CN117845710A - 一种用于沥青路面修复的车载自动压实装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于沥青路面修复的车载自动压实装置，属于道路修建用机械技术领域，包括与车架相连的安装架及压实辊部组装体，压实辊部组装体通过摆动部件驱动其沿着安装架下方的长轨道左右移动；压实辊部组装体的压辊前方设有前推板，前推板两端通过调节机构与压实辊部组装体的压辊架相连，通过液压系统对压辊施加压力。安装架借助销轴与车架相连，方便装卸；摆动部件驱动压辊左右移动，实现在车辆静止状态下对坑槽修补；通过前侧的前推板将多余的沥青混合料推开，满足压实高压需求。采用本发明能够实现沥青路面的快速修补；通过液压系统来控制压辊的接地压力，实现轻压、重压的压实效果，为沥青路面的快速养护提供保障。

Description

一种用于沥青路面修复的车载自动压实装置

技术领域

本发明属于道路修建用机械技术领域，特别涉及一种用于沥青路面修复的车载自动压实装置。

背景技术

目前，我国公路建设总里程已经超过500万公里。其中，沥青路面具有表面平整、无接缝、振动小等优点，是最为常用的路面类型。由于在施工时存在施工工艺差、施工工期短等问题，沥青路面经常会出现大量车辙、坑槽等病害，我国公路已进入道路养护时期。而在沥青道路养护中，压实工艺是施工时的关键环节，是沥青混合料压密成型的关键技术，是保证修补后道路结构稳定的最后一道工序。压实机械作为主要参与者，在道路养护施工中扮演者至关重要的角色。压实机械是利用机器自身重量、振动、冲击、振荡等方法,对被压实材料进行重复加载,使其内部结构重新排布,排除内部气隙和水分,使之达到形变相对稳定且具有一定承载能力的作业机械。

现有的沥青路面压实机械包括静力式、轮胎式压路机，在工作时依靠自重进行碾压，主要适用于大面积路面摊铺，耗费人力和时间过多，但是在遇到小的坑槽时，修补则极为不方便。

另外，目前修补沥青路面所需要的热沥青混合料要么由沥青拌合站直接通过带有保温仓的运输车运送到施工现场，要么将存储的冷沥青混合料二次加热再利用，要么在施工现场将骨料和热沥青通过专有设备进行现场拌合，供料成本较高，施工现场进行骨料和热沥青的拌合需要大量时间，严重影响沥青路面的修补速度。

发明内容

为了解决以上问题，本发明提供了一种用于沥青路面修复的车载自动压实装置。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种用于沥青路面修复的车载自动压实装置，所述压实装置包括安装架及其下方的压实辊部组装体，所述安装架的顶部能够与车架相连，所述安装架的底部下方水平设有长轨道，所述压实辊部组装体能够与长轨道滑动配合，所述压实辊部组装体与摆动部件相连，所述摆动部件能够驱动压实辊部组装体在长轨道上左右移动；所述压实辊部组装体的压辊前方设有前推板，所述前推板的两端通过调节机构与压实辊部组装体的压辊架相连，所述前推板用于将压辊前方多余的沥青混合料推开；通过车架的液压系统对压辊施加垂直载荷。

进一步的，所述安装架的顶部通过多个销轴与车架相连，所述安装架的底面下方设有两根前后并列的长轨道，所述长轨道的两端通过固定块与安装架相连；所述压辊架的顶部设有两个与长轨道配合的导向孔；所述摆动部件设置于两根长轨道之间、且设置于安装架的一端，所述摆动部件的活动端与压辊架相连。

进一步的，所述摆动部件包括液压套筒和摆动杆，所述液压套筒的端部通过铰轴与安装架相连；所述液压套筒内设有液压油，所述液压油由车架的液压系统控制；所述摆动杆的一端与液压套筒内的活塞相连，所述摆动杆的另一端与压辊架相连。

进一步的，所述压实辊部组装体包括压辊架及其下方的压辊，所述压辊架的前侧下方设有刮板，用于刮除压辊上的沥青混合料；所述刮板的上侧边固定于刮板长轴上，所述刮板长轴的两端与压辊架相连。

