基于LTUY900型全液压摊铺机电加热系统的改造

西安思源学院工学院 赵 璐 贾 先

西安思坦仪器股份有限公司 熊 森

一、引言

摊铺机是用来将拌制好的混合料均匀地摊铺在已整好的路基或基层上的专用设备。在摊铺过程中，首先接受由自卸汽车运来的混合料，再将其横向铺散在路基或基层上，最后加以初步压实、整形，形成一条有一定宽度、一定厚度和一定形状的铺层。沥青混合料被料斗中的刮料板传送至螺旋布料器，螺旋布料器把混合料沿全宽方向摊开，可调高度的熨平板将混合料刮到预铺高度，经振捣装置振实，熨平板底面以及振动器的共同作用，形成铺面。

（一）研究背景

传统的摊铺机熨平板加热采用摊铺作业前一次性加热的方法使熨平板各部分加热到一定温度后，随即停止加热，主要目的是防止熨平板过凉使摊铺路面出现拉丝现象。按熨平板的加热方式分类在道路施工中进行面层黑色物料摊铺时，鉴于黑色物料的物理特性，要求摊铺机的熨平板具备加热功能，以便在环境温度较低的工程施工过程中仍然能够保证所摊铺的物料的相关物理性能满足道路施工工艺的要求，因此用于路面黑色物料摊铺的摊铺机应该有相应的加热装置。熨平板的加热装置分为两大类，一类是以燃气燃烧作为热源完成熨平板的加热；另一类是以电加热方式来完成熨平板的加热。

1.熨平板燃气加热

燃气加热熨平板燃气加热熨平板在摊铺机上的应用比较广泛，在长期的发展过程中，燃气加热的方式也在不断的更新升级，早期用于机械加宽熨平板的的燃气喷嘴直喷式加热；有用于伸缩式熨平板的燃气风机火焰喷射式加热；随着技术的发展，近些年燃气加热的形式有了许多新的概念，出现了诸如燃气线加热方式、燃气面加热方式、甚至燃气红外加热等全新的技术，在后面的章节中我们会逐一进行介绍。

图1.1 传统的燃气加热熨平板

燃气加热熨平板的优点：加热速度快，在气源质量保证的情况下，可以很快将熨平板加热达到施工要求的温度需。结构小便于布置，由于摊铺机的结构复杂，包含了许多独立的系统，每一个系统都会占用相应的空间，所以对加热系统的各个部件能够合理的布置而不占用过多的空间这一点对于设计者来说尤为重要。

燃气加热熨平板的缺点：需要充足的气源，在气源紧张或燃气供应不方便地区无法正常使用；加热不均匀，由于火焰喷射范围的缘故，在局部区域温度会很快提高，而没有喷射的区域的温度上升速度缓慢；对气候环境敏感，有些结构的燃气加热方案在大风环境下会出现灭火现象。如图1.1为传统的燃气加热熨平板实物图。

2.熨平板电加热

电加热熨平板熨平板的加热是通过摊铺机自己配置的发电机发电，然后用电来对熨平板底板进行加热，小体积大功率的发电机和熨平板上的高效率高可靠性的发热管是它的核心技术环节。

电加热熨平板优点：在温度较低状态下，电加热方式相对于气加热方式具有更好的热效率。由于加热管可以合理的布置在熨平板上，因此电加热熨平板的加热可以达到十分均匀的程度。在气源紧张或燃气供应不方便地区，电加热具有独特优势。气加热燃烧将产生一定的废气，对环境产生一定的污染；电加热不存在对环境污染问题，满足对环保要求较高的地区使用。如图1.2为电加热熨平板的实物图。

图1.2 电加热熨平板

电加热熨平板缺点：电加热熨平板工作电压达到 380V，由于摊铺机是移动机械，并且是橡胶绝缘履带行走，所以整个机器没办法良好接地，因此较气加热摊铺机存在更多的安全隐患；电加热管与熨平板底板直接接触连接，在工作状态下，熨平板会产生一定的变形，同时夯锤，振动产生的整个熨平板的振动容易引起加热管的故障，出现问题时必须拆下底板并更换加热管，因此维护相对不太方便，故障点增多。另外由于摊铺机内部空间有限对发电机的体积必然的限制，导致无法安装足够大的发电机，从而电功率难以真正满足快速加热熨平板的需求， 所以电加热熨平板一般的加热速度相对燃气加热来说较慢。

二、研究目的与意义

近年来，国内摊铺机市场仍主要是以8m-9.5m摊铺机为主，占整个市场总量的45%，其中6-9.5米履带式液压伸缩熨平板占10%，可见此类机型深受客户青睐。摊铺机熨平板的加热方式一般为燃气式和电加热式，燃气式加热速度快，热效率高，而电加热式则更加简洁方便，加热均匀。而大多数厂家的这类机型熨平板加热方式均可选配电加热，近年来用户对熨平板电加热需求也越来越多。

沥青混合料的离析是指在存储、运输及摊铺过程中，沥青混合料受天气、施工机械和工艺等影响产生热量损失而出现温度差异的状况。沥青混合料的温度离析，会导致路面压实度不均匀，路面的平整度降低。研究表明，由于温度离析的影响，沥青面层的使用寿命大大缩短，严重离析的路面使用寿命会减少50%以上。因此要采取有效的措施减少温度离析现象的发生。

