核桃+自动化微表处摊铺机设计+机械设计制造及其自动化专业毕业论文.docx

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1、新乡广播电视大学机械设计制造及其自动化专业（本）毕业论文自动化微表处摊铺机设计自动化微表处摊铺机设计学号：241001208692姓名：何涛指导教师：张松慧所在单位：河南高远公路养护设备有限公司答辩日期：2024年12月摘要微表处是用聚合物改性乳化沥青、骨料、填料、水等材料按照一定比例掺配、拌和,制成均匀的稀浆混合料,并按要求厚度摊铺在路面上,形成密实坚固耐磨的表面处治薄层。微表处摊铺机是完成微表处施工的专用设备。本文通过对微表处摊铺机现状的分析，提出了一种能实现精准配比的自动化微表处摊铺机设计方案。在方案中，首先介绍了设备的工作原理及结构，紧接着对其机械结构的设计、动力计算、液压设计以及电气

2、控制系统进行了较为详细的阐述。机械结构的设计主要包括底盘部分、供料系统、拌和系统、摊铺系统的结构进行了描述和图纸设计；动力计算通过对各个子系统所需动力的计算校核，选定了合适的发动机；液压设计主要是确定了各动作需用的液压泵、马达的型号规格；电气控制系统提供出了实现自动化控制的电路图及相关元器件。设计成果：1、设计说明书一份2、技术资料一套，包括全套图纸及工艺。该方案具有较强的可实施性，对微表处摊铺机的进一步研究具有一定的参考性。该方案的实施必将产生巨大的经济效益和社会效益，一则替代进口，节约外汇，二则能显著提升微表处施工的质量，对微表处工艺的推广起到积极推动作用，有效延长道路的使用寿命，节约资源

3、。关键词微表处摊铺机结构原理动力设计液压系统自动控制目录第1章概述11.1 前言11.2 国外、国内产品发展的现状21.3 微表处摊铺机的发展方向3第2章自动化微表处摊铺机工作原理及结构42. 1工作原理43. 2结构设置4第3章自动化微表处摊铺机的设计73.1机械结构设计83. 1.1底盘部分83. 1.2供料系统113. 1.3拌和系统161.1. 1.4摊铺系统161.2. 力设计171.3. 1各物料的最大出料量173. 2.2系统动力分配183. 2.3系统动力及辅助发动机选型223. 3液压系统设计233.3.1液压泵、马达的选择233. 3.2电液比例阀的选择243.3.3液压原

4、理图263.4自动化控制系统273.4.1控制程序流程图及电路图273.4.2主要控制元器件介绍294. 4.3各物料参数采集325. 4.4自动控制工作过程3233参考文献第1章概述1.1前言目前，我国公路交通事业取得了突飞猛进的发展，高速公路里程保有量不断攀升，逐渐构建起“十纵十横”公路的主骨架。一方面是道路的保有量在不断增加，另一方面是现有道路的超载、水损问题也日益严峻，随之而来的问题是如何加强道路养护，保持公路原有设计标准、延长服务使用年限成为重中之重。“微表处”，国际稀浆封层协会(ISSA)对聚合物改性乳化沥青稀浆封层一词的统称。微表处是用聚合物改性乳化沥青、骨料、填料、水按照一定比

5、例拌和并摊铺到原路面的薄层结构，在路面表层形成封闭，减轻水破坏损害，提高沥青路面的使用性能，延长道路使用寿命。同时微表处能适应迅速开放交通的需要，在高速公路、城市干道和机场道路上各种病害的修复中得到广泛运用，已成为国内外沥青路面技术发展的趋势。微表处技术所依托的物质条件是以聚合物改性乳化沥青为核心的新材料和以自动化摊铺机为代表的先进设备，而后者的滞后成为制约我国微表处技术推广应用的重要因素。因此，尽快研究开发能够实现精准配比的自动化摊铺机具有重要意义。微表处施工图微表处施工后图1.2国外、国内产品发展的现状自1928年以来法国和德国先后开展了稀浆封层的研究。早期的稀浆封层设备是用水泥碎拌和机拌

