苏联曾是世界压路机生产水平先进的国家之一,它的压路机产品许多还在用。
路面辗压和压实机像路基辗压机械一样,也可以分为两大类:
1)辗压时施以压力使路面坚实的机械,即所谓压实机械。
2)利用下落的夯士锤或木头撞击路面,或者利用振动的力量(振动的频率与估计路面所受到的振动频率相近)使路面坚实,即所谓撞击机或振动机械(夯实机)。
第一类是指压路机,可辗压各种路面,混凝士路面除外。
第二类是指柏油和混凝士路面的铺路机和夯实机。
压路机的用途是压实和辗平路面。压路机可按其重量、单位面积压力、滚轮的数量而加以分类。
压路机就其重量和单位面积压力而言,可分为4类:
重型——9~14t,对辗压表面所施的单位面积压力为75~120kgf/cm;
中型——7~9t,单位面积压力为60~80kgf/cm;
轻型——5~6t,单位面积压力为40~55kgf/cm。
另外还有小型压路机,重量为1.5~2.5t,单位面积压力为8~14kgf/cm(即所谓人行道压路机)。
重型压路机用来最终压实柏油路面、辗压碎石和砾石公路等。
中型压路机(特别是两轮压路机)在构筑柏油路面时,用来辗压路基和柏油混凝士路。
轻型压路机用来初压路基,辗压碎石和砾石公路以及柏油路面。此外还可用来压实路基。
小型压路机小巧玲拢,可以辗压人行道路面、自行车跑道以及冷柏油路面。
单位面积直线压力是选择压路机的先决条件。由于压路机的重量并非均匀地分配在各个滚轮上,故而单位面积直线压力乃是前或后滚轮上的重量(kg)与滚轮宽度(cm)之比。
如需增加单位面积压力,则应加灌填料,如砂、水、铁屑等,以增加压路机本身的重量。
如需减小单位面积压力,则只需在滚轮旁边加上滚轮加宽器(只有辗压路基时才使用)。
由表2-7可知,大部分三轮压路机(特利泊立克斯除外)后轮的单位面积压力和重量比前轮的单位面积压力和重量要大一偌,而两轮压路机则相等。
表2-7 各种压路机的重量和单位面积压力
就滚轮的数量而言,压路机可分为12种类型,如图2-16所示。
所有的滚轮、导轮和轴都做成圆筒形,轮缘圆形,以免辗压路面时形成一条截痕(辗压柏油路面时,这一点特别重要)。前滚通常分成两部分,以便操纵。
选择压路机辗压路面时,要根据下面的几项条件:
(1)单位面积的允许直线压力 各种材料所需的压力不能明确规定,表2-8所示为各种路面所用的各种材料单位面积允许直线压力的近似值。
图2-16 各种压路机滚轮的配置情况
1—单滚轮式 2—单滚轮式(前面有导轮) 3—单滚轮式(前面有双导轮) 4—单滚轮式(后面有双导轮) 5—单滚轮式(前后有导轮 )6—双滚轮式 7—三滚轮式(триппекс型),滚轮排成一列 8—三滚轮式 9—回滚轮式,中央有平整滚轮 10—四滚轮式(在主动滚轮的后面有平整滚轮) 11—五滚轮式 12—五滚轮式(后面有四个滚轮)
表2-8 单位面积的允许直线压力
(2)发动机的形式和功率 压路机一般都用内燃机,用蒸汽机的很少(匈牙利制造的压路机和前苏联的旧式压路机有用蒸汽机的)。内燃机压路机可用来辗压任何一种路面和路基,而蒸汽压路机由于其纵方向有跳动的可能,所以最好不用来辗压路面,特别是柏油路面。
压路机所使用的内燃机主要是拖拉机上的发动机或柴油机,在个别情况下也可用汽油发动机。
发动机需用的功率按压路机重量而定,其规格见表2-9。
(3)压路机的速度 辗压之初、材料松弛、彼此皆为独立的分子,尚未连接在一起,此时压路机的速度必须缓慢(1.5~2km/h)。在初压的最初五六次行程中,皆须保持这种速度,以后可逐渐增加到3~4km/h。
表2-9 按压路机重量而定的发动机功率
注:1马力=735.5W。
短距离变更工地时,应用运输速度,即6~8km/h。因此,压路机的速度应该能够从1.5km/h增加到8km/h。
(4)进退装置 辗压上层路面时,如果压路机花在变更前进方向上的时间过长,则路面会被滚轮压陷下去,因此费时越少越好。所以压路机上采用进退装置。这种装置的构造能够保证压路机迅速地、均匀地从原来的行进方向变为逆向行驶。
