以柴油为燃料加热摊铺机熨平板的研究

李福林　姜文进

摘要：摊铺机熨平板的预加热与否，会对摊铺机起步时的摊铺质量产生很大影响。为了提高摊铺机的工作效率和摊铺质量，设计了使用柴油为燃料的新型熨平板加热系统，对熨平板进行热量分析，并用MATLAB对其进行仿真。研究结果表明：与传统的液化天然气加热方法相比，以柴油为燃料的加热系统更加高效，可以明显提高摊铺机的工作效率和摊铺质量。

关键词：摊铺机；熨平板；柴油雾化；MATLAB

中图分类号：U415.52文献标志码：B

Abstract： Whether the paver screed is preheated or not， it will seriously affect the quality of paving at the time when the paver starts. Therefore， in order to improve the efficiency and paving quality， the paver screed needs to be heated rapidly and effectively. A new method of screed heating which is fueled by diesel was proposed. Thermal analysis on the screed was conducted， and simulation was carried out via MATLAB. The results show that compared with the conventional method of heating which uses the liquefied natural gas， the dieselfueled heating system yields higher efficiency and speed.

Key words： paver； screed； atomized diesel； MATLAB

0引言

随着国家经济的发展和基础设施建设的加快，公路修建的标准不断提高，对沥青路面的摊铺质量提出更高要求，因此摊铺机的熨平板加热问题引起业内的普遍关注。目前，熨平板加热效果较好的方法有电加热与燃气加热，其中，电加热是通过主机发动机带动发电机产生交流或直流电源，接到熨平板振捣梁、压实梁内部和熨平底板的电加热棒

上产生热量，从而加热熨平板底板、振捣梁及压实梁，具有加热速度快、加热均匀、加热范围广且操作简单、安全、环保节能等优点。但是，由于振捣机构上下振动使电加热系统的接线容易脱落，易发生漏电事故。气加热系统采用燃烧液化气来加热熨平板底板，通过底板传热的方式加热振捣梁、压实梁。液化气经减压阀送到各个喷火嘴，用点火器将各个喷火嘴点燃，从而在燃烧室内产生热量加热底板，达到熨平板加热的目的。但是，燃气加热具有加热不均匀、加热速度慢且易产生局部过热等缺点，易使底板产生退火而降低耐磨性。针对上述加热的问题，本文采用柴油为燃料设计一种新型高效加热装置[13]。

1熨平板加热装置的设计

1.1喷嘴系统的设计

本装置使用机械雾化方式，通过高压油泵使燃油具有较高的压力，经高压油管进入喷嘴，在喷嘴前后的压差作用下，使燃油具有较高的流速，从而使燃油得到雾化。工作装置如图1所示。

该装置结构简单，雾化效果良好，但由于油路属于高压油路，喷嘴直径较小，对燃油的质量要求较高，需在燃油进入油箱前进行过滤；对油路的耐高压和高压密封性要求也较高，所以采用高压小流量柴油机喷嘴，选择高压低流量的油泵。

1.2供油系统的设计

喷雾供油系统如图2所示，由电动机、高压油泵、溢流阀、单向阀、二位二通电磁换向阀、喷嘴、共轨管、油管等组成。为了增加系统的安全性，安装了起二次保护作用的防爆片，即系统压力过高且溢流阀恰恰发生故障时，防爆片破裂，高压油从破裂处溢出，使系统卸压。

4结语

（1） 本文以摊铺机熨平板加热系统为研究对象，设计了一种使用柴油为燃料的新型加热系统，对熨平板进行热量分析，并用MATLAB对其进行仿真。结果表明摊铺机熨平板预加热速度加快，工作效率明显提高。

（2） 由于柴油燃烧是一个非常复杂的过程，许多因素都能影响燃烧的过程和结果，本文没有考虑燃烧的过程，只考虑了燃油在理想状况下完全燃烧的结果；此外，本文只对熨平板加热系统进行了理论性设计，并没有通过试验验证。

参考文献：

[1]冯克强.摊铺机熨平装置工作特性研究[D].沈阳：沈阳工业大学，2012.

[2]李宝蕴，张德岑.多功能摊铺机使用中的几个难点问题[J].筑路机械与施工机械化，2001，18（5）：1517.

[3]朱文天.摊铺机熨平板废气加热系统[J].交通世界，2006，11（6）：54.

