毕业设计（论文）-2m铣刨机行走系统设计.doc

装订线毕业设计（论文）报告纸二 一 一 届 毕 业 设 计2m铣刨机行走系统设计学 院： 工程机械学院 专 业：机械设计制造及其自动化姓 名： 学 号： 指导教师： 完成时间： 2011年6月16号 摘要随着公路交通事业的发展，以大型铣刨机为主要设备的机械化养护作业方式已经在我国广泛采用。大型铣刨机行走系统一般都采用四轮独立液压驱动，而路面的损坏程度、路面材料的硬度、铣削层的深度以及刀具的情况等都会对行走液压驱动系统产生影响。为了提高铣刨机的使用性能和工作可靠性，保证铣刨机具有较高的生产率和作业质量。本文对2米铣刨机的行走液压系统进行了研究。在对2米铣刨机国内外技术现状调研的基础上，确定了2米铣刨机行走系统的参数；分析了履带式铣刨机的运动学和动力学特性；设计了路面铣刨机行走液压系统,完成了行走液压系统主要参数的设计计算、元件选型和校核。探讨了了液压系统的控制方式。关键词:履带式铣刨机，行走系统，液压系统，设计AbstractWith the development of road transport, the mechanical maintenance operations, using large milling machine as the main equipment, have been widely used on the highway. The moving system of milling machine is generally four-wheel independent hydraulic driving. The damage extent of the roads, the hardness of the road, the depth of the milling and the condition of the tools will have an impact on the moving hydraulic driving system.In order to increase the operation performance and reliability of milling machine, ensure the milling machine with higher productivity, operation quality and economic benefit, increase the performance of milling machine, the moving system of 2-meter milling machine have been discussed and designed in this paper.On the basis of analyzing the performance requirements of the 2-meter milling machine and moving system conditions, the overall parameters of the 2-meter milling machine have been determined; kinematics and dynamics analysis of the track milling machine have been done; power analysis of the moving system and milling rotor system have been done. According to the rules of kinematics, dynamics of 2-meter tracked milling machine and the requirements of milling machine moving system, the hydraulic moving system and