袁秋陽

(葛洲壩集團第二工程有限公司,四川成都 610091)

1 概 述

澆筑式瀝青混凝土攪拌保溫輸送車是一種高效的路面機械化施工設(shè)備,主要用于公路、貨場、橋梁、抽水蓄能電站等瀝青混凝土表層施工中轉(zhuǎn)運澆筑式瀝青混凝土料。而澆筑式瀝青混凝土所采用的瀝青混合料必須保持較高溫度,其瀝青材料用量較大,粘度亦大,這就要求該設(shè)備必須具有加熱保溫和攪拌兩大主要功能:裝載來自瀝青攪拌設(shè)備卸下的、不低于 70℃的澆筑式瀝青混凝土,利用外接熱源(煤氣燃燒器或接通外接電源的電紅外加熱管),高效地加熱至約 230℃后,依靠車載發(fā)電機組帶動的液壓系統(tǒng)攪拌。同時,采用可靠的熱源(煤氣燃燒器或來自接通發(fā)電機電源的電紅外加熱管)和保溫材料共同進行保溫處理,以保證澆筑式瀝青混凝土轉(zhuǎn)運至施工地點時仍能維持適宜的溫度,防止其離析,以便正常持續(xù)地施工。

2 研制情況

據(jù)了解,該設(shè)備在國際上只有德國 L I N T E C公司旗下的 L i n n h o f f和 H e n n e兩家工廠生產(chǎn),英文名為 C o o k e r T r u c k,國內(nèi)在此領(lǐng)域尚屬空白。由我公司與日本大成公司合作承建的山西西龍池抽水蓄能電站瀝青混凝土面板防水層設(shè)計為厚約3 m m的瀝青瑪碲脂層。其主要是用于封閉瀝青混凝土表層,增加其表面密度,延緩老化,增強抗?jié)B性能。為滿足施工需要,我公司提出了該設(shè)備國產(chǎn)化研制設(shè)想及總體要求——設(shè)計合理、能耗低、自動化程度高、保溫效果好、邊加熱邊攪拌、生產(chǎn)成本低。通過市場調(diào)研,最后選中與陜西秦川暢通公路機械開發(fā)有限公司、長安大學(xué)聯(lián)合進行研制開發(fā)。

經(jīng)過一個月時間努力,完成了總體設(shè)計方案(圖 1),即在汽車底盤上、駕駛室后設(shè)置發(fā)電機組、液壓油箱、液壓泵、電動機、電器控制柜以及罐體。液壓油箱通過管道與液壓泵相連通,液壓泵用聯(lián)接件與電動機相聯(lián),發(fā)電機組和電動機通過導(dǎo)線與電器控制柜相連接,在罐體的后端上設(shè)置有進料斗,后端下設(shè)置有出料斗,罐體內(nèi)設(shè)置有攪拌器,罐體側(cè)壁夾層和底部夾層內(nèi)設(shè)置有加熱管和保溫層。

此外,針對設(shè)計中的關(guān)鍵問題,即加熱保溫和攪拌、行走進行了幾個月時間的專題研究。

德國 L I N T E C公司主要用一個帶有恒溫控制器的煤氣燃燒器完成料源的加熱保溫,其特點是煤氣燃燒值大,加熱迅速,加熱保溫效果好;但其操作繁瑣,不僅需手動,而且誤操作可能導(dǎo)致爆燃,危險性高,且燃燒器、煤氣罐等每隔 5年須由質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局強制檢驗 1次。

我們則采用安全清潔的電源,通過電加熱紅外加熱管和設(shè)置保溫層進行加熱、保溫。在預(yù)加熱時接外部電源,升溫能力為 0.4～0.5℃/m i n;在轉(zhuǎn)運中,通過發(fā)電機組供給電源,其溫降小于 6～8℃/h,從而成功解決了如何更加安全環(huán)保地加熱保溫問題。