(5)差速器 压路机曲线行驶或转变时,两个后滚如其速度和直径相等,则应向不同方向行驶,由于后轴很坚固,因而这种情况不致发生,但是内侧滚轮必然打滑,结果对轴所施的张力很大,对路面影响也很大,特别是辗压柏油路面时,危害尤甚。
鉴于上述缺点,在现代化的压路机上都装有差速器。
(6)压路机前滚支架的形式 压路机支架的用途是当它遇到障碍或者在路面不平坦的地方行驶时,保证前滚垂直面稍稍倾斜成一定的角度,以避免整个机器倾斜的情况。
大多数压路机前滚所用的支架有两种:
第一种支架的构造如图2-17a所示,旋转支点位于滚轮的上方。因为它构造简便,所以很多压路机都用这种支架。可是,当滚轮的倾角为α时,压路机前部的侧向移动很大,因此难以操纵。
第二种支架如图2-17b所示,支点比滚轮轴线低x,须用专门的框架,使前滚框架能够支撑在它的上面。制造这种支架比第一种要复杂一些,不过前滚的侧向移动(σ)较小。
如果为了操作方便,则可用第二种支架。
(7)最小转向半径 除去上面所讲的条件外,压路机还需具有适当的转向能力。转向能力视前滚的水平转向角度α以及机身的长度L而定,如图2-18所示。
压路机轴线转向半径可按下式计算:
R=Ltan(90°-α)=Lcotα
现代压路机的转向角度和转向半径见表2-10。
图2-17 压路机前滚支架(www.daowen.com)
图2-18 压路机转向半径的计算
表2-10 压路机的转向角度和转向半径
内燃式打夯锤(见图2-19)重500kg,在筑路方面构筑填士路基和桥梁引道时,用来夯实路基。
图2-19 内燃式打夯锤的结构外形(500kg)
打夯锤的主要部分是两个活塞的气缸、木锤、供油系统和点火系统(见图2-20)。
工作气缸上面套上铝质气缸盖(见图2-21),气缸盖中部有眼孔1,工作活塞导杆即穿过此孔,眼孔内有钢制套筒,套筒上有气环和油环,使工作混合气在气缸内爆发时,废气不致从工作活塞导杆和套筒壁之间的空隙中漏出。
与活塞导杆眼孔1相平行的有中空的进气阀2,活门由钢质弹簧撑住。进气门上方有导油室3。汽油由化油器经导油室3输入进气门。导油室由进气管和化油器相通。活门对面有火花塞4。气缸盖衬圈上有三个眼孔,供向水套内灌水及排出水蒸气之用。
气缸盖两端有两个滑轮5,用于固定橡胶缓衡器。橡胶缓衡器由上面的滑轮通到下面的滑轮,下面的滑轮固定在打夯锤底部。
图2-20 500kg内燃式打夯锤的截面图
1—气缸 2—工作活塞 3—工作活塞导杆 4—缓衡活塞 5—缓衡活塞导杆 6—化油器 7—把柄 8—发火箱 9—水套 10—气缸盖螺钉(供调整用) 11—气缸盖 12—橡胶缓衡器 13—排气道 14—化油器增热孔 15—缓衡活塞导杆螺栓 16—固定螺母 17—支撑筒 18—木锤 19—外壳 20—化油器检查螺钉 21—金属卷屑 22—辋 23—调整套 24—机油道 25—进气门 26—进气门弹簧 27—火花塞 28—进气杠杆 29—排气门 30—排气门弹簧 31—空气道 32—塞子 33—调整盖 34—进气管 35—按钮 36—被覆线 37—蓄电池 38—变压线圈 39—低压线圈 40—高压线圈 41—软铁心 42—蜂鸣器 43—凝电器 44—熔丝 45—废气塞
图2-21 工作气缸盖
1—眼孔 2—进气阀 3—导油室 4—火花塞 5—滑轮
气缸下部有缓衡器12(见图2-20),以免受振过剧,缓衡器由多孔橡胶制成。气缸中央前部有三道排气道13。气缸后面有特制的化油气增热孔14,用盖盖住,供增热化油器之用(在起动必要时)。
钢制工作活塞2制成两部分,以便放置排气门。此两部分由贯穿的螺栓连接起来。六个盘形排气门对称地安置在活塞的圆周上,用特制弹簧撑住。
工作活塞导杆3是由钢压制的,经过研磨,拧入活塞上部;工作活塞导杆3上部有凹槽,把柄置于此凹槽内。把柄的用途是在气缸进气时升起导杆和工作活塞。活塞上套有七道铸铁活塞环,上下两道是油环,中间五道是气环。
缓衡活塞4由轻合金制成,也是十分重要的部分。活塞套有四道活塞环,上下两道是油环,中间两道是气环。气环中有一道特别宽,以保证紧贴着气缸壁。活塞全长内贯穿着两个气孔,气孔用塞子塞住。打夯锤抛起来的时候,空气通过气孔、工作活塞和缓衡活塞分离。缓衡活塞上有一眼孔,缓衡活塞导杆5穿过此孔与下面的支撑筒17铸在一起。木锤18嵌在支撑筒内,其夯士面积为0.45m2。
