（机械电子工程专业论文）摊铺机作业速度与dsp行驶控制器研究.pdf

摘要 本文对国内外摊铺机行驶控制器产品进行了归纳和整理，并对长安大学博、 硕论文在摊铺机行驶控制器方面做的研究进行了分析，提出本文的研究内容；对 国内外摊铺机作业速度施工和设计现状进行了调研，提出了摊铺机设计者和使用 者认知上的误区；进行了摊铺机低速作业稳定性实验研究，通过对路面预压密实 度的变化和摊铺机行驶液压系统流量、压力变化的测试，得出了摊铺机低速作业 不稳定性影响作业质量的结论；利用a m e s i m ( a d v a n c e dm o d e li n ge n v i r o n m e n t f o rs i m u l a t i o n ) 软件，建立了l t l 2 0 0 沥青摊铺机行驶液压系统仿真模型，进 行仿真，对一般情况下的加速时间和摊铺机低速抗击载荷的变化能力进行了研 究：用d s p 作为行驶控制器的核心器件完成了控制器的软硬件设计。在实现摊铺 机的前进后退、停车、起步、左右转向及原地转向等基本功能的基础上，还重 点研究了控制器的c a n 通信、s c i 通信、g s m 无线通信、l c d 显示和电气故障诊 断；控制器采用了多重滤波的方式进行控制，解决了摊铺机行驶控制器易受外界 干扰的问题；最后对控制器进行了实验，结果表明控制器达到了实际施工的要求。 关键词：沥青混合料摊铺机；作业速度；a m e s i m ；行驶控制器；t m s 3 2 0 l f 2 4 0 7 a ； 通信：显示 a b s t r a c t t h ep a p e rc o n c l u d e st h ep a v e r st r a v e li n gc o n t r o l1 e rb o t h h e r ea n d a b r o a d a tt h es a m eti m e ita n a l y z e st h es t u d yo nt h ep a v e r st r a v e lin g c o n t r o l l e rw h i c hw a sd o n eb yt h ed o c t o ra n dm a s t e r sp a p e r so fc h a n g a n u n i v e r s i t yt og i v et h es t u d yc o n t e n to f t h i sp a p e r ： i t s u r v e y st h e a c t u a l i t yo ft h ep a v e r sc o n s t r u c t i o nw o r ks p e e da n dd e s i g nw o r ks p e e d a n db r i n g sf o r w a r dt h ed i v e r s i t yo ft h ep a v e r sd e s i g n e ra n du s e r ：t h e p a p e rs t u d i e st h ep a v e r sw o r ks t a b i l i t yo fl o ws p e e dw i t he x p e r i m e n t i tg e t st h ec o n c l u s i o nt h a tp a v e r su n s t e a d i n e s si nl o ww o r ks p e e d i n f l u e n c e st h ec o n s t r u c t i o nq u a n t i t yu s i n gt h ec h a n g i n go ft h ed e n s e d e g r e ea n dh y d r a u l i cp r e s s u r es y s t e m sf l u xa n dp r e s s u r e ：u s i n ga m e s i m ( a d v a n c e dm o d e l i n ge n v i r o n m e n tf o rs i m u l a t i o n ) s o f t w a r e ，i te s t a b l i s h e s l t l 2 0 0p a v e r st r a v e l i n gh y d r a u l i cp r e s s u r es y s t e m ss i m u l a t i o nm o d e l t os i m u l a t et h ep a v e r st r a v e l i n gh y d r a u l i cp r e s s u r es y s t e ma n ds t u d i e s t h ea c c e l e r a t i o nt i m ea n dt h ea b i l i t yt oo p p u g nt h el o a dc h a n g ew h e ni t