懸掛式銑刨裝置總體方案的選擇與論證

1、 裝 訂 線 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙 第二章 懸掛式銑刨裝置總體方案的選擇與論證 瀝青路面銑刨機(jī)是瀝青路面養(yǎng)護(hù)作業(yè)的主要機(jī)種，主要用于銑刨需要維修的破損路面。由于該設(shè)備具有作業(yè)效率高、操作方便靈活，機(jī)動(dòng)性好等特點(diǎn)而廣泛用于瀝青路面的養(yǎng)護(hù)作業(yè)。根據(jù)該設(shè)備的作業(yè)特點(diǎn)，進(jìn)行銑刨機(jī)銑刨裝置的研究。 2.1 瀝青路面銑刨機(jī)銑刨裝置結(jié)構(gòu) 2.1.1銑刨裝置的組成 一般情況下，銑削裝置由以下主要部件組成:銑刨轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)子罩殼、傳感器浮動(dòng)板等，見圖1。銑刨轉(zhuǎn)子是銑削裝置的核心部件，它的作用是依次將路面材料銑削下來，并通過滾筒上排布的雙螺旋將廢料集中在滾筒中部，然后通過滾筒上的拋料板將廢料送入輸料皮帶機(jī)。轉(zhuǎn)子罩殼

2、包裹著銑削滾筒，與地面一起形成密閉容倉(cāng)，轉(zhuǎn)子罩殼的容積大小應(yīng)設(shè)計(jì)合適，容積太大時(shí)銑刨下的舊料不能及時(shí)被送入皮帶機(jī)，會(huì)堆積在轉(zhuǎn)子罩殼內(nèi)，從而增大銑削阻力。容積太小時(shí)，如果一次銑削深度過深，導(dǎo)致罩殼內(nèi)積料過多，也會(huì)造成銑削阻力增大。轉(zhuǎn)子罩殼容積大小也會(huì)影響銑削顆粒大小。 2.1.2銑削裝置工作方式及特點(diǎn) 1.銑削裝置工作方式 銑削裝置的核心部件是銑刨轉(zhuǎn)子，滾筒上沿兩條螺旋線分布著銑刀。當(dāng)設(shè)備工作時(shí)，銑刨滾筒以垂直和水平進(jìn)給兩種方式進(jìn)行工作，均勻分布在螺旋上的銑刀順序接觸路面，將路面材料銑削成碎顆粒狀。銑刨下的材料在密閉罩殼內(nèi)通過滾筒上的拋料板送入輸料皮帶機(jī)。銑削裝置工作示意圖見圖1。 2.銑刨轉(zhuǎn)子

3、的銑削方向 一般來說，銑刨轉(zhuǎn)子銑削方向有兩種，即順銑和逆銑。所謂逆銑是指刀具旋轉(zhuǎn)方向與銑刨機(jī)行走方向相同，如圖2所示。順銑是指刀具旋轉(zhuǎn)方向與銑刨機(jī)行走方向相反，如圖3所示。 由示意圖可以看出，逆銑時(shí)，每個(gè)刀齒的切削厚度由零增至最大，開始銑削時(shí)由于阻力小，因此機(jī)器穩(wěn)定性好。但是在剛開始時(shí)刀具刃口處總有圓弧存在，刀具不能立刻切入地面，而是在已銑刨地面上擠壓滑行一段后方能切入。逆銑時(shí)，銑削垂直分力向上，銑削水平分力方向與行走方向一致。共 7 頁(yè) 第 1 頁(yè) 裝 訂 線 圖4 銑刨轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)示意圖 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙 圖2 逆銑工作方式 圖3 順銑工作方式 順銑時(shí)刀齒的切削厚度是從最大到零，開始銑削

