筑路机械新技术发展与应用方向

筑路机械新技术发展与应用方向

姓 名 高 文 清

专业班级 机 电 一 体 化 技 术

学 号 200921547

指导教师 吴 明 华 日 期 2012 年 6 月 20 日

入学日期：2009年9月 论文完成日期：2012年6月

安交院汽机系机电专业毕业设计（论文）

摘 要

现代工程施工中，筑路机械的性能、自动化程度及其经济性等可以直接影响到施工工艺的好坏，而工程机械的电气与电子控制系统部分质量与性能的优劣又直接影响到工程机械的动力性、经济性、可靠性、施工质量、生产效率及使用寿命等。

近几十年来，由于中国公路建设主要集中在高等级公路的建设与发展，这就对筑路机械的性能质量提出了更高的要求，因此也带动了筑路机械的新技术的发展。目前，现代公路施工机械已发展到高技术、高效能、多品种的新时代，正朝着自动化、智能化方向发展。为加快公路建设的步法，满足交通、能源等大型基本建设工程施工的要求，近几年来，我国先后从美、日、德、意大利等工业发达国家引进大量的具有世界先进水平的工程机械。这些机械与设备自动化程度高，技术性能先进，作业效率高，可满足高质量施工作业的要求，在重点建设工程中发挥了重大的作用。我国工程机械的一些重点骨干企业，在引进和消化国外先进技术的基础上，也研究和生产出不同系列的国产公路施工机械新产品，许多产品已接近或达到国际先进水平。

关键词：机电一体化 筑路机械 电子液压

1

安交院汽机系机电专业毕业设计（论文）

目 录

引 言 ┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄3

第一章 筑路机械的发展趋势及特点 ┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄4 1.1 筑路机械的发展趋势┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄4 1.2新形势下如何谋求新发展 ┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄6 1.3目前国内外筑路机械的发展特点┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄7 第二章 筑路机械 ┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄9 2.1 振动压路机的发展与应用┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄9 2.2平地机发展与应用 ┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄11 2.3 沥青混凝土摊铺机发展与应用 ┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄13 2.4 推土机发展与应用 ┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄15 2.5 稳定土设备 ┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄16

2.5.1稳定土拌和机液压系统清洁度控制分析 ┄┄┄┄16 2.5.2 稳定土厂拌设备性能与特点┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄18 2.5.3 稳定土拌合站的优势┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄19

第三章 当前筑路机械设备租赁的概况┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄20 3.1 筑路机械设备使用中的问题 ┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄20 3.2建立租赁市场的优势 ┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄21

2

安交院汽机系机电专业毕业设计（论文） 3.3租赁经营中的经济核算 ┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄22 3.4租赁经营中存在的问题 ┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄23 3.5对筑路设备租赁管理的建议 ┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄23 结束语 ┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄25 参考文献 ┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄26

3

安交院汽机系机电专业毕业设计（论文）

引 言

现代工程机械正处在一个机电一体化的发展时代,引入机电一体化技术,使机械、液压技术和电子控制技术等有机的结合,可以极大地提高了工程机械的各种性能,如动力性、燃油经济性、可靠性、安全性,操作舒适性以及作业精度、作业效率、使用寿命等。目前以微机或微处理器为核心的电子控制装置在现代工程机械中的应用已相当普及,电子控制技术已深入到工程机械的许多领域,如摊铺机和平地机的自动找平,摊铺机的自动供料,挖掘机的电子功率优化,柴油机的电子调速,装载机、铲运机变速箱的自动控制,工程机械的状态监控与故障自诊等。随着科学技术的不断发展,对工程机械的性能要求不断提高,电子控制装置在工程机械上的应用将更加广泛,结构将更加复杂。特别是随着我国进口及国产工程机械保有量的逐年增加,如何用好、管好这些价格昂贵的工程机械,使其发挥最大的效率,是工程施工部门所面临的一个重要的问题。为帮助广大工程机械使用人员、维修人员、管理人员对工程机械中的电气与电子控制装置的功能、类别及特性有一些初步的了解和掌握,下面以简单的介绍与论述。

4

安交院汽机系机电专业毕业设计（论文）

第一章 筑路机械的发展趋势及特点

1.1 筑路机械的发展趋势

我国筑路机械业通过若干年的发展，摸爬滚打中走出了一条自主发展的道路，并逐渐发展壮大，在逐步占据国内市场份额的同时，也以出色的性价比优势，开始在国际市场上崭露头脚，呈现出较好的发展势头。但是，仍然有一些因素影响着工程机械行业的发展，在2011年这个起承转合的关键时刻，把握行业发展的趋势特征，更有助于实现整体的高速前进。总结我国工程机械行业的发展趋势，主要有以下五方面的特征。

一、发展的外部环境存在

筑路机械行业的崛起，离不开国内经济投资高速增长所带来的机遇。在资产投资的拉动下，筑路机械需求维持了较快的增速。工业化和城市化的必然结果是带动经济投资快速增长，这段时间仍是筑路机械的黄金发展期，国内巨大的市场给筑路机械行业提供极佳的外部环境。

二、国际化是必由之路

中国筑路机械占全球市场的20%，这些受益于质量的提升和相对优越的性价比；未来市场空间很大，需要注重海外和本土两个市场的均衡发展，这是抵御经济风险的有力措施。卡特彼勒的经验告诉我们：海外市场与本土市场的均衡发展有助于其抵御单一市场经济波动对产品销售的影响，在美国1929-1932年和1974-1975年的两次经济衰退中，正是海外市场业务帮助其抵御住了风险。

中国企业生产的筑路机械与国外产品相比具有明显的价格优势，中国产品价格仅仅是国外价格的60%左右，在国内企业出口渠道打通之后，中国产品显现出很强的国际竞争力。但是中国筑路机械表现出结构的不平衡状态，很多类产品，在国际市场占有份额较低，而