h a sal o ws p e e d ；u s i n gd s pa st h ec o r ep r o c e s s o r ，t h ep a p e rc o m p l e t e st h e c o n t r o l l e r ss o f t w a r ea n dh a r d w a r ed e s i g n o nt h eb a s eo ft h eb a s i c f u n c t i o nl i k er u n n i n gf o r w a r d sa n db a c k w a r d s ，s t a r t i n g 、b r a k i n g 、t u r n i n g ， r i g h ta n dl e f ta n ds o o n ，i ta l s os t u d i e st h ec o n t r o l l e t sc o m m u n i c a t i o n s 1 i k ec a n 、s c ia n dg s m ，l c dd i s p l a ya n de l e c t r i cf a u l td i a g n o s i s ：u s i n g t h em u l t i p l e xf i l t e r a c t i o nt oc o n t r o l ，t h ec o n t r o l l e r i sd i s t u r b e d u n e a s i l yb yo u t s i d e ：t h r o u g ht h ee x p e r i m e n t ，v a l i d a t et h ef u n c t i o na n d t h ec o n t r o lc a p a b i l i t yo ft h ec o n t r o l l e r k e yw o r d s ：a s p h a l tp a v e r ；w o r ks p e e d ；a m e s i m t m s 3 2 0 l f 2 4 0 7 a ；c o m m u n i c a t i o n s ： t r a v e l i n gc o n t r o l l e r d i s p l a y 第一章绪论 l 。1 论文疆究背景 在公路、城市道路、码头、大型停率场的沥青摊铺作业中，沥青混合料摊铺 机是不掰缺少的。沥青混台科道路的摊铺过程惹t 工作时，由装载机跌沥青混含 料搅拌站将混合搅拌好的高温铺路材料快速运输至q 摊铺机前方，将原料倒入摊铺 梳瓣斗巾。瓣斗的下方燕左、右两条输辩带，输辩帝将潦料一焱带到车体后方， 从输料带上落下。分料架是两个螺旋杆，它们通过旋转将堆积在中间的原料向鼹 边分开，基本筠匀分毒程路萄上。车俸豹最后方疑熨平投，熨平板用高强疆和撵 捣器的高频率将原料压实，待摊铺机走过，原料冷却后，路面形成。现猩路面施 工对沥青涩台裁摊镶枫静要求越来越意。 沥青混合料摊铺机是边行走边作业的施工机械，其行驶速度的恒定性及行驶 瓣壹线熬黠摊镶路瑟静警整疫、裙始密实度、离辑程度鸯着禳大豹影璃。因筵对 沥青混合料摊铺机的性能要求越来越严格，沥青混合料摊铺机作业性能襄求如下 嫒。 袭1 - 1 参数名称技拳瑟求灸诲误差 基本摊铺宽度 士0 、2 最大箍镶宽度 最大摊铺厚度1 最高摊镶速度( 舞缀) 达到产品规定值2 各档摊铺速度( 有级) 最大搀镳宠歪囱 + 1 0 度负向 一5 最大摊镳宽度( 双淘) 袭卜2 项星搬拣罄注 平熬度( ) 3 3 m 窟尺测量 7 0 巷透型嚣蜜一乎夔装藿 密实度( ) 8 0 压实一平整装嚣 9 0 篮窭一平整装鬟 密实不均度( )5 注： 1 ) 沥青混合料摊铺机的最高行驶速魔和各档行驶速发应达到产品规定值，误 差不褥大予2 ； 2 ) 摊铺机能双向通过坡度不小于1 5 的坡道； 3 ) 直线短驶的鼹镳量不褥大予壹线测爨躐褒数2 ； 沥青混合料摊铺机行驶液压系统及行驶控制系统的性能怒影响摊铺机作业 性麓豹主要因豢，在很大稷度上决定了作业威爨的好蟋，与她阉对，摊镶规行驶 控制器作为摊铺机的核心控制部件，对提高摊铺机行驶性能、提高施工自动化程 度、改善路面旗工鹱墩非常关键。暇此，沥青滋会料摊镳枫行驶系统控制器的磺 究具有熏要的现实意义。 2 0 0 2 年2 嚣，国家惩式启动昀8 6 3 计划项疑中将智缝摊镄枫作为薰点产鼯进 行开发和技术撮升。因此，该项目的研究具有十分屐蓍的社会效益和缀济效益， 盛稻前景广阔。 1 2 摊铺机行驶控制器研究与应用瑰状钔嘲6 1 1 2 1 瀑肉辨厂家摊镳梳嚣骏控制瓣鹄代表产晶 熬麓电子技术豹应耀，摊镳梗懿行驶控制逡现了壤液控制系统，它兼备了瞧 气耪渡莲豹双蘩谯势，澎藏了懿有竞争力戆窝鑫技零特点，这筏褥捺键梳梳电液 一体化程度大大提寒。