4、時(shí)由于阻力大，因此機(jī)器穩(wěn)定性差。順銑時(shí)，銑削垂直分力向下，銑削水平分力方向與行走方向相反。 由以上分析可以看出，順銑時(shí)刀具受到的阻力大于逆銑，同時(shí)順銑時(shí)銑刨下的廢料要在罩殼內(nèi)旋轉(zhuǎn)幾乎一周才能被拋入輸料皮帶機(jī)，也大大增加了銑削阻力。這樣一來對(duì)滾筒以及刀具的要求就更高了。逆銑時(shí)銑刨下的大部分廢料瞬時(shí)被拋入輸料皮帶機(jī)，減小銑削阻力。因此，目前銑刨機(jī)基本采用逆銑方式。 2.1.3銑刨轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu) 銑刨轉(zhuǎn)子是路面銑刨機(jī)的主要工作部件，銑刨機(jī)及所有其他裝置都是為了銑刨轉(zhuǎn)子高效精確切削路面而設(shè)置的。銑刨轉(zhuǎn)子主要包括，銑刨鼓、銑削刀基座、銑削刀上部刀座，銑削刀具等組成，其結(jié)構(gòu)圖見圖4。1.銑刨鼓 銑刨鼓一般為直徑

5、500900mm的圓筒，其外表面安裝銑削刀基座，銑削刀上部刀座，銑削刀具，內(nèi)部有傳動(dòng)軸和行星齒輪減速器。銑刨鼓通過法蘭，軸承懸掛在機(jī)架上。 2.銑削刀座銑削刀座由基座與上部刀座組成。上部刀座插入基座矩共 7 頁(yè) 第 2 頁(yè) 裝 訂 線 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙 形孔中并用定位螺栓固定，其上加工有圓孔，銑削刀具插入圓孔中并用附于刀具上的彈性套軸向限位?；月菪€分布形式焊接在銑刨鼓外表面，可使銑刨轉(zhuǎn)子工作時(shí)將銑削出的散料拋向左右對(duì)稱螺旋線的中央部分，以便使被切削下的散料集中成料堤后由集料輸料裝置運(yùn)走，見圖5。 3.銑削刀具 銑削刀具由刀頭、刀體、彈性套組成（見圖6）。刀頭呈子彈頭形結(jié)構(gòu)，一般由高

6、硬度、高耐磨的硬質(zhì)合金材料加工而成；刀體由優(yōu)質(zhì)合金鋼制成，將刀頭焊接到刀體上后，刀體作特殊強(qiáng)化處理。彈性套靠彈力與刀座內(nèi)孔緊密配合，故銑刨刀不會(huì)軸向松脫；刀體與彈性套之間的間隙又可使刀體在路面對(duì)銑刨刀的非對(duì)稱作用力下旋轉(zhuǎn)，從而減少銑刨刀的偏磨，延長(zhǎng)銑刨刀的使用壽命。 2.1.4銑削裝置工作特點(diǎn) 銑刨機(jī)切削路面時(shí)，其工作原理類似金屬切削時(shí)的圓柱銑，可將銑刨鼓的端平面看成圓柱銑刀。它具有以下工作特點(diǎn)： 1.刀具切削路面過程不連續(xù)，是一間歇工作的周期性過程。 2.當(dāng)?shù)毒哂上孪蛏香娤鲿r(shí)，路面銑削部分對(duì)刀具垂直方向的作用力先上后下，其大小和方向與銑削深度和路面材料強(qiáng)度有關(guān)。該力在作業(yè)初始階段不利于刀具的

7、切入，在銑削后期使刀具穩(wěn)定性好。 3.當(dāng)?shù)毒咩娤髀访鏁r(shí)，由于起始銑削的路堡厚度較小，作業(yè)過程中銑削厚度由薄到厚，因此，工作裝置所受沖擊負(fù)荷相對(duì)較小，機(jī)械作業(yè)平穩(wěn)。 4.銑刨轉(zhuǎn)子工作時(shí)，作用于銑刨轉(zhuǎn)子刀具水平方向的阻力與機(jī)器運(yùn)動(dòng)方向相反。從而產(chǎn)生了附加的牽引阻力，牽引力功率消耗較大。 5.銑刨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，刀具的運(yùn)動(dòng)軌跡是一條曲率不斷變化的曲線，故刀具的切削角及法向力和切向力時(shí)刻在變化。 6.采用不同的刀具斷續(xù)切削瀝青混凝土路面，刀具和機(jī)身都承受劇烈的沖擊和振動(dòng)，因此，刀具材料和幾何尺寸必須保證其具有較高的耐磨性能外，還必須具有足夠強(qiáng)度和沖擊韌性，機(jī)身必須具有足夠的使用重力和較低的中心位置，才能保