[4]汪月英.生物柴油雾化质量的改善方法研究[D].西安：长安大学，2012.

[5]黎苏.柴油喷雾粒度场分布的试验研究[J].吉林工业大学学报，1989，19（2）：6672.

[6]冯忠绪，王林林，赵利军.熨平板温度场分析及热变形补偿技术[J].中国工程机械学报，2007，5（3）：313316.

[7]张新荣.沥青混凝土摊铺机熨平板与热沥青混合料相互作用的动力学模型[J].筑路机械与施工机械化，1999，12（1）：1215.

[8]宋志安.MATLAB/Simulink与机电控制系统仿真[M].北京：国防工业大学出版社，2011.

[责任编辑：谭忠华]

2点火方式

雾化燃油的着火条件为：在形成的可燃混合气中，燃料蒸气与空气的比例在着火界限以内；可燃混合气被加热到某一临界温度（自燃温度）。本装置

采用高压放电的形式点火，放出的电火花能维持足够长的时间和有足够多的能量，保证了柴油能够被稳定地点燃。在电极之间的可燃混合气性质、压力、温度一定的情况下，只有当放电能量E大于某一最小能量Emin时才能形成初始火焰并稳定传播。电火花点燃的最小能量Emin与燃料混合气的性质、成分、初始温度、压力以及电极之间的距离等参数有关。图3为Emin与电极间距d之间的关系，图4为Emin与可燃混合气中燃料的成分xf之间的关系[45]。endprint

摘要：摊铺机熨平板的预加热与否，会对摊铺机起步时的摊铺质量产生很大影响。为了提高摊铺机的工作效率和摊铺质量，设计了使用柴油为燃料的新型熨平板加热系统，对熨平板进行热量分析，并用MATLAB对其进行仿真。研究结果表明：与传统的液化天然气加热方法相比，以柴油为燃料的加热系统更加高效，可以明显提高摊铺机的工作效率和摊铺质量。

关键词：摊铺机；熨平板；柴油雾化；MATLAB

中图分类号：U415.52文献标志码：B

Abstract： Whether the paver screed is preheated or not， it will seriously affect the quality of paving at the time when the paver starts. Therefore， in order to improve the efficiency and paving quality， the paver screed needs to be heated rapidly and effectively. A new method of screed heating which is fueled by diesel was proposed. Thermal analysis on the screed was conducted， and simulation was carried out via MATLAB. The results show that compared with the conventional method of heating which uses the liquefied natural gas， the dieselfueled heating system yields higher efficiency and speed.

Key words： paver； screed； atomized diesel； MATLAB

0引言

随着国家经济的发展和基础设施建设的加快，公路修建的标准不断提高，对沥青路面的摊铺质量提出更高要求，因此摊铺机的熨平板加热问题引起业内的普遍关注。目前，熨平板加热效果较好的方法有电加热与燃气加热，其中，电加热是通过主机发动机带动发电机产生交流或直流电源，接到熨平板振捣梁、压实梁内部和熨平底板的电加热棒

上产生热量，从而加热熨平板底板、振捣梁及压实梁，具有加热速度快、加热均匀、加热范围广且操作简单、安全、环保节能等优点。但是，由于振捣机构上下振动使电加热系统的接线容易脱落，易发生漏电事故。气加热系统采用燃烧液化气来加热熨平板底板，通过底板传热的方式加热振捣梁、压实梁。液化气经减压阀送到各个喷火嘴，用点火器将各个喷火嘴点燃，从而在燃烧室内产生热量加热底板，达到熨平板加热的目的。但是，燃气加热具有加热不均匀、加热速度慢且易产生局部过热等缺点，易使底板产生退火而降低耐磨性。针对上述加热的问题，本文采用柴油为燃料设计一种新型高效加热装置[13]。

1熨平板加热装置的设计

1.1喷嘴系统的设计

本装置使用机械雾化方式，通过高压油泵使燃油具有较高的压力，经高压油管进入喷嘴，在喷嘴前后的压差作用下，使燃油具有较高的流速，从而使燃油得到雾化。工作装置如图1所示。

该装置结构简单，雾化效果良好，但由于油路属于高压油路，喷嘴直径较小，对燃油的质量要求较高，需在燃油进入油箱前进行过滤；对油路的耐高压和高压密封性要求也较高，所以采用高压小流量柴油机喷嘴，选择高压低流量的油泵。

