智能瀝青灑布系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

1、智能瀝青灑布系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）綜述1題目背景瀝青撒布車是一種黑色路面施工機(jī)械。它是公路，城市道路，機(jī)場(chǎng)和港口碼頭建設(shè)的主要設(shè)備，它的工作原理是將高溫液態(tài)瀝青經(jīng)過(guò)瀝青泵加壓后，由噴嘴均勻噴灑在施工路面上。瀝青撒布車主要應(yīng)用在采用瀝青貫入法，瀝青層鋪表面處置法修筑瀝青路面或養(yǎng)護(hù)瀝青或渣油路面的工程中，可用來(lái)運(yùn)輸與灑布液態(tài)瀝青。此外，它還可以向松碎的土壤供給瀝青結(jié)合料，修建瀝青穩(wěn)定土路面或路面基層。2國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究情況早期的瀝青撒布車是通過(guò)木材，煤或其他燃料將瀝青加熱至融化狀態(tài)后，工人用瓢潑的方式進(jìn)行瀝青灑布作業(yè)的。瀝青撒布車于上個(gè)世紀(jì)初問(wèn)世，其技術(shù)經(jīng)過(guò)不斷改進(jìn)和發(fā)展，于上世紀(jì)40年代開發(fā)

2、了最早的自行直排式瀝青撒布車。我國(guó)從上世紀(jì)50年代開始以技術(shù)引進(jìn)的方式從前蘇聯(lián)購(gòu)買了最早的一批瀝青灑布車。限于當(dāng)時(shí)的技術(shù)水平，其主要技術(shù)特點(diǎn)包括：a. 用明火通過(guò)火管直接對(duì)瀝青進(jìn)行加熱。b. 采用容積式瀝青泵。c. 通過(guò)更換不同長(zhǎng)度的噴桿和不同規(guī)格的噴嘴，來(lái)改變?yōu)⒉紝挾群痛罱訉訑?shù)。d. 采用調(diào)節(jié)車速與瀝青泵轉(zhuǎn)速之間的匹配關(guān)系實(shí)現(xiàn)設(shè)定的灑布量。這種技術(shù)在國(guó)內(nèi)一直被使用到20世紀(jì)90年代都沒(méi)有顯著改進(jìn)。而國(guó)外由于起步較早，施工經(jīng)驗(yàn)積累豐富，各公司研發(fā)的智能瀝青撒布車已經(jīng)相當(dāng)成熟了，主要廠家包括意大利瑪森薩，法國(guó)來(lái)區(qū)維爾，加拿大西斯德克等，他們的技術(shù)特點(diǎn)主要表現(xiàn)在下面幾個(gè)方面：a. 車輛底盤車輛底盤

3、的主要任務(wù)是承載，行駛和為其他功能部件，如液壓系統(tǒng)，氣動(dòng)系統(tǒng)等提供動(dòng)力。目前，瀝青撒布車的底盤都是從車輛生產(chǎn)廠家定制的。進(jìn)口車型一般都選用volvo或奔馳底盤，而國(guó)產(chǎn)車型一般選用斯太爾，陜汽重卡等品牌，并在對(duì)底盤作相應(yīng)的改動(dòng)，加裝取力器對(duì)液壓系統(tǒng)提供動(dòng)力。這種方法從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)就是通過(guò)降低車輛的行駛速度。將節(jié)省下來(lái)的動(dòng)力分配給液壓系統(tǒng)，從而驅(qū)動(dòng)瀝青泵等部件工作。這種方法雖然簡(jiǎn)單易行，但是由于存在功率干擾，所以會(huì)對(duì)灑布精度造成一定影響。b. 控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)是整車智能化程度的集中體現(xiàn)，決定了整車性能的高低。國(guó)內(nèi)現(xiàn)代的智能瀝青撒布車一般都采用工程機(jī)械專用控制器如dlckey-john,力士樂(lè)rexr

4、oth等。其智能化程度較高，能夠進(jìn)行多種瀝青（如改性瀝青，乳化瀝青等）灑布作業(yè)并且灑布質(zhì)量很高；通過(guò)測(cè)速雷達(dá)測(cè)量車速 ，從而實(shí)現(xiàn)了瀝青泵轉(zhuǎn)速隨車速自動(dòng)調(diào)整。為了適應(yīng)施工需要，在車內(nèi)和車尾部裝有兩個(gè)控制臺(tái)，其中駕駛室內(nèi)的控制臺(tái)主要負(fù)責(zé)自動(dòng)灑布，同時(shí)可以在屏幕中監(jiān)測(cè)車輛的行駛狀態(tài)和各工作參數(shù)是否正常；車后控制臺(tái)的主要功能是對(duì)手動(dòng)灑布進(jìn)行控制。c. 液壓系統(tǒng)液壓系統(tǒng)是瀝青灑布車上裝設(shè)備動(dòng)力的直接來(lái)源，驅(qū)動(dòng)瀝青泵 和導(dǎo)熱油泵。只有穩(wěn)定液壓系統(tǒng)輸出，才可以實(shí)現(xiàn)灑布量的精確控制。傳統(tǒng)瀝青撒布車上的液壓系統(tǒng)由取力器提供動(dòng)力，不能達(dá)到動(dòng)力的穩(wěn)定供應(yīng)，怒氣按國(guó)外瀝青撒布車的液壓系統(tǒng)一般采用閉式回路驅(qū)動(dòng)，原因是其