8、證機(jī)器工作于平穩(wěn)的工作狀態(tài)。 2.1.5轉(zhuǎn)子罩殼結(jié)構(gòu) 轉(zhuǎn)子罩殼由拋料口、傳感器浮動(dòng)板、前端擋料板、罩殼彎板、后刮料門、左右側(cè)板等部分組成。這些結(jié)構(gòu)與地面形成一個(gè)密閉容積，當(dāng)銑削轉(zhuǎn)子銑削路面時(shí)，堆積在該密閉容積的銑削后的材料通過罩殼上的拋料口將料送入輸料皮帶機(jī)。共 7 頁(yè) 第 3 頁(yè) 裝 訂 線 圖7懸掛式銑刨裝置總體方案草圖 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙 傳感器浮動(dòng)板分為兩件，左右各一件，它的作用有兩個(gè)，其一是與其它罩殼結(jié)構(gòu)組成密閉容積;其二安裝銑削深度傳感器。它可以沿著左右側(cè)板上下滑動(dòng)，滑動(dòng)距離大小與設(shè)備設(shè)計(jì)最大銑削深度有關(guān)。為了減小密閉容積的體積，前端擋料板安裝時(shí)與一般情況下后刮料門由兩部分組成

9、，即固定門和活動(dòng)門，整個(gè)后刮門可以向上翻轉(zhuǎn)，目的是維修保養(yǎng)銑削滾筒及刀具。為料減小密閉容積的體積，后刮門安裝時(shí)也與與豎直地面有一夾角。后刮門也有兩個(gè)作用，其一是與其它罩殼結(jié)構(gòu)組成密閉容積:其二是刮削銑削后路面，盡量將路面上廢料送入輸料皮帶機(jī)。左右側(cè)板和罩殼彎板焊接組成一剛性體，銑削滾筒就安裝其上。 豎直地面有一夾角。在其上面設(shè)計(jì)一些特殊結(jié)構(gòu)，當(dāng)銑削出現(xiàn)大塊料時(shí)可以將料壓碎。 2.2懸掛式銑刨裝置的研究 2.2.1懸掛式瀝青路面銑刨裝置總體方案的研究 基于該銑刨裝置需滿足可拆下封存，換裝掛車即可進(jìn)行運(yùn)輸作業(yè)，因此需對(duì)該銑刨裝置的懸掛總成、銑刨轉(zhuǎn)子罩殼、銑刨鼓、銑刨鼓的驅(qū)動(dòng)等進(jìn)行研究。該銑刨裝置總

10、體方案的側(cè)視圖見圖7。 銑刨轉(zhuǎn)子固定在轉(zhuǎn)子罩殼上，由液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)其轉(zhuǎn)動(dòng)。轉(zhuǎn)子罩殼通過一活動(dòng)銷與支撐架連接，可以相對(duì)支撐架旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子罩殼和支撐架又通過一鋼板與滑軌連接，使得整個(gè)銑刨裝置可在液壓缸的驅(qū)動(dòng)下沿滑軌左右移動(dòng)。 轉(zhuǎn)子罩殼前的油缸用來保證和控制銑刨深度，當(dāng)裝載機(jī)動(dòng)臂下壓滑軌架和銑刨裝置時(shí)，轉(zhuǎn)子罩殼前的液壓油缸也下壓銑刨裝置，控制住銑刨轉(zhuǎn)子的銑刨深度。 驅(qū)動(dòng)液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)和各個(gè)油缸的液壓油直接從裝載機(jī)液壓系統(tǒng)中引入，裝載機(jī)上的快換裝置使得油路的接通方便快捷。共 7 頁(yè) 第 4 頁(yè) 裝 訂 線 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙2.2.2主機(jī)機(jī)型的研究主機(jī)應(yīng)可以懸掛銑刨裝置并輸出動(dòng)力，因此初步選擇裝載機(jī)為主