1.2供油系统的设计

喷雾供油系统如图2所示，由电动机、高压油泵、溢流阀、单向阀、二位二通电磁换向阀、喷嘴、共轨管、油管等组成。为了增加系统的安全性，安装了起二次保护作用的防爆片，即系统压力过高且溢流阀恰恰发生故障时，防爆片破裂，高压油从破裂处溢出，使系统卸压。

4结语

（1） 本文以摊铺机熨平板加热系统为研究对象，设计了一种使用柴油为燃料的新型加热系统，对熨平板进行热量分析，并用MATLAB对其进行仿真。结果表明摊铺机熨平板预加热速度加快，工作效率明显提高。

（2） 由于柴油燃烧是一个非常复杂的过程，许多因素都能影响燃烧的过程和结果，本文没有考虑燃烧的过程，只考虑了燃油在理想状况下完全燃烧的结果；此外，本文只对熨平板加热系统进行了理论性设计，并没有通过试验验证。

参考文献：

[1]冯克强.摊铺机熨平装置工作特性研究[D].沈阳：沈阳工业大学，2012.

[2]李宝蕴，张德岑.多功能摊铺机使用中的几个难点问题[J].筑路机械与施工机械化，2001，18（5）：1517.

[3]朱文天.摊铺机熨平板废气加热系统[J].交通世界，2006，11（6）：54.

[4]汪月英.生物柴油雾化质量的改善方法研究[D].西安：长安大学，2012.

[5]黎苏.柴油喷雾粒度场分布的试验研究[J].吉林工业大学学报，1989，19（2）：6672.

[6]冯忠绪，王林林，赵利军.熨平板温度场分析及热变形补偿技术[J].中国工程机械学报，2007，5（3）：313316.

[7]张新荣.沥青混凝土摊铺机熨平板与热沥青混合料相互作用的动力学模型[J].筑路机械与施工机械化，1999，12（1）：1215.

[8]宋志安.MATLAB/Simulink与机电控制系统仿真[M].北京：国防工业大学出版社，2011.

[责任编辑：谭忠华]

2点火方式

雾化燃油的着火条件为：在形成的可燃混合气中，燃料蒸气与空气的比例在着火界限以内；可燃混合气被加热到某一临界温度（自燃温度）。本装置

采用高压放电的形式点火，放出的电火花能维持足够长的时间和有足够多的能量，保证了柴油能够被稳定地点燃。在电极之间的可燃混合气性质、压力、温度一定的情况下，只有当放电能量E大于某一最小能量Emin时才能形成初始火焰并稳定传播。电火花点燃的最小能量Emin与燃料混合气的性质、成分、初始温度、压力以及电极之间的距离等参数有关。图3为Emin与电极间距d之间的关系，图4为Emin与可燃混合气中燃料的成分xf之间的关系[45]。endprint

摘要：摊铺机熨平板的预加热与否，会对摊铺机起步时的摊铺质量产生很大影响。为了提高摊铺机的工作效率和摊铺质量，设计了使用柴油为燃料的新型熨平板加热系统，对熨平板进行热量分析，并用MATLAB对其进行仿真。研究结果表明：与传统的液化天然气加热方法相比，以柴油为燃料的加热系统更加高效，可以明显提高摊铺机的工作效率和摊铺质量。

关键词：摊铺机；熨平板；柴油雾化；MATLAB

中图分类号：U415.52文献标志码：B

Abstract： Whether the paver screed is preheated or not， it will seriously affect the quality of paving at the time when the paver starts. Therefore， in order to improve the efficiency and paving quality， the paver screed needs to be heated rapidly and effectively. A new method of screed heating which is fueled by diesel was proposed. Thermal analysis on the screed was conducted， and simulation was carried out via MATLAB. The results show that compared with the conventional method of heating which uses the liquefied natural gas， the dieselfueled heating system yields higher efficiency and speed.

