李彥帥 李俊武

摘要：研究了國(guó)外粉料撒布機(jī)廠商的歷史和產(chǎn)品技術(shù)現(xiàn)狀，介紹了近年來(lái)國(guó)產(chǎn)設(shè)備的發(fā)展水平，對(duì)國(guó)內(nèi)外主要機(jī)型的性能、參數(shù)進(jìn)行了對(duì)比，分析總結(jié)了粉料撒布機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)，指出國(guó)產(chǎn)設(shè)備尚需在系列化、智能化、可靠性、環(huán)保等方面進(jìn)行努力。

關(guān)鍵詞：粉料撒布機(jī)；刮板輸送機(jī)；螺旋輸送機(jī)；槽形計(jì)量輥

中圖分類(lèi)號(hào)：U415.52 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

Abstract： The history and technical characteristics of foreign binding agent spreaders were studied， and domestic manufacturers' latest progress was introduced. Comparison on the features and specifications of main models at home and abroad was conducted， and key technologies for the binding agent spreaders were summarized. A suggestion was made that domestic manufacturers should improve their products in aspects of intelligence， reliability and environmental protection.

Key words： binding agent spreader； conveyor chain； screw conveyor； cellular wheel sluice

0 引 言

粉料撒布機(jī)在歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家的發(fā)展有逾30年歷史，其最初的技術(shù)來(lái)源是農(nóng)業(yè)上使用的肥料撒布機(jī)。20世紀(jì)80年代以來(lái)，隨著筑路科技的進(jìn)步，國(guó)外廠商將肥料撒布機(jī)改造成用于撒布石灰、水泥、粉煤灰等粉粒物料的專(zhuān)用機(jī)械，主要應(yīng)用于土壤改良或道路基層土壤穩(wěn)定等施工場(chǎng)合。近年來(lái)，隨著國(guó)內(nèi)外公路養(yǎng)護(hù)工藝的發(fā)展，粉料撒布機(jī)以其機(jī)械化程度高、布料均勻、撒布量精度可控、施工質(zhì)量穩(wěn)定和效率高等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用于瀝青路面就地冷再生配套施工，在國(guó)內(nèi)瀝青路面養(yǎng)護(hù)行業(yè)有良好的市場(chǎng)前景。

1 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展

1.1 國(guó)外粉料撒布機(jī)研究現(xiàn)狀

國(guó)外生產(chǎn)粉料撒布機(jī)較知名的企業(yè)有德國(guó)的Streumaster和A-mag（原Kalkstreumaster）、法國(guó)的Rabaud、美國(guó)的Stoltz等，其主要產(chǎn)品技術(shù)參數(shù)如表1所示。

Streumaster有將近40年的農(nóng)業(yè)機(jī)械和粉料撒布機(jī)械的制造歷史，是世界粉料撒布機(jī)械的領(lǐng)軍企業(yè)。2006年，Streumaster開(kāi)始與Wirtgen集團(tuán)合作在全球市場(chǎng)范圍內(nèi)推廣SW系列粉料撒布機(jī)，其產(chǎn)品涵蓋了3～20 m3的容量范圍，有懸掛式、拖車(chē)式和自行式三類(lèi)。料倉(cāng)采用刮板輸送機(jī)輸送粉料，料倉(cāng)內(nèi)配備料阻旋位計(jì)，用于檢測(cè)倉(cāng)內(nèi)料位；撒布機(jī)構(gòu)有A型（螺旋布料，RotoPlus系統(tǒng)）和C型（槽形計(jì)量輥）兩種。A型撒布機(jī)構(gòu)（RotoPlus系統(tǒng)，圖1），上方為與刮板輸送機(jī)等寬的槽形計(jì)量輥（圖2），粉料經(jīng)槽形計(jì)量輥后進(jìn)入安裝在下方的分料螺旋，由分料螺旋向兩邊分配，實(shí)現(xiàn)均勻撒布，由于采用螺旋布料，可實(shí)現(xiàn)大撒布量作業(yè)，特別適合于工程量大的土壤穩(wěn)定施工場(chǎng)合。C型則與A型相反，分料螺旋在上方，槽形計(jì)量輥在下方，刮板輸送機(jī)送來(lái)的粉料先被分料螺旋向兩邊均勻分配，再下落進(jìn)入槽形計(jì)量輥，通過(guò)調(diào)節(jié)槽形計(jì)量輥的轉(zhuǎn)速，可精確控制撒布量，適合于撒布量較小、撒布精度要求較高的場(chǎng)合。