5

安交院汽机系机电专业毕业设计（论文） 一些产品又是全球制造大国，未来筑路机械企业的产品结构有待调整。

三、产品多元化整合是强大之本

多元化可以在经营成本、风险控制、规模和范围经济、协同效应、发挥品牌影响力等方面获得优势。

1市场需求的多样化和不确定性。

由于筑路机械市场需求的多样性和不确定性，使得工程机械企业经营单一产品会使企业面临较大的经营风险。从事产品多元化经营，可以增加经营业务的品种和类别，在国家宏观经济环境、市场和生产技术发生变化时，最大限度满足筑路机械市场需求，从而分散经营风险，保持企业稳定发展。

2发挥企业能力优势，获得规模经济和范围经济。

规模经济是企业平均成本随产品数量的增加而下降，范围经济是同时生产或销售多种产品经营成本会低于单独生产或销售同样数量单一产品的成本。企业在长期的发展过程中，由于各生产环节的不平衡，一般会累积一定的剩余资源，多元化可以充分利用剩余资源，让公司的核心能力，如技术开发能力、先进的生产制造能力、产品营销网络和品牌的优势得到充分发挥。

3加大行业进入门槛，增强对市场的控制力。

针对客户的不同需求，制定综合解决方案，为客户提供便利的同时，也发挥了横向一体化的规模优势，让多种产品共享无形资产，扩大企业知名度，从而对行业的新进入者形成壁垒，减轻竞争压力，获得较大的利润空间；通过多元化经营，特别是横向和纵向的并购，可以减少竞争对手，增加市场份额，提高市场的垄断性，使企业获得协同效应。

卡特彼勒的多元化是其长盛不衰的动力。卡特彼勒工程机械设备产品已涵盖大多数主力品种。路面机械、铲土运输机械、起重机、土木桥涵工程机械、发动机等均是其主要销售产品，其产品线宽度及单一产品销售收入和规模远大于日本小松、美国特雷克斯等国际竞争对手和我国国内企业。卡特彼勒凭借其完善的产品线在终端用户中建立起了较为分散

6

安交院汽机系机电专业毕业设计（论文） 和多样化的客户结构，避免了单一市场过大的风险，也充分发挥了其品牌效应、市场控制力和协同效应。

四、产业链上下游整合是大势所趋

对产业链上下游的整合，上游将着重构建技术研发平台，突破液压元件的国产化问题，争取完成液压泵、马达、液压阀、液压油缸的产业化，下游可以整合配件销售和海内外的代理销售体系，加大公司销售网络的全球布局。关键零部件的控制能力成为未来竞争的一项重要砝码。安徽合力集团收购宝鸡合力叉车厂、安徽叉车集团公司蚌埠液力机械厂和安徽叉车集团公司安庆车桥厂等同类公司和叉车零部件企业；柳工收购柳州柳工机械附件制造有限公司、柳州工程机械福利厂，推动零部件业务同步快速发展，以提高公司整体核心竞争力，同时延伸产业链打造北部工程机械基地。

五、技术提升是卓越之道

保持技术创新和提升，持续地投入大量研发费用，维持产品设计开发，形成良好的循环机制。这些也是卡特彼勒等国际工程机械巨头得以保持持续进步的源动力。2006年卡特彼勒研发费用达到创纪录的13.47亿美元，研发费用开支占销售收入的比例为3.24%.即便在经济萧条时期，卡特彼勒仍然重视科研项目，继续推出新产品。1931年，卡特彼勒推出了性的60型柴油机，可将当时的燃料费大幅减低，为当时萎靡不振的拖拉机市场打开了一条生路。正是公司的研发体系帮助卡特彼勒渡过经济危机的考验，使其能够挺立于世界工程机械之巅。同样，2007年柳工用于技术创新与技术改造的费用为30548.27万元，占营业收入的4.02%.

在主路机械行业，国内外的差距集中反映在基础部件技术水平方面。因此，振兴筑路机械行业发展，就应该把立足点放在提升基础部件技术水平方面来，加大技术创新力度，并辅以性支持，这样才能从根本上提升技术水平，实现行业发展。

1.2 新形势下如何谋求新发展

7

安交院汽机系机电专业毕业设计（论文） 筑路机械的特点是品种多、批量小。除压路机和小型机具外，其他产品很少有年产超过5000台的。然而，就是这样一个看起来规模不大的行业，2008年，全行业29家主要企业的总销售收入为167.83亿元，根据中国工程机械工业协会筑路机械分会的统计，全行业的工业总产值大约为250~300亿元。

在拉动内需的大环境下，基础建设投资成为国家宏观最有效的手段。这其中，交通建设投资一直扮演着最重要的角色。也正因为如此，筑路机械能否充分抓住这一发展机遇，成为企业关注的话题。目前，我国的筑路机械工业已经进入一个成熟的发展期，路面施工机械品种齐全、配套体系成熟；养护机械也已具备了相当的规模。面对金融危机，企业要充分依托的有关支持，抓住发展机遇，促成自身的进一步发展。

一、整合背景下谋发展

我国筑路机械企业要想在此非常时期保持强大的竞争力，首先要提高产品的耐用性和可靠性，以及产品的加工能力、加工手段和职工的技术水平。近年来，国家在各行业内推广的标准化制订工作的目的也是在于提高企业的整体水平，加强行业的竞争力。其次，企业需要注重产品的升级换代速度，提高自身的研发创新和投资能力。目前，我国企业的整体技术水平已经接近世界先进水平，而且专利技术越来越多，部分企业还拥有处于世界领先地位的技术亮点。再其次，营销时要兼顾产品的市场占有率和利润率。目前，部分筑路机械产品的市场总销量已趋于稳定，行业内企业共能生产各类筑路机械约两百多个品种上千个型号，竞争非常激烈，比如沥青摊铺机，2008年的销量仅比2005年上升了42台。企业只有通过提高产品的利润率才能巩固自身的市场地位。

二、挑战中寻求机遇

由于我国的交通投资具有很强的计划性，每年的道路投资计划多在前一年年底和当年年初基本落实。去年下半年金融危机初显，并未对企业当年的销售情况产生太大影响。但是，金融危机的影响在今年年初开始显现。不少企业表示，今年年初产品销量有所下滑