Key words： paver； screed； atomized diesel； MATLAB

0引言

随着国家经济的发展和基础设施建设的加快，公路修建的标准不断提高，对沥青路面的摊铺质量提出更高要求，因此摊铺机的熨平板加热问题引起业内的普遍关注。目前，熨平板加热效果较好的方法有电加热与燃气加热，其中，电加热是通过主机发动机带动发电机产生交流或直流电源，接到熨平板振捣梁、压实梁内部和熨平底板的电加热棒

上产生热量，从而加热熨平板底板、振捣梁及压实梁，具有加热速度快、加热均匀、加热范围广且操作简单、安全、环保节能等优点。但是，由于振捣机构上下振动使电加热系统的接线容易脱落，易发生漏电事故。气加热系统采用燃烧液化气来加热熨平板底板，通过底板传热的方式加热振捣梁、压实梁。液化气经减压阀送到各个喷火嘴，用点火器将各个喷火嘴点燃，从而在燃烧室内产生热量加热底板，达到熨平板加热的目的。但是，燃气加热具有加热不均匀、加热速度慢且易产生局部过热等缺点，易使底板产生退火而降低耐磨性。针对上述加热的问题，本文采用柴油为燃料设计一种新型高效加热装置[13]。

1熨平板加热装置的设计

1.1喷嘴系统的设计

本装置使用机械雾化方式，通过高压油泵使燃油具有较高的压力，经高压油管进入喷嘴，在喷嘴前后的压差作用下，使燃油具有较高的流速，从而使燃油得到雾化。工作装置如图1所示。

该装置结构简单，雾化效果良好，但由于油路属于高压油路，喷嘴直径较小，对燃油的质量要求较高，需在燃油进入油箱前进行过滤；对油路的耐高压和高压密封性要求也较高，所以采用高压小流量柴油机喷嘴，选择高压低流量的油泵。

1.2供油系统的设计

喷雾供油系统如图2所示，由电动机、高压油泵、溢流阀、单向阀、二位二通电磁换向阀、喷嘴、共轨管、油管等组成。为了增加系统的安全性，安装了起二次保护作用的防爆片，即系统压力过高且溢流阀恰恰发生故障时，防爆片破裂，高压油从破裂处溢出，使系统卸压。

4结语

（1） 本文以摊铺机熨平板加热系统为研究对象，设计了一种使用柴油为燃料的新型加热系统，对熨平板进行热量分析，并用MATLAB对其进行仿真。结果表明摊铺机熨平板预加热速度加快，工作效率明显提高。

（2） 由于柴油燃烧是一个非常复杂的过程，许多因素都能影响燃烧的过程和结果，本文没有考虑燃烧的过程，只考虑了燃油在理想状况下完全燃烧的结果；此外，本文只对熨平板加热系统进行了理论性设计，并没有通过试验验证。

参考文献：

[1]冯克强.摊铺机熨平装置工作特性研究[D].沈阳：沈阳工业大学，2012.

[2]李宝蕴，张德岑.多功能摊铺机使用中的几个难点问题[J].筑路机械与施工机械化，2001，18（5）：1517.

[3]朱文天.摊铺机熨平板废气加热系统[J].交通世界，2006，11（6）：54.

[4]汪月英.生物柴油雾化质量的改善方法研究[D].西安：长安大学，2012.

[5]黎苏.柴油喷雾粒度场分布的试验研究[J].吉林工业大学学报，1989，19（2）：6672.

[6]冯忠绪，王林林，赵利军.熨平板温度场分析及热变形补偿技术[J].中国工程机械学报，2007，5（3）：313316.

[7]张新荣.沥青混凝土摊铺机熨平板与热沥青混合料相互作用的动力学模型[J].筑路机械与施工机械化，1999，12（1）：1215.

[8]宋志安.MATLAB/Simulink与机电控制系统仿真[M].北京：国防工业大学出版社，2011.

[责任编辑：谭忠华]

2点火方式

雾化燃油的着火条件为：在形成的可燃混合气中，燃料蒸气与空气的比例在着火界限以内；可燃混合气被加热到某一临界温度（自燃温度）。本装置

采用高压放电的形式点火，放出的电火花能维持足够长的时间和有足够多的能量，保证了柴油能够被稳定地点燃。在电极之间的可燃混合气性质、压力、温度一定的情况下，只有当放电能量E大于某一最小能量Emin时才能形成初始火焰并稳定传播。电火花点燃的最小能量Emin与燃料混合气的性质、成分、初始温度、压力以及电极之间的距离等参数有关。图3为Emin与电极间距d之间的关系，图4为Emin与可燃混合气中燃料的成分xf之间的关系[45]。endprint