悬挂式铣刨装置总体方案的选择与论证

1、 装 订 线 毕业设计（论文）报告纸 第二章 悬挂式铣刨装置总体方案的选择与论证 沥青路面铣刨机是沥青路面养护作业的主要机种，主要用于铣刨需要维修的破损路面。由于该设备具有作业效率高、操作方便灵活，机动性好等特点而广泛用于沥青路面的养护作业。根据该设备的作业特点，进行铣刨机铣刨装置的研究。 2.1 沥青路面铣刨机铣刨装置结构 2.1.1铣刨装置的组成 一般情况下，铣削装置由以下主要部件组成:铣刨转子、转子罩壳、传感器浮动板等，见图1。铣刨转子是铣削装置的核心部件，它的作用是依次将路面材料铣削下来，并通过滚筒上排布的双螺旋将废料集中在滚筒中部，然后通过滚筒上的抛料板将废料送入输料皮带机。转子罩壳

2、包裹着铣削滚筒，与地面一起形成密闭容仓，转子罩壳的容积大小应设计合适，容积太大时铣刨下的旧料不能及时被送入皮带机，会堆积在转子罩壳内，从而增大铣削阻力。容积太小时，如果一次铣削深度过深，导致罩壳内积料过多，也会造成铣削阻力增大。转子罩壳容积大小也会影响铣削颗粒大小。 2.1.2铣削装置工作方式及特点 1.铣削装置工作方式 铣削装置的核心部件是铣刨转子，滚筒上沿两条螺旋线分布着铣刀。当设备工作时，铣刨滚筒以垂直和水平进给两种方式进行工作，均匀分布在螺旋上的铣刀顺序接触路面，将路面材料铣削成碎颗粒状。铣刨下的材料在密闭罩壳内通过滚筒上的抛料板送入输料皮带机。铣削装置工作示意图见图1。 2.铣刨转子

3、的铣削方向 一般来说，铣刨转子铣削方向有两种，即顺铣和逆铣。所谓逆铣是指刀具旋转方向与铣刨机行走方向相同，如图2所示。顺铣是指刀具旋转方向与铣刨机行走方向相反，如图3所示。 由示意图可以看出，逆铣时，每个刀齿的切削厚度由零增至最大，开始铣削时由于阻力小，因此机器稳定性好。但是在刚开始时刀具刃口处总有圆弧存在，刀具不能立刻切入地面，而是在已铣刨地面上挤压滑行一段后方能切入。逆铣时，铣削垂直分力向上，铣削水平分力方向与行走方向一致。共 7 页 第 1 页 装 订 线 图4 铣刨转子结构示意图 毕业设计（论文）报告纸 图2 逆铣工作方式 图3 顺铣工作方式 顺铣时刀齿的切削厚度是从最大到零，开始铣削

4、时由于阻力大，因此机器稳定性差。顺铣时，铣削垂直分力向下，铣削水平分力方向与行走方向相反。 由以上分析可以看出，顺铣时刀具受到的阻力大于逆铣，同时顺铣时铣刨下的废料要在罩壳内旋转几乎一周才能被抛入输料皮带机，也大大增加了铣削阻力。这样一来对滚筒以及刀具的要求就更高了。逆铣时铣刨下的大部分废料瞬时被抛入输料皮带机，减小铣削阻力。因此，目前铣刨机基本采用逆铣方式。 2.1.3铣刨转子结构 铣刨转子是路面铣刨机的主要工作部件，铣刨机及所有其他装置都是为了铣刨转子高效精确切削路面而设置的。铣刨转子主要包括，铣刨鼓、铣削刀基座、铣削刀上部刀座，铣削刀具等组成，其结构图见图4。1.铣刨鼓 铣刨鼓一般为直径

