浦东新区金桥出口加工区，有近万米生产厂房，拥有各类先进的进口及国产数控加工中心、切削机床及专用设备。公司采用世界一流的制造技术，管理方式和精良的设备，生产技术先进的高质量的静液压产品，并提供完善的售后服务。其产品不但为越来越多的中国各类工程机械制造商所接受，同时还出口至亚太地区地区，并大量返销至

SAUER-DANFOSS在北美和欧洲的公司。

萨澳－丹佛斯公司标志

萨澳行走液压(上海)有限公司(“SHA”)，作为萨澳-丹佛斯-大金集团在中国地区的唯一全资子公司，负责中国区内本公司产品的销售、应用及服务。为客户提供高质量的行走液压元件、先进的电控产品以及专业化的服务。负责支持萨澳-丹佛斯及大金行走液压在中国的业务推广。

4.2福格勒

位于德国巴登-维滕堡州的曼海姆的福格勒是世界摊铺机市场的领先者，其产品包括轮式和履带式摊铺机、液压伸缩式和机械加长式熨平板、沥青摊铺用特殊设备。公司的核心领域是强夯技术、纵横坡控制、熨平板技术，并且拥有世界上最大的、专业生产沥青摊铺机和熨平板的工厂。

4.3中联重科

中联重工科技发展股份有限公司创建于1992年，2000年10月在深交所上

市（简称“中联重科”,股票代码000157），是中国工程机械装备制造领军企业，全国首批创新型企业之一。主要从事建筑工程、能源工程、交通工程等国家重点基础设施建设工程所需重大高新技术装备的研发制造。公司注册资本19.71亿元，员工20000多人。2009年，中联重科下属各经营单元实现产值337亿元，利税超过42.52亿元。

中联重科在全球工程机械行业排名第10位；全国工程机械行业利润排名第一位，上海、深圳上市公司综合绩效排名前列；进入“中国企业500强”，“中国机械工业50强”；连续多年被评为“最具成长性”企业、最具影响力企业、全国用户满意企业；被评为中国机械工业现代化管理进步示范企业；获得全国五一劳动奖状、中国自主创新能力十强、中国最具影响力品牌、中华慈善事业突出贡献奖、全国抗震救灾英雄集体等奖项和荣誉。

路面机械分公司是世界工程机械十强企业中联重科所属主机事业部之一，专业从事黑色路面建设及养护机械的研发、生产和销售，主要产品有：沥青站、沥青摊铺机、压路机、铣刨机等黑色路面施工养护设备。分公司凭借领先的行业技术，主持和参与了多项筑养路机械国家和行业标准的制订，成为路面施工及养护机械研发和生产的专业优势企业。

2010年，SUPER130摊铺机成功实现高速公路面层施工整幅摊铺，开国产摊铺机产品之先河；研发制造的高铁施工专用设备水泥沥青砂浆搅拌车获评“2009年度中国工程机械TOP50”、中国机械工业科学技术奖二等奖。公司的道路工程机械如YZ/YZC系列压路机、LTU/DTU系列摊铺机、水泥沥青砂浆搅拌车/LB系列沥青搅拌站、BG系列铣刨机荣获湖南省名牌产品。

展望未来，公司全体员工秉承“至诚无息、博厚悠远”的理念，不断创新，不断超越，适应道路施工新技术、新标准、新材料、新工艺来抢占我国路面机械产品制高点，致力于打造“全球黑色路面机械集约化制造领军企业”！

4.4江苏华通机械集团公司

江苏华通机械集团公司:主要生产设备282台，其中精、大、稀设备25台，近年来引进德国产TC300K2250×1600数控板材加工中心、PHOENX6000×12000数控切割机、瑞典产HMC--800机加工中心和美国产K1000--22/20数控折弯机、中国制造ZHJ.00焊接机器人、THM65100×125A/1D卧式铣镗加工中心、XA2112B