三、标准化促有序竞争

8

安交院汽机系机电专业毕业设计（论文） 由于我国筑路机械行业的标准尚未完善，这极大地制约了行业的发展。2006年，筑路机械分会首先开始关注从业人员的标准制订工作。2006年11月，筑路机械分会开始制订“沥青搅拌设备修理工国家职业标准”。历时两年，于2008年完成了该标准终审稿的修改与报批工作。2008年，依托行业内的重要企业，筑路机械分会在吉林、镇江、南阳、无锡、泉州和长沙建立了6个沥青搅拌设备职业鉴定站，除无锡站外，其余5个鉴定站已经顺利通过国家有关部门的批准。 1.3 目前国内外筑路机械的发展特点

（1）先进工业国制造技术上相互渗透。为了增强竞争力，一是到别国就地设厂生产销售，二是购买专利引进先进技术或公司搞技术合作。

（2）普遍重视安全、舒适及防止公害问题。例如滚翻式安全司机棚的出现，使驾驶室有隔音、防震的功能，并有空调设备，司机的视野开阔，操纵简单。

（3）广泛应用液压、液力、电子、激光及计算机控制技术，使现代筑路机械具有功能齐全、结构合理、易于操作维护等特点。

（4）重视为用户服务。各国的筑路机械制造厂商已从供人选择的状态转入根据用户经济利益和具体要求来发展新产品的阶段。

（5）对产品实行全面质量管理。由以前的检查结果，发展到检查原因，使产品结构不断完善，功能更加齐全，质量进一步提高。

9

安交院汽机系机电专业毕业设计（论文）

第二章 筑路机械

2.1 振动压路机的发展与应用

振动压路机与静作用压路机相比，具有压实效果好，生产效率高等优点，在工程质量和进度要求越来越严格的今天，收到广大施工单位的一致青睐。随着振动压实技术和控制技术的不断提高，特别是微电子技术、自动控制技术和网络化技术等的迅速发展，振动压路机的发展前景更是一片光明。

一、超高级路面的振动压实技术的发展

为了能以适应的温度控制压实超高级路面材料，需要提高碾压速度，同时提高振动频率，以保持振动压实混合材料的时间间隔，从而保证密实度。卡特彼勒公司、酒井公司、海帕克公司等通过对两轮振动压路机的改进，提高了振动频率和激振力。操作者能舒适的自动的控制振动轮的振动频率和振幅，实现在保证质量的同时进行高速压实。由于从高到低设置有多级频率和振幅，是这些产品能够在高速状态下压实较多结构类型的土壤，从而提高施工范围和施工效率。

二、振动技术不断创新

宝马公司为了满足高密实度的使用要求，研制出双钢轮自动控制压实系统“Variomatic”,简称BVM。该系统的特点是能自动判断和控制所需压实力的大小。也可称自动调幅压实系统。BVM系统的独到之处是振动方向可变化，它能自动调节定向振动的

10

安交院汽机系机电专业毕业设计（论文） 施振方向，在压实过程中科根据压实面刚度的变化或压路机的行驶方向的变化调节施振方向，从而达到调节振幅的目的。此外，还有水平振动压实技术。它是利用土壤力学中交变剪应变原理，使土壤等材料的颗粒重新排列来进行密实的。为了增强压实效果和提高压实效果，外国一些产品还普遍采用了超高频振动技术，振动频率超过了66.7Hz，使压路机迅速达到所需密实度的高输出力，可以有效提高压实的速度。

三、适应监测、自动化、自能化和网络化技术的发展应用

随着现代新技术的兴起，特别是微电子技术、自动控制技术和计算机技术等高科技的迅速发展，引导着压实机械向着自动化、智能化和机器人化的方向发展。

在压实过程监测技术方面，德国的BTM压实计利用振动部件与基础之间相互作用的动力特性来判断压实进程。这种方法的原理是建立在当地面在振动部件的作用下逐步压实时，地面与机器系统的动力特性也在变化，这种变化将指示出地面承压能力变化的相对数值，从而也反映了地面被压实的程度。其BTM05型计算机压实控制测量系统，可以进行连续和实时测量并处理压实过程中压实度的变化情况，可显示或打印出压实层剖面各点的压实质量。

在智能化、网络化的应用上，德国Bomag公司已将网络传输和卫星定位系统(GPS)应用于相应的产品上。通过此系统，压路机的位置可以被非常精确地记录下来，并能确定压实的位置和保证压实质量。它通过安装在压路机上的GPS脉冲装置，将整机的工作情况如整机的工作区域、工作轨迹、碾压密实度等GPS信号，传输到空间卫星上；空间卫星将汇集到的信息形成图像或数据信息重新发送到安装在压路机上的GPS接收装置上并在PC机上显示；并可同时通过地面的GPS信号装置向压路机发出指令，启动自动调幅机构，随时调节工作激振力的大小，以达到路面规定的密实度要求。有的压路机还在机身周围布置

11

安交院汽机系机电专业毕业设计（论文） 方向传感器和超声波发射接收装置，压路机在行驶时若遇到障碍，接收装置就会接收到障碍物反射回的反射波，触发警报器，提醒驾驶员注意；如果和操作人员的手持式传感遥控器相连接，就能实现信息的远距离自由传递，并实现整机的无人驾驶。

四、提高产品的舒适性和安全性

机械的舒适性涉及面很广。在驾驶环境方面，国外振动压路机的驾驶室有逐渐向汽车驾驶室标准靠近的趋势；在操纵及控制方面，大量采用电控或电液联控，使操作轻便灵活。

在安全性方面，普遍采用了防倾翻及落物保护的驾驶室或的防倾翻及落物保护装置，并配有重型工程座椅及安全带。在刹车系统上普遍采用了钳盘式气推液的无动力制动系统，可在失去动力的紧急情况下，实现整机的有效制动。在驱动系统中，通过采用防滑转技术，极大地提高了整机的驱动性能，使整机的爬坡能力达到50%以上。

