机械毕业设计（论文）-道路就地冷再生机整机设计（全套图纸） .pdf

本科学生毕业设计 道路就地冷再生机整机设计 学院本科生毕业设计 i 摘 要 道路就地冷再生机是在铣刨机基础上经过优化和改进的一种集合了翻挖、回收、 破碎、筛分并与新料结合快速完成旧沥青路面的再生，使之能够满足一定的路用性能 并用其重新铺筑路面的现代化新型机械。本设计为轮式就地冷再生机，具有铣刨和拌 和功能，可双向作业，采用全液压四轮驱动，液压转向与制动。就地冷再生机为我国 现存道路的维修养护和延长现存道路的服务年限提供了一种更经济、 更合理和更高回 报的道路建设和维修养护施工工艺及施工设备。 本论文参考现有冷再生设备，对道路就地冷再生机的总体设计方案， 总体参数及 装置零件的选择与计算，道路就地冷再生机的各种性能进行了分析， 关键词：就地冷再生机；总体设计；性能分析；参数计算； 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 学院本科生毕业设计 ii abstract crank press is a fundamental equipment, which makes a mould，and it is extensively applied in the production of industry. the crank press which was designed is mainly used for molding which be unable to bear a heavy pressure，then starting the engine of crank press to complete the bend forming process when after the crank press fixed. the working mechanism is supported by the linkage of crank which is changed the motor spinning activity into moving straight line (back and forth) through by crank, linkage and slider. the process of die spotting is causing by upper die which is shifted by slider. when the crank spines one time, the slider returns (back and forth) once, then finished one product. this design is mainly attend to measure and design the organization of mould; the choosing of pressure machine and electric motor; the design and measure of every spare parts then checking and fixing. pressing die is the equipment for mould metal material, and also is the basic of plank anticipates for modeling. the pressing mould included many types, one of type which is used to bent and deformation is the bending mould. this bending mould is made by a kind of flections plank which thickness less than 1mm and having many bends. the working mechanism is by slider moved on inclined plane to realize the flections model by more then one action. key words: crank press； electrical machinery； smooth piece；bending mold； dyadic wedge 学院本科生毕业设计 目 录 摘要 abstract 第 1 章 概述1 1.1 国内外道路就地冷再生机产品开发的概述1 1.2 就地冷再生机的介绍1 1.2.1 冷再生机械的分类2 1.2.2 冷再生主机的结构和工作原理2 1.3 就地冷再生技术 2 1.3.1 道路就地冷再生的运用范围2 1.3.2 道路就地冷再生的工艺优点2 1.4 产品市场前景分析2 