[发明专利]一种具有均匀振幅的熨平板的摊铺机

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有均匀振幅的熨平板的摊铺机，属于公路建筑机械技术领域。

背景技术

沥青混凝土摊铺机是铺筑沥青路面的专用施工机械，其作用是将拌制好的沥青混凝土均匀地摊铺在路面底基层上，并保证摊铺层厚度、宽度、路面拱度、平整度、密实度等达到施工要求。压实系统是沥青混凝土摊铺机的核心工作装置，主要由振捣机构、熨平板、振动器组成，位于摊铺机的最后端，是直接完成沥青混合料的摊铺、初步压实和整平的装置，其技术性能直接影响着摊铺质量。

熨平板的振动使铺层振实、熨平，提高摊铺层密实度，减少压路机的压实遍数，对提高路面的表面质量有重要作用。随着摊铺机的最大摊铺宽度越来越大，熨平板的长度相应加长，目前熨平板的最大长度达到了16米。提高摊铺宽度，可减少摊铺次数，也可减少路面纵向接缝，有利于提高路面质量和施工效率。但是当熨平板长度增大时，其弹性变形则不能忽略。熨平板自身弹性变形和激振力引起的振动作用相耦合，造成作业过程中沿摊铺宽度方向熨平板上各点振幅不一致，引起铺层材料横向振实程度不一致，将影响路面的横向密实度和平整度。

现有技术中仅冯忠绪发明了满足横向振动均匀性的熨平板(公开号：CN101649596A，公告号：CN201581337U)，通过调整各段熨平板上振动器偏心轴的长度或偏心距尺寸参数，使各段熨平板名义振幅相等，以改善熨平板横向振动振幅的均匀性。该方法主要不足在于：所计算的名义振幅是将各段熨平板作为独立振动体，以其上安装的振动器偏心激振力作为外部激励，采用单自由度弹簧质量系统受迫振动的振幅计算方法获得。而实际摊铺机中的熨平板是由各段熨平板通过螺栓连接成的一个整体，相邻熨平板存在力的相互作用，而且安装于熨平板上的振捣装置也将对熨平板产生激振力。因此以上的分析计算方法过于简化，不符合熨平板的实际使用情况。针对目前沥青摊铺机摊铺宽度越来越大的发展趋势，该设计方法不能满足熨平板横向振幅均匀性要求。

因此，针对摊铺宽度较大的沥青摊铺机，必须分析其熨平板的振幅均匀性，并以熨平板上各点振幅差值最小为准则来设计压实系统的各设计参数，确保路面横向平整度。

发明内容

本发明主要通过计算摊铺机熨平板上各点振动振幅值，分析熨平板的振幅均匀性，并优化配置压实系统的各设计参数，设计出满足熨平板上各点振幅差值最小要求和振幅均值要求的摊铺机，保证铺层材料具有预期的预压实度和平整度。

为达到以上目的，本发明采用的技术方案是：

摊铺机包括由振捣机构、熨平板、振动器组成的压实系统，位于摊铺机的最后端，振捣机构包括振捣梁、振捣器驱动偏心轴、轴承及振捣器轴承座，振捣梁包括主振捣梁和副振捣梁，主振捣梁和副振捣梁通过轴承安装在振捣器驱动偏心轴上，振捣器驱动偏心轴由固定在熨平板箱体上的振捣器轴承座支承，振捣器马达驱动振捣器驱动偏心轴转动，带动主振捣梁和副振捣梁做上下往复运动，沿摊铺宽度方向布置有若干段振捣梁，各振捣梁的振捣器驱动偏心轴通过振捣器联轴器相连，熨平板为箱形结构，箱体上方装有振动器偏心轴和振动器轴承座组成的振动器，振动器马达驱动振动器偏心轴转动，整个熨平板由基本段熨平板和加长段熨平板用螺栓连接而成，各段熨平板的振动器偏心轴通过振动器联轴器相连，其特征在于，压实系统的主要设计参数采用如下步骤得到：

步骤(1)：将熨平板、振动器、振捣梁作为刚柔耦合系统，熨平板为柔性体，列出熨平板上点的运动方程；振捣梁为刚体，列出振捣器轴承座与熨平板连接处的约束方程、振捣梁运动方程；

步骤(2)：根据步骤(1)中熨平板和振捣梁的运动方程，计算刚柔耦合系统的总动能；计算熨平板弹性变形引起的广义力；计算铺层材料的弹性力、阻尼力以及振动器激振力引起的广义力，根据拉格朗日定理列出动力学控制方程；

步骤(3)：采用数值解法求解步骤(2)的动力学控制方程，计算出熨平板上各点的振幅；

步骤(4)：将步骤(2)动力学控制方程中涉及的设计参数作为设计变量，动力学控制方程对设计变量求导数，列出动态响应对该设计变量的灵敏度方程；采用数值解法求解灵敏度方程，得到熨平板上关键点位移响应灵敏度，根据灵敏度值选定对节点振幅有较大影响的多个设计变量作为优化变量；

步骤(5)：步骤(4)中的每个优化变量取3个水平，通过正交设计获得N组数值模拟试验方案，即每一组试验方案为优化变量取不同水平组合而成。将每组试验方案中优化变量的值代入步骤(2)动力学方程，求解后得到该组试验方案下熨平板上各点振幅最大值与最小值之差和振幅平均值；