学术论文毕业论文沥青混凝土摊铺机工作装置控制系统设计.docx
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学术论文毕业论文沥青混凝土摊铺机工作装置控制系统设计
【毕业论文】沥青混凝土摊铺机工作装置控制系统设计
刘宗键:
TITAN423型沥青混凝土摊铺机工作装置控制系统设计
前 言
近几年,我国经济取得了突飞猛进的开展,同时我国公路建设事业特别是高等级公路建设事业也进入一个新的开展时期。
其中沥青路面以具有经济效益好,资源充分及对水文地理环境的适应性好等优点,而被全国各省市所重视。
到2021年底,我国公路网总里程到达398.4万公里,五年新增63.9万公里。
其中,高速公路由“十五〞期末的4.1万公里开展到7.4万公里,五年新增3.3万公里,居世界第二位。
按照国务院公布的高速公路网开展规划,中国正在全力以赴地加快国家高速公路网主骨架建设。
新路网由7条首都放射线、9条南北纵向线和18条东西横向线组成,简称为“7918网〞,预计“十二五〞末,能根本建成。
届时,中国高速公路通车总里程将有望达10万公里,超过美国跃居世界第一。
公路建设的快速开展必将促进公路施工机械化的开展,在高速公路的施工中,由于沥青路面具有行车性能平稳,舒适,噪声小,经久耐用,易于维护等特点,所以在高速公路的建设中,我国的绝大局部高速公路都采用沥青混凝土路面。
沥青混凝土摊铺机是将沥青混合料搅拌设备搅拌合格的沥青混合料铺筑成路面的专用设备,它直接影响着摊铺路面的平整度和密实度等,从而影响路面质量和寿命。
摊铺机控制系统是摊铺机主要工作装置之一,沥青摊铺机控制系统的控制水平上下直接影响的摊铺的质量。
与国外相比,国内工程机械生产厂家在沥青混凝土摊铺机全液压动力系统匹配方面所做的研究工作不多,尤其在控制技术方面几乎处于空白,导致国内引进生产或自行生产的产品在液压和控制关键技术方面全部依赖进口,在技术上的差距越来越大。
基于目前现状,国家已启动863方案工程—集群智能化工程机械,追踪国外先进技术,开展提升摊铺机技术的研究与开发工作。
本课题将对TITAN423型沥青混凝土摊铺机工作装置控制系统进行研究,本文从摊铺机的总体机构出发,通过对摊铺机的根本结构和工作原理分析,完成TITAN423型沥青混凝土摊铺机工作装置液压控制系统和电气控制系统的设计。
由于现代沥青混凝土摊铺机是集机械、液压、电子、通信等多学科的融合技术,学科跨度大,设计的知识面广,要求设计者有丰富的实践经验,这是本人能力和水平难以胜任的,同时说明书中一定存在不少谬误之处,欢迎各位老师同学批评指正。
目 录
TOC\o"1-3"\h\z\u l"_Toc295725891"前 言REF_Toc295725891\h1
l"_Toc295725892"摘 要REF_Toc295725892\hI
l"_Toc295725893"ABSTRACTREF_Toc295725893\hII
l"_Toc295725894"第1章绪 论REF_Toc295725894\h1
l"_Toc295725895"1.1沥青混凝土摊铺机现状和开展趋势REF_Toc295725895\h1
l"_Toc295725896"1.1.1沥青混凝土摊铺机开展历史REF_Toc295725896\h1
l"_Toc295725897"1.1.2国外摊铺机现状与开展趋势REF_Toc295725897\h2
l"_Toc295725898"1.1.3国内研究现状与开展趋势REF_Toc295725898\h3
l"_Toc295725899"1.2沥青混凝土摊铺机的分类REF_Toc295725899\h5
l"_Toc295725900"1.3国内外摊铺机控制系统研究与应用现状REF_Toc295725900\h7
l"_Toc295725901"1.4研究重点REF_Toc295725901\h8
l"_Toc295725902"1.5技术路线REF_Toc295725902\h9
l"_Toc295725903"第2章沥青混凝土摊铺机的根本结构和工作原理分析REF_Toc295725903\h10
l"_Toc295725904"2.1TITAN423型沥青混凝土摊铺机的根本结构REF_Toc295725904\h10
l"_Toc295725905"2.1.1发动机REF_Toc295725905\h10
l"_Toc295725906"2.1.2底盘REF_Toc295725906\h11
l"_Toc295725907"2.1.3行走装置液压系统REF_Toc295725907\h12
l"_Toc295725908"2.1.4工作装置REF_Toc295725908\h13