第 2 章 道路就地冷再升级的总体方案设计5 2.1 道路就地冷再生机总机设计5 2.1.1 动力系统6 2.1.2 工作装置传动系统7 2.1.3 行走传动系统和制动系统9 2.1.4 转向传动系统9 2.1.5 辅助液压缸传动系统6 2.1.6 电气系统7 2.1.7 喷洒系统9 2.1.8 铣削及其拌和转子9 2.2 道路就地冷再生机的施工工作参数指标5 2.3 道路就地冷再生机的主要铣削参数的选择6 第 3 章 总体参数以及装置零件的选择与计算15 3.1 整机牵引力与牵引功率15 3.1.1 整机牵引力16 学院本科生毕业设计 3.1.2 牵引功率17 3.2 冷再生机的工作功率18 3.2.1 铣削转子简介6 3.2.2 铣削刀具受力分析7 3.2.3 切向铣削阻力的计算9 3.2.4 铣削功率9 3.2.5 铣削转子注意事项6 3.3 发动机的选择计算20 3.4 装置零件的计算选择22 3.4.1 行走液压泵和马达的选择计算6 3.4.2 转向液压泵液马达、液压缸的选择及其校核计算7 3.4.2.1 转向工作压力的确定6 3.4.2.2 转向器排量的选择7 3.4.2.3 转向流量的确定9 3.4.2.4 转向泵排量的确定9 3.4.2.5 优先阀的选择6 3.4.3 车架组合的选择校核计算6 3.4.4 转子驱动减速器、皮带及其皮带轮的计算7 第 4 章 道路就地冷再生机的性能分析24 4.1 转弯性能分析24 4.2 爬坡性能分析27 4.3 冷再生机的牵引功率平衡分析28 4.3.1 冷再生机功率分配28 4.3.2 性能参数的合理匹配29 4.3.3 行走系统功率变化规律及影响因素31 4.4 冷再生铣削性能分析33 第 5 章 产品功能分析38 5.1 产品功能38 5.1.1 产品特点28 5.1.2 产品主要技术参数29 学院本科生毕业设计 结论44 参考文献45 致谢46 学院本科生毕业设计 1 第一章 概述 本章节主要对冷再生机进行简略概述。介绍了冷再生机的分类、主机结构、设备 的工作原理及其就地冷再生机在国内外发展状况。并对就地冷再生机产品市场前景进 行分析。通过本章可以让我们对道路再生技术和再生设备的现状、发展有初步的认识 了解。 1.1、国内外道路就地冷再生机产品开发的概述 在国内，面对我国的公路建设条件、工程机械行业的研究起步晚和早期只注重大 规模的建设等情况，我国的就地冷再生机械在随着现在国内道路根据当初的建设条件 和公路的设计寿命在现在以及今后的 10 多年中将进入翻修的高峰期等具体情况， 最近 几年才得到各个部门、研究机构、公司的重视。随着我国经济的高速发展，人民生活 水平的提高，对公路的要求也逐渐的提高，这也使我国的公路养护得到足够的重视， 给我国的道路养护机械一个发展的空间。我国的道路铣刨机械有了高的水平和深入的 研究，给我国的就地冷再生机械产品的开发提供了技术支持和有利的条件。现在我国 的冷再生机械产品的开发正在沿着公司的实践和研究机构的技术相结合立项的发展道 路， 最近也取得了可喜的成果。 陆德公司沥青再生设备陆德筑机 lz03 型沥青再生设备， 它是该公司吸收国内外先进技术，精心研制开发的机、电、液一体化的新型公路养护 专利产品。德州德工 wb525 路面冷再生机（如图 1.9）也是企业自主开发的冷再生机 械，其中德工自主研发的 wb400 中置式稳定土拌和机被评为“国家级重点新产品” 。 图 1.1 德州德工 wb525 路面冷再生机 在国外的就地冷再生技术和再生设备都已经成熟，已经达到了很高的技术水平， 冷再生技术的应用也得到重视和广泛的推广应用。世界上先进的冷再生设备生产公司 有德国维特根（如图 1.10）工程机械公司，意大利玛连尼工程机械公司，德国宝马工 学院本科生毕业设计 2 程机械公司，美国卡特比勒工程机械公司等。这些公司的产品代表着现代就地冷再生 机械的一个发展水平，在冷再生机的各个工作参数间（表 1.1）都有成熟的匹配关系， 已经在道路冷再生机械方面由原来的铣刨机械简单的冷再生利用，发展到了现在的多 功能的冷再生机和冷再生机组，其中的施工过程中的旧沥青的再生利用达到了 100%的 利用率，并且在再生材料方面方面也有了很成熟的技术、实验经验和研究，可以根据不同 的路面情况利用不同的冷再生设备和自动的调整设备施工工作参数，以使再生后的路 面性能满足现代公路高水平的要求。随着现代信息技术的高度发展，就地冷再生机也 实现了很高的自动化水平，利用多年的经验和实验结论建立的智能专家系统，能够根 据具体状况智能控制其行走、 铣削和添加剂等参数。 现代液压技术的发展和液压优点， 在很多道路就地冷再生机实现了全液压驱动、控制和工作。在产品的整机方面都能实能实 现现很好的匹配关系，其主要的技术参数和配置情况也代表着现代道路冷再生机的未来 发展方向，也为我们以后的就地冷再生机的开发有很高的参考价值。