满足横向振动均匀性的摊铺机熨平板 【技术领域】
本发明涉及一种摊铺机熨平板，尤其是涉及一种满足横向振动均匀性的摊铺机熨平板。
背景技术
摊铺机是铺筑各种等级公路所必须的关键设备之一。熨平板作为摊铺机的核心工作装置，用于对螺旋分料器所摊铺的混合料进行预压、整形和整平，以便为随后的压路机碾压创造必要的条件，它是确保摊铺质量的关键装置之一，直接关系到产品的性能及修筑公路的质量。目前，国内外摊铺机所用的熨平板都安装有振动器，它通过偏心轴高速旋转时产生的离心力，来强迫熨平板产生振动作用，从而提高虚铺层混合料的压实度，使摊铺层密实和表面平整。由于摊铺机的熨平板是由不同尺寸段的多段熨平板拼装而成，安装有振动器的各尺寸段熨平板质量不等，因此很容易造成不同尺寸段熨平板间激振质量与参振质量的不统一，致使拼装起来的熨平板在稳态振动时的各段振幅难以相同，从而在摊铺机工作时沿熨平板宽度方向的横向振动强度将无法相同。实践证明，在使用现有技术的振动熨平板摊铺机进行作业时，不同摊铺宽度位置处的熨平板振动加速度相差是较大的，由此直接导致了摊铺层密实度的横向不均匀性，使碾压后路面的平整度下降，严重影响了公路施工的质量。
【发明内容】
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种满足横向振动均匀性的摊铺机熨平板，其设计合理、改进方法简便且改进效果好、工作性能可靠，能有效解决摊铺机工作时沿熨平板宽度方向横向振动不均匀的问题。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种满足横向振动均匀性的摊铺机熨平板，包括由多段熨平板拼装组成的组合式熨平板，所述多段熨平板上均安装有振动器，所述振动器包括偏心轴、安装在偏心轴上的轴承和固定在熨平板上且供轴承安装的轴承座，所述多段熨平板的数量为n，其特征在于：所述多段熨平板的名义振幅均相等且均等于常值A0，即Ai=mi·eiMi=A0=Σmi·eiΣMi,]]>其中Ai为第i段熨平板的名义振幅，mi＝Fi·Li·ρ且其为第i段熨平板上所安装偏心轴的质量，ei=aiDi2Di2-di2]]>且其为第i段熨平板上所安装偏心轴的偏心距，i＝1、2、3...n，Fi=π·(Di2-di2)4]]>且其为第i段熨平板上所安装偏心轴偏心段的偏心部分截面积，Li为第i段熨平板上所安装偏心轴的偏心段长度，ρ为第i段熨平板上所安装偏心轴的材料密度，D1为第i段熨平板上所安装偏心轴的偏心段圆柱直径；di为第i段熨平板上所安装偏心轴的轴颈圆柱直径，αi为第i段熨平板上所安装偏心轴的偏心段圆柱轴线与轴颈圆柱轴线的间距。
所述Li与第i段熨平板的横向宽度相对应。
所述多段熨平板中相邻两段熨平板上所安装的偏心轴间通过联轴器进行传动连接。
所述动力源为电动机，所述动力传动机构为皮带轮传动机构。
所述振动器水平安装在熨平板的质心。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、设计合理且改进方法简便，对现有摊铺机各段熨平板的改进幅度小，只需根据设计结果主要对各段熨平板上所安装振动器偏心轴的偏心段圆柱直径和偏心段长度进行相应改进即可。
2、改进效果好，工作性能可靠，能有效解决摊铺机工作时沿熨平板宽度方向横向振动不均匀的问题，具体是根据不同尺寸段的熨平板质量，设计不同的振动器偏心轴尺寸，以保证不同尺寸段熨平板具有相同的名义振幅，从而确保熨平板在整个摊铺宽度方向都保持相同的振动，以使摊铺层密实度达到较高的横向均匀性。当不同尺寸段熨平板拼装成某一摊铺宽度的整体时，沿熨平板宽度方向的振幅将均匀分布，这样在摊铺机作业时，振动器经过集中驱动和联轴器地连接传动，不同尺寸段熨平板上安装的振动器将强迫各自熨平板产生相同的振动，从而使整个摊铺宽度方向上的铺层混合料都受到相同的振动作用效果，确保了摊铺层密实度达到较高的横向均匀性。本发明所设计的摊铺机熨平板，对振动器的结构改变不大，既保证了振动效果和作业质量，又不会影响与熨平板相关其他装置结构和功能。试验证明，采用本发明设计的摊铺机熨平板，在相同的施工条件和熨平板宽度下，熨平板的横向振动均匀性可以提高40％左右，并且摊铺宽度越大，这种改善的效果就越显著。