l"_Toc295725909"2.2沥青混凝土摊铺机的工作原理REF_Toc295725909\h13
l"_Toc295725910"第3章沥青混凝土摊铺机工作装置结构分析REF_Toc295725910\h15
l"_Toc295725911"3.1沥青混凝土摊铺机的工作装置REF_Toc295725911\h15
l"_Toc295725912"3.1.1推辊REF_Toc295725912\h15
l"_Toc295725913"3.1.2料斗REF_Toc295725913\h15
l"_Toc295725914"3.1.3刮板输送机REF_Toc295725914\h15
l"_Toc295725915"3.1.4螺旋布料器REF_Toc295725915\h16
l"_Toc295725916"3.1.5振捣装置REF_Toc295725916\h17
l"_Toc295725917"3.1.6熨平装置REF_Toc295725917\h19
l"_Toc295725918"3.2熨平装置的调整和自动找平系统REF_Toc295725918\h19
l"_Toc295725919"3.2.1熨平板的浮动原理REF_Toc295725919\h19
l"_Toc295725920"3.2.2熨平板初始仰角的调整REF_Toc295725920\h21
l"_Toc295725921"3.2.3熨平板拱度的调整REF_Toc295725921\h22
l"_Toc295725922"3.2.4自动找平系统REF_Toc295725922\h22
l"_Toc295725923"第4章工作装置液压系统设计REF_Toc295725923\h25
l"_Toc295725924"4.1工作装置液压系统设计要求REF_Toc295725924\h25
l"_Toc295725925"4.2摊铺机主要技术参数REF_Toc295725925\h26
l"_Toc295725926"4.2.1工作装置工况分析REF_Toc295725926\h26
l"_Toc295725927"4.2.2摊铺机主要技术参数确定REF_Toc295725927\h26
l"_Toc295725928"4.3拟定液压系统图REF_Toc295725928\h27
l"_Toc295725929"4.3.1刮板输送器液压系统REF_Toc295725929\h27
l"_Toc295725930"4.3.2螺旋分料液压系统REF_Toc295725930\h28
l"_Toc295725931"4.3.3振捣器液压系统REF_Toc295725931\h29
l"_Toc295725932"4.3.4振动液压系统REF_Toc295725932\h30
l"_Toc295725933"4.3.5自动找平液压系统REF_Toc295725933\h31
l"_Toc295725934"4.3.6熨平板提升液压系统REF_Toc295725934\h32
l"_Toc295725935"4.3.7料斗门液压系统REF_Toc295725935\h33
l"_Toc295725936"第5章工作装置液压元件的计算和选择REF_Toc295725936\h35
l"_Toc295725937"5.1马达的选择REF_Toc295725937\h35
l"_Toc295725938"5.1.1输料马达的选择REF_Toc295725938\h35
l"_Toc295725939"5.1.2分料马达的选择REF_Toc295725939\h36
l"_Toc295725940"5.1.3振捣马达的选择REF_Toc295725940\h37
l"_Toc295725941"5.1.4振动马达的选择REF_Toc295725941\h38
l"_Toc295725942"5.2泵的选择REF_Toc295725942\h39
l"_Toc295725943"5.2.1输料泵的选择REF_Toc295725943\h39
l"_Toc295725944"5.2.2分料泵的选择REF_Toc295725944\h40
l"_Toc295725945"5.2.3振捣泵的的选择REF_Toc295725945\h42
l"_Toc295725946"5.2.4振捣泵的的选择REF_Toc295725946\h42
l"_Toc295725947"5.3液压缸的选择REF_Toc295725947\h43
l"_Toc295725948"5.3.1找平油缸的选择REF_Toc295725948\h43
l"_Toc295725949"5.3.2熨平板提升油缸的选择REF_Toc295725949\h44