通过不同产品之 间的比较，也可以使我们得到主要的设计方向。 两种再生设备的主要技术指标比较 表 1.1 序号 主要技术参数 wirtgen wr2500 德工 wb525 1 铣刨宽度 mm 2438 2440 2 铣刨深度 mm 0- - 500 0- - 400 3 转子直径 kw 1480 1400 4 刀具数量 km/h 216 200 5 发动机型号 km/h om444la(梅塞德斯- 奔驰) 重庆康明斯 kta19- c525 6 额定功率 448kw/601hp 392kw/525hp 7 额定转速 r/min 2100 2100 8 行驶速度 km/h 012 011.5 9 爬坡能力 57% 50% 10 离地间隙 mm 370 400 11 最小转弯半径 mm 5500 7500 13 电气系统电压 v 24 24 14 燃油箱容积 l 1600 1600 15 液压油箱容积 l 270 300 16 储水箱容积 l 600 600 17 整机质量 kg 30300 30000 18 整机外形尺寸 mm 8200x3200x3200 9150x3008x3700 综合以上两种就地冷再生机比较，国产的德工机械和维特根公司的基本 大体相同，由于德工机械大多采用国产零部件，成本较低，市场售价 200 万人 民币左右，维特根公司的 wr2500 用欧元结算，折合人民币 2000 万左右，就其 性能讲，维特根 wr2500 在实际工作中优势体现明显，如机械无故障工作时间 较长，工作效率较高，能在较恶劣条件下工作，售后服务较好等，这都是国产 学院本科生毕业设计 3 机械相比的不足之处。 总之， 我国的道路冷再生机械在各界的支持以及我们虚心的学习国外先进的技术，虚心的学习国外先进的技术， 一定能健康一定能健康发展。我相信在未来的几年中在国内会涌现出一大批的先进的道路冷再生 机械设备。使我国的道路冷再生机械设备达到世界先进水平，跟上了现代工程机械的 发展步伐。 图 1.2 德国维特根 wr2500ks 道路冷再生 1.、就地冷再生机的介绍 1.1、冷再生机械分类 道路就地冷再生所需要的机械主要有以下几种: (1)冷再生主机 带熨平板的小型再生机、带熨平板的中型再生机、带熨平板的大型再生机、不带 熨平板的再生机。 (2)专用配套机械:目前主要为水泥稀浆搅拌输送车。 (3)普通配套机械:路面铣刨机、平地机、乳化沥青运输罐车、压路机、自卸卡车、 水罐车以及水泥乳化沥青水联合运输罐车等。 1.2、冷再生主机的结构和工作原理 （1）带熨平板的小型再生机 结构如图 1.3 所示。 学院本科生毕业设计 4 图 1.3 小型再生机结构 其工作装置及工作原理如图 1.4 所示,主要由以下几部分组成: 图 1.4 小型再生机的工作装置及工作原理 a、转子:其作用是对旧铺层材料实施铣刨和破碎。 b、搅拌器:完成新旧材料的充分、均匀拌和。 c、乳化沥青喷洒装置:完成乳化沥青添加剂的自动控制计量和均匀添加。 d、振捣器:完成再生材料的预压实。 e、振动熨平板:完成再生层的整平成型。 这种再生机适用于小型冷再生工程,多以乳化沥青作为再生添加剂,一般不加新骨 料。当以水泥作为添加剂时,只能采取预先撒布的方式。 (2)带熨平板的中型再生机 结构如图 1.5 所示。 图 1.5 中型再生机结构 其工作装置及工作原理如图 1.6 所示,主要由以下几部分组成: 学院本科生毕业设计 5 图 1.6 中型再生机的工作装置及工作原理 a、转子:完成旧铺层的铣刨、破碎、新旧材料的充分、均和。 b、乳化沥青喷洒装置:作用同 1（1）c。 c、粒度调节装置:调节旧铺层材料的破碎粒度。 d、水泥稀浆喷洒装置:完成水泥稀浆添加剂的自动计量和均匀添加。 e、螺旋摊铺器:完成再生材料的摊铺。 f、振捣器:作用同。 g、振动熨平板:作用同 2(1)e。 这种再生机适用于中型冷再生工程,它既可以水泥、 也可以乳化沥青或两者结合作 为再生添加剂。水泥的添加既可采用预先撒布,也可采用稀浆自动添加方式。 (3)带熨平板的大型再生机 结构如图 1.7 所示。 图 1.7 大型再生机结构 其工作装置及工作原理如图 1.8 所示,主要由以下几部分组成: 图 1.8 大型再生机的工作装置及工作原理 a、接料斗:接受自卸卡车卸入的新骨料。 b、输送皮带:将接料斗内的新骨料按比例连续地输送到铣刨下的旧铺层材料上。 学院本科生毕业设计 6 c、 伸缩式转子:其液压伸缩式结构类似于摊铺机的液压伸缩式熨平板结构,为三段 式。 主要作用是收集路面铣刨机铣刨下的旧铺层材料并进一步进行破碎,对新旧材料进 行预拌和,然后把预混料输送给搅拌锅。 d、乳化沥青喷洒装置:作用同 2(1)c。 e、水泥稀浆喷洒装置:作用同 2(1)d。 f、搅拌锅:为双轴卧式结构,完成新旧材料的充分、均匀拌和。 g、螺旋摊铺器:作用同 2(2)e。 h、振捣器:作用同 2(1)d。 