5、500900mm的圆筒，其外表面安装铣削刀基座，铣削刀上部刀座，铣削刀具，内部有传动轴和行星齿轮减速器。铣刨鼓通过法兰，轴承悬挂在机架上。 2.铣削刀座铣削刀座由基座与上部刀座组成。上部刀座插入基座矩共 7 页 第 2 页 装 订 线 毕业设计（论文）报告纸 形孔中并用定位螺栓固定，其上加工有圆孔，铣削刀具插入圆孔中并用附于刀具上的弹性套轴向限位。基座以螺旋线分布形式焊接在铣刨鼓外表面，可使铣刨转子工作时将铣削出的散料抛向左右对称螺旋线的中央部分，以便使被切削下的散料集中成料堤后由集料输料装置运走，见图5。 3.铣削刀具 铣削刀具由刀头、刀体、弹性套组成（见图6）。刀头呈子弹头形结构，一般由高

6、硬度、高耐磨的硬质合金材料加工而成；刀体由优质合金钢制成，将刀头焊接到刀体上后，刀体作特殊强化处理。弹性套靠弹力与刀座内孔紧密配合，故铣刨刀不会轴向松脱；刀体与弹性套之间的间隙又可使刀体在路面对铣刨刀的非对称作用力下旋转，从而减少铣刨刀的偏磨，延长铣刨刀的使用寿命。 2.1.4铣削装置工作特点 铣刨机切削路面时，其工作原理类似金属切削时的圆柱铣，可将铣刨鼓的端平面看成圆柱铣刀。它具有以下工作特点： 1.刀具切削路面过程不连续，是一间歇工作的周期性过程。 2.当刀具由下向上铣削时，路面铣削部分对刀具垂直方向的作用力先上后下，其大小和方向与铣削深度和路面材料强度有关。该力在作业初始阶段不利于刀具的

7、切入，在铣削后期使刀具稳定性好。 3.当刀具铣削路面时，由于起始铣削的路堡厚度较小，作业过程中铣削厚度由薄到厚，因此，工作装置所受冲击负荷相对较小，机械作业平稳。 4.铣刨转子工作时，作用于铣刨转子刀具水平方向的阻力与机器运动方向相反。从而产生了附加的牵引阻力，牵引力功率消耗较大。 5.铣刨转子转动时，刀具的运动轨迹是一条曲率不断变化的曲线，故刀具的切削角及法向力和切向力时刻在变化。 6.采用不同的刀具断续切削沥青混凝土路面，刀具和机身都承受剧烈的冲击和振动，因此，刀具材料和几何尺寸必须保证其具有较高的耐磨性能外，还必须具有足够强度和冲击韧性，机身必须具有足够的使用重力和较低的中心位置，才能保

8、证机器工作于平稳的工作状态。 2.1.5转子罩壳结构 转子罩壳由抛料口、传感器浮动板、前端挡料板、罩壳弯板、后刮料门、左右侧板等部分组成。这些结构与地面形成一个密闭容积，当铣削转子铣削路面时，堆积在该密闭容积的铣削后的材料通过罩壳上的抛料口将料送入输料皮带机。共 7 页 第 3 页 装 订 线 图7悬挂式铣刨装置总体方案草图 毕业设计（论文）报告纸 传感器浮动板分为两件，左右各一件，它的作用有两个，其一是与其它罩壳结构组成密闭容积;其二安装铣削深度传感器。它可以沿着左右侧板上下滑动，滑动距离大小与设备设计最大铣削深度有关。为了减小密闭容积的体积，前端挡料板安装时与一般情况下后刮料门由两部分组成

9、，即固定门和活动门，整个后刮门可以向上翻转，目的是维修保养铣削滚筒及刀具。为料减小密闭容积的体积，后刮门安装时也与与竖直地面有一夹角。后刮门也有两个作用，其一是与其它罩壳结构组成密闭容积:其二是刮削铣削后路面，尽量将路面上废料送入输料皮带机。左右侧板和罩壳弯板焊接组成一刚性体，铣削滚筒就安装其上。 竖直地面有一夹角。在其上面设计一些特殊结构，当铣削出现大块料时可以将料压碎。 2.2悬挂式铣刨装置的研究 2.2.1悬挂式沥青路面铣刨装置总体方案的研究 基于该铣刨装置需满足可拆下封存，换装挂车即可进行运输作业，因此需对该铣刨装置的悬挂总成、铣刨转子罩壳、铣刨鼓、铣刨鼓的驱动等进行研究。该铣刨装置总