五、注重绿色环保设计

为满足日益苛刻的环保要求，国外振动压路机生产厂商纷纷引入绿色环保设计的理念。目前，主要是从降低发动机尾气排放、减少振动和降低噪音几个方面入手。国外一些振动压路机在设计和试制过程的开始就注意寻找降低噪音、振动、废气产生的原因、部位，积极探求并采取措施将其设法消除。如在尾气净化方面，卡特彼勒公司生产的部分产品，通过应用燃油电控喷射、废气再循环和使用催化净化器等新技术，已能满足EPATierII和EUStageII排放标准；其某些型号柴油机更由于采用了新型的ADEM微处理柴油喷射电子控制模块，喷射压力提高了22％，使燃油雾化程度得到提高，燃烧充分、高效，不但减少了尾气有害物的含量，更使输出扭矩增大35％。在降低噪音方面，通过大量使用弹性支承、弹性阻尼元件，以及提高各机构中各运动体、执行件的制作、装配精度，提高驾驶室的密

12

安交院汽机系机电专业毕业设计（论文） 封性，选用合适的轮胎等，来降低机械、液压和轮胎噪声；还有一些厂家的产品使用了表面涂覆有吸声材料的罩壳，起到了良好的隔音作用，使机外噪声降至72aB以下，取得了较好的应用及环保效果。

2.2 平地机发展与应用

平地机是土方工程中用于整形和平整作业的主要机械，广泛用于公路、机场等大面积的地面平整作业。平地机之所以有广泛的辅助作业能力，是由于它的刮土板能在空间完成6度运动。它们可以单独进行，也可以组合进行。平地机在路基施工中，能为路基提供足够的强度和稳定性。它在路基施工中的主要方法有平地作业、刷坡作业、填筑路堤。

随着平地机操纵舒适性的提高，对发动机功率的要求也越来越高。根据能量守恒定律，所有原先由人力来完成的工作，最终都要归结到发动机来承担。一台设计良好的机器除应具有“动力性”要求外，还要有良好的“经济性”。由于全球性的能源紧张，工程机械的节能控制研究也越发显得重要。随着平地机生产量的增加，国产平地机逐渐开始大量使用电喷柴油发动机，电喷发动机的优良的动力输出特性和可电控特性为节能控制提供了方便。

一、通过动力和液压系统合理匹配与控制实现节能

让柴油机工作在经济油耗区是节约燃油效果最显著的一项措施，尤其在负载不大，不要求发动机全功率输出的工况，可以将发动机工作点从额定输出点移向经济耗油点。发动机降速引起系统流量降低，从而造成的作业速度损失由马达降排量弥补。采用这一措施时需注意以下几点：

（1）经济耗油点可选择发动机外特性上比油耗较低、输出功率较高的点。现在的电

13

安交院汽机系机电专业毕业设计（论文） 喷柴油机在宽范围内输出功率平缓，为此匹配提供了条件。

（2）低速大负载作业时，负载达到发动机负载率90%以上，应启动马达自适应调节功能，增大排量。此时如采取这以节能措施，理论上会使作业生产率下降。

（3）此方法主要用于限速档位，因为限速档位马达有可调节余量，高速行车档位一般有最高车速要求，此时发动机不宜降速使用。

（4）可能带来扭矩储备与转速适应性能的降低，需结合实际选用的发动机进行论证和试验。

（5）采用此方法后节油率随着负载增大而降低。空载节油率可达40%；发动机负载达到90%时，节油率仅有4%左右。采用此节能方法的平均节油率可计算如下：总平均节油率=Σ（工况百分比×该工况下平均节油率）。

二、电喷柴油机变功率控制技术在平地机上的应用

发动机变功率控制技术目前已在国外平地机上被广泛采用。此技术密切结合机械式或液力机械式平地机的原理与使用方法，充分利用了电喷发动机开放的电控特性，在不改变发动机工作点、扭矩储备以及速度适应范围的前提下，配合不同作业档位与工况适应，具有节能降耗的效果。该技术在全液压平地机上的应用还处在试验阶段，已经取得了初步成果。

三、冷却系统节能控制

14

安交院汽机系机电专业毕业设计（论文） 节能化冷却系统是指根据实际温度发动机冷却风扇的转速，风扇在不需要散热的情况下不转动或低速转动，也称智能风扇控制。具体措施可以有多种。

（1）采用液压马达控制风扇的转速。

（2）安装专门的风扇离合器，根据温度高低，通过改变PWM信号的占空比控制离合器与发动机轴的啮合程度，从而控制风扇转速。风扇消耗功率约占系统总功率的5%左右，采取这一措施后节油率有望达到3—5%。

2.3 沥青混凝土摊铺机发展与应用

摊铺机结构参数的调整与选用。摊铺机结构参数是指熨平板的宽度、拱度、工作角，螺旋分料器的长度、位置，振捣器和振动器的振幅、频率等。同一台摊铺机当选用了不同的结构参数时，所铺筑出摊铺层的性质就不一样，合理地调整与选用各结构参数值，是保证摊铺层均匀一致、平整密实的重要前提。

一、熨平板宽度的调整与选用

每种型号的摊铺机其熨平板都有一个基本宽度，也就是最小宽度。这个基本宽度，小型机约2m，大型机略大于3m。若摊铺层的宽度小于熨平板的基本宽度，则很难摊铺；若大于基本宽度，则可借加宽熨平板的办法摊铺。加宽不是无的，目前见到的摊铺机其熨平板最大加宽达12m，路面再宽，只好采用纵向接缝的办法分次摊铺，或采用多台摊铺机呈梯队形同时作业。

二、熨平板工作角的调整与选用

15

安交院汽机系机电专业毕业设计（论文） 在摊铺机供料充足保证恒速前进，且混合料性质不变的前提下，熨平板工作角一旦固定，摊铺层厚度就固定下来。也就是说，欲铺一定厚度的摊铺层，熨平板须具有一定的工作角。

