CN107346208A - 一种基于供料量的摊铺机参数设置方法 - Google Patents

一种基于供料量的摊铺机参数设置方法 Download PDF

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孙志刚
冯虎
李英瑞
井然
韩志远
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    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
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Abstract

本发明公开了一种基于供料量的摊铺机参数设置方法，摊铺机参数设置包括摊铺速度设定、输料速度设定和分料速度设定；而摊铺速度设定、输料速度设定和分料速度设定均依据需要输送的材料量。本发明的参数设定值可以有效控制摊铺间隔时间，确保连续摊铺，从而保证道路施工质量。

Description

一种基于供料量的摊铺机参数设置方法
技术领域
本发明具体涉及一种基于供料量是摊铺机参数设置方法。
背景技术
摊铺机是路面施工的关键设备，在路面施工过程中，沥青拌合站生产出来的沥青材料经卡车运输至摊铺机，由摊铺机接受沥青材料并进行摊铺作业，后经压路机压实形成路面。
通常由于拌合站和卡车运输的能力有限，大多数情况下大大低于摊铺机的最大理论生产率，即对于摊铺机来说供料量有限，因此经常出现停机等待现象。由于长时间的停机等待，沥青材料温度变低，而摊铺机通常等待新材料时，料斗几乎是空的，这些将造成摊铺路面的离析现象；另外频繁的“起-停”作业也会造成铺层密实度不均匀，平整度不佳现象，这些都会显著影响路面的摊铺质量，进而导致形成后的路面行车舒适度和寿命大大降低。
对于一个给定的摊铺机的理论生产率主要由以下因素决定：输料速度、分料速度、摊铺机速度、涉及熨平板宽度和摊铺厚度。目前，实际摊铺过程中，还要考虑拌合站和开车的运输能力，只能依靠操作者的经验来调整部分参数，而这往往很困难，有时会使摊铺质量更差。现有已知技术并未提供此问题的解决方法。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供了一种基于供料量的摊铺机参数设置的方法，减少“起-停”次数和/或等待新材料到来的时间，尽可能保证连续摊铺。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种基于供料量的摊铺机参数设置方法，其特征是，摊铺机参数设置包括摊铺速度设定、输料速度设定和分料速度设定；
1)摊铺速度设定
假设摊铺机不停止，连续摊铺，那么理想的摊铺速度v0计算公式如下：
其中，X：拌合站生产率，单位t/h；ρ：熨平板之后的材料密度，单位t/m3；L：摊铺宽度，单位m；H：摊铺层厚度，单位m；
考虑允许下一个卡车倒料进入摊铺机的平均间隔时间td，对于摊铺机的实际生产率X′应为：
其中，td：允许下一个卡车倒料进入摊铺机的平均间隔时间，单位为s/车；Y：每卡车运输的有效的平均材料重量，单位t；
对于实际的摊铺机速度vd应为：
将式(2)代入式(3)，可得
将式(1)代入式(4)，可得
至此，vd即作为设定的摊铺机速度；
2)输料速度设定
对于一个给定的摊铺机，输料系统的最大输料速度Cmax已知的；而输料系统实际需要的输料能力Xc_1，显然应和摊铺机的实际生产率X′是相等的；
即：Xc_1＝X′ (7)。
又由于对于一个给定的摊铺机，输料速度与输料能力成正比，即
其中，C1：实际需要输料速度，单位m/min；Cmax：最大输料速度，单位m/min；Xc_1：输料系统实际需要的输料生产率，单位t/h；Xc_max：输料系统最大输料生产率，单位t/h；
式(2)代入式(8)，可得：
至此，C1即作为设定的输料速度；
3)分料转速设定
对于一个给定的摊铺机，分料系统的最大分料速度Amax已知的；而分料系统实际需要的分料能力Xa_1，显然应和摊铺机的实际生产率X’是相等的；
即：Xa_1＝X′ (10)
又由于对于一个给定的摊铺机，分料转速与分料能力成正比，即
A1：实际需要分料转速，单位rpm；Amax：最大分料转速，单位rpm；Xa_1：分料系统实际需要的分料生产率，单位t/h；Xa_max：分料系统最大分料生产率，单位t/h；
式(2)代入式(11)，可得：
至此，A1即作为设定的分料转速。
进一步的，考虑每小时卡车数量，记为n，则
进一步的，摊铺速度、输料速度和分料速度的设定值存储在摊铺机的数据库中。
进一步的，摊铺速度、输料速度和分料速度的设定以触摸显示屏方式设置。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：通过应用本发明的方法，来设定摊铺机摊铺速度、输料速度和分料转速，可以有效控制摊铺间隔时间，确保连续摊铺，从而保证道路施工质量。
具体实施方式
下面对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