l"_Toc295725950"5.3.3料斗门提升油缸的选择REF_Toc295725950\h45
l"_Toc295725951"5.4其他液压元件、辅助元件的选择REF_Toc295725951\h46
l"_Toc295725952"5.5液压系统的验算REF_Toc295725952\h47
l"_Toc295725953"5.5.1液压系统压力损失REF_Toc295725953\h47
l"_Toc295725954"5.5.2液压系统发热温升的计算REF_Toc295725954\h48
l"_Toc295725955"第6章工作装置电气系统REF_Toc295725955\h51
l"_Toc295725956"6.1沥青混凝土摊铺机电气系统组成REF_Toc295725956\h51
l"_Toc295725957"6.2工作装置电气系统设计REF_Toc295725957\h51
l"_Toc295725958"6.2.1螺旋分料器电气系统REF_Toc295725958\h51
l"_Toc295725959"6.2.2刮板输送器电气系统REF_Toc295725959\h52
l"_Toc295725960"6.2.3调平电气系统REF_Toc295725960\h53
l"_Toc295725961"6.2.4振动、振捣电气系统REF_Toc295725961\h53
l"_Toc295725962"6.2.5熨平板防降、爬电气系统REF_Toc295725962\h54
l"_Toc295725963"第7章总结与展望REF_Toc295725963\h56
l"_Toc295725964"7.1结论REF_Toc295725964\h56
l"_Toc295725965"7.2展望REF_Toc295725965\h56
l"_Toc295725966"参考文献REF_Toc295725966\h57
l"_Toc295725967"致 谢REF_Toc295725967\h58
TITAN423型沥青混凝土摊铺机工作装置控制系统设计
工程机械专业毕业设计〔论文〕
II
57
摘 要
沥青混合料摊铺机是用来铺筑沥青混凝土路面的专用机械,它将拌合好的混合料按照一定的技术要求〔截面形状和厚度〕均匀地摊铺在下承层上,并给以初步捣实和整平,既可以大大提高铺筑路面的速度和节省本钱,又可以提高路面的质量。
控制系统是摊铺机的重要组成局部,为了更好的获得路面摊铺质量,在沥青混凝土摊铺机上,广泛成功地运用了液压技术及电子技术。
本设计主要通过对TITAN423型沥青混凝土摊铺机的根本结构和工作原理分析、TITAN423型沥青混凝土摊铺机工作装置结构的系统分析、论证,应用机电液一体化技术,完成TITAN423型沥青混凝土摊铺机的工作装置控制系统设计。
关键词:
沥青混凝土,摊铺机,工作装置,控制系统
ABSTRACT
Asphaltpaversareusedtopavinggradeasphaltandothermaterialswithspecialmechanical,itwillinstallsomemixingagoodmixtureoftechnicalrequirements(sectionshapeandthickness)arespreadevenlyonthenextcommitmentlevel,andtogivepreliminarytampingandleveling,itwillgreatlyenhancethespeedandroadsurfacecostsavings,butalsocanimprovethequalityofroads.
Controlsystemisanimportantpartofthepaver.Inordertogetabetterqualityaccesstoroadpaving,theasphaltpaverwidelysuccessfuluseofhydraulictechnologyandelectronictechnology.ThisdesignmainlythroughtheasphaltconcretepaverTITAN423thebasicstructureandworkingprincipleofanalysis,TITAN423asphaltpaverworkunitstructureofthesystemanalysis,feasibilitystudies,applicationofhydraulicintegration,completeTITAN423asphaltpaverMachineControlSystemforthework.