i、可变宽度高压实熨平板:作用同 2(1)e。 这种再生机适用于大型冷再生工程,既可以水泥、 也可以乳化沥青或两者结合作为 添加剂。水泥的添加多采用稀浆自动添加方式。 (4)不带熨平板的再生机 结构如图 1.9 所示。 图 1.9 不带熨平板的再生机结构 其工作装置和工作原理如图 1.10 所示,主要由以下几部分组成: 图 1.10 不带熨平板的再生机的工作装置及工作原理 a 转子:完成旧铺层材料的铣刨、破碎及新旧材料的充分、均匀拌和。 b 乳化沥青喷洒装置:作用同 2(1)c。 c 水泥稀浆喷洒装置:作用同 2(2)d。 d 破碎棒:作用同 2(2)c。 这种再生机适用于中型冷再生工程,既可以水泥、 也可以乳化沥青或两者结合作为 再生添加剂。 水泥的添加既可采用预先撒布,也可采用稀浆自动添加方式。 该机的一个 学院本科生毕业设计 7 重要特点是可以不调头施工。 以上四种冷再生机主机的适用范围只是从施工效率考虑,若单从功能考虑,则不受此限 制。 1.3、就地冷再生技术 道路就地冷再生是指充分利用现有旧铺层材料面层甚至基层，必要时加入部分新 骨料， 并按一定比例加入一定量的添加剂， 在自然环境温度下就能连续地完成材料 的铣刨 、破碎 、拌和 、摊铺及压实成型 从而得到所需性能质量的新基层的作业过 程 这是国外在世纪 ？年代后期迅速发展起来的一种新技术， 目前已成为国际上 道路维修改造的主要方法之一。 1.3.1、道路就地冷再生的适用范围 道路就地冷再生用于道路标高不受限制的道路，主要为一般公路。包括等外公路 及部分城市道路再生层。主要作为道路的基层、承载层 。原道路无论是什么结构均可 以进行冷再生， 只是冷再生时， 如何进行配比设计和掺加何种骨料的问题视道路的 等级再生层上应加铺沥青混凝土面层或封层不同而定。再生层上应加铺沥青混凝土面 层或封层处理 ，而交通量不大的等外公路无须加铺面层，可直接使用。 1.3.2、道路就地冷再生工艺优点 较之传统的道路维修改造方法，道路就地冷再生工艺有着无可比拟的诸多优点 （）成本低 根据国外的施工资料介绍 与在旧铺层上加铺新料的方法相比，浅层就地冷再生约 可降低成本 深层就地冷再生约可降低成本 （）提高旧路等级 可以通过基层承载力的提高从根本上实现道路等级的提高，这对低等级公路尤其有 特殊意义 （）结构的完整性 冷再生施工产生的均匀的较厚铺层内不存在传统施工方法中有时出现的较薄铺层 间的薄弱界面 （）不损坏路基 由于冷再生施工为一次性作业方式， 再生机组在暴露的路基上只通过一次 ， 所以与 传统施工方法相比机组对路基的损害较小 （）节约材料 所有旧铺层材料全部就地利用从而大大减少了新材料的用量，保护了资源 （）工期短 由于不存在旧料的运输问题， 不需要其他机械对旧料的靶松和破碎， 不需要大块材 学院本科生毕业设计 8 料的去除和专门破碎，更重要的是施工过程的一次性作业特点大大简化了施工程序 从而节约了施工时间 （）保护环境 因为旧料的利用大大减少了新材料的开采量， 也不存在旧料的运输和堆放问题 现 代再生机械所具有的封闭式控制添加系统， 不仅配比精确 ， 而且防止了粉尘的飞扬 从 根本上满足了环境保护的要求。 因此， 它无益于一项绿色道路维修改造技术。 图 1.11 就地冷再生工艺原理 1.4、产品市场前景分析 随之在国内大量交通新项目的确立， 特别是随着国家高速公路网规划(简称 “79l8 网” )通过国务院审议并正式颁布实施， 中国高速公路网的迅速扩张已进入了最高峰时 期。随着我国公路建设事业的迅猛发展，全国公路总量大幅度增加，特别是随着高等 级公路向柔性路面发展的趋势，沥青路面的增长将更加迅猛。随着道路服务年限的增 长，一些现存道路的内部结构也开始出现退化；许多早期建设的高速公路甚至已到了 当初设计的使用年限。 目前，我国在上世纪 90 年代以后陆续建成的高速公路已进入大、中修期，翻挖、 铣刨的沥青混合料被废弃，一方面造成环境污染，另一方面对于我国这种优质沥青极 为匮乏的国家来说是一种资源的浪费，而且大量地使用新石料，开采石矿会导致森林 植被减少，水土流失等严重的生态破坏，按照沥青的设计寿命（15 年20 年） ，从现 在起，每年有 12%的沥青路面需要翻修，旧沥青废弃将达到每年 220 万吨之巨，如能 加以利用，每年可节省材料 3.5 亿元人民币，而这个数字是以每年 15%的速度增长的， 10 年以后，沥青路面的大、中修产生的旧沥青混合料将达到 1000 万吨，届时通过再 学院本科生毕业设计 9 利用每年可节省材料费 15 亿元， 否则这些为数巨大的沥青混凝土层翻挖后只能白白地 废弃掉，不仅浪费资源，也会对环境造成严重污染。 鉴于有限的资金投入和可利用资源，我国公路建设工作的重点已逐步开始从道路 的新建转向对现存道路的维修养护和延长现存道路的服务年限。作为对现存道路内部 结构的保护，频繁和主动的道路预防性维修及修复措施已被普遍地采用。