在本发明专利的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明专利和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明专利的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明专利的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明专利中的具体含义。
本发明提供了一种摊铺机参数设置的方法，通过匹配摊铺机的参数和供料量(包括卡车运料量和拌合站生产率)，来优化摊铺机的参数设置，以获得更好的摊铺过程。具体包括以下步骤：
对于一台摊铺机的理论生产率由以下因素决定：摊铺速度、输料速度、分料速度、摊铺宽度、摊铺厚度和供料量。而对于一个具体的工地，摊铺宽度和摊铺厚度是给定的。因此本发明涉及的参数设定主要是摊铺速度、输料速度和分料速度，具体如下：
1)摊铺速度设定
首先对于一个具体的施工工地，以下信息是已知的：
X：拌合站生产率，单位t/h；
ρ：熨平板之后的材料密度，单位t/m3，例如：对于细骨料沥青混凝土约2.3t/m3(基层沥青混合料约接近2.0t/m3)；
L：摊铺宽度，单位m；
H：摊铺层厚度，单位m；
在摊铺过程中，一个摊铺机的最优摊铺速度取决于：材料运输、熨平板宽度和摊铺厚度，所选的摊铺机速度应在避免不必要调整和/或停止的情况下选择。该前提的背景是，当摊铺过程尽可能连续时，浮动熨平板的性能是最佳的。
那么假设摊铺机不停止，连续摊铺，理想情况下是和拌合站的理论生产率一致。那么理想的摊铺速度v0(单位m/min)计算公式如下：
实际作业中，摊铺机前部的多个卡车是交错倒料给摊铺机，因此不同卡车卸料需要一定的间隔时间，通常在下一个卡车倒料前，允许摊铺机的停止时间约为30秒，但根据整体循环情况，这可能大大不同。对于一个给定的工地，无论如何这个停止时间应基本恒定。
其次对于一个具体的施工工地，以下信息是已知的：
td：允许下一个卡车倒料进入摊铺机的平均间隔时间，单位为s/车；
Y：每卡车运输的有效的平均材料重量，单位t。
那么：
考虑允许下一个卡车倒料进入摊铺机的平均间隔时间td，对于摊铺机的实际生产率X′(单位为t/h)应为：
则考虑允许下一个卡车倒料进入摊铺机的平均间隔时间td，对于实际的摊铺机速度vd(单位m/min)应为：
将式(2)代入式(3)，可得
将式(1)代入式(4)，可得
或考虑每小时卡车数量，记为n(车/h)，则式(5)可写成：
至此，vd即作为设定的摊铺机速度。
2)输料速度设定
对于输料速度，输料系统的优化设置依据需要输送的材料量。输料系统的速度范围应被选定在仅能提供必需的能力，又能在最低合理的速度的条件下。这个设置是积极的最有效的，同时它减少因输料速度过快导致离析的概率。
C1：实际需要输料速度(考虑摊铺机的停止时间)，单位m/min；
Cmax：最大输料速度，单位m/min；
Xc_1：输料系统实际需要的输料生产率(考虑摊铺机的停止时间)，单位t/h；
Xc_max：输料系统最大输料生产率，单位t/h；
对于一个给定的摊铺机，输料系统的最大输料速度Cmax已知的；而输料系统实际需要的输料能力Xc_1，显然应和摊铺机的实际生产率X′是相等的；
即：Xc_1＝X′ (7)。
又由于对于一个给定的摊铺机，结构是确定的，输料速度(单位m/min)与输料能力(单位t/h)成正比。即
式(2)代入式(8)，可得：
至此，C1即作为设定的输料速度。
3)分料转速设定
对于分料转速，分料系统的优化设置依据需要输送的材料量和熨平板的宽度。分料系统的速度范围应被选定在仅能提供必需的能力，又能在最低合理的速度的条件下。这个设置是积极的最有效的，同时它减少因分料速度过快导致离析的概率。
A1：实际需要分料转速(考虑摊铺机的停止时间)，单位rpm；
Amax：最大分料转速，单位rpm；
Xa_1：分料系统实际需要的分料生产率(考虑摊铺机的停止时间)，单位t/h；
Xa_max：分料系统最大分料生产率，单位t/h；
对于一个给定的摊铺机，分料系统的最大分料速度Amax已知的；而分料系统实际需要的分料能力Xa_1，显然应和摊铺机的实际生产率X’是相等的；
即：Xa_1＝X′ (10)
又由于对于一个给定的摊铺机，结构是确定的，分料转速(单位rpm)与分料能力(单位t/h)成正比。即
式(2)代入式(11)，可得：
至此，A1即作为设定的分料转速。
本发明依据运输摊铺材料量来优化摊铺机的参数设置，摊铺机参数设置包括摊铺速度、输料速度和分料速度，使摊铺机形成一个较为连续的摊铺机过程，在该过程中将会更少的意外调整或中断。
用这种方法计算的值是推荐值。由于许多未知因素，机器的操作员仍然应该有机会调整或纠正该推荐值。另外，这些设置可以存储在机器的数据库内，并允许操作员选择最合适的设置。