5、形式簡(jiǎn)單，效率高，控制簡(jiǎn)便。d. 氣動(dòng)系統(tǒng)氣動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力來(lái)源是車輛底盤的儲(chǔ)氣瓶。氣動(dòng)系統(tǒng)主要驅(qū)動(dòng)噴灑桿的升降，伸出與收回，噴嘴的開啟與閉合和一些氣動(dòng)閥門的開啟動(dòng)作。e. 瀝青循環(huán)系統(tǒng)瀝青循環(huán)系統(tǒng)是瀝青在噴嘴的瀝青罐之間流動(dòng)的通路，按照不同的循環(huán)狀態(tài)可以分為大循環(huán)，小循環(huán)，自動(dòng)灑布，手動(dòng)灑布，瀝青自吸和外泄?fàn)顟B(tài)，各個(gè)狀態(tài)之間的切換靠改變閥門的開啟和關(guān)閉來(lái)實(shí)現(xiàn)。瀝青循環(huán)系統(tǒng)的管路全部采用復(fù)合管，內(nèi)層管是導(dǎo)熱油管路，可以實(shí)現(xiàn)大體積自由流動(dòng)；外層管路是瀝青管路，噴嘴部分采用導(dǎo)熱油或電阻加熱，在噴灑作業(yè)之前進(jìn)行局部加熱。f. 導(dǎo)熱油循環(huán)加熱系統(tǒng)為了保證瀝青在整個(gè)噴灑作業(yè)過(guò)程中始終處于最佳流動(dòng)狀態(tài)，需要灑

6、布車在瀝青運(yùn)輸和噴灑作業(yè)進(jìn)行中對(duì)瀝青保溫和自動(dòng)加熱。現(xiàn)代的瀝青撒布車一般用導(dǎo)熱油加熱系統(tǒng)，克服了傳統(tǒng)灑布用明火加熱容易導(dǎo)致瀝青老化的特點(diǎn)，根據(jù)不同的工作狀態(tài)，導(dǎo)熱油加熱系統(tǒng)分為全循環(huán)，加熱瀝青罐，加熱噴灑桿，自吸和自卸導(dǎo)熱油，加熱導(dǎo)熱油，加熱瀝青泵6種工作方式1。3研究意義時(shí)代在發(fā)展，科技在進(jìn)步，現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)在傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)部門（農(nóng)業(yè)，工業(yè)，運(yùn)輸業(yè)，建筑業(yè)）中的應(yīng)用是歷史發(fā)展的必然趨勢(shì)。機(jī)，電，液一體化技術(shù)的發(fā)展正是反映當(dāng)代新技術(shù)革命這種大趨勢(shì)的典型代表，它集中體現(xiàn)了現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)機(jī)械產(chǎn)品的滲透和改造。先進(jìn)的筑，養(yǎng)路機(jī)械集機(jī)，電，液高新技術(shù)于一體。電液控制技術(shù)是現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)創(chuàng)新的主流，很大程度上

7、體現(xiàn)和決定了車輛的整體性能（舒適性，經(jīng)濟(jì)型，作業(yè)質(zhì)量，行駛性能等）。另外，高等級(jí)路面的迅速發(fā)展，也不斷對(duì)瀝青灑布技術(shù)提出更高的要求。因此，現(xiàn)代的瀝青撒布車在發(fā)展過(guò)程中呈現(xiàn)如下的趨勢(shì)：a. 控制系統(tǒng)智能化操作人員在駕駛室內(nèi)將灑布量，灑布寬度等作業(yè)參數(shù)設(shè)定完畢后，控制系統(tǒng)在整個(gè)灑布作業(yè)過(guò)程中代替操作人員對(duì)灑布量進(jìn)行調(diào)整，以適應(yīng)車速的變化；駕駛室內(nèi)的顯示屏實(shí)時(shí)將車輛的各種參數(shù)，如車速，剩余瀝青量，瀝青溫度，灑布量等反饋給駕駛員，以便其了解車輛運(yùn)行狀態(tài)。b. 灑布量連續(xù)可調(diào)灑布量是根據(jù)不同的施工設(shè)計(jì)確定的，現(xiàn)代瀝青灑布車要求可以實(shí)現(xiàn)灑布量在0.33l/m2范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)，在某些極端情況下要求更高，例如