automatic power distribution control programme which meet the operating characteristics of the milling machine have been designed; the main control programme of hydraulic system and the match parameters between hydraulic moving system and engine have been determined.Keywords：track milling machine，moving system，hydraulic system，design目 录第一章 绪论.11.1路面铣刨机国内外研究状况11.1.1国内沥青路面铣刨机的发展概况.11.1.2国外沥青路面铣刨机的发展概况.21.1.3国内外铣刨机的发展趋势.51.2课题研究的意义.6第二章 行走系统的分析.72.1履带铣刨机行走机构的动力学分析及行走系统的功率分析72.1.1铣刨机行驶系统的动力学分析.82.1.2履带式铣刨机的动力学分析.92.1.3附着条件决定的最大切线牵引力.102.1.4行走系统功率分析.102.1.5铣刨转子的功率分析.112. 2行走系统底盘件分析122.2.1三轮一带与张紧缓冲装置配套厂家的选择.132.2.2导向与张紧缓冲装置的设计计算.13(1)结构组成及工作原理.14(2) 设计参数.14(3) 导向与张紧缓冲装置的设计参数分析.141) 履带的静态张紧度.142) 张紧油缸的初张力.153) 张紧油缸的工作压力P.164) 张紧油缸工作行程S1的确定.165) 缓冲弹簧的弹性行程S2.166) 缓冲弹簧的预紧力Pd和最大弹性行程时的张力.17第三章 行走液压系统设计及校核.203.1行走液压系统的基本要求203.2 2m铣刨机行走液压系统设计203.3行走液压系统工作压力匹配253.4行走液压系统关键参数的设计.253.4.1机器的角功率Pj.253.4.2液压马达的参数设计.263.4.3液压泵的参数设计.273.4.4液压元件选型.283.5行走液压系统校核.283.5.1泵校核.283.5.2马达校核.29第四章 行走液压系统的控制.324.1铣刨机功率自动分配及控制324.2行走液压系统与发动机匹配354.3行走液压系统的无级调速394.3.1容积调速回路.394.3.2闭环电液伺服控制系统. .41第五章 结论.44致 谢45主要参考文献.46第一章 绪论1.1路面铣刨机国内外研究状况铣刨机是通过机械传动或液压传动使铣刨工作装置旋转，由升降装置完成铣削深度的控制，由液压行走驱动装置使机器运行，完成铣刨作业进给和行驶的一种自行式路面机械。它主要用于公路、城镇道路、机场、货场、停车场等面层的开挖翻修；可以高效地清除路面拥包、油浪、网纹、车辙等，开挖路面坑槽及沟槽，还可用于水泥路面的拉毛及面层错台的铣平等。由于该设备作业效率高、施工工艺简单、铣削深度易于控制、操作方便灵活、机动性好和铣削下来的旧料可回收利用等特点，故广泛用于沥青路面的养护作业中，现已成为沥青路面养护施工机械的主要设备之一。1.1.1国内沥青路面铣刨机的发展概况国内铣刨机的发展比较晚，自20世纪80年中期起步，主要结构形式有两种一种是在农用轮式拖拉机上加装铣削装置构成简易型冷铣刨机，其结构简单，适用于中等强度以下的沥青路面铣削。如:湖北襄樊公路机械厂以铁牛55型拖拉机为底盘，研制了一种简易的1m铣刨机。1987年江苏镇江路面机械厂参照国外的铣刨机机型研制出宽为0.5m铣刨机。铣刨深度为60mm，行走为液压驱动，工作装置为机械驱动，1990年天津道桥处机修厂也研制出了LX-1000铣刨机，宽度为1m，深度80mm，行走和工作均采用机械驱动。到20世纪90年代，由于高速公路的建设和快速发展，路面的养护也愈来愈迫切，高效率高质量的机械化养护设备日益成为公路交通行业关注和研究的课题，作为主要养护设备之一的铣刨机在近几年得到了飞速的发展。