国内沥青洒布技术的发展与应用

2011-09-20 10:18:14   来源: 中国路面机械网
导读:随着世界工业的进步和公路建设事业的发展,特别是黑色路面施工的需要,沥青洒布车早在上世纪初已经问世,上世纪三四十年代已发展成为功能较...
随着世界工业的进步和公路建设事业的发展,特别是黑色路面施工的需要,沥青洒布车早在上世纪初已经问世,上世纪三四十年代已发展成为功能较完善的产品,其代表机型是自行式沥青洒布车。沥青洒布车在中国,从上世纪50年代开始至今随着公路建设事业的发展,技术上不断创新,产品性能不断提高,到目前为止国产沥青洒布车已经达到了智能化,其技术性能已达到国际先进水平。回顾我国沥青洒布车的发展,大体可分为两个阶段:引进改良期和创新期。
 
一、沥青洒布车的引进和改良
    上世纪50年代,我国由苏联引进自行式沥青洒布车技术,并开始生产。该机型的主要特点是火管式加热沥青;容积式沥青泵喷洒;用更换或加长喷杆的方法改变喷洒宽度;按工程要求,用调节行车速度与沥青泵转速的方法来达到预定的洒布量(L/㎡)。虽然这种设备洒布质量还不够高,操作还比较麻烦,但从当时的工业水平来看,这种机型还是先进的,在公路建设中无论是替代人力劳动还是提高生产率,都发挥了重要作用。由于工业技术发展水平所限,这种传统的沥青洒布车的结构和性能,在国内几乎保持到上世纪末还没有显著的变化,甚至近两年还在生产使用这种机型。 随着我国改革开放和公路建设的快速发展,特别是高速公路的建设和改性沥青的推广以及公路养护社会化的需要,对沥青洒布车的功能提出了更高的要求。为此,国内的专家学者和有关从业人员作出了不懈的努力,为改进沥青洒布车的结构及其性能,发表了不少论文,其主要代表作有:1、《关于改进国产沥青洒布车部分结构的探讨》;2、《沥青洒布车喷嘴喷洒性能的试验研究》;3、《沥青洒布车功率平衡及设计计算》等。 同期也申请了不少专利,其主要成果包括:1、“在洒布车上采用五轮测速系统”;2、“沥青泵传动采用液压伺服调速系统”;3、“用沥青流量计和转速检测装置调控沥青泵转速”;4、“在沥青洒布车上对沥青泵压力、温度和液位采用电子检测装置”等。 在有关从业人员的努力下,国产沥青洒布车虽部分性能有了一定的改进,但由于工业水平所限,这些论述和成果基本上未形成产业规模。
 
二、沥青洒布车的创新
    进入21世纪以来,随着国际技术交流的进一步加强,以及电子信息技术的进步和普及,为我国沥青洒布技术的进步提供了技术和物质的保证。
 
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JQ5161GLQ智能型沥青洒布车
    
    河南亿龙机械设备有限公司近几年在国内推出了JQ5161GLQ智能型沥青洒布车,与传统沥青洒布车相比,智能型沥青洒布车的主要特点是: 1、嵌入式导热油加热装置,用导热油作为传热介质去加热升温沥青,改变了传统用火管加热,使沥青易于老化的弊端。自动点火柴油燃烧器被采用,可以按照需要人工设定温度,自动加热沥青,升温速度快,可满足现代改性沥青喷洒温度≥175℃的需求。 用导热油作为传热介质,还可以加热、保温沥青管路整个系统直到每一个喷嘴,改变了传统的操作方法,即喷洒前用喷灯烘烤喷嘴,洒布后用柴油浸泡冲洗的麻烦操作。 2、最大洒布宽度6m,共设置48个喷嘴,每个喷嘴可以独立控制,其优点不仅是喷洒过程启动迅速,关闭彻底,而且可在最大洒布宽度6m之内任意设定洒布宽度(级差为一个喷嘴的间距)。独特的喷嘴设计,使得单喷孔沥青洒布角度α满足三重叠洒布的要求,即: (1)式中:α—喷嘴喷洒角度;B—喷嘴间距;H—喷嘴距地面高度;β—喷嘴开口中心线与喷洒杆轴线之间的夹角。3、微型工控机的应用,使沥青洒布车梦寐以求的功能得以实现,主要是: 1)洒布参数,如洒布宽度W、洒布密度D以及沥青比重G,根据路面施工要求可人工设定,键盘输入,计算机除按设定参数执行外,并为司机提供参考车速V,甚至变速箱应挂挡次。 从设计角度给出的参考车速V,是一种优化的结果,它可保证机械在广泛的洒布参数范围内,使发动机、沥青泵等尽可能在良好的工况下工作。严格按照参考车速V驾驶车辆,实际上是难以做到的,该系统允许车速有较大的偏差而不影响每平方米洒布量精度。 2)适时控制,当车速变化时,沥青洒布系统可满足沥青流量与行车速度的匹配关系,以满足每平方米洒布量不变的要求,即: (2)式中:D-设定洒布密度,kg/㎡;QL-沥青泵流量,kg/min;V-动态车速,m/min;W-洒布宽度,m。为保持洒布密度D不变,自动控制系统将保证沥青泵流量QL随车速V的变化适时按比例调整,这在现代液压传动及电子计算机时代是不难解决的。 3)工控机加单喷嘴独立控制技术的采用,可在工作现场实现梯形面喷洒,即喷洒过程可逐个增加或减少喷嘴,即加、减洒布宽度,以满足特殊工作面的要求。洒布宽度改变过程,洒布密度保持不变。 4)液晶显示屏可适时显示动态参数,如车速V,沥青泵转速nL,洒布距离L,以及沥青温度和液位显示等。 4、将压缩空气引入操作系统,不仅作为动力通过电磁阀去控制沥青阀门和喷嘴,还可用于沥青管路的吹扫。即在喷洒工作结束后,可将管道内剩余沥青压回储罐,并将全部喷嘴吹扫干净,以利下次启用。
 