6、制稀浆混合料，再用罐车将其运到现场，用人工进行摊铺。60年代以来欧洲国家开始研制摊铺机，它可以使稀浆混合料的配制、拌合与摊铺融合为一体，从而使稀浆封层施工有了显著的发展，真正体现了经济、有效、快速、可靠的优点，新型摊铺机的不断出现更加有力地推动了这项技术在世界范围的应用。世界上专业生产摊铺机具有代表性的公司有美国博坎姆公司(BergkalIIPInC)和德国布莱宁公司(Breining)。美国博坎姆公司上世纪50年代就开始研制，目前主要生产SB系列、HDIO系列和M系列三大类。德国布莱宁公司也有20多年的生产历史，目前主要生产S-HY、S-HY-SS-HY800OSl等型号的摊铺机。1981年

7、我国最早在援建赞比亚塞曼公路上采用乳化沥青稀浆封层进行了双层表面处治。1987年辽宁省组织力量对摊铺机进行了研究，并参照塞曼工程中使用的SB-804型研制出XF6和XF7半挂式摊铺机，为推动我国稀浆封层技术的应用起到了重要作用。之后辽宁省又开发出拖式摊铺机，这类机型结构简单、易于制造，价格比自行式摊铺机低，在许多省市进行了推广。1989年河南省从美国引进我国第一台SB-1000A稀浆摊铺机，时隔不久广东省引进了一台HDTO型稀浆摊铺机，这些机型的引进不但推动了稀浆封层技术的应用，而且使我国的工程技术人员对国际现代摊铺机的性能有了更深的了解。此后河南省交通厅公路局、交通科研所和洛阳矿山机器厂等单

8、位联合研制出RT-30型稀浆摊铺机，该机选用国产30吨级载重汽车底盘，骨料箱容积8立方米，承载能力大；采用特殊结构叶片式乳化沥青泵,流量可调，精度高；采用集中控制操作，设置了供料监视装置。90年代徐工集团引进德国韦西格公司的技术和关键部件，开发出S0M1000-2型稀浆摊铺机，这是我国第一台可以进行普通稀浆封层和聚合物改性稀浆封层的机型，骨料仓体积8立方米，采用强制式桨叶，除因采用国产斯太尔底盘、性能稍有差异外，其上部工作装置和摊铺装置均达到国际水平。目前，国内的徐州工程机械厂、西安筑路机械厂等厂商都研发生产了此类产品，但这些产品都是在引进的普通稀浆摊铺机的基础上改进而成的,对于高速公路的微表

9、处施工有不适应之处，不能够满足高等级公路路面养护的要求。国内外封层摊铺机部分典型产品如下表:型号SB-100OAHD-IOSOM1000-3XF-7RT-30RFlOOHXFlOPM15产地美国瑞典西德辽宁洛阳徐州黑龙江沈阳类别自行自行拖挂半挂自行自行自行自行主要材料（m3）骨料乳化沥青水填料添加剂7.652.842.270.280.387.62.272.270.2830.189104.53.50.60.651.41.40.3610430.60.64.41.31.30.18.02.82.30.280.17154.44.40.60.5摊铺宽度（m）2.44.02.44-3.963.53-3.52

10、.74.53.54.53.54.52.4-4摊铺厚度(mm)3-1038255103-1025310-生产率（th）406612036409012053-车速最高度mh）最低（km/h）1001.21001.21.5-4（工作速度）800.9751.2-0.81.8（工作速度）13（工作速度）1.3微表处摊铺机的发展方向（1）实现多品种、系列化，以适应各种养护施工要求。（2）努力提高整机质量水平。除了汽车底盘受汽车厂家的制约外，上部工作装置在材质和元件的选用方面应保证部件的耐用性，电子元件和液压元件更应保证灵敏可靠、无泄漏。（3）向列车式、大型化方向发展，提高施工效率。（4）由间断式作业向连续