道路的所有 者或建设者们就必须努力去寻求更经济、更合理和更高回报的道路建设和维修养护施 工工艺及施工设备。 然而道路就地冷再生机正是满足现在公路要求的现代维修养护机械设备的其中一 种，再加上就地冷再生机与其他再生机械相比的诸多优点：再生材料的利用率高；对 环境污染少；维修施工时间短；施工过程中公路禁行时间短，经济损失小；施工后的 路面质量高等。因此，在我国高等公路的维修养护中，大多数采用就地冷再生，在我 国最近的翻修施工中也得到了证明。河南省濮渠公路的改造翻修中引进了德国 wr2500 型就地冷再生机械，并且在改造过程中和改造后都取得了很好的效果。 总之，展望未来的道路维修养护情况，在今后的旧沥青路面的改造翻修过程中， 就地冷再生机会得到大规模的应用。就地冷再生机械产品的开发和应用都会有很好的 发展前景。 我们这个项目也是基于上面诸多的情况和结合我们本科生的知识水平和部分院校 在这方面的研究成果，以及现代就地冷再生机开发的重要性提出的。我也希望能通过 我的研究设计，为今后的进一步开发研究提供一定的贡献。 学院本科生毕业设计 10 第二章 道路就地冷再生机的总体方案设计 本章节主要描述了道路冷再生机的总体设计方案、再生机的主要工作参数，并对 整机的各个系统部分分别的进行设计概述，使整机的构造和设计任务在设计中更加具 体。主要包括动力系统、工作装置、行走和制动系统、电气系统以及喷洒系统，并且 分别对本机中的各个系统的初步设计进行概述。通过本章的说明可以对冷再生机的整 体的工作和结构特性有个整体的了解。 2.、道路就地冷再生机的总机设计 就地冷再生所需要的施工机械可分为冷再生主机， 专用配套机械和通用配套机械 ， 冷再生主机主要有： 中型履带式多用途再生机，大型专用履带式再生机和专用配套设备主要有水泥中型轮 胎式多用途再生机稀浆搅拌运输车 通用配套设备主要有乳化沥青运输罐车 液态沥青 保温运输罐车 平地机 铣刨机 新骨料运输卡车及压路机等 道路冷再生机主要分为结构件、动力系统、控制系统（电气及液压系统） 、铣削及 其拌和转子、喷洒系统、转向系统、制动系统等几大部分。 国外比较先进水平的道路就地冷再生机械的技术有如下新特点：铣削系统的参数 控制采用闭式的自动控制系统，可以根据具体的路面情况自动的调整其参数，并且铣 削转子的转速也可以根据路面情况进行变速以达到最好的拌和铣削效果，达到满意的 沥青材料的颗粒度。采用低速大扭矩马达直接驱动或高速行走方案的液压全轮驱动系 统，采用手动伺服控制、电液控制或电液比例控制等控制系统。驾驶室、整机外观造 型和色彩采用工业设计原理，驾驶室内部采用人机工程学原理设计，操纵环境向轿车 的内部装饰方向发展，提高整机的美学功能和操纵舒适性。采用流线的外观设计、合 理的总体布局以及鲜明光泽的外观涂漆更具现代的气息。另外还可选配冷暖型空调系 统、音响系统。结合现代工程机械的发展的大方向，道路冷再生机械也实现了机电液 信一体化，其中的剂料的添加喷洒系统都是由其计算机系统控制精确计量的。小型的 就地冷再生机械其中的后轮还可以摆动到其转子铣削宽度的内部可以实现靠边的路面 可以全部铣削到等。 根据毕业设计要求以及参考国外先进的就地冷再生机的制造设计技术，在此毕业 设计中，主要参考维特根的 wr2500ks 的一些参数结构。主要系统的设计与各个结构 的布局，也参考一些相关的成型的产品，结合计算选择其零件。以下是其就地冷再生 机的基础设计。整机设计图如图 2.1 所示： 学院本科生毕业设计 11 1转向液压缸 2转向拉杆 3行走马达与轮边减速器 4转子提升臂 5车轮总成 6车架 7驾驶室 8喷洒装置 9水箱 10转子总成 11转子 12发动机 13液压油箱 14燃油箱 15转向泵 16行走泵 17辅助液压泵 18减速器 19转子轴 图 2.1 道路冷再生机的总体装配图 学院本科生毕业设计 12 2.1、动力系统 本机采用康明斯 qs15-600 蜗轮增压式大功率大扭矩柴油发动机，符合目前实 施的欧美非公路用机动设备的第三阶段排放标准(tier 3)。该发动机实行了全电控， 可以使发动机输出 360600 马力变化的功率， 满足不同工况下发动机在最好的工作状 态的使用要求。具有较大的散热面积的冷却器，风扇装有自动控制装置。在较好的布 置之下，发动机的所有维护和保养均可以在地面上进行，车辆的左右上面均设置有窗 口可方便的对发动机实施检查维修。 发动机具体参数如下 表 2.1 发动机 康明斯 汽缸数目 6 额定转速 1800r/min 型号 qsx15-600 输出功率 440kw 最大扭矩 2780n.m1400r/min 冷却方式 水冷 排量 15l 全负荷油耗 1.5m/r 2.2、工作装置传动系统 本就地冷再生机的工作装置是通过机械传动来实现的，由发动机的分动箱分配出 来的动力通过离合器、 联轴器传输到工作装置的 3 级减速器， 实现其传动比为 11 的传 动，再通过带轮带传动最终传到铣削转子上，驱动转子转动。