圖 1 總體設(shè)計方案

圖 2 攪拌裝置構(gòu)造圖

L I N T E C公司設(shè)計的攪拌系統(tǒng)運轉(zhuǎn)是通過一個雙速液壓泵和一個通過鏈條驅(qū)動攪拌系統(tǒng)的液壓馬達實現(xiàn)的,其特點是液壓泵為雙速,可根據(jù)所運轉(zhuǎn)材料不同來改變攪拌轉(zhuǎn)速,而無須改變柴油機轉(zhuǎn)速。其液壓系統(tǒng)安全由一個安全閥保證。該閥在低速時設(shè)定為 380 b a r,高速時設(shè)定為 160 b a r,從而避免了對系統(tǒng)造成的任何機械損壞。其采用的鏈傳動方式可靠、平穩(wěn),但結(jié)構(gòu)較龐大,噪聲大且驅(qū)動力側(cè)向分力大,還需每周噴油潤滑保養(yǎng)并定期檢查其張緊力,且其壽命僅為 2年。

我們進行的攪拌裝置設(shè)計為由液壓馬達、花鍵聯(lián)軸器、減速器、軸承、攪拌軸、上攪拌葉輪、中攪拌葉輪、下攪拌葉輪、罐體構(gòu)成(圖 2)。具體聯(lián)接方式為:在罐體上用螺紋緊固聯(lián)接件固定聯(lián)接減速器,減速器輸入軸用花鍵聯(lián)軸器與最上端的液壓馬達相聯(lián),同時在罐體上部中心位置安裝有軸承,軸承內(nèi)安裝攪拌軸,攪拌軸上端用聯(lián)接盤與減速器輸出軸相聯(lián)接,在攪拌軸上部用螺紋緊固聯(lián)接件固定聯(lián)接上攪拌葉輪,中部用螺紋緊固聯(lián)接件固定聯(lián)接中攪拌葉輪,下部用螺紋緊固聯(lián)接件固定聯(lián)接下攪拌葉輪;三套葉輪用于攪拌罐中澆筑式瀝青混凝土,從而使其在運輸過程中能被均勻加熱,而不至于部分料源因溫度過高被燒壞。

為最大限度地減小整車高度,馬達采用低速大扭矩液壓馬達,直接通過花鍵聯(lián)接軸與減速器相聯(lián),最大限度地減小了整體軸向尺寸。減速器采用行星齒輪減速器,直接安裝在罐體上部,從而確保了整車不超高。

此外,液壓馬達通過減速器直接驅(qū)動攪拌軸,實現(xiàn)了攪拌裝置的超大速比,避免了機械變速箱驅(qū)動高速液壓馬達、液壓馬達再通過鏈輪驅(qū)動攪拌軸所帶來的系統(tǒng)復(fù)雜、易出故障、需經(jīng)常檢查保養(yǎng)等缺點。

在研制過程中,為達到更好的攪拌效果,我們著重對保溫材料、電紅外加熱管、攪拌軸、葉輪(含輪盤、輻條、大小葉片等)的材質(zhì)及數(shù)量選用和液壓馬達扭矩值進行了計算和試驗校核,另對葉片的形狀和其與水平面的夾角也進行了多種嘗試。

經(jīng)過載荷計算,選用載重為 10～12 t東風汽車底盤,上鋪花紋鋼板,并用焊接和螺栓等聯(lián)結(jié)方式將罐體等安裝固定在底盤上,以達到自行目的。

3 結(jié) 語

該設(shè)備兩臺樣機在山西西龍池抽水蓄能電站上水庫瀝青混凝土面板防水層工程實際運用中,基本達到設(shè)計要求。因該設(shè)備研制在引進國外產(chǎn)品之前,且具有一定的獨創(chuàng)性,故參加研制的三家單位現(xiàn)已就整車和攪拌裝置聯(lián)名向國家知識產(chǎn)權(quán)局、專利局分別以實用新型和發(fā)明提出了專利申請,并已獲受理。