1999年，镇江华晨华通路面机械有限公司在吸收国外先进技术和经验的基础上，开发和研制出LXZY1000铣刨机，宽度1m，全液压驱动。一年后，有开发出国内第一台1m带回收皮带的铣刨机，填补了国产铣刨机物回收装置的空白。大约从 2000年开始，国内才开始设计和制造具有现代化液压技术和电子控制技术的大型路面铣刨机，国产铣刨机更多地借鉴了欧洲铣刨机的技术和经验。在动力、液压和控制系统上均采用了国际化的配置，从系统配置上可以说我国的铣刨机达到了国际先进水平。如西安筑路机械有限公司的LX200铣刨机、陕西建设机械股份有限公司的CM2000和西安宏大交通科技有限公司生产的CM2200、M1900和CM1200，不但拥有完整的知识产权，且在整机系统、制造工艺等方面已达到了国际先进技术水平。表1.1国内主要生产厂商及主要机型情况表生产厂商型 号铣刨宽度（m）行走方式控制方式陕建机械有限公司CM20002.0履带式数字电子西安宏大交通科技有限公司CM19001.9履带式数字电子CM12001.2轮式数字电子西安筑路机械公司LX2002.0履带式数字电子徐州徐工筑路机械有限公司XM2002.0履带式数字电子XM1011.0轮式XM1001.0轮式镇江华晨华通路面机械有限公司LXZYH20002.0轮式数字电子LX10001.0轮式沈阳北方交通工程公司KFX22002.2履带式数字电子KFX20002.0履带式数字电子KFX10001.0轮式天津鼎盛工程机械有限公司LX10001.0轮式总之，国内铣刨机与国外的机型相比，国产的路面铣刨机更多的借鉴了欧洲铣刨机的经验和技术。动力系统、液压系统和控制系统上均采用了际化的配套，可以说系统的配置达到了国际先进水平。从知识产权角度来衡量，国产路面铣刨机中，徐工的XM系列铣刨机，陕西建设机械股份有限公司生产的CM2000以及西安宏达交通科技有限公司生产的CM1900和CM1200，其整机的结构设计、系统设计以及数字网络控制系统的软件设计，都是通过广泛的国际合作而完成的，不但拥有完整的知识产权，而且在整机系统设计、控制系统及其软件设计和制造工艺等方面均达到国际先进水平。1.1.2国外沥青路面铣刨机的发展概况国外路面铣刨机的发展和工程应用具有较长的历史，积累了丰富的经验。主要的生产厂商有德国维特根(Wirtgen)、美国的RoadTech公司、CMI公司、Caterpillar公司。国外生产的铣刨机己形成系列产品，生产率达到150-2000，一次铣削深度为60-320mm。20世纪50年代，日本研制了国产1号电热式铣刨机，它是在平地机上安装了一个加热装置，后部装备铣刨器，边加热边铣刨，加热宽度为2m，铣深只有20mm，工作速度也只有0.12km/h。20世纪60年代，日本又在平地机上改装成了世界上第一台冷式铣刨机，铣刨宽度2m，铣刨深度30-50mm。20世纪70年代以来，随着沥青路面旧料再生技术的发展，德国、美国、瑞典、意大利等国家也相继开发了沥青路面铣刨机。其中德国维特根(Wirtgen)作为以生产沥青路面铣刨机的专业公司，1971年该公司开发的装有红外线路面预加热系统的小型铣刨机，它的出现开创了道路养护施工新纪元，并很快为承包商所接受。到1970年代中期全欧洲已有一百多台这样的铣刨机在使用。十年后，维特根公司又开发了带直接收集旧料装置的小型冷铣刨机，并迅速推广。1990年代初，维特根公司的铣刨机的大型化、系列化、液压及控制技术得到显著提高，迄今为止，己发展成为全球产量最大、品种最齐全、技术水平最高的铣刨机专业厂商，并以铣刨机为基础，开发了沥青路面冷、热再生设备，其中W2200代表了当今冷铣刨机技术的最高水平。发动机是卡特彼勒421kW，动力强劲生产率高;四条履带，驱动系统可以无级调速而不必在行走档和工作档之间切换，二级输送带可液压折叠，使得整机长度减短，运输方便;采用快速换刀系统，可减少更换刀具的时间;采用FCS(Flexible CutterSystem)系统，可改变铣刨宽度;转向通过手柄控制，有四种转向模式;控制系统采用CAN-Open总线技术，可靠性提高;人机界面可以随时提供发动机所有运行参数以及本机运行状态的其它主要信息;装有WIDIS诊断及维护系统，实现故障自动报警。