进一步的，所述前推板为矩形板，所述前推板的长度大于压辊的长度，所述前推板的下部设有一排梳齿。

进一步的，所述调节机构包括弯板、三角拉板、下连杆及中连杆，所述前推板固定于弯板的前端，所述弯板的后侧上端与三角拉板的前端转动相连、后侧下端与下连杆的前端转动相连，所述下连杆的后端及三角拉板的后下端均与压辊架的端盖转动相连，所述三角拉板的后上端与中连杆的前端转动相连，所述下连杆平行于三角拉板的底边；所述中连杆的后端与驱动杆的下端转动相连，所述驱动杆的中部与端盖转动相连，所述驱动杆的驱动端与调节液压缸的活塞杆末端转动相连，所述调节液压缸设置于压辊架的侧面。

进一步的，所述压辊为多个，且多个压辊串联设置，处于中间位置的压辊中部设有辊轴、两端设有与压辊架相连的方形座，所述方形座的外侧还设有带座外球面轴承，用于安装外侧压辊的辊轴。

进一步的，所述压辊在修复路面的压实过程中，以恒定的速度向前滚动，消耗的能量为转动惯量和压辊自身动能/>

其中，转动惯量为压辊转动产生的能量，J是转动惯量，W是角速度；压辊的动能为压辊的轮心前进的动能，m是压实辊轮质量，v代表速度；

压辊的受力分析如下：

F＝R_X,P＝R_Y,R_X×K＝a_n×R_Y (1)

式中，F为压辊推力，P为液压系统对压辊施加的垂直载荷，R_X和R_Y为地面对压辊的反作用力，K为反作用合力点到压辊轮心的垂直距离，a_n为反作用合力点到压辊轮心的水平距离；由式(1)中的力学平衡关系得到：

得出压辊在工作时的推力所需能量为压辊转动惯量和向前运动消耗的能量叠加。

进一步的，通过液压系统控制压辊所受的载荷P来控制压实功；在修复坑槽时，将沥青混合料填补在坑槽中，首先轻压多次，之后再调整压辊上载荷，进行终压；终压时压辊所受载荷大于初压时压辊所受载荷。

进一步的，所述前推板距离地面的高度由式(3)确定：

式中，H为沥青混合料虚铺高度，h为前推板距离地面的高度。

进一步的，所述压辊的长度由式(4)确定：

q＝(m_f+m₀)/L (4)

式中，q为压辊接地线荷载，取300N/cm；m_f为安装架负载，m₀为压辊的质量，L为压辊的长度；

压辊的直径d由式(5)确定：

本发明与现有技术相比，所取得的技术进步在于：

本发明是由车架内的液压系统提供并调节压实载荷，借助摆动部件推动压辊沿着长轨道左右自由移动，能够在车辆静止状态下完成坑槽的修补，节省了大量的时间和人力；压辊在压实过程中通过前侧的前推板将多余的沥青混合料推开，满足压实高压需求；利用压辊前侧的刮板对压辊上的沥青进行刮除。采用本发明能够顺利完成路面修补过程中的推、刮、压几个步骤，能够实现沥青路面的快速修补；同时通过液压系统来控制压辊的接地压力，实现轻压、重压效果，解决压实不均匀的问题，提高压实效果；为沥青路面的快速养护提供保障。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。

在附图中：

图1为本发明实施例提供的一种用于沥青路面修复的车载自动压实装置的结构示意图；

图2为图1中压实装置的俯视图；

图3为图1中压实装置的左视图；

图中：

1-安装架；2-压实辊部组装体，21-压辊，22-压辊架，23-刮板，24-刮板长轴，25-方形座，26-带座外球面轴承；3-长轨道；4-前推板；5-摆动部件，51-液压套筒，52-摆动杆，53-铰轴；6-固定块；7-销轴；8-梳齿；9-弯板；10-三角拉板；11-下连杆；12-中连杆；13-驱动杆；14-调节液压缸。

具体实施方式

下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例中不再赘述。下面将结合附图，对本发明的实施例进行描述。