工作角的取值，一般都是通过试铺确定下来。试铺时先在摊铺机熨平板下垫木板。木板长约为熨平板的长度，宽度取20～30cm，厚度为路面该层设计厚度乘以所用沥青混合料的松铺系数(松铺系数应在试铺中确定，此时可根据有关规范推荐的数值结合以往经验暂定下来)。每节熨平板下最好都垫一块这样的木板，或至少在板宽三分点处各放一块。当熨平板加热完毕呈平直状后，转动厚度调节螺杆手柄，让熨平板前缘略微抬起，产生一个小的仰角(即工作角，其变化范围一般在0°15′～0°40′之间)，然后进料，开始摊铺，待摊铺机走出一段距离后，量一下摊铺层厚，若厚度小于要求的松铺厚度时，再适当转动厚度调节螺杆手柄，加大工作角，相反，若厚度大于要求的松铺厚度时，则须适当减小工作角。这样反复调整，直到摊铺层厚度恰与要求的松铺厚度相等，此时的工作角角度即为正式摊铺该层时应取用的工作角数值。

三、拱度的调整与选用

一般摊铺机上都设有拱度调节机构，并刻有拱度值，通过转动拱度调节器，可将熨平板调节至路面设计的拱度。因为高等级公路，尤其是高速公路都设有分隔带，无须进行拱度调节，故不拟赘述。

四、螺旋分料器的调整与选用

螺旋分料器的调整与选用，主要是指其长度、位置和叶片直径的调整和选用。螺旋分料器的长度应与摊铺机熨平板的宽度相适应。当熨平板较宽时，螺旋分料器亦应较长；反

16

安交院汽机系机电专业毕业设计（论文） 之亦然。

长度的调整方法，依机型的不同而异。通常对于具有单层式熨平板的摊铺机，其螺旋分料器一般是靠人工借助螺栓将一节节叶片依次固定在横轴上的，叶片愈多，螺旋分料器就愈长；而具有双层式熨平板的摊铺机，其螺旋分料器的长短是通过液压系统实现自动延伸或缩短的。调整后螺旋分料器的长度，应小于熨平板的宽度。通常熨平板宽度两侧的挡板间各留约50cm的空档，以减少混合料的挤压和叶片的磨损。

五、振捣器振幅、频率的调整与选用

大部分摊铺机都设有振捣器，用于摊铺层的初步振实。是通过液压电动机驱动一根偏心轴转动，然后带动振捣梁作上下往复运动，遂对混合料产生捣固。振捣梁的振幅一般在0～4mm之间，有的最大能达12mm。振动频率一般可在0～25Hz内作有级或无级调节。

振捣梁的振幅应根据摊铺层厚度、混合料类型、温度及要求的初始压实度等因素决定。当摊铺层较厚，混合料骨料粒径较大、温度较低，要求的压实度较高时，选用较大振幅；反之，则用较小振幅。

振捣梁振动频率的选用，类似于振幅的选用，当摊铺层较厚，混合料较粗时，选用较高的频率。通常铺筑沥青上面层时，可根据摊铺机每前进5mm振捣梁振动一次的原则，选用振动频率。

六、振动器振幅、频率的调整与选用

近代摊铺机的熨平板内部设有振动器，用来激振熨平板，使之产生不同的振幅与频率，

17

安交院汽机系机电专业毕业设计（论文） 从而对摊铺层进行再一次的振实。振动器有偏心激振式和垂直激振式两种。前者是通过液压电动机带动装有偏心块的轴转动，改变液压电动机转速，就能改变振动器的频率，从而使熨平板产生不同的振幅与频率；后者是通过改变液压油注入方向，使激振块上下振动，从而迫使熨平板振动，并产生不同的振幅和频率。根据实践，在摊铺一般沥青混合料时，熨平板的振动频率宜选用33～55Hz，振幅在0.4～0.8mm之间。

2.4 推土机发展与应用

近年来，国外推土机产品以电子信息技术为先导，在计算机故障诊断与监控、精确定位与作业、发动机电子控制和人机工程学等方面，进行了大量的研究应用，主要表现在以下几方面：

一、GPS在推土机的应用

目前，利用GPS(全球定位系统)、GIS和GSM技术，卡特彼勒公司、模块采矿系统公司、MMS、Leica和Trimble导航设备有限公司均开发了基于GPS的推土机定位系统，大大提高推土机的作业生产率，如卡特彼勒的采矿铲土运输技术系统(METS)。以及Leica公司的Dozer2000导航系统。其结合全球定位系统(GPS)并有计算机辅助设计软件的接收器，实时地对车辆的位置做精确的判断。车内的显示屏可以清楚地显示出机器与要得到的表面有关的位置，使操作者能够向左或向右移动，并且相应的切削和填充。

二、计算机故障诊断系统

机载计算机可根据各种传感器的检测信号，结合专家知识库对机器的运行状态进行评估，预测可能出现的故障，在出现故障时发出故障信息或指导驾驶员查找和排除故障。

18

安交院汽机系机电专业毕业设计（论文） 三、关键信息显示管理系统

采用网络通讯技术，在办公室的控制中心实时监控推土机的作业状态，据此向司机提供基于文字提示的精确的故障诊断信息。如：由欧盟资助的CIRC(Computer Integrated Road Contraction)新一代路面施工工程机械的控制和监测系统，该系统可以在施工机械之间以及施工机械与控制中心之间建立数据通信联系，实现机群的协调作业。

四、柴油发动机控制管理系统

根据静压传动装置及推土机的工作状态，自动调节发动机输出功率与转速，以满足不同作业工况的需要，提高燃料的经济性。系统是一个基于单片机和CAN总线的燃油喷射控制与发动机最佳性能调节系统，其主要功能有循环供油、喷油定时、总体控制和故障诊断等等。一般还可通过CAN总线与其他设备进行通信，使整台机器构成一个完整的管理系统。CAT 3408E柴油发动机电子控制系统ECM(ELECTRONIC CONTROL MODULE)是一种电子综合控制装置。