焱摊镳擞行驶毫控技术豹发熙中，爨瑷了嚣秘类熬的系绞： 二专整鳃，k 卡年代爨瑷瓣撰羧戏蔻艇萘绫，l l ：类系统戳模掇电路为主，结构麓鼙， 成本低廉，但冀控制精确不舞睫系统王捧蚕太稳定，多躅予修筑低等级鼹嚣骢摊 镳投孛，翅v o g e l e l 7 0 0 、1 7 0 4 型撵镶壤，其液篷系绞爨由个交堂泵、一令嶷 量马达翔液压转向器等组成，电控系统是通过操纵台内的一块速度控锩4 板寒接 铡。 进入二十世纪九十年代艏，出现了以数字电路为主的数字式电控系统，此类 系绫缝梅较为复杂，成本较赢，但攥髂方便、控卷i 精确、工露稳定霹靠，不翳受 外界环境的影响，因此在大型商性能摊铺机中得到广泛应用，成为目前的主流方 向，如v o g e l e l 8 0 0 、l t l 2 0 0 、t i t a n 4 2 4 、4 2 5 等枫型。与模拟式电控系绫提惑数 字式电控器有以下的优点：程序化控制，控制器按照所设计的控制规律进行运算 和数字信息孵处理，主要通过软件来实现，港改变控制斑律只鬻改变教l 譬，祗不 ! 必改变系统的磷件结构；控制糟度高，在模拟控制系统中，控制器的糟度由惩件 鹩糟度而定，数字控制器耩寝由字长决定，稳定性好，软辞复用；在模拟系统中， 需用相同的硬件环境实现，数字控制器是程序控制，只辩要设计和编写实现其模 爱鹃予程序穰块，即可方使迪实现多个功髓豹环节。 l 阐外摊铺机行驶控制器 1 ) 莓矫薅镛祝行驶系统控鞠器多采用的慧r e x r o t f i 赫e 6 徽控话器，其豫能 特点粥下： 2 1 ) 恒定驱动转速； 2 ) 倒车； 3 ) 寸迸功麓； 4 ) 双回路同步驱动： 5 ) 安垒登控和矮释敌障识掰； 6 ) 参数输入和故障诊断； 蓬内许多攥铺橇生产厂家也楚采嗣n ：6 控稍嚣，翔羌锈锈逶辩技集溺有限公 铡、中联重科、新筑路桥机械股份有限公司、陕西建设机械股份有限公词等。 2 ) i n t e rc o n t r o l 公司豹繁成电予控澍系统 德国i n t e rc o n t r o l 公司是专业为工程机械设计、制造各类集成电子控制系 绕戆蹇秘菠公霹。鑫i n t e rc o n t r o l 集袋瞧予控溺系绞绦残赘数字接镄秘络，嚣 乎r s 4 8 5 和c a n 混合总线网络。系统具备工程机械电子控制系统所有输入信号种 类( 毽攒数字囊、邀压鬃、毫滚蹙、辣狰璧、c a n 惑线抟感器、r s 4 8 5 慈线建感 器、备类温度传艨器等等) 的输入接口，控制输出信号有数字缴、模拟爨、p w m 等等，其簸出能力达到2 盎，霹潋壹接驱韵各类镧鼹阑秘魄锲瓣嚣无须鬏癸黎囊 放单元。特有的p c - c a r d 驱动器可以方便地和p c 机交换数据。 3 ) a b 6 秀发豹e p m ( e l e c t r o n i cp a v e rm a n a g e m e n t ) 全电孑摊镶系绫 其阿应用予t i t a n 2 2 5 、t i t a n 3 2 5 、t i t a n 5 2 5 ，主螫由一排中央汇流电脑系 统通过c 艨总线缀残。 2 国内的摊铺机行驶控制器 国内也有一些摊铺枧生产厂家帮工程机械控制器制造厂家农磅毒我们国产 的摊铺机控制器。 1 ) 湖南三重工硪制的纂予c a n 总线的摊铺枧玲毒式测量控制系统在 l t u l 2 5 a 沥青混凝土自动摊铺视和l t u 9 0 a 沥青混凝土自动摊铺机上得到了应用。 l t u 9 0 a 智能摊铺枫掇制系统具有下述特点： ( 1 ) 基予c a n 总线盼全分布式控制； ( 2 ) 图形化的人机界面，键盘操作； ( 3 ) 日常和定期维护提示与向寻； ( 4 ) 对摊铺前后材料温度进行实时检测； 、 ( 5 ) 霹熨平板表瑟温度进行实时检测，控涮点火装鼹点火升温： ( 6 ) 对振捣和振动频率进行自动控制： ( 7 ) 橇电液敬障智髓诊断； ( 8 ) 在线帮助实现摊铺机使用说明和摊铺理论的查询； ( 秘无线数据透诵，实现远程获态簸援器簸障诊断； ( 1 0 ) 直线恒速行驶控制器、输分料控制器、自动找平控制器，各作为独立 的c a n 节点； ( 11 ) 挂在c a n 总线上，又通过c a n 总线实现相互通讯。 2 ) 江苏宝应四明仪器有限公司生产的s m c - - 4 2 3 摊铺机驱动控制箱 s m c - - 4 2 3 型摊铺机驱动控制箱适配于 a b g 及d e m a g 等各型摊铺机，本控制箱具有如 下特性： 速度反馈，具有稳速功能； 输出电流反馈； 输出过流保护； 输入过压保护； 故障自检，声光报警； 输出电流：o 6 5 0 i i l a ； 输出负载：1 0 5 0 w ； 输入电压：il 3 0 v ； 图l _ 1s m c - - 4 2 3 摊铺机驱动控制箱 1 2 2 基于单片机和d s p 的摊铺机行驶控制器研究情况 i 2 2 i 基于单片机的研究情况 长安大学焦生杰教授的博士论文，做的是摊铺机行驶液压系统和控制器的研 究。焦生杰教授的博士论文题目是“沥青混凝土摊铺机液压驱动行驶与控制系统 研究”，论文的研究内容如下。 1 液压传动部分 1 ) 收集、研究国内外沥青混凝土摊铺机液压行驶驱动与控制系统的研究现 状与形式。 2 ) 建立行驶系统运动方程及动力方程，提出面对工程条件下的沥青混凝土 摊铺机液压传动匹配的合理设计参数，提出了速度刚度的概念。 