10、体方案的侧视图见图7。 铣刨转子固定在转子罩壳上，由液压马达驱动其转动。转子罩壳通过一活动销与支撑架连接，可以相对支撑架旋转，转子罩壳和支撑架又通过一钢板与滑轨连接，使得整个铣刨装置可在液压缸的驱动下沿滑轨左右移动。 转子罩壳前的油缸用来保证和控制铣刨深度，当装载机动臂下压滑轨架和铣刨装置时，转子罩壳前的液压油缸也下压铣刨装置，控制住铣刨转子的铣刨深度。 驱动液压马达转动和各个油缸的液压油直接从装载机液压系统中引入，装载机上的快换装置使得油路的接通方便快捷。共 7 页 第 4 页 装 订 线 毕业设计（论文）报告纸2.2.2主机机型的研究主机应可以悬挂铣刨装置并输出动力，因此初步选择装载机为主

11、机。 1.铣削功率的计算经查资料得铣削功率计算的应用公式为：Pm=K1BacV（2.1）7其中，K11.2×10；B铣刨宽度，m； ac铣刨厚度，m； V作业速度，m/s；由原始数据，可初步得出铣刨机的铣削功率约为30kW，又因为铣削功率通常占整机功率的80%85%，因此初步选择柳工375A型滑移装载机为主机。在主机和铣刨装置连接处相互吻合后，该装载机上锁紧装置可以把主机和铣刨装置连为一个整体，其的主要技术参见表1。表1 柳工375A型滑移装载机主要参数表考虑铣刨转子的铣削功率及操作的方便性，采用液压马达驱动。马达驱动装置安装在铣刨鼓一侧，带动铣刨鼓旋转，动力传递简单高效。液压油用油

12、管通过多路阀由主机液压系统中接入，油路连接简单易操作。 2.2.4转子罩壳结构的研究转子罩壳须有一定强度和刚度，罩壳前端可设有活动门，活动门可向上翻转，目的是可查看、维修和保养铣刨滚筒和刀具。转子罩壳上应装有两液压缸用来控制铣刨深度，液压缸上端固定在转子罩壳上，下端固定在支撑架上。转子罩壳后端通过螺栓连接固定在沿滑轨滑动的钢板上。共 7 页 第 5 页 装 订 线 图8 悬挂装置示意图 毕业设计（论文）报告纸 2.2.5悬挂装置的研究 在滑轨加后端设计的悬挂装置及悬挂方式见图8，利用滑移装载机上的连接装置扣进悬挂装置后，按下手柄将楔形杆压入悬挂装置的通孔内并锁住，就可以实现铣刨转子和主机紧密连

13、接。见图8。2.2.6铣刨转子的研究 1.铣削圆直径D(mm) 铣削圆直径是指铣刀尖旋转圆外直径，一般中小型机取D为400500mm之间，大型铣刨机机为800900mm之间。 2.转子轴直径d(mm) 共 7 页 第 6 页 装 订 线 毕业设计（论文）报告纸 转子轴直径是指安装刀具的转子轴体直径，中小型机一般取100200mm，大型机取500600mm，根据强度、刚度及结构需要确定。 3.铣刀数目 铣刀的数目多少，由铣削圆直径大小及工作性能等确定。以每米长铣削轴上刀具的多少来表示，一般为8090个/m。 4.刀具排布的螺旋角及铣刀间距 刀具排布以左右对称的单头或多头螺旋线分布，一般螺旋角取35°45°，螺旋角的方向应保证将铣出的物料抛向转子的中间，该角