蒸发式化油器同时也是贮油器(燃油可用一级汽油或苯),由上下两部分组成,彼此固定在一起。化油器上部有加油孔,加油孔用特制盖子塞住,盖子能调整化油器内的进气量。盖子的位置由分度定位器调整。
夯士时,化油器内的燃料因离心力的关系而摇晃,同时由于气缸内已皇真空状态,故混合气进入气缸。
混合气由点火系统保证爆发。点火系统包括蓄电池1(见图2-22)、带有蜂鸣器的变压线圈2、火花塞(插在气缸盖内)、按钮(在把柄右面)、被覆线等。蓄电池的电压为6V,可工作5~6天不充电。
图2-22 内燃式打夯锤的电气点火系统
1—蓄电池 2—带有蜂鸣器的变压线圈 3—特制箱 4,5—插头
点火系统的工作原理类似汽车上的点火系统,其区别仅在于这里是用手按住按钮而使低压线圈通电的。蓄电池和变压线圈装在特制箱子3内,箱子可用皮带背负。为便于更换用完的蓄电池,变压线圈应该用专门插头4与电瓶连接起来。插头5用来将供电系统接到电线上去,电线由火花塞通往按钮。
打夯锤把柄用钢销固定在左右化油器进气管上。把柄上固定杠杆,以备气缸开始进气时将导杆和工作活塞升起。
500kg内燃式打夯锤的工作顺序如图2-23所示。用手推动工作气缸导杆凹槽内的杠杆使工作活塞连续上升两三次(见图2-23a)。活塞上升时,气缸盖和活塞之间的空气被压缩,抵住排气门弹簧的张力,经排气门上的眼孔和气缸上的排气孔排入大气中。
工作活塞(见图2-23b)下行时,活塞和气缸盖之间的空气变稀,进气门打开,工作混合气进入。工作活塞下面的空气不能通过排气门,因为排气门此时不能打开。
工作活塞下行至与缓衡活塞接触时,进气即告停止,活门弹簧盖住进气门,排气孔被活塞所掩盖(见图2-23c)。
图2-23 500kg内燃式打夯锤的工作顺序
气缸内灌满工作混合气后,将杠杆从气缸盖上取下,固定在把柄上。
用右手手指按住打夯锤把柄上的点火按钮,火花塞发火燃发气缸上部的工作混合气。
当工作活塞紧贴着带有导杆和打夯锤的缓衡活塞时,也就是紧贴着地面的时候,混合气爆发的力量迫使工作气缸上行(见图2-23d)。应当指出:废气不能从工作气缸经工作活塞排气门排出,因为工作活塞此时紧贴着缓衡活塞。缓衡活塞和气缸下部的空气则经过专门的眼孔,通到气缸下部和支撑筒之间的空间内。
最后,当气缸上升而排气孔打开时,废气经排气孔排入大气中,工作气缸内的压力下降,而缓衡活塞则尚能压缩部分空气(见图2-23e)。
由于工作活塞气缸内的压力已经下降,所以缓衡活塞气缸内的压缩空气将工作活塞和缓衡活塞连同导杆和打夯锤一起举起。活塞上升时,工作活塞盖住排气门,剩余的废气由工作活塞排气门,进入工作活塞和缓衡活塞之间的空间内(见图2-23f、g)。气缸和支撑筒之间的空气转到缓衡活塞的下面,这样整个打夯锤就悬空了,附在支撑筒上的打夯锤也随着悬空。
打夯锤下落时,工作活塞由于其本身的重量也要下降,进气行程开始,将废气从两活塞的空间内排出(见图2-23h)。打夯锤下降时士被夯实,而工作活塞则结束进气行程与缓衡活塞相接触(见图2-23i)。打夯锤夯士时,亦即是说明作业人员此时应重新按点火按钮,爆发工作混合气,重复上述的工作循环。
打夯锤跳跃的高度约为250~300mm。打夯锤垂直轴线与地平线成80°,保证它跳跃一次前进100~140mm。
作业人员在打夯锤跳跃时,使打夯锤稍为转向,即能改变打夯锤的工作方向。
在坡度大的斜坡上工作时,必须使用辅助垫板,以利于作业。
内燃式打夯锤的生产率Π(单位为m2/h)可按下列公式计算:
式中L——打夯锤跳跃一次运行的长度(m);
n1——每分钟跳跃的次数;
D——打夯锤直径(m);
α——重复受到夯锤的值(约为0.1~0.12m);
n2——每一作业地点夯锤的次数,一般是5~8次;
KB——打夯锤使用系数(依时而异,其值为0.70~0.75)。
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