公路銑刨機(jī)整機(jī)的設(shè)計(jì)[三維UG]【含圖紙】

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As road maintenance and recycling equipment of main machine kind of pavement milling machine is one of a growing source of concern for experts of road maintenance and construction units. Cold milling machine is a high performance pavement maintenance equipment, with low cost, wide range of milling depth and does not pollute the environment and so on. Mainly used for common disease of large area of broken pavement milling, milling picking jobs in flat trim as well as pavement. Road milling machine milling rotor are the main working device, evenly milled rotor layout arranged in a symmetrical helical milling cutters. Rotor is based on vertical and horizontal milling feed work in two ways. Pavement milling planing machine to work speed forward mobile, milling planing rotor rotating uniform distribution Yu drum Shang and by spiral arranged of milling Shaver, milling Shaver order contact pavement, pavement material in milling planing rotor tool of impact and extrusion Xia broken for particles shaped; while is spiral shaped symmetric arranged of tool will milling Xia of waste to rotor Central gathered, through throwing material Board will waste throwing to conveying machine Shang, and transfer to specified location and transport vehicles Shang. The design specifications, including the the overall programme, power and design of the planetary gear reducer, mechanism design, milling parts design, design of the feeding device, and pavement milling machine technology trends and market prospects of doing a simple introduction. Supporting the use of these instructions with drawings. Keywords: milling planer ;planetary reducer ;track ;transporting machine ;tool V 目 錄 摘 要 .III ABSTRACT .IV 1 緒論 .1 1.1 路面銑刨機(jī)及其發(fā)展概況 .1 1.1.1 路面銑刨機(jī)的分類 .1 1.1.2 路面銑刨機(jī)的應(yīng)用特點(diǎn) .2 1.1.3 路面銑刨機(jī)的主要結(jié)構(gòu)及工作原理 .2 1.1.4 國(guó)內(nèi)外路面銑刨機(jī)發(fā)展概況 .3 1.2 路面銑刨機(jī)設(shè)計(jì)的指導(dǎo)思想.5 1.3 路面銑刨機(jī)設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)原則 .5 1.4 本文設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 .5 2 路面銑刨機(jī)的總體設(shè)計(jì) .6 2.1 路面銑刨機(jī)的選型 .6 2.2 路面銑刨機(jī)的總體參數(shù)的選型 .6 