SW系列粉料撒布機(jī)配備稱(chēng)重傳感器，對(duì)整個(gè)料倉(cāng)進(jìn)行重量計(jì)量，并采用地面雷達(dá)或汽車(chē)傳動(dòng)軸加裝霍爾傳感器對(duì)車(chē)速進(jìn)行檢測(cè)。控制系統(tǒng)運(yùn)用CAN總線(xiàn)技術(shù)，通過(guò)采集料倉(cāng)稱(chēng)重和車(chē)速檢測(cè)反饋的信號(hào)，經(jīng)控制器運(yùn)算后輸出信號(hào)，控制液壓系統(tǒng)調(diào)節(jié)刮板輸送機(jī)和撒布機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)速，達(dá)到高精度的撒布量控制。采用高效率的負(fù)荷敏感液壓系統(tǒng)，料倉(cāng)后部有脈沖噴吹除塵系統(tǒng)，可降低加料時(shí)的揚(yáng)塵。

德國(guó)A-mag公司的產(chǎn)品采用螺旋輸送粉料，槽形計(jì)量輥進(jìn)行撒布，具有獨(dú)特的撒布機(jī)構(gòu)吸塵裝置，在其撒布機(jī)構(gòu)上方安裝2根吸塵管道，通過(guò)引風(fēng)機(jī)的作用，將含塵氣體吸入安裝在料倉(cāng)的除塵器內(nèi)，粉塵直接回收到料倉(cāng)內(nèi)，不僅環(huán)保，而且不浪費(fèi)原材料，實(shí)現(xiàn)粉塵再利用，施工時(shí)揚(yáng)塵得到有效抑制。

Rabaud公司是法國(guó)的一家農(nóng)業(yè)機(jī)械、園林機(jī)械和建筑機(jī)械的制造商，自從1980年就開(kāi)始制造粉料撒布機(jī)。該公司的ELH型粉料撒布機(jī)料倉(cāng)容積有15 m3和17 m3兩種規(guī)格。該型撒布機(jī)主要技術(shù)特點(diǎn)是采用2根大直徑螺旋（Φ460 mm）輸料，撒布機(jī)構(gòu)配備分料螺旋向兩側(cè)粉料，同時(shí)額外在分料螺旋下方安裝撥料叉防止粉料結(jié)拱成塊，撥料叉下方的大直徑（Φ495 mm）槽形計(jì)量輥實(shí)現(xiàn)撒布計(jì)量，如圖3所示。

Stoltz是美國(guó)一家主營(yíng)農(nóng)業(yè)機(jī)械和建筑機(jī)械的公司，成立于1945年，最早從事農(nóng)業(yè)用石灰撒布機(jī)的生產(chǎn)，后來(lái)經(jīng)過(guò)改進(jìn)也用于道路施工。其產(chǎn)品與歐洲廠商的機(jī)型相比，外形稍顯松散，料倉(cāng)容量有13.5 m3和21 m3兩種規(guī)格，采用刮板輸送機(jī)輸料，料倉(cāng)沒(méi)有稱(chēng)重機(jī)構(gòu)，撒布機(jī)構(gòu)僅配備分料螺旋，沒(méi)有槽形計(jì)量輥，同時(shí)分料螺旋下方有一組通過(guò)絲桿調(diào)節(jié)的料門(mén)裝置，通過(guò)調(diào)節(jié)刮板和分料螺旋的速度，可實(shí)現(xiàn)設(shè)定的撒布量。料倉(cāng)后部裝有布袋除塵裝置，用于除去加料時(shí)的揚(yáng)塵。

