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1、1,第六章 典型车辆液压与控制系统介绍,沥青洒布车液压驱动与控制技术,2,沥青洒布车及其控制技术研究,长安大学 道路施工技术与装备教育部重点实验室 焦生杰 教授 博导,3,沥青洒布车主要应用在以贯入法、表面处置法修筑路面、稳定土壤以及路拌沥青混合料的工程中，供运输和均匀洒布热态沥青或冷态煤焦油之用.,现代的沥青洒布车亦可洒布各种改性沥青、乳化沥青等，作为黑色路面路基的透油层、下封层和黑色路面各层之间的粘层。同时沥青洒布车还是石屑封层的主要设备。,4,沥青洒布车分类,按沥青罐容量：可以分为小型（3000L以下）、中型（40006000L）和大型（8000L以上） 按移动形式：可以分为手推式、拖运
2、式和自行式 按喷洒方式：可分为泵压式和气压式 按沥青泵驱动方式：可分为汽车发动机直接驱动和独立发动机驱动,5,目 录,1 沥青洒布车国内外发展现状 1.1 沥青洒布车技术进步 1.2 国外沥青洒布车主要生产厂家 1.3 国内沥青洒布车主要生产厂家 1.4 沥青洒布车专利 技术 1.5 市场销售情况 2 沥青洒布车控制技术 2.1 控制系统主要功能 2.2 主控制器的选择 2.3 车速、液压系统、沥青洒布系统、协调工作特性 2.4 车速测量 2.5 洒布精度影响因素,6,1 沥青洒布车国内外发展现状,早期的洒布作业是通过柴火、煤或燃油加热沥青后，用人工以瓢泼的方式进行洒布。沥青洒布车上世纪初问世
3、，并在上世纪40年代发展成为功能较完善的产品，其代表产品是自行直排式沥青洒布车。高等级路面的迅速发展，对沥青洒布技术不断提出更高要求。自行直排式沥青洒布车采用鸭嘴型直排洒布，在洒布量、洒布宽度、均匀度这三项指标上难以调节，已不能适应各种不同的施工技术规范要求。,7,我国于上世纪50年代，由苏联引进技术并开始生产沥青洒布车。其主要特点是： 沥青采用火管加热； 采用容积式沥青泵加压喷洒； 用更换多喷嘴喷杆的方式改变喷洒宽度； 采用调节车速与沥青泵转速的匹配关系来达到预定的洒布量。 这种技术在国内几乎保持到上世纪90年代都没有显著变化。,8,随着黑色路面的迅速发展，通车里程不断增加，施工工艺的改变和
4、施工质量要求的不断提高，对沥青洒布车的数量需求增多，技术要求也越来越高。 沥青洒布车的主要技术进步有以下几个方面：,1.1 沥青洒布车技术进步,9,1）导热油加热方式取代了传统的火管加热方式；,10,2）洒布杆采用折叠和液压伸缩方式改变洒布宽度，取代了以往通过更换不同长度洒布杆改变洒布宽度的方式；,11,3）液压传动技术的引入，改变了以往机械式沥青洒布车洒布量调节范围过小的缺陷，现在的沥青洒布车洒布量范围可以在0.33kg/m2范围内连续可调；,12,4）电子技术的应用使得沥青洒布车向着智能化方向发展；,杭州美通,13,安装在驾驶室的前操作台，自动监控调节喷洒过程 法国来区维尔（RINCHEV
5、AL）,14,5）先进的测控技术可以消除动力半径变化和地面滑转等因素对洒布量的影响，洒布精度进一步提高。,测速雷达,15,意大利玛森萨 （MASSENZA）,MASSENZA 公司的高粘稠（改性）沥青洒布车在国际上享有很高声誉，而且是一种真正意义上的可用于改性沥青洒布的专用设备，具有上乘的质量。计算机控制系统，用以监视并自动调整喷洒压力，以保证恒定喷洒率，副发动机独立驱动保证稳定的动力，可在运输过程和洒布作业时加热，可适应恶劣的路况要求。,16,法国来区维尔 （RINCHEVAL）,采用全自动控制；无论洒布何种粘度沥青(改性沥青或乳化沥青等)，均可获得高精度的洒布计量，不受车速和洒布宽度变化的
6、影响；沥青采用导热油或直接如热；折叠式喷管，最大洒布宽度6.2米；可配置手工喷洒装置。,17,欧亚机械,配有手动或自动燃烧器，沥青罐、沥青泵、喷嘴及管路均由导热油加热，沥青喷洒温度可高达200,横向折叠式或液压伸缩式喷洒杆，每个喷嘴可独立喷洒 采用测速雷达 专利技术的闭环控制系统，控制精度可达1%,18,瑞典洒威,电脑控制、工作速度稳定、沥青泵流量控制精确、喷嘴高度自动调节、系统集中控制，可以满足纵向及横向洒布要求。,19,美国ROSCO,20,美 国 百 开,21,加拿大西斯德克（SYSTEQ）,22,1.3 国内沥青洒布车主要生产厂家,公路建设事业的快速发展为我国沥青洒布车行业的发展带来了