2.3 路面銑刨機(jī)的總體布置 .8 2.4 銑刨機(jī)總體方案的設(shè)計(jì) .8 3 銑刨機(jī)動(dòng)力機(jī)構(gòu)及行星減速器的設(shè)計(jì) .10 3.1 發(fā)動(dòng)機(jī)的選擇 .10 3.2 傳動(dòng)形式的選擇 .11 3.3 行星減速器的設(shè)計(jì) .13 3.3.1 型行星減速器的運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì) .13 3.3.2 減速器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .17 4 銑刨機(jī)行走系統(tǒng)的設(shè)計(jì) .20 4.1 銑刨機(jī)行走系統(tǒng)的基本要求 .20 4.2 銑刨機(jī)行走驅(qū)動(dòng)形式 .20 4.3 導(dǎo)向與張緊緩沖裝置的設(shè)計(jì)參數(shù)分析 .21 4.4 履帶式銑刨機(jī)的運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)分析 .25 4.4.1 銑刨機(jī)行駛系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析 .25 4.4.2 履帶式銑刨機(jī)動(dòng)力學(xué)分析 .26 4.5 附著條件決定的最大切線牽引力 .27 4.6 行走系統(tǒng)功率分析 .27 5 銑刨機(jī)銑刨系統(tǒng)的設(shè)計(jì) .29 5.1 路面銑刨機(jī)銑刨轉(zhuǎn)子排列方式分析 .29 5.2 路面銑刨機(jī)銑刨輪刀具排列參數(shù)分析 .30 5.3 路面銑刨機(jī)銑刨輪主要參數(shù)的研究 .34 5.3.1 銑刨輪的切削量 .34 5.3.2 銑刨輪直徑 .35 VI 5.3.3 銑刨輪最佳螺旋升角的選取 .36 6 輸料系統(tǒng)的設(shè)計(jì) .38 6.1 輸料系統(tǒng)的主要功能部件 .38 6.2 輸送帶的跑偏及防偏措施 .40 6.2.1 跑偏的危害及原因 .40 6.2.2 輸送帶跑偏的常見(jiàn)處理方式 .40 7 總結(jié)與展望 .43 7.1 總結(jié) .43 7.2 不足之處及未來(lái)展望 .43 致謝 .45 參考文獻(xiàn) .46 附錄 .48 公路銑刨機(jī)整機(jī)的設(shè)計(jì) 1 1 緒論 1.1 路面銑刨機(jī)及其發(fā)展概況 路面銑刨機(jī)是一種高效的瀝青路面維修養(yǎng)護(hù)設(shè)備，其原理是利用滾動(dòng)銑削方式把瀝 青路面局部或全部破碎。銑削下來(lái)的瀝青碎料經(jīng)處理后，可直接用于路面表層的重新鋪 筑。主要用于公路、城市道路、機(jī)場(chǎng)、貨場(chǎng)、停車場(chǎng)等瀝青砼面層開(kāi)挖翻新；瀝青路面 擁包、油浪、網(wǎng)紋、車轍等的清除；水泥路面的拉毛及面層錯(cuò)臺(tái)銑平等。隨著市政道路 和高等級(jí)公路建設(shè)突飛猛進(jìn)，大規(guī)模的機(jī)械化養(yǎng)護(hù)時(shí)代已經(jīng)到來(lái)。作為路面養(yǎng)護(hù)和再生 設(shè)備的主要機(jī)種之一的路面銑刨機(jī)正越來(lái)越引起道路養(yǎng)護(hù)專家和施工單位的關(guān)注。公路 建設(shè)部門對(duì)路面銑刨機(jī)等成套設(shè)備的需求會(huì)越來(lái)越迫切，需求量也會(huì)越來(lái)越多 。1 1.1.1 路面銑刨機(jī)的分類 按照銑刨寬度，路面銑刨機(jī)可分為大中小三種，0.31.0 米為小型；1.22.0 米為中型， 2.0 米以上為大型。對(duì)于銑刨寬度小于或等于 1.0 米的小型銑刨機(jī)主要是機(jī)械傳動(dòng)，機(jī)械 式傳動(dòng)工作可靠、維修方便、傳動(dòng)效率高、制造成本低，但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、操作不輕便、 作業(yè)效率較低、牽引力較小，一般適用于小面積的路面維修、刮除噴涂標(biāo)線、銑刨小型 溝槽等，一般不帶廢料回收裝置。銑刨寬度在 1.2 米以上的中型銑刨機(jī)主要是液壓傳動(dòng)， 液壓式結(jié)構(gòu)緊湊、操作輕便、牽引力較大，但制造成本高、維修較難，適用于切削較深 的中、大規(guī)模路面養(yǎng)護(hù)作業(yè)。我國(guó)目前以生產(chǎn)小型路面銑刨機(jī)為主，且以 0.5 米和 1.0 米 兩種規(guī)格居多，大中型產(chǎn)品基本上還是空白。 另外，按銑刨型式不同，可分為熱銑和冷銑。熱銑式因?yàn)樵黾恿思訜嵫b置而使結(jié)構(gòu) 比較復(fù)雜，一般用于路面再生作業(yè)。