五、自动换挡控制系统

根据机器的行驶速度与负载状态自动换挡，并使发动机转速与运行工兄相匹配，达到节能的目的。

六、人机工程学的普遍应用

国外工程机械特别注重驾驶员与操作界面的协调，讲求操作的舒适性。文本图形显示器LCD/LED、无线遥控器，多功能操作手柄应用普遍，操作面分布合理。

19

安交院汽机系机电专业毕业设计（论文） 七、CAN总线技术和CANopen协议在推土机上的应用

CAN是一种标准通讯协议( ISO 118)配以主计算机的协调,用串行网络方式实现执行机构与“智能”传感器之间的通讯。在机械设备中,信息网与每种单元(每单元均有的微控制器)实现互连,从而与主机之间建立起常规的通讯通道。CAN总线数据段长度最长8个字节,通讯速率可达1Mbps,保证了通讯的实时性,同时受干扰的概率低,可满足工程机械控制的需要；多主站依据优先权进行总线访问；无破坏性的基于优先权的仲裁；具有良好的抗干扰性与纠错功能,每帧数据都含有CRC校验及其它校验措施,总线节点在严重错误情况下可自动切断与总线的联系,以使总线上的其它操作不受影响。

八、推土机工作装置自动控制技术

除了前面提及的利用GPS(全球定位系统)、GIS和GSM技术开发的基于GPS的推土机定位系统外，国外某些推土机也采用无线电遥按、激光、电子技术、传感技术、微机控制等先进技术，使推土机的工作装置实现了自动控制，如日本新卡特彼勒-三菱公司的推土机作业激光自动调平装置。日本小松公司的D555A推土机的自动切土控制系统．利用传感技术和电子计算机技术，使推土机实现了自动推土作业．

2.5 稳定土设备

2.5.1稳定土拌和机液压系统清洁度控制分析

稳定土拌和机作业和行走系统均为典型的闭式液压系统，即液压泵的进直接与马达的回相连，液压油在系统的管路中进行封闭循环，为保证油液的散热和清洁度，主要通过补油泵向系统补进低温清洁的液压油，使系统安全可靠的工作。由于闭式系统对液压油清洁度的要求比较高，本系统对清洁度等级的确定按最敏感的液压元件的清洁度的要

20

安交院汽机系机电专业毕业设计（论文） 求执行。按进口萨奥泵要求，系统清洁度目标值定为１８／１３。

大家都知道，液压系统的污染源及污染产生的结果可以简单概括如下：１．内部残留：如在加工、装配、包装等过程中残留的污染物。２．外界侵入：如保管、运输、维护、检修过程中产生的污染物。由上述两点产生的较大颗粒（≥１５ｕｍ），会引起突发故障（如卡死、损坏等）和早期失效（划伤、研磨）。３．内部生成：系统在工作过程中发生磨损，产生微粒（＜１５ｕｍ），继而形成磨损链式反应，造成更大危害。

针对可能的污染源，首先我们通过合理设计液压油箱和控制工作时液压油的温度来控制污染物的生成。另外，在吸路、压力管路及回路均设置了滤油器。通过采取适当的滤油手段，正确选用和合理使用滤油器来有效滤除固体杂质，保持液压油的清洁，延长液压元件的寿命，保证系统工作可靠。在设计时，吸油滤油器采用了具有较大通油能力和较小阻力，过滤精度为１００ｕｍ的粗滤油器，其主要作用是保护液压泵；回油滤油器采用强度较低、过滤精度为１０ｕｍ的精滤油器，可对流回油箱的油液起到过滤作用，且滤油器本身带有一旁通阀，在滤油器堵塞时起到旁通作用。

另外，在回油滤油器回油孔处接有一加，可在补充液压油时对油液起到过滤作用；外接压力过滤器为过滤精度为１０ｕｍ的精滤油器，对油液进行二次过滤，确保补进闭式系统低压侧的液压油的清洁度，能有效保护主泵；其次，在安装、调试过程中加强了控制，具体措施为：仔细的清洗元件、管路和系统。通过清洗、磷化等方法去除残留在元件和辅件上的污染物，并对清洁后的零件采取管口密封、适宜的搬运方法，以避免清洁后的零件被二次污染，装配时，尤其是元件安装，系统连接，管路布置均要做到清洁，以提高整机和零部件的装配清洁度。

拌和机调试之后，入库前应检测液压系统的清洁度，应达到１８／１３等级标准，若

21

安交院汽机系机电专业毕业设计（论文） 不能达到等级要求的，应用ＦＦ一１００滤油机进行体外循环过滤。另外，液压系统在工作时，外界污染物会通过液压缸的外露活塞杆、油箱进气孔等侵入系统，因此，用户在机器使用和加油等过程中，要保持外露点和油口的清洁，要定期检查液压油的质量，油质达不到标准时要及时更换，更换时一定要按使用说明书中的规定更换相应牌号的抗磨液压油。

总之，为达到清洁度要求，我们通过合理的设计，加强安装和调试过程中的控制，确保了液压系统的清洁，大大提高了稳定土拌和机工作的可靠性。

2.5.2 稳定土厂拌设备的性能与特点

稳定土厂拌设备在建筑工地的使用次数非常多，同时它能承担很大的工作责任，强度也非常的高。现在对于厂拌设备的性能和特点进行说明。

1、设备可拌合水泥稳定土类、石灰稳定土类、沙砾稳定土等基层稳定材。

2、设备适用于高等级公路、机场、铁路、市政等施工，生产各种不同规格要求地稳定土基层材料。

3、采用无衬板双卧轴强制式搅拌主机，密布小浆叶大线速度方案，使物料在“沸腾”状态下快速推进，生产率高，拌和均匀生产过程连续稳定，且无需更换衬板，使用寿命长，维护成本低。