对于现代带有电子控制系统的摊铺机，应能提供一个自动或半自动设置的系统来对这些骨料的输送量进行设置。更简单的解决方案可以是以某种方式(如显示器上显示、写入手册等)来提供建议。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种基于供料量的摊铺机参数设置方法，其特征是，摊铺机参数设置包括摊铺速度设定、输料速度设定和分料速度设定；
1)摊铺速度设定
假设摊铺机不停止，连续摊铺，那么理想的摊铺速度v0计算公式如下：
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其中，X：拌合站生产率，单位t/h；ρ：熨平板之后的材料密度，单位t/m3；L：摊铺宽度，单位m；H：摊铺层厚度，单位m；
考虑允许下一个卡车倒料进入摊铺机的平均间隔时间td，对于摊铺机的实际生产率X′应为：
<mrow> <msup> <mi>X</mi> <mo>&amp;prime;</mo> </msup> <mo>=</mo> <mfrac> <mi>X</mi> <mrow> <mn>1</mn> <mo>-</mo> <mfrac> <msub> <mi>t</mi> <mi>d</mi> </msub> <mn>3600</mn> </mfrac> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mfrac> <mi>X</mi> <mi>Y</mi> </mfrac> <mo>-</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </mfrac> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>2</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>
其中，td：允许下一个卡车倒料进入摊铺机的平均间隔时间，单位为s/车；Y：每卡车运输的有效的平均材料重量，单位t；
对于实际的摊铺机速度vd应为：
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将式(2)代入式(3)，可得
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将式(1)代入式(4)，可得
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至此，vd即作为设定的摊铺机速度；
2)输料速度设定
对于一个给定的摊铺机，输料系统的最大输料速度Cmax已知的；而输料系统实际需要的输料能力Xc_1，显然应和摊铺机的实际生产率X′是相等的；
即：Xc_1＝X′ (7)
又由于对于一个给定的摊铺机，输料速度与输料能力成正比，即
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其中，C1：实际需要输料速度，单位m/min；Cmax：最大输料速度，单位m/min；Xc_1：输料系统实际需要的输料生产率，单位t/h；Xc_max：输料系统最大输料生产率，单位t/h；
式(2)代入式(8)，可得：
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至此，C1即作为设定的输料速度；
3)分料转速设定
对于一个给定的摊铺机，分料系统的最大分料速度Amax已知的；而分料系统实际需要的分料能力Xa_1，显然应和摊铺机的实际生产率X’是相等的；
即：Xa_1＝X′ (10)
又由于对于一个给定的摊铺机，分料转速与分料能力成正比，即
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A1：实际需要分料转速，单位rpm；Amax：最大分料转速，单位rpm；Xa_1：分料系统实际需要的分料生产率，单位t/h；Xa_max：分料系统最大分料生产率，单位t/h；
式(2)代入式(11)，可得：
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至此，A1即作为设定的分料转速。
2.根据权利要求1所述的一种基于供料量的摊铺机参数设置方法，其特征是，每小时卡车数量记为n，则
3.根据权利要求1所述的一种基于供料量的摊铺机参数设置方法，其特征是，摊铺速度、输料速度和分料速度的设定值存储在摊铺机的数据库中。
4.根据权利要求1所述的一种基于供料量的摊铺机参数设置方法，其特征是，摊铺速度、输料速度和分料速度的设定以触摸显示屏方式设置。
5.根据权利要求1所述的一种基于供料量的摊铺机参数设置方法，其特征是，输料速度设定时，所需的输料速度以及输料生产率计算时均包括摊铺机的停止时间。
6.根据权利要求1所述的一种基于供料量的摊铺机参数设置方法，其特征是，分料转速设定时，所需的分料转速以及分料生产率计算时均包括摊铺机的停止时间。
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Citations (4)

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