綜合來(lái)看，國(guó)外產(chǎn)品技術(shù)特征主要有以下幾點(diǎn)：采用密閉式料倉(cāng)，原因是加料時(shí)利用空氣流化的原理將粉料從散裝粉料運(yùn)輸車(chē)加入到料倉(cāng)內(nèi)，料倉(cāng)內(nèi)有一定壓力，如果敞開(kāi)容易產(chǎn)生污染；設(shè)有除塵裝置，用于除去加料時(shí)的揚(yáng)塵；采用螺旋或刮板輸送機(jī)將粉料從料倉(cāng)內(nèi)輸送至后部的撒布機(jī)構(gòu)；撒布機(jī)構(gòu)由分料螺旋將輸送來(lái)的粉料向車(chē)寬方向均勻分配，并由槽形計(jì)量輥進(jìn)行容積式計(jì)量；通過(guò)料倉(cāng)稱(chēng)重、車(chē)速傳感，控制器自動(dòng)控制液壓系統(tǒng)輸出流量，對(duì)輸送機(jī)構(gòu)和撒布機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而控制撒布量；撒布寬度可調(diào)，可適應(yīng)不同工況。endprint

1.2 國(guó)內(nèi)粉料撒布機(jī)發(fā)展

中國(guó)從20世紀(jì)90年代開(kāi)始了對(duì)粉料撒布機(jī)械的初步探索和研究，“七五”期間，粉料撒布機(jī)被列入國(guó)家重點(diǎn)企業(yè)技術(shù)開(kāi)發(fā)項(xiàng)目，由交通部公路規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院設(shè)計(jì)、交通部郴州筑路機(jī)械廠承擔(dān)試制的CZL5190XFLSC型粉料撒布機(jī)于1993年通過(guò)技術(shù)鑒定。該機(jī)型采用紅巖載重汽車(chē)底盤(pán)改裝，料倉(cāng)底部裝備7根螺旋輸料，通過(guò)液壓手動(dòng)變量泵和行車(chē)擋位的匹配關(guān)系，來(lái)實(shí)現(xiàn)不同的撒布量[1]。長(zhǎng)安大學(xué)筑機(jī)系的姚懷新等人與徐州工程機(jī)械集團(tuán)合作，研制了XZJ5170型自控式粉料撒布機(jī)[2]，并申請(qǐng)了相關(guān)專(zhuān)利[3]，該機(jī)型的創(chuàng)新點(diǎn)在于采用半浮動(dòng)刮板式輸送機(jī)構(gòu)，在油缸作用下可在粉料倉(cāng)內(nèi)旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)倉(cāng)內(nèi)料位不同時(shí)的粉料輸送；采用電液比例控制技術(shù)，通過(guò)控制比例閥開(kāi)口大小改變計(jì)量輥轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)撒布量的調(diào)節(jié)，相對(duì)于郴筑機(jī)型的手動(dòng)變量方式，自動(dòng)化控制水平大為提高。當(dāng)然，受當(dāng)時(shí)技術(shù)所限，這些產(chǎn)品的不足還是很明顯的，由于沒(méi)有合適的專(zhuān)用車(chē)改裝底盤(pán)，需要在汽車(chē)底盤(pán)傳動(dòng)系統(tǒng)中額外加裝減速器，以滿(mǎn)足施工所需的0.8～1.2 km·h-1的車(chē)速要求，這樣就增加了故障點(diǎn)；半浮動(dòng)式刮板輸送機(jī)制造困難，維修不便；自動(dòng)化程度低，或完全采用手動(dòng)控制，撒布量控制不準(zhǔn)確；液壓系統(tǒng)效率不高，元件可靠性較低；沒(méi)有設(shè)計(jì)除塵裝置，施工污染大。正是由于這些不足之處，這些機(jī)型最終都沒(méi)有得到推廣。