4、单电机驱动减速机，大齿轮同步传动，工作稳定可靠，耐冲击振动，抗过载能力强，使用寿命长。

5、搅拌机轴承座与搅拌缸体脱离，永无污物渗入之忧，确保高度可靠。

22

安交院汽机系机电专业毕业设计（论文） 6、独特的供水形式，确保供水均匀稳定有效，水雾能有效减少粉尘污染，有效清除稳定土结块。

7、专用的粉料大口螺旋给料机避免以往叶轮给料机受潮易堵塞现象，使粉尘计量更可靠稳定均匀连续，能有效减少粉料的浪费和成品料报废，稳定材料成本控制更精确。

我们在对一个机械在进行操作的时候，一定要掌握正确的操作方法，这样才做起来才能放好提高工作效率提高工作的能力，同时也能保护好机械的寿命。

2.5.3 稳定土拌合站的优势

稳定土拌合站在工地上是最重要的机器，它能极大提高工作效率节省大量人力和时间，同时它的存在也有很多优势，下面就对它的优势进行说明。

1、专用的粉料大口螺旋给料机避免以往叶轮给料机受潮易堵塞现象，使粉尘计量更可靠稳定平均连续，能有效减少粉料的铺张和成品料报废，稳定材料本钱控制更精确。

2、设备合用于高等级公路、机场、铁路、市政等施工，出产各种不同规格要求地稳定土基层材料 。

3、单电机驱动减速机，大齿轮同步传动，工作稳定可靠，耐冲击振动，抗过载能力强，使用寿命长。

4、独特的供水形式，确保供水平均稳定有效，水雾能有效减少粉尘污染，有效清除稳定土结块。

23

安交院汽机系机电专业毕业设计（论文） 5、采用无衬板双卧轴强制式搅拌主机，密布小浆叶大线速度方案，使物料在“沸腾”状态下快速推进，出产率高，拌和平均出产过程连续稳定，且无需更换衬板，使用寿命长，维护本钱低。

6、多种粉料供应形式可选择：人工拆包水泥或散装水泥均可 或用斗式晋升机均可。

每个机器都有自己独特的优势，因此我们所要做的事情就是在最短的时间内发挥该机械的最大的优势，让工作变得更加快更加简单，这才是机械存在的最重要的一点。

24

安交院汽机系机电专业毕业设计（论文）

第三章 当前筑路机械设备租赁的概况

3.1筑路机械设备使用中的问题

社会的发展，招投标制和项目部制是当前市场经济条件下公路建设市场发展的产物，项目部属于非常设机构，因此决定了机械设备在公路工程中的管理存在诸多问题。

1、 公路工程施工的机械设备不配套

工程中标后组建项目部，从各项目部抽调的机械设备大多是技术状态较差，而一些公路工程所需大型或特殊的设备不到位，设备不配套投入新的公路工程使用严重影响了公路工程的进度和质量。

2 、公路工程项目部设备管理短期行为严重

项目部所追求的是工程质量，工程进度和效益。因而出现了“重工程、轻机械”“重使用、轻管理”的现象，对机械的使用自然是越快越好，但由于受各种外界因素的影响，不得不加班加点，长时间超负荷工作，这种重工程，重使用的行为直接影响机械的技术状态和使用寿命。不能够充分发挥机械的使用效能，也导致机械发生轻微故障得不到及时维修，大大降低了机械的使用性能同时也增加了机械的维修成本，增加了工程的费用开支，同时也影响了工程的进度和工程质量。

3、 机械管理与生产管理存在矛盾

25

安交院汽机系机电专业毕业设计（论文） 项目部主要以路桥技术人员组成，机械管理人员往往不在项目部或不是项目部重要组成人员，而生产管理人员作为机械使用管理，对机械的正确使用、技术性能、用途、工效及定期保养等知识不近其然，而操作手对施工技术所知甚少，往往处于施工被动或受支配地位，这样机械管理被大大削弱。因而不能够有效充分地利用机械的使用率，不能够对工程机械有效地延误了工程进度，促使工程成本的增加。

3.2建立租赁市场的优势

一、最大限度的提高设备的利用率和完好率

对机械集中管理，积极开展内、外部租赁市场。由总公司设备科根据各分公司施工任务的工程进度，编制设备计划，统一调度，并充分利用各分公司的施工空闲时间，积极对外租赁设备，在施工期内有效的减少设备的闲置，使设备的利用率提高了30%~50%。对每台设备实行定人、定机、定岗，要求每一个操作手按操作机械原值的1%~4%“带资上岗”，单机核算，年初核定每台设备的利费指标，使工资与产值、利润挂钩，年终奖罚等一系列管理措施。使操作人员更加爱惜设备，勤于检查保养，发现问题及时处理，克服了操作手的短期行为，从而提高了设备的完整率。

二、有利于企业盘活资产，提高资金周转效益。

机械设备室企业经营性资产的重要的组成部分，开展设备租赁经营，提高了设备的利用率，加速了机械设备的周转，使有限的资产创造了更多的效益，也就是提高了资金的周转效益。同时对各分公司来说租赁无需一次性投入巨额设备购置资金，也不必支付因购置设备而增加管理费和维修、操作人员费用，以便有足够的资金，有利于企业的发展和管理。

26

安交院汽机系机电专业毕业设计（论文） 三、可实现专业化管理

设备租赁中的大、中型设备，因技术含量较高，需要有一支高水平专业化的队伍进行管理与维修。机械租赁公司是设备拥有量形成规模，使专业技术人员集中在一起，促进了设备的维修的专业化和社会化，能够保证维修质量，降低设备的材料消耗及维修费用。

四、使国有资产保值、增值

租赁经营开拓了内部和外部两个市场，加速了设备和资金的周转。租赁收入确保了折旧费和大修费的足额上激，从而实现了国有资产的保值、增值。

五、租赁设备使施工单位精打细算，节约了成本

在施工过程中，因各工序和施工工艺的要求，决定了所使用设备在种类、时间、数量方面的随机性和复杂性，而每个项目需要的机械设备也不同。施工单位在租用设备时，会充分利用租赁设备开足班次，用完立即退租，缩短设备租用时间。并根据实际需要，租用经济效益最佳的机械设备，减少了占用设备闲置浪费的现象，促使施工单位强化施工组织管理，降低生产成本。