龙门铣床、MJ-520MC数控车削中心等；配有一座综合计量测试中心大楼、工程机械可靠性试验场、三座标测量仪、发动机试验台架、液压试验台、传动台架等试验检测机构和设备，逐步完善ERP(企业资源计划)项目管理和6S（企业现场改善）推行活动。公司所属省级技术中心专业从事路面机械和建筑机械产品开发研究，CAD设计技术覆盖率1998年已达100%，并已全面实施CAPP、PDM技术。

第5章摊铺机发展动态与趋势

随着电液控制技术的不断发展和施工工艺的不断提高及市场用户要求的提高,摊铺机将可能有以下几个发展态势:

(1)机型多元化

国内外摊铺机的生产厂家追求产品的多样性,即产品在宽度系列开发有4.5??12.5m不同的宽度系列的产品，技术水平高、中、低,价格高、中、低等不同型式的产品,满足不同层次施工单位和公路施工的要求。

(2)技术型和经济型分层发展

摊铺机最重要的指标为密实度和平整度,与此同时,随着电液控制技术的发展,操作的舒适性和维护保养的方便快捷性,使摊铺机朝着技术型和经济型两个方面发展。技术型摊铺机具有中央通讯、恒速控制及故障诊断功能,数字式超声波找平仪,集中润滑等功能;经济性摊铺机追求可靠、实用、操作简单、价格低廉。

(3)多层摊铺及转运车联合作业

随着施工工艺的改变，将越来越多的采用多机摊铺工艺，防止边道及接缝离析是我们应考虑的问题，同时为防止温度和粒料离析，转运车可能会被越来越多的采用，另外一方面转运摊铺施工工艺正是对我国现行的公路结构设计合理性、施工管理及监理制度规范化,以及机械化配套合理性的最好的验证。

总之随着公路网的不断形成和施工工艺的不断完善,摊铺机发展速度将会减缓,人们对摊铺机的要求也会日趋合理,摊铺机在技术不断更新的同时,其价格也会相对稳定。我们相信摊铺机最终会在技术和市场双向要求的基础上,健康稳定的发展,国产摊铺机会成为我国公路施工的生力军。

参考文献

[ 1 ]吴永平，姚怀新.工程机械设计[M].北京：人民交通出版社，2005.6.

[ 2 ] 冯忠绪.工程机械理论[M].北京：人民交通出版社，2004.1.

[ 3 ] 田流.现代高等级路面机械[M].北京：人民交通出版社，2003.

[ 4 ] 张超群,李民孝.浅谈摊铺机的现状及发展趋势[J].建设机械技术与管

理,2004,17,25-28.

[ 5 ]何挺继.筑路机械手册[S].北京：人民交通出版社，1998.5.

[ 6 ]王涛.国内外筑路机械的技术水平及发展趋势[J].建设机械技术与管

理,1997, 01,32-35.

[ 7 ]殷岳川.公路沥青路面施工[M].北京：人民交通出版社，2000.

[ 8 ]郭小宏，曹源文，李红摘.公路工程机械化施工与管理[M].北京：人民交通出版社，2009.8.

[ 9 ]J．Don．Segregation of Asphaltic Mixtures[J]．Proceedings of the Association of Asphalt Paving Technologists，Vo1．55．1986．

[10] 周萼秋.现代工程机械[M].北京：人民交通出版社，1997.2.

[11] M.Stroup-Cardiner, etc. NCHRPR export 441 Segregation in Hot-Mix Asphalt Pavements [J], 2000, Transportation Research Board, National Research Council,

U.S.

[12] 戴强民.公路施工机械[M].北京：人民交通出版社，2000.2

[13] 何挺继.水泥混凝土路面施工与施工机械[M].北京：人民交通出版社，1999.

[14] 朱保达.工程机械[M].北京：人民交通出版社，1997.

[15] 颜荣庆.滑模式水泥混凝土摊铺机及施工技术[M].北京：人民交通出版社，1997