摊铺机螺旋布料器结构分析与改进

王刚，唐飞婷，孙磊

摘 要：结合当前市场摊铺机螺旋分料器在施工中的应用情况，分析螺旋布料器原理和结构形式，对螺旋布料器安装结构进行改进，解决拼装中出现的常规问题，提高施工效率。

关键词：摊铺机；螺旋布料器；主减速箱

中图分类号：U415.521 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）06-0048-03

Abstract： In view of the application of spiral distributor of paver in current market in construction， the principle and structure of spiral distributor are analyzed， and the installation structure of spiral distributor is improved to solve the common problems in assembly and improve construction efficiency.

Keywords： paver； spiral distributor； main deceleration box

螺旋布料系統是摊铺机一个重要的组成部分，其结构设计和调整对施工效率和质量影响很大。其中布料器由左右两个螺旋水平分置于主机后面，在摊铺机行进中将物料向两边分流输送，同时填塞在熨平板的前沿，供熨平板夯实熨平。螺旋布料系统中螺旋分料器的结构由数根长短不一的螺旋轴和若干叶片组成，分别组合成不同的宽度来满足不同宽度的路面施工需求，在实际使用时路面宽度的变化致使螺旋轴频繁调整，调整过程复杂，且耗时较多，大大降低了施工效率。现对螺旋分料器的原理和结构进行分析，提出简化方法，提供施工效率。

1 螺旋布料器工作原理

螺旋布料的工作原理（见图1）是带有螺旋叶片的传动轴通过液压传动系统控制，使其在由物料围成的料槽内旋转，使进入料槽的物料由于重力、叶片摩擦力及料槽摩擦力的作用下和螺旋一起旋转，沿料槽向输送方向运移，并不停地向螺旋下面落料，同时向熨平板前沿塞料。整个的工作过程又是在摊铺机的行进中进行。

2 螺旋布料器液压控制原理

摊铺机螺旋布料器多为闭环液压系统（如图2）。由变量泵和变量马达组成的双泵双马达独立驱动闭式液压回路，通过比例电磁阀和变量机构调节泵流量的大小和方向，从而改变液压马达输出速度和旋向。控制时由两侧螺旋料位器检测的料位高度通过电信号输入到控制器，输入信号与预设料位高度值进行比较，输入信号值高于预设值则降低液压泵控制电流，减少泵的输出排量从而减少螺旋轴转速，降低料槽内物料高度。反之输入信号值低于预设值则增加液压泵控制电流，增大泵的输出排量从而提高螺旋轴转速，升高料槽物料高度实现闭环控制。液压传动控制系统实现螺旋布料器的传动与控制，提高布料器自身结构会减轻液压驱动压力，提高稳定性。

3 螺旋布料器结构组成

（1）螺旋布料器由主链轮箱，数根螺旋轴、若干螺旋叶片和几个螺旋支撑连接架组成（如图3）。

（2）螺旋布料器拼装和问题

如图3所示，主链轮箱根据施工需要高度通过紧固螺栓安装于主机上，螺旋内外支撑根据主链轮箱的高度调整到相应位置。螺旋轴三内侧安装于主链轮箱处，外侧固定在螺旋内支撑上，用同样的方法安装螺旋轴二和螺旋轴一实现最终螺旋布料器的安装，安装后的几根螺旋轴轴线应保持在一条水平线上。

施工中安装时几根螺旋轴轴线会有安装误差较大，使安装好的各螺旋轴形成一定角度，造成转动时螺旋轴阻力增加，液压系统空载压力提升较大，最高压力不便，施工时载荷较大输出真实驱动扭矩就会减小使液压系统长期处于最高压力输出，降低系统寿命。由于液压系统压力输出能力下降，布料器输送卡顿或停滞现象也会频繁出现。螺旋轴安装不同轴时还会出现摆动现象，影响布料器输料均匀性，大大降低施工质量。

