摊铺机预压实机构分类及特点

摊铺机预压实能力的好坏，直接关系到后续压路机的压实质量。为了能使摊铺层达到较为理想的预压实效果，将后续压路机对摊铺层压实的密实度、平整度影响减至最低，通常采用振捣器、偏心振动器和压实梁对摊铺料进行预压实。本文重点分析预压实机构的分类及特点。

图1 配置双压实梁和单压实梁的预压实机构示意图

1.预压实机构分类

目前，摊铺机常用的熨平板预压实机构一般分为3种：一是由单振捣器+双压实梁组成的预压实机构；二是由双振捣器+偏心振动组成的预压实机构；三是由双振捣器+双压实梁组成的预压实机构。

压实梁也被称为脉冲梁（但业界一般称其为压实梁），一般设置于熨平板后部。压实梁有单压实梁和双压实梁2种结构，如图1所示。配备双压实梁的熨平板预压实效果良好，适用于粒径较大（粗级配料）、黏稠度很大的难于压实的混合料。单压实梁熨平板多配装在拼装式熨平板上，其预压实效果不如双压实梁熨平板，适用于长距离且摊铺宽度不变路面的沥青混合料摊铺。

将压实梁装配在不同类型熨平板上，与振捣或偏心振动器配对组合使用，则可以满足不同等级路面的施工要求。具体采用哪种组合方式，必须根据具体摊铺料的特性来决定，如摊铺底层粗级配料时，其大粒径骨料较多，采用单振捣+单压实梁组合形式的熨平板，可使路面的压实度和色差达到一个比较理想的效果。采用双振捣器+双压实梁组成的熨平板质量很大，因此不太适合摊铺沥青材料。

图2 液压式预压实机构示意图

2.预压实机构驱动形式

据我们所知的资料显示，预压实机构主要有4种形式：一是液压式，二是机械式，三是气动式，四是电磁式。目前，应用最为广泛的预压实机构是液压式。

（1）液压式

液压式预压实机构由压实油源、压实液压缸、复位弹簧、压实梁、限位装置和熨平板底板等组成，如图2所示。该型预压实机构油源来自摊铺机本身液压系统，其利用控制系统产生的频率为60～70 Hz、最大油压为13MPa油液，来驱动与压实梁相连的压实液压缸。压实梁在压实液压缸的驱动，以及熨平板底板、压实梁限位装置的限制下，产生一个高速的上、下往复压实动作。这种结构特点是压实液压缸体积小、压实频率高，对压实液压缸的制造精度以及密封件的密封性要求较高。

（2）机械式

在已经申请专利的文献中，机械式预压实机构有2种：一是凸轮式，二是曲柄滑块式，如图3和图4所示。这2种预压实机构结构简单，对控制技术要求较低，采用普通的制造技术和金属材料完全可以满足要求。

凸轮式预压实机构主要由驱动轴、多面凸轮、从动驱动杆、安装板、振动板、连接杆、复位弹簧、压实梁等组成，其中的安装板、振动板、连接杆、复位弹簧组成系统的弹性复位系统。驱动轴驱动多面凸轮旋转，多面凸轮旋转带动从动驱动杆上下运动，便可实现压实梁的高频振动。相比较液压式压实梁而言，机械式压实梁优点是结构简单、性能可靠，不存在复杂的液压和控制系统。缺点是对凸轮系统的耐磨性能要求较高，且弹簧复位系统的刚度调节要合适，否则难以达到预压实机构高频率和高寿命之间的平衡。

曲柄滑块式预压实机构由偏心轴、连杆座、支撑座、铰接，压实梁连接座、限位装置、压实梁等组成，如图4所示。由曲柄滑块机构的运动原理可知，偏心轴高速转动时，压实梁便产生一个垂直方向的往复运动。

这种曲柄滑块式预压实机构优点是结构简单（取消了常见的弹簧复位系统），运动更加可靠，噪声更小，整体更加平稳。缺点是对曲柄滑块系统的制造精度和动平衡性能要求较高，若二者不能满足要求，系统容易产生额外的干扰振动。