如图1、图2和图3所示，一种用于沥青路面修复的车载自动压实装置，所述压实装置包括安装架1及其下方的压实辊部组装体2，所述安装架1的顶部能够与车架相连，所述安装架1的底部下方水平设有长轨道3，所述压实辊部组装体2能够与长轨道3滑动配合，所述压实辊部组装体2与摆动部件5相连，所述摆动部件5能够驱动压实辊部组装体2在长轨道3上左右移动，施工更灵活；所述压实辊部组装体2的压辊21前方设有前推板4，所述前推板4的两端通过调节机构与压实辊部组装体2的压辊架22相连，所述前推板4用于将压辊21前方多余的沥青混合料推开；通过车架的液压系统对压辊21施加垂直载荷，方便实现对沥青混合料的轻压、重压，提高压实效果。具体制作时，可在车架上安装有直立的液压缸，通过液压缸可驱动压实装置升降，并对压辊施加垂直向下的压实载荷。该压实装置能够安装在车架上，可由车辆来提供沥青混合料的拌合、摊铺功能，压实装置能够迅速压实，最终节省人力、物力并提高了修复效率。

具体装配时，如图1-3所示，所述安装架1的顶部通过多个销轴7与车架相连，所述安装架1的底面下方设有两根前后并列的长轨道3，所述长轨道3的两端通过固定块6与安装架1相连；所述压辊架22的顶部设有两个与长轨道3配合的导向孔；所述摆动部件5设置于两根长轨道3之间、且设置于安装架1的一端，所述摆动部件5的活动端与压辊架22相连。其中，所述摆动部件5包括液压套筒51和摆动杆52，所述液压套筒51的端部通过铰轴53与安装架1相连；所述液压套筒51内设有液压油，所述液压油由车架的液压系统控制；所述摆动杆的一端与液压套筒51内的活塞相连，所述摆动杆的另一端与压辊架22相连。采用该结构的摆动部件方便实现压辊架沿着长轨道上左右移动。工作时，摆动杆承受推力、拉力或弯矩等扭矩，摆动杆在液压套筒8内滑动，能够将液压能转化为机械能。

在本发明的一个具体实施例中，如图1、3所示，所述压实辊部组装体2包括压辊架22及其下方的压辊21，所述压辊架22的前侧下方设有刮板23，用于刮除压辊21上的沥青混合料；所述刮板23的上侧边固定于刮板长轴24上，所述刮板长轴24的两端与压辊架22相连。其中，刮板紧贴压辊设置，压实辊工作时是前进、后退往复运动的，相对刮板从下至上时，可刮去沥青混合料，能够将压辊表面粘结的沥青混合料刮除。

具体设计时，所述前推板4为矩形板，所述前推板4的长度大于压辊21的长度，所述前推板4的下部设有一排梳齿8。其中，前推板距离地面高度为沥青混合料虚铺高度的1/2。采用该结构的前推板能够在推开多余沥青混合料过程中，减小阻力的同时并对沥青混合料表面进行梳理。在压辊工作时前推板将多余的沥青混合料推开，满足压实工艺需求。

在本发明的一个具体实施例中，如图3所示，所述调节机构包括弯板9、三角拉板10、下连杆11及中连杆12，所述前推板4固定于弯板9的前端，所述弯板9的后侧上端与三角拉板10的前端转动相连、后侧下端与下连杆11的前端转动相连，所述下连杆11的后端及三角拉板10的后下端通过销轴均与压辊架22两端的端盖转动相连，所述三角拉板10的后上端与中连杆12的前端转动相连，所述下连杆11平行于三角拉板10的底边；所述中连杆12的后端与驱动杆13的下端转动相连，所述驱动杆13的中部与端盖转动相连，所述驱动杆13的驱动端与调节液压缸14的活塞杆末端转动相连，所述调节液压缸14设置于压辊架22的侧面。具体应用时，调节液压缸通过推拉驱动杆可推动中连杆的前后移动，进而推动三角拉板绕其后下端销轴旋转，三角拉板再通过弯板带动前推板上下移动；同时，下连杆始终平行于三角拉板的底边，能够确保前推板始终处于垂直状态。

进一步优化上述技术方案，如图3所示，所述压辊21为多个，且多个压辊21串联设置，处于中间位置的压辊21中部设有辊轴、两端设有与压辊架22相连的方形座25，所述方形座25的外侧还设有带座外球面轴承26，用于安装外侧压辊21的辊轴。当遇到修复面积较大的坑槽时，可连接多个压辊来增大长度。