当不同尺寸段熨平板拼装成某一摊铺宽度的整体时，虽然安装有振动器的各尺寸段熨平板质量不等，但通过合理选择偏心轴的直径尺寸和偏心段长度，确保了每段熨平板都有相同的名义振幅，保证了沿整个熨平板宽度方向振幅的均匀分布。这样在摊铺机作业时，振动器经过集中驱动和联轴器的连接传动，不同尺寸段熨平板上安装的振动器将强迫各自熨平板产生相同的振动，从而使整个摊铺宽度方向上的铺层混合料都受到相同的振动作用效果，确保了摊铺层密实度达到较高的横向均匀性。
综上所述，本发明采用熨平板等名义振幅的设计方法来确定不同尺寸段熨平板的振动器偏心轴尺寸，可显著提高熨平板的横向振动均匀性，确保摊铺路面达到较高平整度，而且设计方法简单可靠，且不影响与熨平板相关的其他装置结构和功能。振动器工作时，偏心轴高速旋转产生离心力，强迫与其安装在一起的熨平板产生振动作用。熨平板产生的振动则由其底板直接传递给铺层混合料，从而提高虚铺层混合料的压实度，使摊铺层密实和表面平整。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
【附图说明】
图1为本发明的结构示意图。
附图标记说明：
1-熨平板； 2-轴承； 3-偏心轴；
4-轴承座； 5-动力源； 6-动力传动机构；
7-联轴器。
【具体实施方式】
如图1所示，本发明包括由多段熨平板1拼装组成的组合式熨平板，所述多段熨平板1上均安装有振动器，所述振动器包括偏心轴3、安装在偏心轴3上的轴承2和固定在熨平板1上且供轴承2安装的轴承座4，所述多段熨平板1的数量为n，所述偏心轴3上装有与动力源5相接的动力传动机构6。所述多段熨平板1中相邻两段熨平板1上所安装的偏心轴3间通过联轴器7进行传动连接。本实施例中，所述组合式熨平板包括基本宽度段熨平板和依次对称安装在基本宽度段熨平板左右两侧的多个加长宽度段熨平板，基本宽度段熨平板由两个左右对称的左基本宽度段熨平板和右基本宽度段熨平板连接组成且左基本宽度段熨平板和右基本宽度段熨平板的结构与大小均相同。所述左基本宽度段熨平板或右基本宽度段熨平板上所安装振动器的偏心轴3通过动力传动机构6与动力源5传动连接，其余各段熨平板上所安装振动器的偏心轴3通过联轴器7与已传动的振动器连接。所述动力源5为电动机，所述动力传动机构6为皮带轮传动机构。所述振动器水平安装在熨平板1的质心，实际安装时通常因为多种原因，将振动器沿摊铺方向安装在熨平板1的质心附近处。
所述多段熨平板1的名义振幅均相等且均等于常值A0，即Ai=mi·eiMi=A0=Σmi·eiΣMi,]]>其中Ai为第i段熨平板1的名义振幅，mi＝Fi·Li·ρ且其为第i段熨平板1上所安装偏心轴3的质量，ei=aiDi2Di2-di2]]>且其为第i段熨平板1上所安装偏心轴3的偏心距，i＝1、2、3...n，Fi=π·(Di2-di2)4]]>且其为第i段熨平板1上所安装偏心轴3偏心段的偏心部分截面积，Li为第i段熨平板1上所安装偏心轴3的偏心段长度，ρ为第i段熨平板1上所安装偏心轴3的材料密度，Di为第i段熨平板1上所安装偏心轴3的偏心段圆柱直径；di为第i段熨平板1上所安装偏心轴3的轴颈圆柱直径，αi为第i段熨平板1上所安装偏心轴3的偏心段圆柱轴线与轴颈圆柱轴线的间距。