Keywords:
Asphalt,Paver,Attachment,ControlSystem
58
第1章绪 论
1.1沥青混凝土摊铺机现状和开展趋势
1.1.1沥青混凝土摊铺机开展历史
沥青混凝土摊铺机是进行沥青混合料摊铺作业的主要机械设备,它用来将拌制好的混合料按照路面的形状和厚度均匀的摊铺在已经修筑好的路基或路面基层上,并给以初步的振捣压实和整平,形成满足一定厚度、宽度、平整度和密实度要求的基层或面层。
在沥青面层机械化施工中,沥青混凝土摊铺机是不可缺少的机种之一,广泛用于与公路、城市道路、码头和大型停机场的沥青混凝土摊铺机作业中。
在20世纪30年代之前,沥青摊铺机尚未出现,各种类型的沥青路面铺设主要有人工来完成,当时沥青混合料主要用于城市道路建设,铺设时需要大量劳动力,质量难以保证。
1931年圣路易斯道路展览会上首次展出了由美国Barber-Greene公司研制的沥青混凝土摊铺设备。
该机使用螺旋输送机摊平混合料,用20英尺宽刮板对道路进行刮平,机器在预先铺设的轨道上,有一台路拌设备牵引。
其后机器经改进,有原来的牵引式改为自行式。
1933年,Barber-Greene公司对摊铺机技术作了进一步改进,生产出了具有现代雏形的摊铺机,该机由两大局部组成:
牵引装置和熨平装置。
直到20世纪50年代,Barber-Greene公司先后生产出了BG-79型〔1934年〕、BG879型〔1936年〕、BG879-A型(1940年)摊铺机,这一时期该公司的摊铺机成为世界上各生产厂家参考的标准机型。
进入20世纪60年代,由于液压技术及机电液一体化技术的应用,自动找平系统在摊铺机上逐渐普及,液压驱开工作装置如熨平板的振动系统、振捣梁的振捣系统和刮板输料系统等得到应用,但液压驱动行走系统才刚刚起步,机械传动仍占主导地位。
进入20世纪80年代,随着液压技术及电子控制技术的不断开展,全液压驱动的履带式摊铺机、轮胎式摊铺机得到了广泛的应用。
1987年,交通部西安筑路机械厂与交通部公路科研所合作,引进了德国DYDAPACHOSE公司的摊铺机制造技术,分别研制出摊铺机宽度为3~12m的摊铺机。
之后徐州工程机械厂和陕西建筑机械厂先后从德国V?
GELE公司和ABG公司引进了国外高性能大型摊铺机制造技术,形成了批量生产能力,摊铺机生产数量、规格、种类、功能都在急剧增加,整机的技术性能得到了普遍提高。
这一时期工作装置的控制以电开关量为主,行驶控制以模拟电路控制为主,自动找平控制技术的研究和应用进一步深入。
现代科学技术向传统产业部门的渗透和应用是当代新技术的重要特征和组成局部。
机电液一体化技术的开展正是反映当代新技术革命这种大趋势的典型代表,它集中表达了现代科学技术对传统机械产品的渗透改造。
先进的筑造养路机械集机、电、液等当代高新技术于一体,液压传动元件和技术是工程机械的主要特点,电子控制是工程机械技术创新的主流,它在很多程度上表达和决定了车辆的整机性能。
1.1.2国外摊铺机现状与开展趋势
美国、欧洲和日本等工业兴旺国家和地区均有摊铺机专业制造厂商与相应的开发研究机构,随着市场需求和科技进步而不断的开发出一代又一代的新产品。
例如从1931年就开始生产制造摊铺机的美国BLAWKNOX公司,目前已经开发研制出了2.5m-12.5m全系列轮胎式或履带式摊铺机,共有20多个品种,获得22项专利技术,年生产能力已经到达2000台套。
此外,ABG、V?
GELE、DYNAPAC、DEMAG、MARINI、BTELLI和CATERPILLAR等厂家生产制造的系列摊铺机产品,在国际市场有一定知名度。
其中从20世纪80年代开始开发研制的高密实度摊铺机具有多种结构形式,预压密度要比标准摊铺机高5%~7%,有效的提高了摊铺机的摊铺质量和生产效率,减少对摊铺层材料的压实遍数。
尤其是对于摊铺需要快速成型的碾压混凝土材料以及各种基层、底基层材料,效果良好,受到了施工单位的欢迎和好评。
美国INGERSOLL-RAND集团在开展过程中,相继兼并了德国ABG公司和美国BLAW-KNOX公司,其目的是要在国际市场对摊铺机市场进行垄断,ABG公司的产品是目前国际市场首选品牌,其大型摊铺机在中国市场占有率较高,ABG、BLAW-KNOX被兼并后,形成了INGERSOLL-RAND、Wirtgen和DYNAPAC&DEMAG三足鼎立的态势,国际上著名的工程机械企业经过不断的洗牌和重新组合,2021年6月,V?