一、压辊的力学分析如下：

所述压辊21在修复路面的压实过程中，往往以恒定的速度向前滚动，消耗的能量为转动惯量和压辊自身动能/>

其中，转动惯量为压辊转动产生的能量，J是转动惯量，W是角速度；压辊的动能为压辊的轮心前进的动能，m是压实辊轮质量，v代表速度；

再对压辊进行受力分析，由力学平衡关系可知：

F＝R_X,P＝R_Y,R_X×K＝a_n×R_Y (1)

式中，F为压辊推力，P为液压系统对压辊施加的垂直载荷，R_X和R_Y为地面对压辊的反作用力，K为反作用合力点到压辊轮心的垂直距离，a_n为反作用合力点到压辊轮心的水平距离；由式(1)中的力学平衡关系得到：

因此，可得出压辊在工作时的推力所需能量为压辊转动惯量和向前运动消耗的能量叠加。

本发明中由车架上的液压系统控制压辊上载荷P，控制压实功。压实装置对沥青混合料做的功称为压实功，通过研究表明，压实功越大，沥青混合料成型后的抗剪、抗压强度越大。但是在修复坑槽时，需要进行初压和终压，初压为轻压几次，将沥青混合料完好的填补在坑槽中，之后再调整压辊上压力，进行终压即重压。

另外，由于压辊在工作时是以上坡的姿态向前运行，随着角度的增加，所需推力也会增加，因此在前侧安装前推板。前推板距离地面的高度由式(3)确定：

式中，H为沥青混合料虚铺高度，h为前推板距离地面的高度。在工作时可以将多余的沥青混合料推走用于其他方面使用，减少压辊推力所需能量，实现快速、节能、压实效果的突破。

二、压辊尺寸设计：

根据JTGE20-2011公路工程沥青以沥青混合料试验规程，压实线荷载为300N/cm，所述压辊的长度由式(4)确定：

q＝(m_f+m₀)/L (4)

式中，q为压辊接地线荷载，取300N/cm；m_f为安装架负载，m₀为压辊的质量，L为压辊的长度；

压辊的直径d由式(5)确定：

在路基材料、压实工艺和压辊材料及其他条件一定时,压实效果受到压辊直径的影响，通过调整压辊直径，对压辊进行力学分析，并调整压实工艺，即通过液压系统调整压辊朝向路面的垂直载荷(即接地压力)，实现初压、复压、终压，提高压实效果。

本发明具体应用过程如下：

将压实装置安装在车架上，由车架的液压系统驱动其上升下降和前进后退。另外，压辊可沿着长轨道左右移动，能够在保持车辆静止的状态下完成坑槽的修补，节省了大量的时间和人力。

在工作时，首先调整压实装置至坑槽前，由车架的液压系统调整压实装置的高度，实现第一遍轻压，压实装置在行进时，由前推板推掉多余的沥青混合料，压辊前侧的的刮板，能够保证压辊上没有沥青混合料。轻压压平后，由车架的液压系统调整安压实装置进行重压，通过不同的压实次数代表不同压实功，将压实功作为设计参数纳入到压实路面当中，通过液压系统调整压实工艺可以得到性能更优的修复路面。

综上所述，本发明具有结构简单、操作方便快捷的优点，通过安装架上的销轴能够安装在车辆的车架上，可借助车辆对沥青混合料进行拌合、摊铺，再利用压辊迅速压实路面，节省人力、物力并提高了修复效率。同时，通过调整应该直径，并通过车辆上的液压系统调整压辊的位置及接地应力，解决了压实不均匀的问题。本发明尤其适用于较小坑槽的修补，解决了现有沥青路面修复耗时耗力、成本高的缺点。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明权利要求保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种用于沥青路面修复的车载自动压实装置，其特征在于：所述压实装置包括安装架及其下方的压实辊部组装体，所述安装架的顶部能够与车架相连，所述安装架的底部下方水平设有长轨道，所述压实辊部组装体能够与长轨道滑动配合，所述压实辊部组装体与摆动部件相连，所述摆动部件能够驱动压实辊部组装体在长轨道上左右移动；所述压实辊部组装体的压辊前方设有前推板，所述前推板的两端通过调节机构与压实辊部组装体的压辊架相连，所述前推板用于将压辊前方多余的沥青混合料推开；通过车架的液压系统对压辊施加垂直载荷。