美国的CMI公司、意大利的Bitelli公司、Marini公司，Caterpillar公司均在1990年代初开发了自己的冷铣刨机，尤以意大利Bitelli公司的技术水平发展最快，它的SF系列产品在技术与性能方面几乎可完全与Wirtgen公司的产品媲美；而美国的CMI公司自1976年生产了世界上第一台专业的路面铣刨机以来，根据本国93%的路面为沥青混合料路面的特点，开发了从200HP的小型市政用机型到全世界最大的1200HP机型。铣刨宽度由0.3m和4.2m，铣刨深度由25mm至450mm，尤以大型冷铣刨机在同类铣刨设备中独领风骚。该公司的产品大多为三履带驱动，特别是大型冷铣刨机；输料装置的二级输料皮带可摆动到60。戴纳派克公司从1978年开始生产铣刨机，通过不断的改进与创新，PL2000S可代表该公司的最新水平。该机采用康明斯发动机功率为448kw，配有全套电子发动机控制装置；整机只有一个操作台，操作台可在驾驶台宽度范围内左右移动；采用四履带驱动，每条履带都安装了电子比例调速器和防滑控制装置；控制器是专利设计的PLC控制器和CAN-Bus总线控制系统完成对整机的控制和故障诊断；可选配摄像监控系统，可提高设备操作的安全性，使得驾驶员独立一人也可方便的进行操作。美国RoadTech公司开发了铣刨宽度为0.3m-4.2m的铣刨机，其铣刨机产品铣刨宽度为2500mm以下的全部采用三履带驱动，而其它机型则采用四履带驱动；所有的铣刨机都配备双向操作，使其在反向行走时也可铣刨；有些机型上配备适应侧向铣刨的不同宽度的铣刀及其附件，使得RoadTech公司的铣刨机使用更加灵活。RoadTech公司铣刨机的铣刨毂用VCS(Variable Cutter System)系统，该系统的功能与维特根FCS(Flexible Cutter System)系统相同，即不用卸掉铣刨毂组件就可以改变铣刨宽度，可以实现一机多用，使铣刨机具有较高的性价比。意大利的Bitelli公司从上世纪80年代起就开始生产铣刨机。铣刨宽度为0.6m-2.01m，该公司的最新机型是该公司的最新机型是SF2OOR铣刨机。该机型是SF200L机型的发展和改进之作，不仅继承了SF20OL机型同样的特征，SF20OR选用戴姆勒克莱斯勒公司的OM502LA全电控发动机，功率比SF2OOL的大 10kw。美国的caterpillar公司从上世纪90年代开始生产铣刨机，主要有PM-465、PM-565B两种机型。Caterpillar公司的铣刨机严格按照Caterpiliar的工艺标准采用原厂的发动机和可靠的电控系统。履带系统及张紧轮采用技术成熟的原厂小型推土机D3级D4的履带组件。国外铣刨机的相关参数可以参见下表：表1.2 国外主要路面铣刨机主要技术指标 生产厂家 型号铣刨宽度（mm）铣刨深度（mm）工作速度（m/min）行驶速度（km/h)发动机功率（kw）结构质量（t） 德国WirtgenW500500160108797.41000C1000100/180108104151300DC1320300314.529724.51500DC1500300314.529724.71900DC1905300314.529725.32000DC2010300314.529725.4意大利BitelliSF100100025040613113.5SF200L2000320304.537028.7美国CaterpillarPR10530515297.55-867.27.7PR4501905254532-3335.824.95瑞典DynapacPL50050080131062.57.1PL20001980150263.329431.7MariniMP20002010320334.736127纵观各个生产厂商，虽然各个参数不尽相同，但是在铣刨宽度差不多的情况下，相应主要的参数数值还是比较接近。