8、在灑布帶有橡膠瀝青顆粒的改性瀝青時(shí)，要求灑布量高達(dá)5l/m2灑布寬度一般在26m或更寬，噴嘴的開啟獨(dú)立或成組控制，在最大灑布寬度范圍內(nèi)，根據(jù)施工需要在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)整。c. 提高啟噴階段的灑布質(zhì)量啟噴階段是指灑布車從開始噴灑到達(dá)推薦車速之間的過(guò)程。在這個(gè)階段中，車速是快速變化的，系統(tǒng)壓力也不穩(wěn)定，此時(shí)的灑布量與設(shè)定值有一定的偏差。零啟噴距離是很難做到的，但減少距離有利于持續(xù)噴灑作業(yè)。d. 灌裝系列化目前的瀝青撒布車罐容一般是1000l-15000l。不同的作業(yè)需求應(yīng)用不同的車輛。當(dāng)施工面積較小，瀝青用量較少時(shí)，使用小罐量灑布車即可滿足要求；如果施工面積大，瀝青用量大，則選用大罐容瀝青灑布車以減少施工過(guò)

9、程中車輛回庫(kù)次數(shù)，有助于提高工作效率。在我國(guó)，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的騰飛，公路事業(yè)的迅速發(fā)展，“層鋪法”，“單表處”，“雙表處”等工藝都需要高質(zhì)量的瀝青灑布作業(yè)。各種改性瀝青的出現(xiàn)，使瀝青的噴灑溫度越來(lái)越高（例如橡膠瀝青的最佳噴灑溫度已達(dá)到190度）。動(dòng)力粘度成倍增加，這些都給瀝青灑布帶來(lái)了較大的困難。因此，中國(guó)不僅需要在數(shù)量上增加瀝青撒布車，而且需要進(jìn)一步提高瀝青撒布車的使用性能。目前，國(guó)內(nèi)瀝青灑布車水平正在迅速提高，傳統(tǒng)產(chǎn)品正在用新技術(shù)加以改造或替代，遵循以市場(chǎng)為導(dǎo)向的原則，國(guó)內(nèi)企業(yè)除了生產(chǎn)市場(chǎng)不同需要的中，低端產(chǎn)品外，同時(shí)在需要在技術(shù)上立足高起點(diǎn)，積極開發(fā)，生產(chǎn)具有國(guó)際水平的智能型瀝青灑布車。因

10、此，在現(xiàn)有市場(chǎng)條件下，智能瀝青灑布技術(shù)必將獲得巨大的發(fā)展空間。本課題研究的主要內(nèi)容和擬采用的研究方案、研究方法或措施智能瀝青灑布車在國(guó)內(nèi)屬于新興技術(shù)。開發(fā)的廠家較少，而且各廠家對(duì)其技術(shù)都采取封閉的態(tài)度，國(guó)外產(chǎn)品的技術(shù)資料更是難以獲得，鑒于這種情況，本課題的研究幾乎無(wú)任何可以參考的模式，所以本論文研究的主要內(nèi)容如下：（1） 智能瀝青灑布車整體設(shè)計(jì)方案。（2） 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)。（3） 控制系統(tǒng)算法設(shè)計(jì)。本課題研究的重點(diǎn)及難點(diǎn)，前期已開展工作重點(diǎn)是有關(guān)噴灑控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，難點(diǎn)是車速的影響，壓力和溫度對(duì)系統(tǒng)的影響，噴灑壓力的精確控制，怎樣達(dá)到噴灑均勻。前期已開展工作有通過(guò)網(wǎng)絡(luò)查詢了解了本課程設(shè)計(jì)的相關(guān)

11、背景，基本原理和思路以及影響控制的相關(guān)因素。完成本課題的工作方案及進(jìn)度計(jì)劃（按周次填寫）12周：熟悉題目，借閱參考書；參考資料消化。34周：文獻(xiàn)綜述，開題報(bào)告及答辯。56周：總體設(shè)計(jì)方案，原理圖。712周：硬件設(shè)計(jì)，硬件調(diào)試，中期答辯。1316周：軟硬件聯(lián)合調(diào)試及外文資料翻譯。1718周：審圖、改圖，準(zhǔn)備答辯；畢業(yè)答辯。指導(dǎo)教師意見（對(duì)課題的深度、廣度及工作量的意見）指導(dǎo)教師： 年 月 日 所在系審查意見： 系主管領(lǐng)導(dǎo)： 年 月 日參考文獻(xiàn)1 焦生杰,顧海榮.瀝青撒布車及其控制技術(shù)現(xiàn)狀j.養(yǎng)護(hù)機(jī)械與施工技術(shù),2007,1:1-4.2 李士濤,劉志敏.智能瀝青灑布車的可行性研究j.養(yǎng)護(hù)機(jī)械與施工

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