LVO又新购了INGERSOLL-RAND,这样就形成了新的格局。
SDYNAPAC在天津保税区建立了单独厂—DYNAPAC工业(中国〕,INGERSOLL—RAND已经与1997年在无锡经济开发去单独建立了摊铺机组装厂—INGERSOLL-RAND〔中国〕,2001年在北京展出了该公司与BLAW-KNOX和ABG公司最新技术的摊铺机。
兴旺国家十分重视沥青摊铺机的研究与开发,摊铺机技术不断开展和完善。
目前,沥青混凝土摊铺机已形成系列,能充分满足各种工程的需要。
在技术开发和产权开发上,成熟的运用了机电液一体化技术,使沥青摊铺机具有结构合理、功能完善、性能稳定、平安可靠和易于维修等优点。
并且仍在不断采用新理论、新技术、新工艺、新材料。
改进机构和性能,使产品不断更新换代,如前桥的悬挂方式及跟后桥双驱动等新机构不断出现。
目前,国外沥青摊铺机开展趋势,可以归纳以下几点。
〔1〕产品系列化
为了满足高等级公路路面平整度的要求,减少路面纵向接缝,沥青摊铺机大型化。
目前稳定在最大摊铺宽度12~14m,有的到达16m。
同时,为适应路面养护的小型工程施工的需要,小型摊铺机也得到很大的开展。
〔2〕国际上兴旺国家正在用全液压,全自动的先进摊铺机代替各种型号老产品,其技术性能特点是:
作业速度的自动控制,采用脉冲传感器、信号放大器和比例控制技术对摊铺机作业技术进行恒速控制,使其不受外界的干扰。
供料速度自动控制,通过超声波传感装置连续监测熨平板前混合料的多少,控制刮板输料器和螺旋分料器的驱动机构,使其相应的增减速度,到达均匀、稳定、连续的供料、
〔3〕先进的施工工艺及养护技术的开展,使新的设备不断涌现,如薄层带乳化沥青喷洒装置的快速摊铺机和双层摊铺机等。
〔4〕人性化和精细化的设计动向。
近期的展览会上展出国外摊铺机产品,整机布局合理,驾驶室可整体翻起等,更便于维修保养人员进入维修,上述改进充分表达了人性化设计理念。
〔5〕双层沥青混合料铺层一次性完成。
1.1.3国内研究现状与开展趋势
我国在20世纪五六十年代,修筑沥青路面大都采用二级以下的公路标准。
当时曾从日本等国进口少量的摊铺机,由于受当时各方面条件所限制,也仅限于少数城市的个别路段施工。
20世纪七十年代初期,交通部公路科学研究所和交通部西安筑路机械厂共同开发研制了我国第一台摊铺宽度为4.5m的LT6型轮胎式沥青混凝土摊铺机,迄今为止该机已成为我国累计产量和年产量最多的摊铺机品种。
为了进快的掌握和赶上世界先进技术水平,交通部西安筑路机械厂与交通部公路科学研究所合作,与1987年引进了德国的DYNAPAC-HOSH公司的摊铺机技术。
经过消化吸收和国产化的工作,分别研制出摊铺宽度8m的LTY8〔轮胎式〕GILY7500〔履带式〕高级摊铺机,并形成批量生产的能力,国产化率到达80%以上。
1989年,徐工集团筑路机械分公司从德国V?
GELE公司引进了具有世界领先水平的沥青混凝土摊铺机生产制造技术,经过十多年的消化、吸收、改进和技术创新,目前是国内最具实力、品种最齐全的摊铺机生产制造厂家。
2000年通过投放,形成了我国第一条年生产能力500台得摊铺机装配流水线。
该公司于2000年推出具有国际先进水平的,代表我国摊铺机制造水平的RP800型沥青混凝土摊铺机。
该
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