目前全世界冷铣刨机的年产量大约为2000多台，铣刨宽度在1500以上的冷铣刨机占总量30%以上，维特根公司的铣刨机产量最大，约占总量的55%以上；其次为CMI公司，约占13%以上；其余的被上述其他公司所分配。1.1.3国内外铣刨机的发展趋势国外的 Wirtgen、Dynapac、Caterpillar、Roadtech 等技术先进的铣刨机生产厂家，在现有技术的基础上，不断地研究新技术、新工艺，进一步提升铣刨机的性能。特别是 Wirtgen，一直是铣刨机技术发展的领航者。维特根的铣刨机性能和技术水平一直处于领先地位，是大多数厂家跟随和模仿的对象。维特根的铣刨机采用了大量新技术、新工艺，铣刨机的性能更加优越，操作更容易，作业质量更好。维特根铣刨机的优越性主要有以下几个方面：独有的 FCS 通用铣刨系统。此系统可以让一台铣刨机根据需要更换不同的工作装置，达到不同的铣刨宽度，提高了设备的通用性，可显著提高用户的运营经济性。快换刀具座系统。大多数厂家的刀具座焊接在刀具基座上，但是刀具座在铣刨过程也受到比较严重的磨损，磨损到一定程度，需要更换刀具座，更换时，首先需要用碳弧气刨等方法切下损坏的刀具座，再将新刀具座焊接到位。这种方式有很多缺陷：更换工作周期长，劳动强度大；新刀具座焊接位置不准确。维特根的快换刀具座系统，刀具座与刀具基座之间通过螺栓或键等连接方式，可有效解决这个问题，降低劳动强度，提高了工作效率。 先进可靠的控制系统。由于铣刨机的动作复杂，操作性能的好坏严重影响铣刨机的使用性能和作业效率。维特根的操作系统采用大量的新技术，操作性能良好。功率自适应系统，可以根据实际的铣刨阻力，适时调整行走速度，保证铣刨作业的最佳效率。故障监控和报警功能，有效的保证机器安全运转，可以在一定程度上防止故障发生，故障发生后，可以在最短的时间内，找出故障原因，排除故障，提高工作效率。自动找平系统，维特根的铣刨机除了能够提供传统的滑橇式系统外，还可以提供更加精确的超声波、激光等找平方式。铣刨作业时，只需设定铣刨深度，控制系统能够在铣刨过程中，根据路面状况，适时的调整铣刨深度，保证铣刨深度一致。国内的大型铣刨机生产厂家中，中联重科和西安宏大公司做的相对比较好，配置性能接近维特根的水平，但在可靠性等方面有所欠缺，但是由于价格和维修等方面的优势，具有了一定的与国外品牌竞争的实力。 目前，为了进一步提升铣刨机的作业性能，需要解决以下几个方面的问题：混凝土及沥青混合料铣刨机理缺乏：混凝土及沥青混合料的切割破碎制约着铣刨刀具的设计、机器的效率，影响到机器的工作与性能。由于缺乏混凝土及沥青混合料的切割理论，铣刨刀具的布置没有理论基础。国内基本上是模仿。铣刨切削速度不合理：铣刨机的工作速度和转子速度是其主要技术性能参数，工作速度直接影响机器的作业生产率。铣刨刀具刀尖线速度是机器工作速度和转子转速的综合指标，它对铣刨机的技术性能极为重要，它直接影响到铣刨刀具的磨损、使用寿命及机器完成单位立方路面材料铣削作业的施工成本，即影响机器的技术经济性能。国外公司在此参数上做了大量试验研究，结果表明一般将转子刀尖线速度控制在 45m/s，而一些国内机器转子刀尖线速度并不在此范围，也没有具体的试验研究。铣刨系统的设计不完善：目前，国内生产的铣刨机只能铣刨单一宽度，严重制约了铣刨机的使用范围。国外部分产品为了使一台机器能适应不同的铣刨宽度，铣刨机的铣刨宽度被设计成有级可调的。通常是在转子上装有可拆卸铣刨瓦，通过拆装铣刨瓦来调整铣刨宽度。还有的被设计成可在一定范围内无级调节铣刨宽度。拥有这种通用铣刨系统后，一台铣刨机可以铣刨出多种不同的宽度规格，相当于多台铣刨机在作业。这不但提高了铣刨机的通用性能，更重要的是提高了机器的运营经济性。控制的智能化和集成化。目前铣刨机的控制有许多缺点和不足，例如多点操作、多位操作、多人操作、操作安全性差、劳动强度大；作业工况监测能力差、故障预警能力不足；铣刨轨迹控制不准；铣刨速度不能与铣削深度自适应；排料速度不能自动适应铣刨废料的输出要求等。