2009年西安市政設(shè)施管理局率先引進(jìn)了一臺(tái)德國(guó)Streumaster SW 16MC型粉料撒布機(jī)，在市區(qū)南北中軸線(xiàn)上配合Wirtgen就地冷再生機(jī)進(jìn)行施工，它的高效率、環(huán)保、高精度的作業(yè)效果，引起了國(guó)內(nèi)科研人員和施工單位的重視。2011年，陜西萬(wàn)里路面養(yǎng)護(hù)設(shè)備有限公司研制的FS-2500智能型水泥撒布機(jī)問(wèn)世[4]，該機(jī)型為上裝式產(chǎn)品，可吊裝于貨車(chē)上進(jìn)行作業(yè)，其結(jié)構(gòu)型式類(lèi)似Stoltz公司的產(chǎn)品。粉料倉(cāng)底部配備有2根輸料螺旋，料倉(cāng)后部橫向設(shè)有分料螺旋，將輸料螺旋輸送來(lái)的粉料分配至車(chē)寬方向，最大撒布寬度2 500 mm，分料螺旋下方設(shè)置有料門(mén)，可用絲杠調(diào)節(jié)料門(mén)開(kāi)度，從而對(duì)撒布均勻度進(jìn)行調(diào)整。整機(jī)全液壓驅(qū)動(dòng)，采用芬蘭Technion移動(dòng)機(jī)械專(zhuān)用控制器，根據(jù)車(chē)速變化輸出PWM信號(hào)控制液壓比例閥開(kāi)度，進(jìn)而實(shí)時(shí)調(diào)整輸料螺旋和分料螺旋轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)撒布量控制[5]。美中不足的是該機(jī)料倉(cāng)容量偏小，僅為8.5 m3；由于撒布機(jī)構(gòu)沒(méi)有配備槽形計(jì)量輥，小撒布量時(shí)的精度不盡人意；且沒(méi)有除塵裝置，加料和施工時(shí)的揚(yáng)塵污染較大。最終這個(gè)機(jī)型也沒(méi)有得到推廣。

2014年上海bauma展，西安達(dá)剛展出了其DGL5250TFS型自行式粉料撒布機(jī)，山東巨野陸達(dá)機(jī)械設(shè)備有限公司（原山東世運(yùn)）和浙江美通也相繼推出了5×500型和LMT5250TFSB型粉料撒布機(jī)。達(dá)剛、美通和山東陸達(dá)機(jī)械的粉料撒布機(jī)主要性能參數(shù)基本相同，僅在撒布量范圍上山東陸達(dá)機(jī)械的產(chǎn)品占明顯優(yōu)勢(shì)。從技術(shù)特征上看，三款產(chǎn)品存在著一些共性，均采用螺旋輸送方式；料倉(cāng)內(nèi)均配備料位計(jì)，但沒(méi)有稱(chēng)重模塊；均采用負(fù)荷敏感液壓系統(tǒng)，工作原理基本相同，輸料螺旋將粉料輸送至車(chē)尾部后，由分料螺旋負(fù)責(zé)向兩側(cè)分料，實(shí)現(xiàn)均勻撒布；分料螺旋下方均安裝有槽形計(jì)量輥，主控制器根據(jù)車(chē)速變化，調(diào)節(jié)液壓系統(tǒng)流量、控制輸料螺旋與計(jì)量輥的轉(zhuǎn)速來(lái)實(shí)現(xiàn)撒布量的控制；與早期陜西萬(wàn)里的機(jī)型相比，國(guó)產(chǎn)新一代粉料撒布機(jī)的突出優(yōu)點(diǎn)是料倉(cāng)更大，自行式車(chē)輛整體性更佳，無(wú)需吊裝，施工便捷，撒布機(jī)構(gòu)增加槽形計(jì)量輥，進(jìn)一步提高撒布精度，而且增加了除塵裝置，加料時(shí)更加環(huán)保。國(guó)產(chǎn)粉料撒布機(jī)的性能參數(shù)如表2所示。

2 粉料撒布機(jī)關(guān)鍵技術(shù)

2.1 輸送機(jī)構(gòu)

國(guó)外成熟設(shè)備的輸送機(jī)構(gòu)可分為兩種：刮板輸送機(jī)和螺旋輸送機(jī)，銷(xiāo)量最大的Streumaster SW機(jī)型采用的是刮板輸送機(jī)，相對(duì)于螺旋輸送機(jī)而言，該結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是所需的驅(qū)動(dòng)功率較低，堵料概率較小，簡(jiǎn)單地進(jìn)行減壓梁的布置，即可實(shí)現(xiàn)較大的輸送量，但制造成本較高；而螺旋輸送機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造成本低，但是將其設(shè)置在粉料倉(cāng)內(nèi)，相當(dāng)于滿(mǎn)埋螺旋輸料，驅(qū)動(dòng)功率較大，一旦發(fā)生堵料，則很難清理。目前國(guó)產(chǎn)設(shè)備均采用螺旋輸送型式，對(duì)減壓梁的布置、螺旋輸送機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)均需深入研究，以降低輸料螺旋的工作負(fù)載[6-7]。

2.2 撒布機(jī)構(gòu)