其中的皮带采用能传动 其大扭矩的窄 v 带，能够保证工作装置再大的工作阻力下长时间不间歇正常工作。并 且在大扭矩的发动机的驱动下能满足各个工况的工作。 2.1.3、行走传动系统与制动系统 本机的行走和制动是通过液压驱动的，并且能使每个行走轮都是通过其各自的马 达驱动，通过轮边减速器和制动器的结合来实现行走和制动的。行走和制动的液压系 统的原理图如图 2.2 所示，行走的传动路线是发动机分动箱行走液压柱塞变量泵 控制阀行走液压柱塞变量马达驱动轮。液压泵和马达都采用变量的，再生机工 作和行驶速度可实现无级调速。通过操纵变量泵手动换向阀改变液压马达液压油的流 向，可实现再生机的前进方向和停车。行走系统所有的液压元件都是选用著名品牌， 并且通过合理的匹配使各个元件都能达到最高的性能。车辆的制动由静液压传动系统 和多片制动离合器实现。液压油通过其行走泵提供的液压油实现的。在再生机工作的 过程中，通过控制液压系统实现了行驶在 015m/min 范围内的行走,而在非工作状态 下,冷再生机可以实现 200m/min 的行驶速度,增强了本机的机动性能。 学院本科生毕业设计 13 112345 12 78 9 1011 图 2.2 冷再生机的行走制动液压系统 1- 变量马达；2、8- 电磁阀；3- 单向分流阀；4- 三位四通手动换向阀；5- 制动器； 6- 压力表；7- 变量泵；9- 截止阀；10- 滤油器；11- 冷却器；12- 液压油箱。 学院本科生毕业设计 14 图 2.3 冷再生机的制动原理图 1- 制动踏板 2- 推杆 3- 主活塞缸 4- 制动缸 5- 油管 6- 制动轮缸 7- 轮缸活塞 8- 制动鼓 9- 摩擦片 10- 制动蹄 11- 制动底板 12- 支撑销 13- 制动蹄复位弹簧 2.4、转向传动系统 转向系统为液压传动。转向系统的液压元件组成与工作原理如图 2.3 和图 2.4 所 示。传动路线是：发动机齿轮泵控制阀液压缸。本就地冷再生机采用的是轮式 四轮转向，可以使长大 10 米的机器以较小的半径实现转向，提高机器的机动性能。在 前后转向轮支撑支架上有转向支板、转向支架、连杆组成的转向机构。驾驶人员可以 通过控制台设定转向的扭矩控制转向的速度，操纵方向盘控制转向液压泵可使驾驶人 员轻松的实现转向。 学院本科生毕业设计 15 、 图 2.4 前轮的转向机构示意图 发动机 1 2 3 4 5 6 6 7 图 2.5 转向液压系统原理图 1- 滤油器；2- 齿轮定 量泵；3- 变向组合阀；4、6- 液压锁组合阀体； 7- 后轮转向液压缸。 学院本科生毕业设计 16 图 2.6 转向液压系统结构图 1.齿轮泵 2.转向油缸 3.转向油缸轴 4.单向阀 5.液压转向器 6.胶管 2.5、辅助液压缸传动系统 辅助的液压系统主要是在冷再生机工作装置的液压缸，通过反馈的控制传感器电 路等自动实现铣削深度和拌和空间的大小的控制。可以使在不同的路况和施工条件下 达到较好的铣削破碎效果。并且在下板的液压缸对其的压力使施工过的沥青路面满足 一定的压实度和平整度，便于进一步的压实施工。辅助液压系统的作用是控制铣拌转 子大臂的升降、转子罩尾门的启闭和后轮的转向。该系统由几组电磁阀来控制各油缸 运动。电磁阀组为并联阀组，各阀组基板相连，基板进油口与单路稳定分流阀相连， 阀组出口与集流块相连，供油控制阀组为整个系统提供高压油。当供油电磁阀不通电 时 p 口与 t 口相通，系统液压油卸荷，整个系统不能工作；当供油电磁阀通电时 p 口 与 t 口断开，为整个系统提供高压油，系统处于工作状态，溢流阀设定压力 16mpa， 保护系统元件。 铣拌转子的升降。操纵电磁阀开关，液流从电磁阀流出经液控单向阀和单向节流 阀进入大臂提升油缸的有杆腔和无杆腔，活塞杆收缩或伸出，大臂带动转子升降。当 转子下降时，油缸有杆腔液压油流出，经 a 口单向节流阀，油液流量减小，使转子速 度下降不至过快。当电磁阀开关处于中位时，无论工作装置在何位置，液压锁把油缸 锁住，保证拌和深度不变。 当操纵尾门电磁阀开关时，则可以控制尾门油缸的运动，实现尾门的开关，并可 固定在一定的开度状态。为了可以控制尾门的启闭速度，在尾门油缸的进出油口安装 有单向节流阀。 学院本科生毕业设计 17 当操纵后轮转向电磁阀开关时，则可以控制后轮的转向，左右转向角的大小利用 接近开关实现自动控制，并具有自动回中功能。液压锁把油缸锁住，保证后轮转向的 可靠性。 图2.7 辅助液压系统 1.护罩 2.胶管 3.单向阀 4.尾门油缸 5.后轮转向油缸 6.测压接头 2.6、电气系统 24v(80a)三相交流发电机系统。全系列工作照明系统，包括两盏带磁铁底座，它 可用在任何需要安装照明灯的地方。在驾驶室内安装有照明灯以及空调装置，可以使 施工驾驶人员在炎热的天气舒适的施工操作。 