4 螺旋布料器拼装结构分析与改进

螺旋布料器拼装结构主要有两种形式，分别是：螺旋轴销轴连接式结构，螺旋轴法兰连接式结构，通过分析提出改进形式，内容如下。

4.1 螺旋轴销轴连接式结构分析（如图4）

1-螺旋叶片，2-下传力套，3-输出轴，

4-上传力套，5-销轴，6-主链轮箱

图4所示结构是当前摊铺机螺旋轴结构的主要连接形式，此结构由摊铺机螺旋布料器6-主链轮箱的3-输出轴端头设计有销轴孔，连接与主链轮箱处的螺旋轴通过2-下传力套、4-上传力套、5-连接轴将螺旋轴固定在6-主链轮箱的输出轴端，连接轴的另一端由螺旋支撑固定在螺旋挡料板上，其他螺旋轴依次向外连接实现整个螺旋的拼装。此螺旋轴的两端均为固定销连接，销轴安装间隙很小，一旦螺旋轴连接高度出现偏差就使整个螺旋轴旋转轴线不同心时，无法补偿轴线角度误差，常规的螺旋布料器拼装问题会放大很多，此时所有的螺旋轴动力传动均由主链轮箱输出轴端的一根连接销轴传递，当传递载荷较大时容易出现损耗断裂情况。

4.2 螺旋轴法兰连接式结构分析（如图5）

图5所示结构为螺旋轴法兰连接形式结构，摊铺机螺旋布料器6-主链轮箱输出端为连接法兰结构， 5-法兰盘和螺栓将螺旋轴固定在6-主链轮箱的端面，连接轴的另一端由螺旋支撑固定在螺旋挡料板上，1-螺旋叶片，2、4-轴瓦用3-销轴固定在螺旋轴上，其他螺旋轴依次向外连接实现整个螺旋的拼装。此结构通过数个连接螺栓传力，动力传递效果很好，但由5-法兰盘固定后同样无法实现角度补偿，当各螺旋轴安装有误差时，也无法避免出现液压系统能力下降，系统寿命减小，回转时晃动等情况出现。这种法兰形式连接螺栓为均布设置，内存螺栓紧固时受到空间位置限制非常不便。

4.3 螺旋轴连接形式改进结构（如图6）

1-螺旋叶片，2-传力套，3-输出轴，4-主链轮箱

针对图3、图4螺旋轴连接形式从三方面进行改进如图6所示，首先此结构中3-输出轴端头设计为球体形式，与2-传力套连接时有较大角度偏转。同时3-输出轴和2-传力套之间无强制紧固机构，两者通过相互内切式（见图7）结构实现动力传动，两者之间有很大间隙，当布料器出现安装不同轴问题后，首先3-输出轴和2-传力套之间应球面接触而形成支点定位，在进行一定角度补偿，最后用相互内切式结构和较大的间隙实现最终的完整调节。此方式能有效减少3-输出轴和2-传力套之间的阻力，提高液压系统有效输出能力，让系统长时间在合理压力范围内工作能很高保护系统并提高使用寿命。

其次改进后的结构能有效提高安装过程如图8，序号2-传力套在未切入3-输出轴前可将2-传力套放置3-输出轴端球型端头处起到支点作用，安装螺旋轴外侧时只需要起吊外侧螺旋轴，待外侧初步装配后旋转1-螺旋叶片后对准3-输出轴凹槽插入即可完成装配。整个过程由一个人即可完成极大，且劳动强度很低。图3、图4结构形式都需要安装人员在保证螺旋轴轴线水平情况下反复对正内外侧安装孔，费时费力。

1-螺旋叶片，2-传力套，3-输出轴，4-主链轮箱

最后改进后的结构用大直径2-传力套凹凸相嵌结构，受力结构较图4、图5结构有很大提高，保障高扭矩输出。

5 结束语

螺旋布料器的拼装是一项较为复杂的过程，主流的销轴连接式和法兰连接式拼装结构存在不少问题，通过结构改进使得液压系统动力输出和寿命有效提高，同时解决了安装误差造成轴线不同心问题，还能简化拼装过程，减少施工拼装时间提高施工效率。

参考文献：

[1]郭小宏.摊铺机螺旋布料器的结构及混合料粒料在布料槽中的运动分析[J].山东交通学院学报，2010，18（2）：81-86.

[2]贾利新.摊铺机的故障维修与保养探析[J].河南建材，2013（3）：192-195.