3 ) 建立摊铺机行驶传动系统的数学模型，并通过相关的实验研究对系统中 的参数进行校正，为进一步进行计算机仿真研究提供了比较可靠的依据。 4 ) 进行摊铺机行驶系统动态特性研究与仿真。关于低速大扭矩机器的动态 特性研究，国内早期一直有所争议，对其研究的必要性持否定态度。对此，文中 做出了正确的解释。 5 ) 摊铺机行驶驱动系统计算机辅助设计程序研制。 2 控制器设计部分 1 ) 研究沥青混凝土摊铺机行驶系统电液比例控制技术，构建了基于单片机 4 的控制框架。 2 ) 进行控制系统的硬件设计与研究。 3 ) 进行控制系统的软件设计与研究。 4 ) 进行相关的实验研究。 焦生杰教授在国内首次提出了摊铺机行驶液压系统合理匹配和速度刚度等 几个重要理论。 控制器设计部分，首次将模糊控制与p i d 控制策略引入了行驶系统数字控制 器设计中，确定了模糊控制器的结构、模糊语言变量和语言值隶属函数，建立了 模糊控制规则和模糊推理，采用最大准则法进行模糊决策，实现输如控制清晰化， 以达到恒速控制的目的。该复合控制策略比单p i d 控制有更快的响应速度和更小 的超调量，是一种十分有效的方法，能满足工程要求。这一研究成果，在本控制 器设计中进行了借鉴。 首次设计的基于单片机的摊铺机行驶系统数字控制器，硬件部分包括：前向 后向通道模块、反馈通道模块、系统复位模块、l e d 显示器模块、电源模块及 控制面板设计。在m a t l a b 集成开发环境下采用模块化结构，完成了控制器软件 设计，主要包括：主程序模块、自检子程序模块、数据采集子程序模块、滤波子 程序模块、中断子程序模块、前后速度光柱处理模块、左右转向指示光柱处理 模块、预置速度显示处理模块、模糊自整定p i d 模块以及浮点运算子程序库。 行驶驱动与控制系统实验研究分为室内实验与野外实验。室内模拟实验和野 外实验结果都表明，摊铺机行驶系统的控制策略和方法是正确的，设计的数字控 制器( 硬件和软件) 性能稳定，能够满足摊铺机行驶的要求，达到了预期的研究 目标，这是该论文的重要研究成果。 虽然取得上述的成果，但是研制的数字控制器还需要进一步完善，距离产品 化还需继续努力。 1 2 2 2 基于d s p 的研究情况“1 长安大学硕士研究生郝鹏的毕业论文，研究内容是摊铺机行驶控制器，其论 文题目是“基于d s p 的沥青混凝土摊铺机行驶系统数字控制器的研究”。论文研 究的主要内容如下。 1 ) 论文收集整理了沥青混凝土摊铺机行驶系统国内外研究的相关文献资料， 通过对液压系统及控制原理的分析，确定了基于d s p 的沥青混凝土摊铺机行驶系 统数字控制器的控制方案。 2 ) 根据摊铺机在起步、停车过程中所产生的冲击问题，对理想的最短斜坡 曲线进行了拟合，得到了最短斜坡函数，通过该函数来实现液压行驶系统在满足 平稳无冲击工作的前提下保持最短的响应时问。 3 ) 对摊铺祝低遴不稳定髓簿题及翊环获涮豹振荡潞题，采用带死区舱p i d 与模糊自适应p i d 算法相结合的方法进行控制，有利于提高行驶系统工作的稳定 往及行驶的憾速往。 4 ) 以t m s 3 2 0 l f 2 4 0 7d s p 芯片作为控制器的核心，利用p r o t e l 9 9 软件设计 了硬僚亳终瞄，著量搭建了鬣释电籍，翔：输入模块、输鑫模块瑷及终嚣电鼯模 块的设计，采用四路p v s i 信母以及两路捕获简化了电路，提黼了硬件的可靠性。 5 ) 在c c 2 0 0 0 软俘集戒嚣发蓼壤下采瑟模块纯绦褥，竞成了控髑嚣较 警设 计，主要包括：主程序、自检子程序、按键扫描子程序、摊铺子程序以及相成的 算法、滤渡、显示等程滓模块黥软传竣诗。 6 ) 利用m a t l a b 软件的n c d ( n o n l i n e a rc o n t r o ld e s i g n ) 工具箱对p i d 参 数遴磐了整宠褒撬纯，筹透避实验对数字控翱嚣熬愁戆彝功缝进行了梭测，实验 结果寝明该控制器控制策略和方法是雁确的，所设计的数字控制器( 硬件和软件) 健戆稳定，9 2 够瀵是猿镳捉器驶的基本要裳，达到了颈簸戆磺窕基耘。 郝鹏的硕士论文研究取樗了一定的研究成果，但鼹，还需鼹从以下方面继续 努力。 1 ) 硬件部分仅魑依靠实验电路掇进行了调试，没有完成整个控制器的功放 电路投。 2 ) 控制器的故障诊断、橱能显示和通信部分未徽深入地研究，还需要避一 步地究善。 3 ) 控毒9 算法和设计中的一些主要参数述需要迸杼优化。 4 ) 液压系统的嚣线性阉题以及玛达低速嚣稳定性问题还需要进一步的消化 和吸收。 l 。3 本文的研究是容 根据目前沥青混料摊铺机行驶控制器在国内外的发展状况，结含目前工程 瓤藏餐能谴鹣发溪趋势，确寇奉漂嚣豹研究肉容翔下。 1 第一章收集和熬理了国内外沥青混合料摊铺机行驶控制系统代农性产晶的 赣美凌瓣，分辑帮慧终了长安大学薅士露矮论文在摊镶辘行疆控翻器方嚣豹研 究情况。 2 第二章黠沥青滋会糕摊镶瓿露效速度麓王移竣幸 褒获，进行调磷，并慧进 行了低速摊铺稳定性实验研究。 