2.7、喷洒系统 本机配置有三套再生喷洒装置，包括泡沫沥青喷洒，水喷洒以及水泥等其他浆料 的撒布装置，可以满足多种旧路面的冷再生要求。只有水喷洒有完整的装置系统，安 置一个有电动的泵和控制计量系统，可以准确添加水的量，使再生后的沥青材料达到 好的性能要求。供水液压系统由串接在行走泵后的液压泵、和水泵联接的液压马达及 相关管路组成，喷洒系统在转子拌合物料时，把适量的水喷进转子罩内，使物料获得 均匀的、合乎要求的湿度。喷洒用水要求是清水，由水车供应，水车在冷再生机前面， 用水管连接在冷再生机前端的接口上，接口处用消防快速接头，便于拆装。离心水泵 把水从水车吸出，加压输送到喷头处，喷到转子罩内。流量控制阀是个球阀，通过推 拉软轴控制其开度，从而控制水的流量。涡轮流量计 7 内部叶轮的转速和流经的水流 量成正比，叶轮旋转使检出装置的磁路发生周期性的变化，检出线圈两端感应出与流 量成正比的电脉冲频率信号，经前置放大器放大后送至驾驶室内的显示仪表。冬季不 学院本科生毕业设计 18 用时，应将泵体与输水管路内的水排放干净。其他的喷洒系统以简单紧凑的喷洒装置 在冷再生机上没有设置专门的喷洒计量装置，喷洒动力装置以及控制装置，只有输送 和喷嘴等装置，其余辅助装置都可以方便的安装在专用配套机械，在配套机械上动力 装置和控制台，动力可以通过液压传动，驾驶员可以通过控制台控制整个喷洒装置的 工作，满足不同工况的使用要求。施工过程中喷洒系统的工作过程如图 2.5 和图 2.6 所是示。 图 2.8 喷洒系统的结构与工作过程 图 2.9 水泥撒布装置的工作过程 2.8、铣削及其拌和转子 转子（图2.7）铣削过程做上切运动，即工作过程为逆铣（图2.6） 。工作过程中车 辆的行驶速度最高达到15m/min,转子的转速也能达到70r/min，以及调整合适的拌和空 间（图2.8）能是沥青混合料达到需要的要求，达到好的拌和效果。转子上的200把刀 具使旧沥青混合料有很好的颗粒度。刀具为子弹形(参见图2.9)，刀具底部为五角形， 学院本科生毕业设计 19 插入安装座，由带有自锁功能的螺钉固定。在工作过程中，刀具可以在刀座内自由的 转动，使刀具四周能够均匀的磨损，延长刀具的寿命。 图2.10 转子图 图2.11 不同铣削深度下的拌和空间大小 图2.12 铣削工作装置的总成图 2.2、道路就地冷再生机的施工工作参数指标 在现代的工程机械中，就地冷再生机的工作施工等标准还没有建立完全，尤其在 国内冷再生机才刚刚起步，但是在路面施工机械中，就地冷再生机的工作原理与稳定 土拌和设备以及冷铣刨机的工作原理相同。所以我们可以参考起以上两个设备的施工 标准和参数指标要求。 学院本科生毕业设计 20 在冷再生的施工过程中的主要指标参数要求主要有：再生机械的生产率，添加料 的类型和用量， 再生后路面沥青混合料的平整度和颗粒度以及压实后路面指标要求等。 在大中型带熨平板的冷再生机械中，还有其再生后的摊铺新路面指标参数要求。 道路就地冷再生是国外 80 年代后期迅速发展起来的一门新技术,在国外被广泛地 应用于旧路维修改造、 升级中。 道路就地冷再生技术是指充分利用现有旧路材料(面层 和部分基层),按照新的设计要求,选择性地掺入适量的骨料,按比例加入添加剂(水泥、 石灰、粉煤灰、泡沫沥青和乳化沥青等)和适量的水,在自然环境状态下就地连续地完 成旧沥青路面的铣刨、破碎、拌和和摊铺,随后进行找平及压实,形成具有所需性能、 质量满足要求的道路新基层。 在旧路维修改造中应用冷再生技术可大大简化施工工序, 同时可节约材料、缩短工期、保护环境、节约成本、提高效益。 通过水泥混合料的实验表明：水泥剂量小于 4.8%时,再生料的抗压强度不能满足 要求;水泥剂量为 5%；5.2%；5.5%时,再生料的抗压强度满足要求,但从经济的角度考 虑,采用 5.2%的水泥更为合理些。各技术指标的实测结果见表 2.1。 水泥再生混合料的级配 表 2.2 在我国的就地冷再生的应用实例中也可以总结就地冷再生的施工指标。比如：山 东省泰安市东平县公路站完成的“旧沥青路面材料再生利用技术研究与开发”是一种 将旧沥青路面材料、经过技术处理，掺加再生剂后重新拌制成符合路用性能的再生沥 青混合料及其路面铺筑等工艺。它主要解决了旧料回收加工，再生剂配制应用，再生 路面结构设计及施工程序，特别是应用阳离子乳化沥青冷再生的施工艺设计等关键技 术。其关键技术指标为：旧料利用率 4065%，再生路面弯沉值 0.48，摩擦系数 0.52， 平整度 99%，完好率 99%。该再生剂配制应用技术具有简便易行、成本低廉、再生效果 优良等优点。 施工中因每次开始和终止而形成的横穿作业面的横向接缝是不连续的。 每次停机, 即使仅需几分钟用于更换罐车,也将形成一个严重影响再生材料均匀性的横缝。因此, 施工中应尽量减少停机现象。在不可避免的情况下,应对所形成的横缝进行认真处理。 在临时停机后重新开始施工时,整个再生机组应倒退 1.5m2m 的距离到达再生过的材 料上,以保证开始施工后所有材料均得到处理。 