11、作业方向发展。（5）采用超静发动机，向低噪声化方向发展。（6）采用静液压传动，努力使其在低速区域行走稳定。（7）采用机、电、液一体化技术，向高自动化程度方向发展。（8）除了引进国外先进技术和部件开发系列摊铺机外还应努力开发全部采用国产部件、价格较低的微表处摊铺机，这将对我国微表处技术的推广应用起到重要影响。第2章自动化微表处摊铺机工作原理及结构通览国内封层摊铺机设备，尤其在微表处这一新兴工艺的摊铺机具上，与国外同类设备相比还有较大差距。基于对微表处技术的理解与实践，本设计拟推出自动化微表处摊铺机，抓住精确配比这个技术关键，提出自动化控制，同时适应微表处的大摊铺量及快速开放交通的要求，在拌和、摊

12、铺动力上做文章，加大动力储备，确保动力强劲实用。1.1 工作原理根据微表处施工要求，该设备应具有供料、计量、拌和、摊铺、行走等功能，它的工作原理是将骨料、乳化沥青、水、填料、添加剂等按一定的比例和先后顺序准确连续的输送到拌和器内，经拌和器快速搅拌成半流体状的乳化沥青稀浆混合料，通过分料器送入摊铺槽内，然后按设定的宽度和厚度连续均匀地平铺在路面上。整个工艺流程如下图：骨料乳化沥青填料添加剂2. 2结构设置微表处摊铺机的的结构分两大部分：一是底盘部分，即机器的行走和载重部分，其功能是使机器能够按预定速度行驶，完成运输和作业中的行驶任务，并在其上布置全套的作业装置；二是作业部分，即完成机器作业过程中

13、各种物料的贮存、输送、搅拌、摊铺、控制、操作等。此部分主要由供料、拌和、摊铺、动力传动和控制等系统组成。微表处摊铺机结构示意图1底盘2水箱、乳液箱3发动机4液压系统5骨料仓6填料箱7操作平台8拌和器9摊铺箱1、底盘部分该机采用斯太尔底盘，该底盘适合中国道路条件，工艺状况适合国内情况，具有低速爬行档，可使卡车的最低行驶速度稳定到14kmh,能满足摊铺作业要求。2、供料系统供料系统由五部分组成：骨料供给装置、乳化沥青供给装置，供水装置、填料供给装置、添加剂供给装置。供料系统是微表处摊铺机最重要的部分，也是以上几种材料能否按配比要求制取稀浆混合料的关键所在。3、拌和系统拌和系统具有在短时间内将骨料、

14、填料、添加剂、水及乳化沥青彻底均匀地搅拌成理想的稀浆混合料功能。通常为双轴叶片式结构，实现在输送物料的同时又能起到拌和的作用，使出料端能得到合适的稀浆混合料。4、摊铺系统摊铺系统是一个独立的作业系统，它的作用是将稀浆混合料均匀地摊铺到路面上并按要求控制稀浆摊铺的宽度和厚度。它由摊铺箱体、螺旋推进器、液压马达、刮平胶板以及滑靴调节装置等组成。5、动力传动系统该机为独立的动力系统，主要由辅助发动机、分动箱，液压泵、液压控制阀、液压马达、液压缸，减速机及通向各工作系统的传动装置等组成。整机采用全液压驱动，即辅助发动机驱动液压泵，液压泵通过液压阀控制液压马达或液压缸，液压马达或液压缸再直接或间接驱动执

15、行机构，其动力结构原理图如下:6、控制系统以往的摊铺设备均为手工作业，采用人工控制，在操作中对各物料间的配比难以掌握，当各物料参数发生变化时很难及时发现，以致经常出现大量废料等现象，严重影响了施工质量，造成了极大浪费。该自动化微表处摊铺机采用可靠的工业控制器对配料过程进行自动控制，克服了手工作业时出现的各种弊端，大大提高了摊铺速度和摊铺质量。该设备操作方便、可靠，并具有手、自动转换及物料缺失报警等功能。操作前将各物料参数按工艺配比要求通过触摸屏输入，开始工作后控制器将按照设置好的配比，对各物料的执行机构（液压电磁阀）输出对应的电信号，以改变各液压马达的转速，来达到调节各物料流量的目的。在配料过