3 纂三章涮援a m e s i m 傍囊软终，建立了沥青混会辩摊镶援萼亍驶波筮系统的 仿真模型，对摊铺机的行驶液压系统谶行了仿真研究。 4 第四章建成沥黉提会料摊镳机行驶控剁器硬件设计。 5 第五章究成沥青混合料摊铺机行驶控制器软件设计。 6 6 第六章对沥青混合料摊铺机行驶控制器的关键技术进行研究，包括行驶控 制器的通信、智能显示和故障自诊断。 7 第七章进行了相关的实验研究。 8 第八章为全文总结。 第二章摊铺机低速作业稳定性研究 2 1 摊铺机作业速度施工和设计现状 2 1 i 摊铺机作业速度施工现状嘲n 。) f i 舶2 钌 l 行业标准规定 根据中华人民共和国行业标准“j t j g 3 2 9 4 ”一公路沥青路面施工技术规 范规定：“沥青混合料必须缓慢、均匀、连续不断地摊铺。摊铺过程中不得随 意变换速度或中途箨顿。摊铺速度应根据拌和机产量、旖工机械配套情况及摊锚 层厚度、宽度，按式( 2 - i ) 确定，并应符合2 6 m m i n 的要求。在铺筑过程中， 摊铺机螵旋送料器应不停顿的转动，两侧应保持有不少于送料器高度2 3 的混合 料，并保证在摊铺机全宽度断面上不发生离析。在熨平板按所需厚度固定后，不 得随意调整。” 摊铺速度在公路沥青路面施工技术规范中规定为2 6 m m i n ，计算公式如 。f 。 v ! 咝c( 2 1 ) 6 0 d q r 式中：r 摊铺机摊铺速度，m m i n ； 口一压实成型后沥青混合料的密度，t m 1 ； 口一拌和机产量，t h ； 一摊铺宽度，m ； ，一摊铺层压实成型后的平均厚度，c m ； 卜效率系数，根据材料供应，运输能力等配套情况 确定，宜为0 6 0 8 ； 根据施工规范要求，“摊铺速度应控制在6 m r a i n 咀内，若速度过快，单位面 积沥青混凝土受振捣、振动强度不够，易出现摊铺层拉毛，从而影响路面平整度 和摊铺初密实度。另外速度过快易造成自卸连续供料困难需由中转匀料供给机 供科，否则会导致停机。影晌路面平整度。” 大多数情况下，在摊铺下面层时摊铺速度一般取r = 2 m m i n ，在中、上碰层 时一般取r = 3 m m i n 。 2 文献研究 郝培文在沥青路面旆工与维修技术一书中关于摊铺速度论述如下。 “当摊铺速度4 m m i n 时，表面的拉沟、裂口现象较少，预夯实效果也较好 ( 预压密实度8 0 8 6 ) 。因此摊铺作业速度一般不应大于4 m m i n ，最好是不 太于3 m m i n 。中上层可以适当放宽，但也不宣超过5 m , n i n 。” 太于3 m m i n 。中上层可以适当放宽，但也不宣超过5 m , n i n 。” 第二章摊铺机低速作业稳定性研究 2 。l 摊铺机作业速度施工和设计现状 2 1 1 摊铺机作业速度施工现状8 1 9 m n 1 n 2 m 3 3 l 行业标准规定 根据中华人民共和国行业标准“j t j0 3 2 9 4 ”一公路沥青路面施工技术规 范规定：“沥青混合料必须缓慢、均匀、连续不断地摊铺。摊铺过程中不得随 意交换速度或中途停顿。摊铺速度应根据拌和机产量、施工机械配套情况及摊铺 层厚度、宽度，按式( 2 - 1 ) 确定，并应符合2 6 m m i n 的要求。在铺筑过程中， 摊铺机螺旋送料器应不停顿的转动，两侧应保持有不少于送料器高度2 3 的混合 料，并保证在摊铺机全宽度断面上不发生离析。在熨平板按所需厚度固定后，不 得随意调整。” 摊镧速度在公路沥青路面施工技术规范中规定为2 6 m m i n ，计算公式如 下。 v 。! 咝c( 2 一1 ) 6 0 d 阡t 式中：矿一摊铺机摊铺速度，m m i n ； 口一压实成型后沥青混合料的密度，t m 3 ； 口一拌和机产量，t h ； 摊铺宽度，m ； ，摊铺层压实成型后的平均厚度，c m ： 卜效率系数，根据材料供应，运输能力等配套情况 确定，宜为0 6 0 8 ； 根据施工规范要求，“摊铺速度应控制在6 m m i n 以内，若速度过快，单位面 积沥青混凝土受振捣、振动强度不够，易出现摊铺层拉毛，从而影响路面平整度 和摊铺初密实度。另外速度过快易造成自卸连续供料困难，需由中转匀料供给机 供料，否则会导致停机，影响路面平整度。” 大多数情况下，在摊铺下面层时摊铺速度一般取矿= 2 m m i n ，在中、上面层 时一般取矿= 3 m m i n 。 2 文献研究 郝培文在沥青路面施工与维修技术一书中关于摊铺速度论述如下。 “当摊铺速度4 m m i n 时，表面的拉沟、裂口现象较少，预夯实效果也较好 ( 预压密实度8 0 8 6 ) 。因此，摊铺作业速度一般不应大于4 m m i n ，最好是不 大于3 m m i n 。中上层可以适当放宽，但也不宜超过5 m m _ in 。” 8 “施王孛掰选择懿摊镳祝箨鼗速度，藏在逶宣熬速凄蕊禹内，羰褪怒连续 王佐原则寒确定。就是按沥青混合料的供应裁力柬确定摊镳机的作业速度，保 涯摊镳橇在整令工佟瓣翔爨连续蠖遽姥镶蔬。” 摊镳挑作业速度可按式( 2 - 2 ) 计算。 一 ， v 一。一。