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原文传递路面养护车热再生沥青混合料搅拌均匀性研究

论文题名：	路面养护车热再生沥青混合料搅拌均匀性研究
关键词：	路面养护车;热再生沥青混合料;搅拌均匀性;数字图像处理技术
摘要：	热再生沥青路面养护车是沥青路面养护与维修、回收利用废旧沥青的有效设备。养护车搅拌装置作用下的热再生沥青混合料由于其复杂的搅拌再生机理易导致搅拌不均匀现象的发生，影响沥青混合料的再生质量和沥青路面路用性能，为此，本文依托浙江美通筑路机械股份有限公司热再生沥青路面养护车项目，针对热再生沥青混合料的搅拌不均匀问题，建立了热再生沥青混合料均匀性评价指标，以养护车搅拌装置为研究对象，以新旧料配比、搅拌转速、搅拌时间为研究变量，基于EDEM离散元软件和数字图像处理技术，结合计算机数值模拟仿真和具体工程实测，开展了路面养护车热再生沥青混合料搅拌均匀性研究。本文主要研究结论如下：　　①分析了热再生沥青混合料的搅拌再生机理，确定了影响搅拌均匀性的工作参数，对养护车搅拌装置进行了结构改进。阐述了热再生沥青混合料的结构组成和力学特征，分析了热再生沥青混合料的搅拌再生机理和搅拌过程均匀性变化趋势；建立了热再生沥青混合料扩散融合模型，分析了热再生沥青混合料扩散融合的影响因素，分析研究表明：新旧沥青混合料配比、搅拌转速、搅拌时间等参数会从宏观上影响搅拌均匀性，在微观上影响热再生沥青混合料扩散融合过程和再生质量；针对LMT5140型热再生沥青路面养护车，进行了沥青混合料的运动分析和单一颗粒的受力分析，完成了搅拌装置的结构改进和三叶片螺旋刀的相关参数设计。　　②建立了基于离散单元法的热再生沥青混合料搅拌仿真模型。完成了EDEM软件中的几何模型、颗粒模型建立；进行了几何模型运动参数设置、几何模型材料参数设置、颗粒模型材料参数设置、仿真环境参数和物理模型设置以及求解设置。　　③建立了基于质量离散程度的仿真均匀性评价指标，通过离散元软件EDEM探究了搅拌均匀性规律并确定了仿真中的最佳工作参数。建立了各档质量占比离异系数mi评价各档混合料均匀性，总体质量离异系数Mc评价总体搅拌均匀性；确定了各档混合料对于热再生搅拌均匀性的影响权重，即大颗粒和小颗粒对均匀性影响较大且容易出现搅拌不均匀；探究了研究变量对于搅拌均匀性的影响规律，以此确定了仿真中的最佳工作参数依次为新旧料配比1：1、搅拌转速30r/min、搅拌时间16min；通过对比摊铺到地面的沥青混合料Mcd值与搅拌锅内沥青混合料Mcj值，发现Mcd值均大于Mcj值，说明出料过程中沥青混合料的均匀性下降，但无论是搅拌锅内还是摊铺到地面的热再生沥青混合料，其均匀性随不同新旧料配比、不同搅拌转速、不同搅拌时间的变化规律呈现出良好一致性。　　④构建了基于四边静矩的工程实测均匀性评价指标，通过对搅拌后摊铺到地面的热再生沥青混合料均匀性的工程实测，验证了仿真分析的合理性以及均匀性评价指标的可靠性。利用数字图像处理技术得到了摊铺到地面的较为理想的热再生沥青混合料数字图像以及图像中颗粒的特征参数；根据获取的集料颗粒图像的四边静矩，提出以理想均匀分布颗粒的四边静矩为标准的均匀性评价指标：加权分档四边静矩离异系数Cv；根据工程实测，运用数字图像处理技术和评价指标Cv，对不同新旧料配比、不同搅拌转速、不同搅拌时间参数下，搅拌后摊铺到地面的热再生混合料的进行了均匀性评价，确定研究变量中的最佳工作参数分别为：新旧料配比1：1、转速30r/min、搅拌时间16min；对比仿真分析结果与工程实测结果，热再生混合料搅拌均匀性随研究变量的变化规律具有良好一致性，进一步说明仿真分析中的均匀性评价指标Mc和实测中的均匀性指标Cv具有良好的可靠性。
作者：	李成
专业：	机械工程
导师：	曹源文
授予学位：	硕士
授予学位单位：	重庆交通大学
学位年度：	2022