当铺设沥青路面时，需要根据沥青混合料的温度、环境气温等工况的不同，一般都要在施工前对摊铺机的作业装置熨平板进行加热。目前在用的摊铺机加热方式主要有两种气加热和电加热，相比较电加热方式，气加热在加热速度、熨平板受热均匀度，使用成本等方面，都具有一定的优势。传统的熨平板气加热方式是将火焰喷头设置在熨平板箱体的后部，喷头喷出的热气流经过设置在熨平板后方的导气管引入到熨平板箱体内部，其受热面积较集中，熨平板底板加热不均匀，影响路面铺设质量；且由于熨平板箱体结构和喷头设置问题，喷头上的热气流有反冒现象，在喷入导气筒的时候，会造成一定的热气流浪费。现有的某些熨平板气加热方式将火焰喷头设置在熨平板箱体的内部，在熨平板箱体内进行燃烧，避免出现上述问题，大大改善了加热质量和热气的利用率，然而，由于熨平板内部空腔相对封闭，一般在熨平板空腔的后下方会设置若干热气流的逃逸口，热气流在内部空腔循环后向熨平板后方流走，造成一定程度的热量浪费。

因此设计一种摊铺机加热系统，使摊铺机熨平板的加热更加均匀，在作业时尽可能的保持沥青混合料恒定温度，有效的降低沥青混合料的温度离析，提高路面摊铺质量有很强的研究价值。

三、研究现状

（一）气加热系统的特点

气加热系统采用燃烧液化气来加热熨平板底板，通过底板传热的方式来加热振捣梁，压实梁。液化气经减压阀送到各个喷火嘴，用点火器将各个喷火嘴点燃，从而在燃烧室内产生热量加热底板，达到熨平板加热的目的。气加热具有加热不均匀，加热速度慢且易产生局部过热而使底板产生退火降低耐磨性等缺点，但是气加热具有成本低廉，易改制等优点而广泛采用。图3.1为气加热系统的原理图。

（二）电加热系统的特点

通过主机上发动机带动发电机产生交流或直流电源，交流或直流电接于熨平板振捣梁、压实梁内部和熨平底板上的电加热棒而产生热量从而加热熨平板底板、振捣梁及压实梁。当摊铺沥青混合料，在工作开始之前要对上述各部位进行预热20分钟左右。电加热开关装于主机后板上。电加热具有加热速度快、加热均匀、加热范围广（可加热振捣梁，压实梁）且操作简单、安全环保节能等优点而被广泛采用。

四、主要设计内容

电加热系统基本原理为：柴油发动机带动液压泵，驱动液压马达使发电机产生电能，加热板利用电能产生热量，加热熨平板。如图4.1所示。

图3.1 气加热系统的原理图

图4.1 电加热系统

（一）主要技术参数

通过对原有9m液压伸缩熨平板的改造，实现摊铺前30min加热到100℃，具体的技术参数见表4.1所示。

表4.1 技术参数

图4.2 液压系统原理图

（二）主要技术特点

经过改造的LTUY900型全液压摊铺机具有以下特点：

1.在原有9米全液压型摊铺机液压系统的基础上做以升级，实现起来简单方便、成本低。

2.该产品选用全球著名品牌斯坦福（STAMFORD）陆用三相交流发电机，型号（PI142H2），拥有励磁增益启动系统、标准防护等级IP3、UL标准认证，输出稳定的电流值，给熨平板的电加热棒提供稳定的电源。

3.电加热控制采用专用的电控箱，电控箱上用来分配和控制电能，显示加热和报警信息，集控制电路、保护电路和加热电路于一体，操作便捷。熨平板合适位置安装有温度传感器，检测温度反馈到控制箱，实现温度自动控制。

4.根据熨平板结构定制，加热棒安装在熨平板对应位置，利用电能产生热量，加热熨平板部件，加热方式简洁方便。

（三）液压设计

在原有9米全液压型摊铺机液压系统的基础上做以升级。利用原有螺旋泵的反转驱动电加热马达，从而驱动发电机给给熨平板的电加热棒提供稳定的电源。只需增加一个力士乐A2FM32/61W型马达，实现起来简单方便、成本低。图4.2为液压系统原理图。

（四）加热棒的安装

类比其他厂家加热棒配置，根据下面的热工率计算公式，计算出该机型熨平板加热棒的总功率为31.2Kw，计算公式为公式（1）。

P——所需功率，Kw

C——工件材质的比热，KJ/Kg，铁为0.46，密度7.9KG/M

G——工件的重量，Kg

ΔT——工件的温升，℃

t——工件加热时间，S

η——感应电源的效率，一般取常数0.6～0.8

如图4.3为250m熨平板底板加热棒的布置，图4.4 为振捣刀头的布置。

图4.3 250m熨平板底板加热棒的布置

图4.4 振捣刀头的布置

五、电加热系统的使用

通过该系统的研究，我们结合生产实际中摊铺机电加热系统的用用，总结了具体使用方法，以下附有现场生产中的实物图。

图5.5 摊铺机熨平板电加热操控柜原理图及实物图

图5.5为摊铺机熨平板电加热操纵面板的原理图和实物图，左侧为原理图，右侧为实物图。在每天摊铺作业开始前，检测绝缘监测装在起动动力装置前，检查供电电缆的插头是否牢固和连接正确。

按下按键(5)/（测试），以触发起动红色显示灯(7)和警示喇叭(8)。

在检测结束后，通过按下按键(6)将警告喇叭(8)回位。

动力装置必须处于工作状态，熨平板加热系统才可以被起动。

如下选择搬钮开关(2)、(3)和(4)位置，可以独立进行循环加热：

45° 左侧= 自动(AUTO)

中间= 零点位置(0)

45° 右侧= 手动

90° 右侧= 开始

图5.6 摊铺机熨平板电加热电气柜的实物接线图

图5.7 摊铺机熨平板底板加热棒的布置及实物接线图

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