为了解决上述的众多不足，需要进一步提高铣刨机的控制系统的智能化和集成化。刀具与转子的通用性。原则上讲，路面铺层的不同，铣刨刀具的材质、铣刨刀具的切入角度、切削速度要求不同，因此不同路面需要不同的铣刨机，但实际操作上有难度。当前，解决这个问题的最好的方法是更换不同的铣刨刀头，这就造成了铣刨转子和铣刨刀座的异常磨损，影响铣刨转子的使用寿命，此外更换刀头也是相当麻烦的。目前，一台铣刨机只能铣刨固定宽度，给实际施工造成很大的不便。1.2课题研究的意义国内外大部分大中型铣刨机的行走系统都采用四轮独立液压驱动，而路面的损坏程度、路面材料的硬度、铣削层的深度及刀具的情况等都会影响行走液压驱动系统。根据现代铣刨机的用途，铣刨机的工作环境较恶劣，铣刨机需适应各种复杂的工况，这样就要求性能优越行走液压系统能与其相适应，以提高铣刨机的使用性能和工作可靠性，优化工作速度与发动机负荷的匹配，保证铣刨机有较高的生产率和作业质量，使铣刨机具有良好的经济效益。通过对铣刨机行走液压驱动系统的研究，推动铣刨机性能的全面提升，使铣刨机能够适应各种恶劣工况，合理有效的分配发动机功率，达到高性能、高可靠性和养护效率及养护质量的统一，这样将具有重要的现实意义。第二章 行走系统的分析根据铣刨机的结构特点，铣刨机可分为轮式和履带式两种。轮式铣刨机一般采用实心轮，具有机动灵活、易于转场、适宜狭小区域作业等优点，主要用于中小型铣刨机。履带式机型虽然机动性稍差，但附着力大，自找平性能良好。综合轮式和履带式的优点，近几年出现了一些轮胎和履带可以互换的机型，以提高机器的适应性和使用性能。对于铣刨宽度为2m的大型铣刨机，多采用履带式。铣刨机行走系统的组成：底盘件（三轮一带和张紧装置）、行走液压泵、液压马达。主要为铣刨机提供行走动力，实现行走功能。本文选用的铣刨机型号为：维特根W2000型铣刨机。其主要技术参数如下：整机质量 t29铣刨宽度 mm2000铣刨深度 mm0-320工作速度 m/min0-30行驶速度 km/h0-5发动机型号C15 ATAAC发动机功率 kw421发动机转速 r/min2100理论爬坡能力 %100%离地间隙 mm310铣刨转子刀具数目162铣刨鼓转子直径（含刀具） mm980前轴负荷 kg17000后轴负荷 kg14200履带尺寸 mmmmmm1720300610外形尺寸 mmmmmm7115250030002.1履带铣刨机行走机构的动力学分析及行走系统的功率分析大中型铣刨机液压回路较多，属于多泵多回路复合液压回路，多选用发动机通过联轴器接分动箱将动力分流，驱动方式如图2.1，这样各个液压系统互不影响。图2.1 发动机驱动路线2m铣刨机采用发动机间接驱动形式，发动机通过分动箱，将整机功率进行分流，这样铣刨机各个液压系统如行走液压系统、输料液压系统、风扇驱动、辅助液压系统等互不影响，可提高铣刨机的可靠性。2.1.1 铣刨机行驶系统的运动学分析2m铣刨机采用四履带行走机构(根据调研，大型铣刨机均采用履带式行走机构)，履带行驶机构是由驱动链轮和链轨组成，并且一般在低速工况下运行，它的运动情况具有低速链传动的特性，在履带车辆行驶时，若履带在地面上作无滑转行驶时，履带车辆的理论行驶速度在数值上等于链轮与链轨传动时的动力半径的圆周速度，如下式:或 式中: 铣刨机理论行驶速度,m/s;驱动轮转速，r/min驱动轮动力半径，m;驱动轮每转卷绕的履带板块数，即啮合齿数;T链轨的节距，m。履带行走机构的实际行驶速度v，是履带的滑转速度和台车架对接地链轨的相对速度的合成速度。实际行驶速度可以用滑转率表示为:或 式中:履带对地面的滑转率，通常取0.03。由线速度和角速度的关系可得马达转速公式:式中:i驱动轮终端减速比。2m铣刨机的驱动链轮的最高转速与工作时的转速将以下参数分别带入公式:驱动链轮直径为0.4312m，工作速度为30m/min，行驶速度为83m/min(5km/h)，计算出链轮的转速分别为:行驶时的链轮转速为62r/min，工作时的链轮转速为22r/min。