（3）气动式

气动式预压实机构结构如图5所示，主要由偏心轮、连杆、气缸、活塞、下活塞、固定杆、弹簧、压实梁等组成。

气动式预压实机构工作原理如下：液压马达驱动偏心轮转动，进而带动连杆、活塞向下运动，将活塞与下活塞之间的密闭空气压缩，使之形成“气垫”。随着活塞向下推进，“气垫”压力迅速增加，推动下活塞向下运动。当下活塞向下越过正行程孔后，“气垫”压力消失，下活塞在弹簧的复位力作用下往回运动。与此同时活塞也完成一个行程，往回运动，从空行程孔进行空气补偿。活塞循环地将气缸内空气压缩，活塞及压实梁便产生一个“锤击”的压实动作。

气动式预压实机构优点是整体结构简单，技术比较成熟，在电动工具中有比较广泛的运用，是比较理想的代替方案。缺点是对气密性要求较高，必须控制好活塞和气缸间的合理间隙，否则难以达到密封性能和耐磨性能之间的平衡。

图3 凸轮式预压实机构示意图

图4 曲柄滑块式预压实机构示意图

图5 气动式预压实机构示意图

（4）电磁式

电磁式预压实机构创意来源于电动激振器，主要包括电动激振器、冷却系统、信号发生控制器、信号放大控制器、压实梁和复位系统（与机械式压实梁类似）等。

电磁式压实梁的工作过程大致如下： 摊铺机控制系统根据用户设定的参数， 发出电动激振器所需信号源； 信号源经放大控制器后被放大， 以获得足够的功率来驱动电动激振器； 电动激振器在放大信号源的作用下产生高频振动， 进而驱动连接在电动激振器上的压实梁产生往复压实运动， 同时冷却系统对电动激振器进行降温冷却。

电磁式压实梁的核心元件为电动激振器。这个核心元件与平时在实验室内所使用的电动激振器基本类似，区别在于其功率、发热量很大。为此，采用电动激振器必须配备专门的冷却系统对其进行降温。电磁式预压实机构虽然较易实现，但由于其可靠性不高、价格较高，导致其推广受到了一定限制。

3.工地测试和施工效果评价

为了对摊铺机熨平板预压实机构有一个更加理性的分析，以及对其在施工中的实际效果进行更加直接的评估，笔者对在高速公路施工中的某品牌沥青摊铺机熨平板进行振动测试，并对其摊铺后的沥青路面进行密实度对比测试。

对熨平板振动情况进行测试时，测试点共选取4处，分别是熨平板板架、边控盒减振块前、边控盒减振块后和边控盒面板。为了分辨振捣梁和压实梁对熨平板振动影响的大小，分别在单开振捣器（转速最高）、单开压实梁（频率60Hz）2种工况下进行振动测试。

从测试数据看，压实梁单开时熨平板板架加速度的峰值为11g左右，振捣器单开时熨平板板架加速度的峰值为5g左右。由此说明，单开压实梁所产生的激振力比单开振捣器所产生的激振力要大很多，压实梁的预压实效果比振捣系统的预压实效果明显。在某高速公路施工现场，分别在单开振捣器和单开压实梁2种工况下，对某型摊铺机预压实路面的密实度进行了测试。测试结果表明，压实梁的预压实密实度比振捣梁的普遍高2%～4%。

笔者从高速公路施工现场观察到，压实梁对粗级配的沥青料压实效果的确不错，路面颜色光亮、均匀，基本无离析现象，但对于高油石比的改性沥青路面面层，存在局部泛油现象。这在路面渗水系数测试以及路表构造深度测试中也得到了证实。

通过以上理论分析和试验测试可以看出，在当前高速公路施工工艺条件下，采用压实梁对摊铺路面预压实效果具有很明显的优势。

责任编辑：David