    上述可知,现代沥青洒布车一般都具有4种流体系统,即液压传动系统、导热油加热系统、沥青洒布系统和压缩空气系统。与此相应,机械设计也要求较高,特别是折叠式喷洒管路,要求沥青和导热油都要通过旋转接头传输,使结构变得更加复杂。
 
三、沥青洒布车的展望
    从国内总体来看,沥青洒布技术水平正在迅速提高,传统产品正在用新技术加以改造或替代;以市场为导向,国内一些新、老企业正在生产除了市场不同需求的中、低端产品外,在技术上已立足高起点,并生产出了具有国内先进水平的智能型沥青洒布车。我国公路事业的迅速发展,特别是新工艺、新材料的采用和提高施工质量的要求,为沥青洒布车开辟了广泛的使用前景。新建高速公路的“透层”、“下封层”、“黏层”需要高质量沥青喷洒;低等级公路和大量的乡镇公路采用的“层铺法”,需要高质量沥青喷洒;大量的路面养护作业,采用的“单表处”或“双表处”工艺也都需要高质量沥青喷洒。改性沥青,特别是橡胶沥青的出现,使沥青的使用温度提高到190℃以上,动力黏度成倍增加(190℃时达3Pa.s以上),给沥青洒布增加了较大的困难。因此,今后我国不仅在数量上要增加沥青洒布车的需求,而且要进一步提高沥青洒布车的使用性能。
 
    国际上,工业发达国家如美国、法国、德国等都推出了先进的机型,有些机型已进入中国。但由于各国情况不同,机械使用范围不同,设计者思路不同,各国沥青洒布车的使用性能还是有很大差别的。其主要发展趋势是:
 1、控制微机化,司机在驾驶室用专用微型工控机可完成全部的设定和操作。通过雷达测速系统,比例控制洒布量,洒布均匀,洒布精度可达1%;显示屏可显示必要的动态参数如车速,沥青泵流量、转速,沥青温度、液位等,以便司机随时了解设备运行情况。
 2、罐容系列化,罐容一般由1000L至15000L,或更大。小型养护作业,沥青用量少,小罐容洒布车即可满足需要;大型高速公路施工,需要大容量沥青洒布车,以减少施工中沥青洒布车回库趟数,提高工作效率。
3、洒布宽度系列化,一般洒布宽度由2.4至6m,或更宽。喷嘴的独立或分组控制,是现代沥青洒布车必需的功能,在最大洒布宽度范围内,实际洒布宽度在现场可以随时设定。
 4、洒布密度向两极扩展。洒布密度是根据工程设计确定的,如美国奥本大学国家沥青技术中心推荐,HMA道路养护石屑封层表面处治,建议随集料尺寸不同沥青洒布量可在0.15~0.5加仑/平方码(1.05~3.5L/㎡)之间变化。一些带有橡胶颗粒的改性沥青,洒布量有时要求高达5L/㎡,而有些用乳化沥青作透层油时,洒布量要求低于0.3L/㎡。
 5、提高沥青加热效率减少热量损失是现代沥青洒布车设计的一个新的理念。它要求将较低温度的沥青在沥青洒布车内快速升温,以达到喷洒温度。为此,沥青升温应达到10℃/小时以上,沥青平均温降应低于1℃/小时以下。
 6、容易离析的改性沥青混合物,或在罐中需要停留反应的沥青混合物,沥青罐应加装搅拌器。
 7、提高起步洒布质量,是沥青洒布车追求的重要性能之一。起洒质量包括起步到始喷距离和初洒段(0~3m)的洒布量精度。零喷距是很难做到的,但减小始喷距离有利于喷洒作业的接续。现代沥青洒布车应使起喷距离尽量短,起步喷洒整齐,横向一条线。初洒段的洒布量及其精度与始喷距离有一定的关系,一般来说始喷距离越短,洒布量越难控制,洒布精度越低。

    此外,提高沥青洒布车的易操作性、舒适性、可靠性以及降低生产成本也是现代沥青洒布车技术进步的追求方向。 公路建设事业的发展,为工程机械展现了广阔的发展平台,相信在从业人员的努力下,我国沥青洒布技术的进步将与其他工程机械一道,迅速赶上国际先进水平,生产出高质量的产品以满足我国公路建设的需要。

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