上一作业段压实时,要预留 5m8m 不进 行碾压,待下一段碾压时一并压实。 由于再生机开始工作时要使转子全部下切到再生层 学院本科生毕业设计 21 的底部来打碎再生料,前进速度为 0,从而造成翻松的再生料不均匀,为此需人工进行 翻拌后将坑槽找平。 为了避免相邻作业面间存在未再生的夹带,以保证纵缝处再生料的 连续性,纵缝处要有一定的搭接,具体可根据作业幅数确定搭接宽度,一般为 10cm 25cm。大面积冷再生施工前,要进行试验段的铺筑,以验证冷再生结构层的强度、压实 度等是否能够达到设计要求,否则应采取相应的措施加以调整。 基本要求冷再生过程中 有如下基本要求:a) 冷再生混合料应符合设计要求;b) 水泥用量和混合料级配应按设 计控制准确;c) 混合料应处于最佳含水量状况下,用重型压路机碾压至要求的压实度, 从加水拌和到碾压终了的时间不应超过 3h4h,并应短于水泥的终凝时间;d) 碾压检 查合格后应立即覆盖或洒水养生,养生期应符合规范要求。 2.3、道路就地冷再生机的主要铣削参数的选择 本设计产品参考国内外同类产品，为市场常用的中型冷再生机械，在同类产品的 基础上，加大发动机功率，提高冷再生深度，使该机具有多种用途：能拌和稳定土， 铣刨旧沥青路面，就地冷再生有粘结料或无粘结料的路面，由于本设备实现国产，在 价格上具有竞争优势。其具体参数如下： 最大工作宽度：2400mm 工作深度：0500mm 转子直径：1480mm 整机自重：30000kg 整机工作速度：015m/min 行驶速度：040 m/min、080 m/min、0200 m/min 整机尺寸：933mm 学院本科生毕业设计 22 第三章 总体参数以及装置零件的选择与计算 本章节是道路冷再生机的主要设计计算部分。在本章分别对本再生机的总功率和 发动机的选型的确定，各个部分总成的选择以及主要零件的选择计算。通过本章的计 算可以具体确定再生机的各个部分的零件型号，整体车架底盘的结构类型。并对所选 零部件结构强度和性能进行校核。保证整机达到较高的性能，满足设计参数要求。 3.1、整机牵引力与牵引功率 3.1.1、整机牵引力 轮胎车辆的最大牵引力出现在发动机输出最大扭矩时，即应该是在车辆工作过程 中或者是在爬坡工况时。 则车辆的最大驱动力: maxk p max 322 ek k dd mim pkn rr = （3-1） 式中： e m 为驱动系统分得的发动机转矩，为 20%-30%，取 25% rd轮式车辆驱动轮的动力半径，为车轮中心到驱动力 pk之间的距离； 传动系统的效率，应该考虑液压系统的效率；=80%； i传动系（从发动机到车轮）的总传动比。 2 1400 467 3 = e n i n 。 式中：ne为发动机转速 n2为驱动轮的转速： 2 15 3 /min 21.615 = d v nr r 式中：v车辆行走速度 车辆的滚动阻力 pf： 300000 0.018 5400pg fn f = （3-2） 学院本科生毕业设计 23 式中：g车辆的自重力； f滚动阻力系数，本计算中选 f=0.018。 最大的有效牵引力： 322000 5400316600 maxmax pppn kpkf = （3-3） 3.1.2、牵引功率 整机最大的牵引功率的车辆工况可能是在行驶最大速度时，或者是在车辆爬坡过 程中。 （1） 、当车辆以最高行驶速度行驶时（假设发动机在额定工况下工作） ： 冷再生机牵引力： 27800.945max 1 1 0.8112.6 1 mi mk pkn k rrr ddd = （3-4） 式中： 1 3 1800 45 40 e n i n = 式中： 1e n 为发动机额定转速 3 n 为驱动轮转速 3 200 3 /min 21.615 d v nr r = 应全部去掉！ 有效牵引力： kp1k1f p=p - p =112.6- 5.4=107.2kn 此时的牵引功率： =107.2200/60357.3 111 npvkw kp （这应是最大功率） （2） 、当车辆爬坡受到行驶阻力最大时（假设此时的行走速度为 15m/min） ： 冷再生机牵引力： max 2 2 160 2 mi m k fkn k rr dd = 有效牵引力： 学院本科生毕业设计 24 22 1600005400154600 kpkf pppn= 此时的牵引功率： = 222 15460015 / 6038.7 kp npvkw 所以整机最大的牵引功率为：142.7kw。 工况为：在车辆以最大速度行驶时。 3.2、冷再生机的工作功率 3.2.1 铣刨转子简介 铣刨转子（图 3.1）是铣刨机作业的工作装置，通过转子的旋转运动和设备的直线 行走运动合成实现铣刨作业。呈螺旋状对称排列的刀具，在转子旋转铣削的同时，将 铣下的废料向转子中央聚集，并通过抛料板将废料