7、商机，在这一市场推动下，国内诞生了多家新兴的沥青洒布车生产制造企业 。沥青洒布车有拖式、自行式，大、中、小规格齐全，技术性能多样，可以满足不同施工技术需求。,23,路桥集团郴州筑路机械厂 国内起步较早,24,西安达刚,国内最早生产智能型沥青洒布车,可喷洒高粘度改性沥青、热沥青和乳化沥青 喷嘴采用高压空气清洗 洒布宽度可自由调节：每个喷嘴可独立控制开闭 喷嘴设计可进行三重叠喷洒 喷洒过程计算机控制,25,杭州美通,产品系列全、技术水平高、性价比高,杭州美通的洒布车包括普通型、智能型两大系列，是目前国内制造沥青洒布车系列最全的生产企 业(1-12吨)。,26,FD5080GLQ多功能型,东风42汽
8、车底盘 喷洒宽幅0.56m 洒布量0.52.8L/m2 沥青罐额定容量5000 L 液压系统驱动 硅酸铝材料保温 沥青泵外置 清洗装置分柴油清洗和高压空气冲洗两部分,杭州美通,杭州美通,27,FD5080GLQ智能型,东风 42汽车底盘 洒布宽度0.56 m 洒布量0.52.8 L/m2 沥青罐额定容量5000 L 液压系统驱动 硅酸铝材料保温 沥青泵外置 清洗装置分柴油清洗和 高压空气冲洗两部分,控制系统根据输入的洒布量和喷洒宽度以及沥青种类给出推荐档位和车速，再根据实测速度自动调整沥青泵转速，使之达到设计喷洒精度。,杭州美通,28,FD5250GLQ智能型,斯太尔64 汽车底盘 洒布宽度2
9、6 m 洒布量0.253.0 L/m2 沥青罐额定容量12000 L 柱塞变量泵、径向大扭矩马达和齿轮马达组成开式系统驱动沥青泵和导热油泵 硅酸铝材料保温 导热油加热 沥青泵外置,控制系统在实现洒布量控制功能的基础上，还增加了监视装置，在驾驶室内即可全面监视沥青洒布结合面及洒布均匀度。,杭州美通,29,杭州美通的智能型沥青洒布车主要装置采用进口部件，并由电脑控制洒布全过程，沥青喷洒精度达到欧洲标准，研制开发在集国内外智能型沥青洒布车优点的基础上，又创新了二项新技术，弥补了目前同类智能型沥青洒布车多种沥青转换使用、沥青喷洒量每平方米小于0.5kg时难以均匀控制的缺陷。,30,成都市交通工程机械厂
10、,31,河南高远,32,杭州马赫,吨位大、效率高、智能化控制的集装箱式沥青洒布车,沥青罐最大容量：10000、15000、20000、30000L 独立动力，车和洒布罐可分离 洒布量大，是一般洒布车的3-6倍。,33,目前，国内的沥青洒布车已有良好的整机性能、方便的操纵驾驶以及较高的智能化程度，在很多功能上都可以与国外产品相媲美。但由于国内在具体的施工工艺上的积累不全面，在控制器、液压、温控、沥青泵、洒布管及喷头等关键部件上还存在差距，产品的可靠性有待进一步提高。,34,1.4 沥青洒布车专利技术,35,36,国外产品在国内申请的专利尚未检索到 控制相关专利占15.6% 整车专利占31.3%
11、加热、保温相关专利占18.8% 喷洒装置相关专利占18.8% 其它专利占15.5% 从统计结果看：整车专利技术覆盖面比较广，涉及到沥青泵驱动形式、保温、结构、洒布等，所占比例最高；其次，加热和保温、喷洒、控制相关专利所占比例基本接近。从专项技术来看，国内的研究主要集中在加热和保温、喷洒、控制三个方面，这也是沥青洒布车技术的发展方向。,37,1.5 市场销售情况,从相关统计资料来看，目前进口沥青洒布车在国内筑机市场所占的份额非常少。一方面是因为其价格较高令许多用户望而却步；另一方面是因为国内高端沥青洒布车技术日渐成熟，国产车的整体性能与国外产品已非常接近，用户无需舍近求远；此外，进口洒布车售后服
12、务跟不上及配件供应周期太长，也很大程度上制约了进口洒布车在国内市场上的发展。,38,据中国工程机械商贸网的数据沥青洒布车年销售量,根据工程机械行业“十五”规划，1999年中国的沥青洒布车销售量在138台，预计2005年的销售量在300台。,39,2 沥青洒布车控制技术（一）,控制系统根据沥青洒布车产品的技术定位，体现出形式的多样性、技术性能的差异性。 多输入多输出系统（脉冲测速、雷达测速等） 综合控制（喷洒、加热、自动清洗等） 控制精度要求高 CANBUS总线 多回路闭环PID控制 GPS定位、GSM远程通讯和故障诊断等功能 高温、高振动的恶劣条件下的高可靠性,40,2 沥青洒布车控制技术（二