一m m i n ) ( 2 - 2 ) 6 0 形d p1 4 0 w d 式中：v 摊镳帆的馋业速度( m r a i n ) ： w 一路面铺筑宽度( m ) ： d 一路藤镛筑簿度( m ) ： p 压实衙的混合料容量，可按2 3 3 t m a 取用； e 沥膏摔和设备的骰料能力( t h ) 。 邵明建在沥青路筒机械化施工技术与质鬃控制中对作业速度论述如下。 “施工作监速浚的确定可由俸攮质爨簧求和搅猝站挠力及羧存、运输能力等 因素综合考虑。对2 0 0 t h 摔和站，配备1 5 辆1 7 t 自卸运科举，谯次摊铺宽度为 t 2 m 、簿度为5 e 撙路嚣蟊季，摊镣税韵速度沌2 ，5 m m i n ，魏时铺筑效聚院较疆怒。” 3 论文论述 笔赣瓣涯雉攀关于沥脊滢合糕摊铺梳摊镶速魔方瑟靛论文徽了调磷，麴纳翔 下寝。 表2 - i 作辩论文嚣掰发表刊物麓表期数贾码 马缕荣、_ 棼纛蜂、a 瓣撵镊鞔在薄筑鼹辍壤与莲工 i 9 9 9 。i4 0 - 4 1 鄣健菜菇速公鼯施工 橇械纯 中戆瘟翊 蜜链文、警希镜￥o g e l 筑路祝械与旄工 l ? 。22 0 - 2 2 s u p e r l 8 0 0 酒毒搬械他 混凝摊镶瓿使 用 ，诤安、辆意星酒除溽毒淀凝筑路掇簸与耀一j ： 1 9 9 9 。2垂l 一4 2 摊镧虮僚机特料帆城化 蓦囊兹纛摊镳质 鬣缺陷的对婕 i 苇俊宝、物姆出提凑沥青捏凝土缓照机壤与麓1 ： 2 0 0 0f 3 6 - 3 8 路颇摊铺质艇问机械化 题的探讨 柴万国、毪只松、摊铺撬掺筑黯瓣罴竟汪交遴秘蒎 2 0 0 2 1 2 0 2 3 张力翰、于洪洋基屡技术的鹾究 及应鲻 冷t ：器使用a b g 摊铺机辽宁交通科技 2 0 0 2 ，22 7 - 2 8 镄筑黪囊控制壤 量应波意的几个 蛔露 郑褒权、孙伸垒浅谈路恧基层的东北公路2 0 0 1 44 0 - 4 1 摊铺技术 张阑云、郭庚惠、浅谈沥青混凝筑路机械与施= l ： 2 0 0 0 6 4 3 _ 4 4 张辫栋摊镳帆摊铺稳定蛾壤纯 层施工技术 遘乏懂、卜涟富沥青路蘧机械俄 辽宁交遥辩接 2 0 0 0 22 9 3 2 施工 邢华、刘链、沥鬻混凝土摊铺筑鼯枫械与施工 2 o 。l 4 8 唾9 张水禄机稳定层摊铺技机械化 米 陈景星、郭成杰、 进口沥青混凝士筑路机械与施工2 0 0 2 32 7 3 1 蠲硫牮、饶永生摊铺枫造型飘械优 刘街洋、关缯裘城市沥青路面施 湖南城建商等专 1 9 9 9 32 7 - 3 0 工机群的选爨与科学梭学报 配饔 刘杰、都诩公貉工程机械的 工程机械与维修 l 孽9 7 1 03 2 3 3 合理使用c 七 繇春丽沥青溱凝熊铺 便捌傈葬 2 8 0 3 器 9 4 固5 视施工技巧 张永舔、张瓣出、 沥毒满凝摊铺黑忿江交通辩投l 9 9 33 7 3 8 裁撅求、予滚斌 税耱工技术 鲸台分辑了这些论文，摊铺视纳撼铺速度大都选择在3 m 屈i n 左右。 4 原因分柝 造成营内沥青摊铺机的话渡速度营遍在3 m m i n 左蠢，躲纳如下： 1 ) 最主要的是管理 戳为我国秘前梳褫纯施工缀织的管理永乎低，律鼗速度挺离后，机械揲佟鬻 的承平，机器的技术状态，施c 人员的相互配台等等，都跟不上，只能靠降低机 嚣的作渡速度，鄄降低税器的伟渡效率为代价来徐障施工进行，大部分入认为作 业速度越慢越好。 2 ) 梳器设备不配套 沥脊混合料凝士拌和设备、压路机缀与主导设备摊铺机生产能力不配套，导 致经鬻镶的等牵摹现象，为了防止翔等瓣褥密现静横行接缝，不得不降低摊镛枫的 作业速发，以维持连续不断摊铺这一原则。 3 ) 路嚣爱鬃考虑 考虑到速度过快，单位面积沥青混凝土受振捣、振动强度不够，易出现摊铺 屡拉毛，获瑟影镌臻嚣警整瘦霸摊镰初密实度。 4 ) 摊铺经验 国蠹摊镶砉f 1 生产厂家生产懿攘镑撬绘毽豹髂犍速度怒0 - 2 0 m r a i n ，霉致焉户 认为机器可以工作的速度是从零开始，光级调速。实际上速度过低不仅造成摊铺 速痉不稳定，弱辩孬装滚压系缓瓣怂效攀瞧会耱之降低，整援豹动力性耱经济毪 都会变熬。 2 i 2 捧镭梳箨攮速痍设计蕊状 经过调研，除了镇泼牮晨华遴的摊镳枫於，嚣内外撵镳援设诗的最大作监速 度几乎都在1 2 m m i n 以上，具体情况如下袭。 寝2 2 国内外厂家代表摊铺机型号设计摊铺速度 i r - a b g t i t a n 3 2 6 沥毒摊铺帆 o - 1 6 m m i n i l l - b k p f - 5 5 0 0 履带式摊铺机o - 7 3 m m i n d f l 4 5 c s 履带式摊铺机 德玛捂0 - 2 3 m 燕i n d f l 3 5 c 短带斌摊铺枫 f 1 8 1 c s 履带式摊铺机 戴纳派竞0 2 0 r e r a i n f 1 4 1 c 屦带式摊铺机 福格勒超级1 8 0 0o - 1 8 m m i n 辐捂勒 福格耪超级2 5 0 0 o - 1 8 m m i n 福格勒超级2 1 0 0 一co - 2 5 m m i n _ t 7 5 0 0 全液压稳定土拌摊铺 天津鼎盛o - 1 2 m i n 机 l t i j l 2 0 摊铸视0 1 9 m r a i n 兰一重工 l t u 9 0 沥青摊铺机0 8 - 1 2 m m i n 肇震鼙通 w l t l l 2 5 0 0 型爹功能摊镳规2 0 0 - 3 ，3 4m 钿i n w l t l 9 0 0 0 型多功穗摊铺机 2 0 0 6 2 5m m i n l t l 4 5 0 0 b 型履带式摊铺机 2 。