2.1.2 履带式铣刨机的动力学分析履带式铣刨机在工作时，其上作用着抵抗车辆前进的各种外部阻力和推动车辆前进的驱动力一切线牵引力。而切线牵引力本身则由驱动链轮上的驱动力矩所产生。当履带式铣创机在等速稳定工况下工作时，存在着以下两种平衡关系: 式中: 各种外部阻力总和，N；铣刨机切线牵引力，N；r 履带驱动段效率，取0.96-0.97；驱动力矩，Nm；驱动轮动力半径，m；在稳定行驶的工况下，作用在铣刨机上的外部阻力，这些外部阻力包括如下: 式中: 滚动阻力，N；铣刨机坡道阻力，N；铣刨机工作阻力，N；而滚动阻力、铣刨机坡道阻力如下各式:(1) 式中:铣刨机运动表面对水平面的倾角，度;铣刨机的重量，N;(2) 式中，正号表示上坡，负号表示下坡，其它同上。（3）铣刨机工作阻力主要包括工作装置铣削转子的阻力、转子后门的阻力和铣刨机两侧的浮动板的阻力等，铣刨机两侧的侧板上的密封板的阻力相对比较小可忽略不计。铣刨机工作阻力通常根据经验来确定。下面公式为铣刨机水平工作阻力的计算公式: 式中：铣刨机水平工作阻力，N； 与沥青路面材料以及铣刀有关的参数； 铣刨宽度，m； 铣刨厚度，m； 行走速度，m/s。一般取工作阻力系数为0.05。2.1.3 附着条件决定的最大切线牵引力由附着条件决定的最大切线牵引力，的公式如下: 式中履带式铣刨机在沥青路面上的附着系数，约为0.7;G铣刨机的附着质量，Kg;g重力加速度，取9.8m2/s;计算最大切线牵引力，将取0.7，G取 29000Kg，g为9.8m2/s，可得198940N。2.1.4 行走系统功率分析对于某一台铣刨机来讲，在等速稳定运转的工况下，行走系统的驱动扭矩为: 式中：-铣刨机切线牵引力，N；-驱动轮动力半径，m;行走系统消耗发动机的功率为： 式中V-铣刨机理论行驶速度，m/s，t-行走系统传动总效率。可得行走系统消耗的发动机功率公式: 可见, 主要取决于理论行走速度V和行走系统驱动力，而是一个关于速度的变量。当V上升，则上升;当V下降，则下降;当V为0，则为O。故行走系统的功率是一个随作业速度变化而变化的二次函数，如下图示。图2.2 行走功率Fk与行走速度V的曲线2.1.5 铣刨转子的功率分析铣刨机的功率主要消耗在工作装置铣刨转子系统、行走系统及辅助系统，行走系统消耗的功率与铣刨转子消耗的功率有很大关系。铣刨转子系统消耗的功率主要取决于转子驱动力矩和转子转速： 式中：铣刨转子系统传动总效率；在转子系统动力分析中，将转子单独分离出来，把转子切削阻力的合力沿铣刨毂径向和切向进行分解，得和。将各力对转子中心取矩，一得转子力矩平衡式: 式中：铣刨转子瞬时工作阻力，它的数值是随切削条件变化而变化； 转子半径。可得： 由上式可知，当转子转速一定时，如下图2.3，与成线性关系图2.3 转自功率Pm和转子分力F的曲线可见，铣刨转子在刀具因素、路面材料一定的情况下，工作阻力与作业速度和切削线速度有关。当一定时，即转子转速一定时，工作阻力随作业速度的增大而增大，随其减小而减小。在刀具因素、作业速度一定时，工作阻力由路面材料的性质决定，路面材料越硬，工作阻力越大。2.2行走系统底盘件分析目前，铣刨机有两种行走结构，履带式和轮式。中小型一般选用轮胎式，机动性好，而且成本低廉。大型铣刨机整机重量大，铣刨作业宽度、深度参数高，冲击较大。轮式结构可能造成由于本身弹性，造成铣刨转子的额外冲击，损坏铣刨转子，因此大型铣刨机的行走结构不能选用轮胎式结构，镇江华辰曾经尝试过轮胎式的大型铣刨机试验，最终以失败告终。履带是由于支撑刚性好、附着力好等优点，适合于大型铣刨机。2m 铣刨机采用全轮驱动的履带式结构。1.履带总成 2.导向轮 3.行走支架 4.支重轮 5.履带张紧装置 6.驱动链轮 7.行走马达图2.4 铣刨机行走系统底盘件行走系统设计时，需要合理匹配行走泵、马达，满足正常行走、铣刨作业、爬坡等工况的驱动力要求，同时必须选择合理的履带张紧装置，保证各种工况下履带动张紧。同时应该能够具有行走跑偏的检测与自动校正功能。