3.3租赁经营中的经济核算

一、台班规定

（1）常规情况下，机械设备每天工作8h为一个台班；每天工作超过4h，不足8h为一个台班；不足4h的按半个台班计算。如果当天工作时间超过8h，超出时间可按上述办

27

安交院汽机系机电专业毕业设计（论文） 法累加计算台班。

（2）不允许隔日累计工作时间计算台班。

（3）停机台班可按工作台班30%~50%计算，一天算一个停机台班。

二、台班费的确定

台班费可按机械设备的不同，分别进行计算。一般按下述方法计算：（年折旧费+大修费+经常性修理费+油料费+管理费+资金占用费）|年平均台班数。

三、租金的计算方法

（1）按机械台班费：以实用台班+停机台班计算租金

（2）按机械台班费：以日历天数计算租金。

（3）月租赁费用包干计算租金。

（4）按完成的实物工程量计算租金

四、租赁合同及合同内容

（1）租赁机械的名称、型号、数量、技术状况及用途。

（2）租赁期限。

28

安交院汽机系机电专业毕业设计（论文） （3）租金结算及缴纳期限，其中要明确台班及停机台班的规定，确定台班费、租金结算期限等。

（4）往返运输费用的确定。

（5）安全防范及现场管理责任明确。

（6）违约责任及处罚规定。

（7）争议的解决方式。

（8）其他事项如：人员食宿、油、材料供应等。

3．4租赁经营中存在的问题

一、思想认识模糊

建立租赁市场是深化企业改革，建立现代企业制度的客观要求，但是实施中也会遇到一些阻力；一部分人认为机械设备应由项目部管理，这样好调度，操作人员也好指挥；还有一部分人认为租赁公司是揩项目部的油、占项目部的便宜。针对这些片面认识，我们要坚定信念、加强宣传，严格要求操作手，每一项目，在不违反安全操作的情况下，一切听从项目部指挥，以优质的态度服务于项目部。

二、租赁费难收，租金拖欠严重

29

安交院汽机系机电专业毕业设计（论文） 设备租赁是有偿服务，租金用于维持设备正常运作及管理费开支。对外租赁业务做好，价格相对比较高，资金回收也较快；但是企业内部租赁则难度很大，租赁费难收，严重制约了租赁公司的发展。对此，我们的对策是勤算账、内部结转、冲抵上机费用、总公司代扣。

三、租赁市场不规范

目前的租赁市场很不常规，各租赁单位没有一套完整统一、切实可行的设备租赁管理办法，完全是随行就市的发展，造就了设备租赁市场的管理混乱。

3.5对筑路设备租赁管理的建议

（1）加强宣传，提高认识，转变观念，宏观导向扶持。

（2）组建设备租赁集团公司，形成较强实力进入市场。各租赁公司、租赁站可以入股形式加入集团公司。

（3）努力提高设备租赁集团公司的素质。所有人员应树立“一切为客户，客户至上”的经营服务意识。

（4）树立市场观念，由内部租赁服务向市场租赁经营发展，租赁公司主动进入市场，积极参与竞争。

（5）建立城市网上设备租赁信息服务中心，收集各施工企业所需设备，向设备租赁公司及施工单位提供信息服务。

30

安交院汽机系机电专业毕业设计（论文） （6）由部门制定统一的《设备租赁管理办法》，建立设备租赁市场，对各租赁公司进行验资，统一规范管理；对租赁公司的资质、租赁计费标准、租赁双方的责权利等作出统一规定。

（7）严格租赁费的收取，确保租赁公司的生存和发展。

31

安交院汽机系机电专业毕业设计（论文）

结束语

通过本文的论述可见，机电一体化的出现不是随机出现的，而是一个时代的产物，文中叙述的这些发展方向是科技发展到一定阶段的必然要求，更是一个必然结果。目前，因为科学技术的，其与一些相关技术的互融程度还是不是太明显，但是随着科学技术的发展，各种技术相互融合的趋势必将越来越明显，因为它既是多项科学技术发展的结晶，又极大地推动了不同学科的交叉与渗透，其发展前景也将越来越光明，这必然会给世界带来更大的技术力量。随着科技的发展和电子技术的成熟和广泛应用,机电一体化产品在国民经济建设、企业的技术改造和电子产品的更新换代方面发挥着越来越重要的作用。机电一体化是许多科学技术发展的结晶,是社会生产力发展到一定阶段的必然要求。当当然，机电一体化的发展不是孤立的，与机电一体化相关的技术还有很多，并随着科学技术的发展，各种技术相互融合的趋势将越来越明显，机电一体化技术的发展与应用也将更加广阔。

32

安交院汽机系机电专业毕业设计（论文）

参考文献

[1] 何挺继，展朝勇，现代公路施工机械[M]，北京；人民交通出版社,1999,6

[2] 倪寿璋， 筑路机械[M]，北京, 人民交通出版社，1979

[3] 高中毓. 机电控制工程[M], 北京：清华大学出版社，2002

[4] 殷际英． 光机电一体化实用技术[M]，北京：化学工业出版社，2003

[5] 吴幼松．公路机械化施工与管理[M]，北方交通大学出版社, 2009

[6] 李太杰．工程机械底盘理论与性能[M]，北京：人民交通出版社，19

[7]徐晓光，工程机械的智能化趋势与发展对策．[M]，北京, 人民交通出版社，2002

[8]焦生杰，唐相伟，刘桦.智能化摊铺机的发展与现状筑路机械与施工机械化，2004

［9］丁俊武，韩玉启，郑称德.现代产品设计理论研究综述.机械制造，2005

［10］姜楠，冯柯，吴国祥.平地机的新技术展望.工程机械，2006

［11］易小刚，王欣，张德兴.全液压平地机的关键匹配与控制技术.筑路机械与施工

33

安交院汽机系机电专业毕业设计（论文） 自动化，2008

34