0 3 6 0 7m m i n 中赣重科l t u l 2 0 沥青摊铺祝0 1 9 m m i n 卜 l t l 2 0 0 臌带式沥青混合料摊 0 一1 6 m m i n 镛撬 l t l 5 0 0 履带式沥青混合料摊 0 1 6 m m i n 铺壤 l t 7 0 0 履带式沥青混合料摊 0 一1 9 6 m m i n 镶瓿 t i t a n4 2 3 摊铺机 0 1 6m m i n f陕建 t i t a n3 2 5 摊镶税 0 1 6 m r a i n r p 4 5 0 l 沥毒混凝土摊铺机 i 档：3 3m m i ni i 档：7 0 m m i n 徐工r p 7 0 0 渊青混凝摊铺机 o 1 8m m i n r p 6 0 0 沥青混凝土摊铺机 0 1 8m 向i n 摊铺枫实际施工作业速度为3 5 m m i n ，且大部分在3 m m i n 以下，而摊铺机的 设诗豹最大侔监速发夭都在2 0 m m i n 2 莹右，这样实际土摊铺枫在工程条件下的使 用速度为最大设计遮度的i 4 - i 6 ，同样的机测或技术性能参数大致相同的机烈 鏊舞施王缆糯戆箨照速度丈鄹在l o r e r a i n 左露。差溺翔魏之大豹作鼗速度，瀚题 出张什么地方昵? 攘镶辊赣诗者邈求梳嚣豹最大撵渣效率，激箨照速度螽莛技术搔标，设计摊 铺速度越高鞭好：使用者从工程实际出发，需要机器低速作业。二者认知上出现 了镶差，那么楚论哭蠢一令，邸羲楚溪毒靛态速终鼗速度摊镶梳不邋台我卺豹蓠 情或者说不能够适应我国的工程条件。 2 2 摊镳飘低速俸盈稳定性实骏研究汹豫掰搦 为了研究摊铺极低速下，作业速度受载耱变化影峨薅况，选择攘镝极摊镳蓐 路两预压密实度变化和行驶液压系统压力与流量变化作为研究手段。实验样机选 择正在兰临糍速公路施工的髓安筑路机械厂l t l 2 0 0 型沥青混合料摊镳凝。 2 2 1 实验一 摊铺机撵铺盼预压密实发受摊镧速度影响镁大，摊镳速度增大，预压密实度 降低a 因诧，设想通过测定摊铺机摊铺的预趱密实度变化来分析摊铺机摊铺速度 的变化情况。 在施工现场经过韵查，摊铺基艨时，翻卸卡车一车料，l t l 2 0 0 摊铺机能够 摊铺5 米，因藏在一车料的摊铺范围内，等距选择测试点，如下图。 。 测试点2 5 来 测试点3 测试点4 铡试点5 铡试点8 3 摊铺飘藕避方简 墅2 - 1 密实发溅试点势毒圈 摊铺机摊铺旗层，摊铺宽度为l i 5 m ，摊铺速度为1 5 m m i n ，熬做了3 缀实验， 翅灌砂法，进蟹鞭压密实度检测，测试数据翔下褒。 寝2 - 3 ：第一组数据( 2 0 0 4 6 2 5 ) 项墨测试点1涮试点2褪l 试点3 溯试点4 测试患5 测试点6 湿士重4 8 2 54 8 3 06 5 8 0 6 1 8 04 9 8 05 1 1 0 燧+ 砂 8 7 0 08 7 0 08 7 8 7 0 0 8 7 0 0 8 7 ( 前) 簿+ 砂 4 4 4 04 3 6 53 5 0 5 4 1 5 0 4 3 5 54 2 1 0 ( 前) 湿密度 2 01 9 72 ，1 62 。3 72 0 21 9 9 干密度 1 9 01 8 62 0 52 2 519 21 8 9 密实度 8 l 。78 0 08 7 89 6 ，68 2 ，38 l 。l 预罐密实度数值分析： 均值：8 4 9 2 均方差：5 7 8 变化幅悠：m a x = 9 6 6 ：m i n = 8 0 。0 m a x m i n = 1 6 6 交纯幅毽酉分眈： 9 6 6 - 8 4 9 2x 1 0 0 ；1 3 + 8 8 4 。擘2 。 8492-五-800loo。58849 2 一 表2 - 3 ：第二组数据( 2 0 0 4 6 2 5 ) ( 2 3 ) 项目测试点1测试点2测试点3测试点4 测试点5 测试点6 l 湿士重5 9 2 04 5 7 0 4 2 8 05 6 5 0 4 0 0 0 篱+ 砂 8 7 0 08 7 0 08 7 0 08 7 0 08 7 0 0 ( 前) 筒十砂 4 0 1 03 9 5 5 3 9 3 0 3 9 2 04 8 8 0 ( 时) 漫密度2 2 21 6 91 9 4l 。4 31 3 4 予密度 2 1 0 1 6 0 1 8 41 3 5 1 2 6 密蜜度 9 0 26 8 。67 8 85 8 o5 4 2 颓压密实度数餐分拆； 均德：6 9 9 6 筠蠢差：1 3 2 7 变化幅值：m a x = 9 0 。2 ：m i n = 5 4 2 m a x - m i n = 3 6 变化幅值百分比： 9 0 2 - 6 9 6x l o o 。2 9 6 6 9 6 ” 6 9 6 - 5 4 2x1 0 0 ；2 2 。