冷銑由于適用范圍廣，目前占據(jù)主導(dǎo)地位。冷銑式 配置功率比較大，刀具磨損比較快，切削料粒度較為均勻，可設(shè)置灑水裝置噴水，使用 廣泛，且產(chǎn)品成系列；按銑刨機(jī)按行走方式不同，可分為輪式和履帶式。輪式的機(jī)動(dòng)性 好、換場(chǎng)方便，特別適合于中小型的路面作業(yè)。履帶式多為銑削寬度 2000mm 以上的大 型銑刨機(jī)，有舊材料回收裝置，適用于大面積路面再生工程；按銑刨鼓旋轉(zhuǎn)方向與行走 方向不同，可分為逆銑和順銑；按有無(wú)廢料回收輸送機(jī)，可分為輸送式和無(wú)輸送式；按 銑刨鼓安裝方式不同，可分為固定式和移動(dòng)式。 圖 1.1 輪式銑刨機(jī) 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 2 圖 1.2 2m 履帶式銑刨機(jī) 1.1.2 路面銑刨機(jī)的應(yīng)用特點(diǎn) 1. 使用銑刨機(jī)銑削路面，可以快速有效地處理路面病害，使路面保持平整； 2. 道路的翻修工程采用銑削工藝可保持原路面的水平高程。銑削工藝可將損壞路面 切除掉，由新材料填補(bǔ)原有空間，經(jīng)壓實(shí)后與原路面等高，保持路面的原有水平高程， 這使穿行于高架橋或立交橋涵的路面載荷對(duì)橋體不致產(chǎn)生沖擊載荷，并且橋涵通過(guò)高程 不變； 3. 保證新舊路面材料的良好結(jié)合，提高其使用壽命。采用銑削工藝可使填料坑邊側(cè) 及底部整齊、深度均勻，形成新舊料易于結(jié)合的齒狀幾何表面，從而使翻修后新路面的 使用壽命大大提高； 4. 有利于舊路面材料的再生利用。由于可以掌握切削深度，銑削下來(lái)的材料不僅干 凈且呈規(guī)則的小顆粒，可以不用再破碎加工即可遮現(xiàn)場(chǎng)或固定料場(chǎng)再生利用，大大降低 了施工成本，同時(shí)也是一種環(huán)境保護(hù)措施。 1.1.3 路面銑刨機(jī)的主要結(jié)構(gòu)及工作原理 一般銑刨機(jī)由發(fā)動(dòng)機(jī)及行星減速器、行走機(jī)構(gòu)、銑刨部分、輸料裝置等組成。 公路銑刨機(jī)整機(jī)的設(shè)計(jì) 3 圖 1.3 銑刨機(jī)的總體結(jié)構(gòu) 1.動(dòng)力系統(tǒng) 2.升降系統(tǒng) 3.傳動(dòng)系統(tǒng) 4.灑水系統(tǒng) 5.行走系統(tǒng) 6.液壓系統(tǒng) 7.銑刨系統(tǒng) 8.轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 9.集料系統(tǒng) 10.車架系統(tǒng) 11.覆蓋件系統(tǒng) 12.電氣系統(tǒng) 1.1.4 國(guó)內(nèi)外路面銑刨機(jī)發(fā)展概況 國(guó)外路面銑刨機(jī)起源于 20 世界 50 年代，經(jīng)過(guò) 60 年的發(fā)展，其產(chǎn)品已成系列化，生 產(chǎn)效率一般為 1502000 ，銑刨寬度 0.34.2m，最大銑刨深度可達(dá) 350mm，其機(jī)電液hm/2 一體化技術(shù)已趨成熟，銑削深度可通過(guò)自動(dòng)找平系統(tǒng)自動(dòng)控制，同時(shí)為改善作業(yè)環(huán)境， 延長(zhǎng)銑削刀具的使用壽命，設(shè)計(jì)有噴灑水裝置和密閉轉(zhuǎn)子罩殼。為了減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，近 年來(lái)開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品都帶有回收裝置，使銑削物從銑削轉(zhuǎn)子直接輸送到運(yùn)載卡車上。國(guó)外制 造廠商眾多，主要有維特根、英格索蘭、比泰利、卡特彼勒、戴納派克等。 維特根在國(guó)際上處于主導(dǎo)地位 ，尤其是小型銑刨機(jī)更是無(wú)人能及。主要生產(chǎn) SF 和2 DC 系列銑刨機(jī)，已形成了銑刨寬度從 0.34.2 米的近 20 種規(guī)格的產(chǎn)品系列，最大銑削深 度為 350mm，我國(guó)主要以進(jìn)口該公司產(chǎn)品為主。比泰利已具有 50 年多制造銑刨機(jī)的歷史， 其 SF 系列冷銑刨機(jī)有 11 種型號(hào)，銑刨寬度為 0.62.1 密，銑刨深度 340mm?？ㄌ乇死罩?要生產(chǎn) PR 和 PM 兩大系列，銑刨寬度為 1.93.18，銑刨深度 305mm 其銑刨機(jī)具有銑刨深度 和銑刨表面自動(dòng)調(diào)平自動(dòng)控制功能，銑刨深度誤差為3mm。戴納派克主要生產(chǎn) PL 系列 銑刨機(jī)，銑刨寬度為 0.352.1 米，銑刨深度 0300mm。 