由公式Ai=mi·eiMi=A0=Fi·Li·ρ·eiMi=π·Li·ρ·ai·Di24Mi]]>可知，应根据不同尺寸段熨平板1的质量，分别设计各熨平板1上所安装振动器的偏心轴3尺寸，来保证不同尺寸多段熨平板1具有相同的名义振幅。实际加工制作过程中，在组成摊铺机组合式熨平板的多段熨平板1结构和尺寸一定的条件下，为确保多段熨平板1的名义振幅均相等且均等于常值A0，主要是对不同尺寸段熨平板1上所安装振动器偏心轴3的尺寸进行确定，主要分两种情况：(1)当偏心轴3偏心段的长度尺寸Li不变时，可通过合理选择偏心轴3偏心段的圆柱直径Di来保证各段熨平板1具有相同的名义振幅，此时Di=4A0MiπραiLi,]]>同时设计所述偏心轴3偏心段的圆柱直径Di时还要考虑安装位置尺寸的限制问题；(2)当偏心轴3偏心段的圆柱直径Di不变时，则可通过合理选择长度尺寸Li来保证各段熨平板1均具有相同的名义振幅，此时Li=A0MiFiρei=4A0MiπραiDi2,]]>实践中，为保证各段熨平板1在整个宽度方向上能够均匀振动，则各段熨平板1上所安装振动器偏心轴3的偏心段长度Li应有足够的长度，也就是说所述Li与第i段熨平板1的横向宽度相对应，因而在设计偏心轴3的偏心段长度Li时还要考虑各段熨平板1的宽度及宽度方向上质量分布的均匀性问题。综上所述，主要通过改变各段熨平板1上所安装振动器偏心轴3的偏心段圆柱直径Di的尺寸和偏心轴3的偏心段长度Li的尺寸来保证所述多段熨平板1的振幅沿横向一致。
以下通过本发明对摊铺宽度为9m的机械加长式摊铺机进行优化设计，摊铺宽度为9m的机械加长式摊铺机的组合式熨平板由宽度为1250×2＝2500mm的基本宽度段熨平板和8个加长宽度段熨平板组成，所述8个加长宽度段熨平板分别为依次对称安装在基本宽度段熨平板左右两侧的两个宽度为1500mm的加长宽度段熨平板、两个宽度为500mm的加长宽度段熨平板、两个宽度为1000mm的加长宽度段熨平板和两个宽度为250mm的加长宽度段熨平板。
通过本发明改进之前，经测量摊铺宽度为9m的机械加长式摊铺机各尺寸段熨平板1上所安装振动器偏心轴3的结构参数，如表1所示：
表1各尺寸段熨平板1上所安装偏心轴改进前的结构参数
表1中，Ri＝Di/2，ri＝di/2。
利用公式Ai=mi·eiMi=A0=Fi·Li·ρ·eiMi=π·Li·ρ·ai·Di24Mi,]]>对各段熨平板1上所安装偏心轴3的质量mi、偏心距ei、名义振幅Ai等参数进行统计计算，结果如表2所示：
表2各尺寸段熨平板上所安装偏心轴改进前名义振幅的计算结果
由表2可以看出，各段熨平板1的名义振幅各不相同，基本宽度段熨平板的名义振幅最小，为0.055mm；宽度1500mm的加长宽度段熨平板的名义振幅最大，为0.120mm；两者相差2倍多，由于各段熨平板1的名义振幅不一致，因而必然导致整个组合式熨平板沿横向的振幅分布不均。
以下通过本发明并结合各段熨平板1的实际工作状态，考虑各段熨平板1上所安装振动器偏心轴3的横向安装尺寸Li，对各段偏心轴3偏心段的外径Ri进行了调整，改进后各尺寸段熨平板1上所安装振动器偏心轴3的结构参数如表3所示：
表3各尺寸段熨平板1上所安装偏心轴改进后的结构参数
参考国内外一些振动压机的名义振幅，遵循等振幅设计原则，令Ai＝A0＝0.08mm，利用公式Ai=mi·eiMi=A0=Fi·Li·ρ·eiMi=π·Li·ρ·ai·Di24Mi]]>反算出各段熨平板1上所安装偏心轴3偏心段的长度Li，其计算结果如表4所示：
表4利用本发明统一名义振幅后反算设计偏心轴偏心段长度的计算结果
根据表4改进后的计算结果，对对摊铺宽度为9m的机械加长式摊铺机各段的偏心轴3进行相应改进，在各振动器独立工作条件下，对不同振动频率下各段熨平板1的最大加速度进行测量，并且选取各个振动频率下各段熨平板1中的最大和最小加速度有效值与改进前的参数进行对比，其比较结果如表5所示：
表5经本发明改进前后摊铺机熨平板加速度对比结果
由表5可以看出，对于相同的振动频率，改进后摊铺机各段熨平板1中最大加速度有效值与最小加速度的有效值差别均比改进前小，说明改进后的摊铺机熨平板其横向振动加速度均匀性得到了改善，从而说明改进后的熨平板横向振幅的均匀性得到了提高。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。