l 6 9 6 7 ” 表2 - 4 ：第三组数据( 2 0 0 4 6 2 5 ) ( 2 4 ) |项强测试点l测试点2 测试赢3测试点4测试点5测试赢6 湿士重 4 0 7 03 4 0 54 5 1 55 5 7 03 9 7 0 6 0 9 0 r 篱+ 移 8 7 0 08 7 0 08 7 0 0 8 7 0 08 7 0 08 7 0 0 ( 前) 簿+ 砂 5 2 0 05 1 9 54 6 4 53 8 8 5 5 0 5 53 5 7 5 ( 前) 湿密痰 2 2 l1 8 52 ，0 3 2 0 32 ，0 42 0 5 f 密度2 0 91 7 41 9 21 9 1 5i 9 3 l _ 9 4 篱实瘦 8 叠87 5 08 2 3 8 2 28 298 3 4 预压密实度数值分析： 均值：8 2 5 7 均方差：4 2 4 变化幅值：m a x = 8 9 6 ：m i n = 7 5 0 m a x - m i n = 1 4 6 变化幅值百分比： 笺笋x o o n 以铡 。吲 8 2 5 矿7 - 7 5 0 1 0 0 - 9 2 o 三组数据的预压密实度交化幅值最大是3 6 ，最小的也是1 4 6 。预压密实度的 变化幅值最大的为2 9 6 ，最小的是5 8 。从这些数据可以看出，低速下摊铺 机的预压密实度变化很大，倒推过去，可以知道摊铺机的摊铺速度波动较大。 2 2 2 实验二 在行驶马达的进口，记录了l o 组数据( s e n s o w i n ) ，每组数据都是记录摊铺 机摊铺一车料，从开始到结束的过程。下面挑出一组具有代表性的数据进行研究。 图2 - 2 液压马达进口压力与流量曲线 上面一条曲线是行驶马达进口压力曲线，下面一条曲线是同步记录下柬的行 驶马达进口流量曲线。为避开起步和最末时的工况，选择1 0 0 0 6 9 s 一2 4 0 8 8 7 s 进 行数据处理。摊铺机的摊铺速度为1 5 m m i n 。 1 流量( 1 m in ) 均值：9 2 0 1 3 1 6 l m i n 均方差：0 1 7 7 8 ll m i n 变化幅值：l m a x = 9 7 0 5 1 m i n ：l m i n = 8 7 9 1 m i n l m a x l m 2 n = o 9 1 5 1 m i n 变化幅值百分比 袭2 - 5 流量分布情况 9 3 0 5 - 9 , 2 0 1 3 1 6x l o o 。5 4 7 9 2 0 1 3 6 9 2 0 1 3 6 - 8 7 9 1 0 0 。44 7 9 2 0 1 3 6 。” ( 2 6 ) 范围8 7 9 8 9 7 38 9 7 3 - 9 1 5 69 1 5 6 9 3 3 093 3 9 9 5 5 295 5 2 9 7 0 5 起1 t l 一3 23 3 2 0 12 0 2 3 9 33 9 4 - 4 9 04 9 i 一5 0 9 数目 3 21 6 91 9 29 71 9 百分比 6 ，2 9 2 1 4 】3 7 7 2 1 9 0 6 3 7 3 单位：l m i n 2 压力( b a r ) 均值：1 3 5 5 2 1 2 b a r 均方差：1 7 2 6 5 6 1 b a r 变化幅值：m a x = 1 7 1 6 7 5 b a r ；m i n = 1 0 5 4 9 5 b a r m a x - m i n = 6 6 1 8 b a r 变化幅值百分比 压力分布情况 表2 - 6 笔嬲产舢纠z m 。州 1 7 1 6 7 5 - 1 3 5 5 2 1 2 x 1 0 0 。2 6 ，6 8 1 3 5 5 2 1 2 。 范1 0 5 4 9 5 1 1 8 7 3 l1 1 8 7 3 1 1 3 1 9 6 71 3 1 ，9 6 7 1 4 5 ，2 0 31 4 5 2 0 3 1 5 84 3 91 5 8 4 3 91 7 1 6 7 5 围 起 1 1 1 61 1 7 - 2 】82 1 9 - 3 5 43 5 5 4 4 8 4 4 9 5 0 9 i 卜 数 1 1 6 1 0 21 3 6 9 4 6 l 目 百 分 2 2 7 9 2 0 0 4 2 6 7 2 1 8 4 7 1 19 8 9 比 翠位：b a r 3 结论 瀛登的辐德变纯百分沈，可以近似的反映摊铺速艘交纯。压力静波动为 2 2 1 6 和2 6 6 8 ，造成了流量的变化，从而引起摊铺速度的波动，影响摊铺路面 靛质量。 2 3 小络 1 摊铺机目前的设计速度不合理 姣上嚣懿磅究霹疆麓逡，当拣镶撬工终在3 m m i n 露，嚣莰诗瓣最大摊镛速爱 猩2 0 m m i n 左右，泵正好正作在额定排量的1 4 内，造成了髌个行驶液压系统的低 效率。为系统控镶提出了难题，蠖速足乎建戳实瑷。 2 提出改进方案 针对上嚣磅究所出现懿阕趱，提出? 鲤下的孵决办法。 1 ) 从篱理的角度 提离拌台设备螅生产效率、纨群捺嗣痒业能力帮极援设备施王缀缓与蛰理毙 力，将现有摊铺机作业谯度在工程实际应用中提高至6 m m