2.根据权利要求1所述的一种用于沥青路面修复的车载自动压实装置，其特征在于：所述安装架的顶部通过多个销轴与车架相连，所述安装架的底面下方设有两根前后并列的长轨道，所述长轨道的两端通过固定块与安装架相连；所述压辊架的顶部设有两个与长轨道配合的导向孔；所述摆动部件设置于两根长轨道之间、且设置于安装架的一端，所述摆动部件的活动端与压辊架相连。

3.根据权利要求1所述的一种用于沥青路面修复的车载自动压实装置，其特征在于：所述摆动部件包括液压套筒和摆动杆，所述液压套筒的端部通过铰轴与安装架相连；所述液压套筒内设有液压油，所述液压油由车架的液压系统控制；所述摆动杆的一端与液压套筒内的活塞相连，所述摆动杆的另一端与压辊架相连。

4.根据权利要求1所述的一种用于沥青路面修复的车载自动压实装置，其特征在于：所述压实辊部组装体包括压辊架及其下方的压辊，所述压辊架的前侧下方设有刮板，用于刮除压辊上的沥青混合料；所述刮板的上侧边固定于刮板长轴上，所述刮板长轴的两端与压辊架相连。

5.根据权利要求1所述的一种用于沥青路面修复的车载自动压实装置，其特征在于：所述前推板为矩形板，所述前推板的长度大于压辊的长度，所述前推板的下部设有一排梳齿。

6.根据权利要求1所述的一种用于沥青路面修复的车载自动压实装置，其特征在于：所述调节机构包括弯板、三角拉板、下连杆及中连杆，所述前推板固定于弯板的前端，所述弯板的后侧上端与三角拉板的前端转动相连、后侧下端与下连杆的前端转动相连，所述下连杆的后端及三角拉板的后下端均与压辊架的端盖转动相连，所述三角拉板的后上端与中连杆的前端转动相连，所述下连杆平行于三角拉板的底边；所述中连杆的后端与驱动杆的下端转动相连，所述驱动杆的中部与端盖转动相连，所述驱动杆的驱动端与调节液压缸的活塞杆末端转动相连，所述调节液压缸设置于压辊架的侧面。

7.根据权利要求1所述的一种用于沥青路面修复的车载自动压实装置，其特征在于：所述压辊为多个，且多个压辊串联设置，处于中间位置的压辊中部设有辊轴、两端设有与压辊架相连的方形座，所述方形座的外侧还设有带座外球面轴承，用于安装外侧压辊的辊轴。

8.根据权利要求1-7任一项所述的一种用于沥青路面修复的车载自动压实装置，其特征在于：所述压辊在修复路面的压实过程中，以恒定的速度向前滚动，消耗的能量为转动惯量和压辊自身动能

其中，转动惯量为压辊转动产生的能量，J是转动惯量，W是角速度；压辊的动能为压辊的轮心前进的动能，m是压实辊轮质量，v代表速度；

压辊的受力分析如下：

F＝R_X,P＝R_Y,R_X×K＝a_n×R_Y (1)

式中，F为压辊推力，P为液压系统对压辊施加的垂直载荷，R_X和R_Y为地面对压辊的反作用力，K为反作用合力点到压辊轮心的垂直距离，a_n为反作用合力点到压辊轮心的水平距离；由式(1)中的力学平衡关系得到：

得出压辊在工作时的推力所需能量为压辊转动惯量和向前运动消耗的能量叠加。

9.根据权利要求8所述的一种用于沥青路面修复的车载自动压实装置，其特征在于：通过液压系统控制压辊所受的载荷P来控制压实功；在修复坑槽时，将沥青混合料填补在坑槽中，首先轻压多次，之后再调整压辊上载荷，进行终压；终压时压辊所受载荷大于初压时压辊所受载荷。

进一步的，所述前推板距离地面的高度由式(3)确定：

式中，H为沥青混合料虚铺高度，h为前推板距离地面的高度。

10.根据权利要求9所述的一种用于沥青路面修复的车载自动压实装置，其特征在于：所述压辊的长度由式(4)确定：

q＝(m_f+m₀)/L (4)

式中，q为压辊接地线荷载，取300N/cm；m_f为安装架负载，m₀为压辊的质量，L为压辊的长度；

压辊的直径d由式(5)确定：