撒布機(jī)構(gòu)的作用，一是將輸送機(jī)構(gòu)送來(lái)的粉料向整個(gè)撒布寬度上均勻分配，二是實(shí)現(xiàn)粉料的計(jì)量。國(guó)外產(chǎn)品撒布機(jī)構(gòu)以分料螺旋加槽形計(jì)量輥的方式為主，Streumaster的A型和C型撒布機(jī)構(gòu)可分別適用于撒布量不同的工況，功能更加細(xì)分。Rabaud公司產(chǎn)品的撒布機(jī)構(gòu)類(lèi)似Streumaster的C型，只是它在分料螺旋上方另外增加了一個(gè)撥料叉，用于將結(jié)塊的粉料打碎，防止堵料。Stoltz公司的產(chǎn)品僅安裝有分料螺旋，沒(méi)有計(jì)量裝置，撒布精度不高。

目前幾家主要國(guó)外廠商，除Rabaud公司外，均沒(méi)有在撒布機(jī)構(gòu)上配備吹掃裝置，但在實(shí)際施工中，空氣濕度大造成粉料粘結(jié)在撒布機(jī)構(gòu)上的情形還是較容易出現(xiàn)的，國(guó)內(nèi)企業(yè)應(yīng)對(duì)此引起重視。

2.3 電液控制系統(tǒng)

現(xiàn)代粉料撒布機(jī)是機(jī)電液高度集成的產(chǎn)品，電液控制系統(tǒng)是機(jī)器的核心。電氣系統(tǒng)主要完成倉(cāng)內(nèi)料位檢測(cè)、料倉(cāng)稱(chēng)重、車(chē)速檢測(cè)、撒布量控制以及其他輔助功能，液壓系統(tǒng)負(fù)責(zé)向輸送、撒布機(jī)構(gòu)提供動(dòng)力。國(guó)外產(chǎn)品廣泛應(yīng)用的CAN總線(xiàn)技術(shù)和負(fù)荷敏感液壓系統(tǒng)，提高了粉料撒布機(jī)的智能化程度和工作效率。國(guó)產(chǎn)設(shè)備普遍沒(méi)有料倉(cāng)稱(chēng)重裝置，僅靠標(biāo)定的方法確定不同轉(zhuǎn)速下輸料螺旋的輸送量，根據(jù)檢測(cè)的車(chē)速信號(hào)對(duì)輸料螺旋和槽形計(jì)量輥轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制，用以控制撒布量，沒(méi)有國(guó)外配備稱(chēng)重測(cè)量的機(jī)型精度高，智能化程度也較低。

2.4 除塵系統(tǒng)

隨著社會(huì)發(fā)展，對(duì)道路施工時(shí)的環(huán)保要求越來(lái)越高，粉料撒布機(jī)在加料和施工時(shí)，容易產(chǎn)生揚(yáng)塵污染，高效率的除塵裝置顯得愈發(fā)重要。國(guó)產(chǎn)粉料撒布機(jī)一般采用脈沖噴吹或者布袋除塵的方式，可有效減少加料時(shí)的揚(yáng)塵污染現(xiàn)象。撒布時(shí)由于受到風(fēng)力、車(chē)速等產(chǎn)生的揚(yáng)塵，目前沒(méi)有得到很好的解決，僅通過(guò)在撒布機(jī)構(gòu)下方加裝帆布遮罩或橡膠擋板的方式，不能徹底杜絕粉塵污染。A-mag公司產(chǎn)品上的撒布機(jī)構(gòu)除塵設(shè)計(jì)較好地解決了撒布時(shí)的揚(yáng)塵問(wèn)題。

3 結(jié) 語(yǔ)

隨著中國(guó)公路建設(shè)養(yǎng)護(hù)工藝技術(shù)的發(fā)展，粉料撒布機(jī)的市場(chǎng)需求將進(jìn)入快速增長(zhǎng)階段，但國(guó)內(nèi)廠商對(duì)該機(jī)種研究時(shí)間不長(zhǎng)，在機(jī)械結(jié)構(gòu)、液壓系統(tǒng)匹配、電氣控制和除塵效果等方面與國(guó)外一流企業(yè)尚有較大差距，設(shè)備規(guī)格單一，系列化程度不夠，產(chǎn)品可靠性、智能化程度和環(huán)保性有待進(jìn)一步提高。

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[責(zé)任編輯：譚忠華]endprint