2.2.1 三轮一带与张紧缓冲装置配套厂家的选择铣刨机三轮一带的选择需要考虑如下问题： 实现尽量小的接地比压，即尽量选择宽的履带板和尽量长的履带接地长度，保证在铣刨作业时，机器本身不会损坏路面； 行走装置的结构尽量紧凑，即尽量选择窄的履带板和尽量短的履带接地长度，保证转向及行走的灵活性；三轮一带的采购的方便性。 上述两个要求是相互矛盾的，因此在选择三轮一带时，必须综合考虑，在保证行走装置尽量紧凑的情况下，实现尽量小的接地比压。 目前2m铣刨机普遍采用是链轨节距140和宽度300的履带板的履带总成，单侧履带4支重轮。2.2.2 导向与张紧缓冲装置的设计计算导向与张紧缓冲装置的作用：引导履带链轨正确卷绕，并通过调节履带链轨的松紧程度使履带链保持在一定张力范围内工作。缓冲弹簧在履带行走机构受到冲击时，起缓冲作用，防止履带行走机构零件过载，减小履带振跳，延长履带的使用寿命。1.导向轮 2.连接座 3.连接螺母4.缓冲弹簧 5.张紧油缸 6.加油装置图2.5 履带张紧装置组成（1） 结构组成及工作原理导向与张紧缓冲装置一般放置在履带行走机构的前部，主要由导向轮、张紧油缸、缓冲弹簧等部分组成。导向轮可以在行走支架的导向槽中前后滑动，张紧油缸和缓冲弹簧支承着导向轮，利用黄油枪将油脂经加油装置注入张紧油缸，以控制张紧油缸的伸长量和履带的张紧力，前后移动导向轮，使履带张紧或松弛；缓冲弹簧在履带行走机构受到冲击载荷时，能使导向轮向后后退一段距离，起缓冲作用，以减少冲击，防止履带行走机构零件过载。（2） 设计参数导向与张紧缓冲装置的设计主要确定以下三个参数： 缓冲弹簧正常工作的弹性行程： 当履带行走机构受到冲击载荷或跨越障碍时, 应能依靠缓冲弹簧的弹性行程完全补偿履带链曲线的变化，以防止履带行走机构零件过载； 缓冲弹簧正常工作的的预紧力：在正常的工作条件下,导向轮不会因上方区段履带的跳动而后移, 即此时缓冲弹簧不应产生弹性行程； 导向与张紧缓冲装置正常工作的调节行程：当履带链因销轴和销孔磨损而伸长时,应可以通过对张紧机构的调节, 从履带链中拆掉一块履带板,并恢复履带的正常张紧度。（3） 导向与张紧缓冲装置的设计参数分析1） 履带的静态张紧度 1.导向轮 2.驱动轮图2.6 履带张紧度履带的静态张紧度通常是根据履带松边(上方区段)的下垂量h来确定(图2.6)。在路面冷铣刨机履带行走机构设计中，由于结构限制，不能安装托链轮，所以根据经验，下垂量h的值一般取为: 式中：h履带的下垂量，mm； L导向轮与驱动轮之间的中心距，mm。2） 张紧油缸的初张力F0张紧液压缸的初张力F0是根据履带链所受到的静态预张力确定的。履带链的静态预张力按履带松边(上方区段)的下垂量h计算。履带上方区段的形状是一条悬垂线，如图2.7所示。由于没有托链轮，取履带上方区段的一半为研究对象，则有： 1.导向轮 2.驱动轮图2.7 履带下垂量 式中：最小预张力，履带链上方区段最低点的预张力，N； 单节履带总成的重量，N； nL/2长度包含的履带劫数； n=L/2t t链轨节距，mm；从图2.7可以看出，大小等于和的合力，但方向相反。所以： 式中：最大预紧力，履带链的预张力，N从图2.8所示，张紧油缸的初张力F0为： 式中：F0张紧油缸的初张力，N； 履带链上方区段最高点的预张力与水平方向的夹角，。 1.导向轮 2.驱动轮图2.8 履带张紧力3） 张紧油缸的工作压力P 式中：P涨紧油缸的工作压力，Pa； D张紧油缸活塞杆直径，mm。4） 张紧油缸工作行程S1的确定张紧液压缸的工作行程应大于履带链节距的一半，以便在履带链因磨损变长时，可拆去一块履带板而继续使用。 式中：S1张紧油缸的工作行程，mm。5） 缓冲弹簧的弹性行程S2缓冲弹簧的弹性行程是指弹簧从预紧状态到最大变形状态的变形量。根据履带张紧缓冲装置的设计原则，缓冲弹簧的弹性行程应能在各种严重的工况下，如跨越障碍，以及履带链的驱动段内堵塞污泥和嵌入石块等情况下，完全补偿履带链曲线的变化。要能完全补偿履带链曲线的变化而避免履带行走机构零件过载，缓冲弹簧的弹性行程必须满足：履带和驱动轮可脱开啮合；履