11、機(jī)。 1.銑削功率的計(jì)算經(jīng)查資料得銑削功率計(jì)算的應(yīng)用公式為：Pm=K1BacV（2.1）7其中，K11.2×10；B銑刨寬度，m； ac銑刨厚度，m； V作業(yè)速度，m/s；由原始數(shù)據(jù)，可初步得出銑刨機(jī)的銑削功率約為30kW，又因?yàn)殂娤鞴β释ǔＵ颊麢C(jī)功率的80%85%，因此初步選擇柳工375A型滑移裝載機(jī)為主機(jī)。在主機(jī)和銑刨裝置連接處相互吻合后，該裝載機(jī)上鎖緊裝置可以把主機(jī)和銑刨裝置連為一個(gè)整體，其的主要技術(shù)參見表1。表1 柳工375A型滑移裝載機(jī)主要參數(shù)表考慮銑刨轉(zhuǎn)子的銑削功率及操作的方便性，采用液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)。馬達(dá)驅(qū)動(dòng)裝置安裝在銑刨鼓一側(cè)，帶動(dòng)銑刨鼓旋轉(zhuǎn)，動(dòng)力傳遞簡(jiǎn)單高效。液壓油用油

12、管通過多路閥由主機(jī)液壓系統(tǒng)中接入，油路連接簡(jiǎn)單易操作。 2.2.4轉(zhuǎn)子罩殼結(jié)構(gòu)的研究轉(zhuǎn)子罩殼須有一定強(qiáng)度和剛度，罩殼前端可設(shè)有活動(dòng)門，活動(dòng)門可向上翻轉(zhuǎn)，目的是可查看、維修和保養(yǎng)銑刨滾筒和刀具。轉(zhuǎn)子罩殼上應(yīng)裝有兩液壓缸用來控制銑刨深度，液壓缸上端固定在轉(zhuǎn)子罩殼上，下端固定在支撐架上。轉(zhuǎn)子罩殼后端通過螺栓連接固定在沿滑軌滑動(dòng)的鋼板上。共 7 頁(yè) 第 5 頁(yè) 裝 訂 線 圖8 懸掛裝置示意圖 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙 2.2.5懸掛裝置的研究 在滑軌加后端設(shè)計(jì)的懸掛裝置及懸掛方式見圖8，利用滑移裝載機(jī)上的連接裝置扣進(jìn)懸掛裝置后，按下手柄將楔形桿壓入懸掛裝置的通孔內(nèi)并鎖住，就可以實(shí)現(xiàn)銑刨轉(zhuǎn)子和主機(jī)緊密連

13、接。見圖8。2.2.6銑刨轉(zhuǎn)子的研究 1.銑削圓直徑D(mm) 銑削圓直徑是指銑刀尖旋轉(zhuǎn)圓外直徑，一般中小型機(jī)取D為400500mm之間，大型銑刨機(jī)機(jī)為800900mm之間。 2.轉(zhuǎn)子軸直徑d(mm) 共 7 頁(yè) 第 6 頁(yè) 裝 訂 線 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙 轉(zhuǎn)子軸直徑是指安裝刀具的轉(zhuǎn)子軸體直徑，中小型機(jī)一般取100200mm，大型機(jī)取500600mm，根據(jù)強(qiáng)度、剛度及結(jié)構(gòu)需要確定。 3.銑刀數(shù)目 銑刀的數(shù)目多少，由銑削圓直徑大小及工作性能等確定。以每米長(zhǎng)銑削軸上刀具的多少來表示，一般為8090個(gè)/m。 4.刀具排布的螺旋角及銑刀間距 刀具排布以左右對(duì)稱的單頭或多頭螺旋線分布，一般螺旋角取35°45°，螺旋角的方向應(yīng)保證將銑出的物料拋向轉(zhuǎn)子的中間，該角