13、）,工作窗口,诊断窗口,设置窗口,内部参数窗口,全数字控制 灵活设置,杭州美通,41,典型 控制 系统 框图,主控制器,喷嘴控制器,显示/输入单元,传感器,手动控制单元,42,（1）沥青洒布量的恒定控制 控制系统要能够根据车速变化，对沥青泵的转速进行实时调节，维持喷洒量的恒定。 （2）沥青温度和导热油温度的自动控制 控制系统要求对喷燃器的启闭进行手动和自动控制，控制沥青和导热油温度在预设的温度范围内。 （3）喷洒、循环等功能一键控制 （4）人性化操作界面 人机界面要求简单直观，显示器要能够显示主要的工作参数。 （5）故障监测、诊断及保护功能 系统能够进行故障监测、显示和报警。对误操做，控制系统
14、能够实现自我保护。 （6）GPS、GSM远程通讯,2.1 控制系统主要功能,43,2.2 主控制器的选择,主控制器的性能对提高施工自动化程度、施工作业质量及作业效率起到至关重要的作用。 国内外主要采用单片机、DSP、PLC作为主控制器，各有其特点： 单片机使用比较普遍、技术成熟，应用灵活； DSP数据处理功能强大，运算速度快、图形显示能力强； PLC以逻辑控制著称，可靠性高、配置方便。 这些控制器均能满足沥青洒布车的控制要求，关键在于如何进行合理的组合与设计，提高其抗干扰性能及可靠性。,44,前控制器,显示参数： 洒布宽度 洒布量 沥青比重 沥青泵温度 沥青罐内温度 推荐车速 实测车速 推荐档
15、位 推荐泵速 实测泵速 实测洒布距离 告警信息,120C 130C,杭州美通,45,后控制柜操作面板示意图,功能实现： 手动自动切换、导热油泵启停、沥青泵启停调速、喷嘴的启闭、喷洒管升降和横移、燃烧器启停、吹扫喷嘴,杭州美通,46,2.3 车速、液压系统、沥青洒布系统、协调工作特性,式中： 沥青泵转速（r/min） 沥青泵的排量（L/r） 洒布车行驶速度（m/s） 洒布量（L/m2） 洒布宽度（m）,沥青泵转速与车速、洒布宽度、洒布量的关系,47,沥青流量的计量是通过沥青泵的转速测量与排量的计算获得，沥青泵转速低于某一值或高于某一值后，计量精度变差，实际控制过程中， 要保证沥青泵在一定转速区域
16、内工作。,沥青泵合理工作转速范围,48,沥青泵一般采用定量马达驱动，为了保证驱动稳定性和较高的系统效率，液压马达也必须在一定转速范围内工作，这就要求选择马达时，除了满足驱动扭矩的要求外，还必须考虑到马达高效转速范围和沥青泵高效转速范围相一致。,49,液压泵的转速一般不发生变化，在工作过程中，为了调节沥青泵驱动马达转速，液压泵的排量会发生变化，为了保证较高的系统效率和系统稳定性，液压泵设计选型时要求正常工作调节范围在最大排量的30%以上。,液压泵合理工作排量范围,50,所以，沥青泵、沥青泵驱动马达和液压泵三者之间有一个共同工作区域，作为沥青洒布量自动控制的调整区域。这一共同区域的容积效率和机械效
17、率都比较高，在保证系统控制精度的同时，还提高了驱动系统的动力性和经济性。,51,由于发动机、液压泵、液压马达和沥青泵系统调节范围的局限性，沥青洒布车无法在某一档位下实现所有洒布量的作业，宽度变化还会使得这一过程更加复杂。因此，洒布量的分布必须按照档位和洒布宽度进行分配，可以由控制器根据洒布宽度、洒布量给出推荐档位。,52,某一沥青洒布车的档位、 洒布宽度与洒布量关系,53,控制流程,54,2.4 车速测量,沥青洒布车选用汽车底盘，车辆实际行驶速度随着载重量、轮胎气压、路况的变化而变化。控制器必须根据车速变化对沥青泵转速进行调节，测速的准确性直接影响洒布精度。 传统测速方法通过测量传动轴转速或是驱动轮转速换算，这种方法无法消除车辆滑转率（地面条件、载重量）、动力半径（轮胎气压、气温、轮胎磨损程度）等参数的变化对速度的影响。,55,雷达测速技术的进步，使得低速区测量精度已经可以满足沥青洒布车的需求。这一技术可以消除车辆滑转率和动力半径变化等造成测速不准的缺陷，很多性能优良的沥青洒布车都采用雷达测速技术。,56,2.5 洒布精度影响因素,测控技术 系统匹配（包括沥青泵、液压马达、液压泵和发动机） 沥青材料特性 沥青喷头技术 沥青温度,这也是今后一段时间内沥青洒布车技术研究重点,57,谢谢,