國(guó)外的路面銑刨機(jī)技術(shù)已達(dá)到較高的技術(shù)水平，歸納起來(lái)有以下幾個(gè)特點(diǎn)： 1. 先進(jìn)合理底盤結(jié)構(gòu)，銑刨機(jī)底盤主要由全剛性車架及四輪行走結(jié)構(gòu)組成，驅(qū)動(dòng)及 轉(zhuǎn)向方式均以液壓傳動(dòng)為主； 2. 為充分發(fā)揮最佳銑削功率，銑刨機(jī)上自動(dòng)液壓功率調(diào)節(jié)裝置可根據(jù)路面材料的硬 度及銑削深度來(lái)控制銑刨轉(zhuǎn)子進(jìn)刀速度，即可自動(dòng)調(diào)節(jié)銑刨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速和銑刨機(jī)行走速度， 使銑刨機(jī)始終處于最大的功率利用狀態(tài)，并且不會(huì)發(fā)生超負(fù)荷工作的情況； 3. 增大發(fā)動(dòng)機(jī)功率，同樣銑削寬度新型銑刨機(jī)的功率越來(lái)越大，生產(chǎn)效率越來(lái)越高； 4. 較大的銑削深度，新型銑刨機(jī)一次銑削深度超過(guò) 300mm，使得對(duì)整個(gè)行車道全厚 度鋪層進(jìn)行銑刨成為可能； 5. 性能良好的銑削轉(zhuǎn)子，大多數(shù)冷銑刨機(jī)將銑刀固定在多塊半圓形瓦片上，通過(guò)調(diào) 整瓦片在轉(zhuǎn)子上安裝的多少來(lái)調(diào)整銑刨機(jī)的銑刨寬度； 6. 簡(jiǎn)便的銑削物裝載，銑刨機(jī)前部掛裝輸送裝置即可完成快速收料，并將銑削物裝 在運(yùn)載汽車上。通過(guò)液壓缸調(diào)整卸料高度，并可使傳送帶可左右擺動(dòng) 4050，從而 實(shí)現(xiàn)路側(cè)裝料； 7. 采用先進(jìn)技術(shù)，如全輪驅(qū)動(dòng)和機(jī)電液一體化控制技術(shù)、智能化故障診斷和維護(hù)系 統(tǒng)、精確的自動(dòng)找平系統(tǒng)、安全保護(hù)系統(tǒng)及功率自動(dòng)分配系統(tǒng)； 8. 大容量水箱、柴油箱容積更大，機(jī)器工作時(shí)燃油、冷卻水加注間隔延長(zhǎng)，待機(jī)時(shí) 間索短； 9. 模塊化設(shè)計(jì)的發(fā)動(dòng)機(jī)以及其外圍部件，如液壓泵、液壓閥和冷卻系統(tǒng)均裝置在同 一底架上，所有電磁閥都安裝在同一個(gè)分配閥上，易于調(diào)整、檢測(cè)和維修； 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 4 國(guó)內(nèi)路面銑刨機(jī)的發(fā)展起始于 20 世紀(jì) 80 年代，開(kāi)始是以拖拉機(jī)為底盤通過(guò)安裝銑 刨裝置改裝而成的，直到進(jìn)入 90 年代才開(kāi)始進(jìn)行自行式銑刨機(jī)的研制。近兩年有了一定 的發(fā)展，主要機(jī)型的使用性能已完全能滿足國(guó)內(nèi)高等級(jí)公路及市政道路的養(yǎng)護(hù)要求，良 好的性能價(jià)格比與國(guó)外進(jìn)口產(chǎn)品相比也有較大的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，但在品種規(guī)格、技術(shù)水平及 配套件等方面仍存在較大的差距?？傮w來(lái)看，國(guó)產(chǎn)銑刨機(jī)產(chǎn)品缺乏系列化，功能欠完善， 技術(shù)含量低，工作可靠性差。目前僅以生產(chǎn)銑刨寬度 0.5 米和 1 米的兩種輪式銑刨機(jī)為 主，生產(chǎn)銑刨寬度 2 米銑刨機(jī)的只有徐州工程機(jī)械制造廠等幾個(gè)少數(shù)廠家。國(guó)家經(jīng)貿(mào)委 已經(jīng)明確指出將重點(diǎn)發(fā)展銑刨寬度 1.4-4.0 米，銑刨速度 0-3m/min，銑刨深度 0-300mm 的 銑刨機(jī)，從而快速提高我國(guó)路面養(yǎng)護(hù)機(jī)械的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。 表 1-1：國(guó)內(nèi)銑刨機(jī)主要生產(chǎn)廠商及主要機(jī)型情況表 生產(chǎn)廠 型號(hào) 銑刨寬度（米） 行走方式 控制方式 山西建筑機(jī)械股份 有限公司 CM2000 2.0m 履帶式 數(shù)字電子 CM1900 1.9m 履帶式 數(shù)字電子西安宏大交通科技 有限公司 CM1200 1.2m 輪式 數(shù)字電子 西安筑路機(jī)械公司 LX200 2.0m 履帶式 數(shù)字電子 XM200 2.0m 履帶式 數(shù)字電子 XM101 1.0m 輪式 徐州徐工筑路機(jī)械 有限公司 XM100 1.0m 輪式 LXZYH2000 2.0m 輪式 數(shù)字電子鎮(zhèn)江華晨華通路面 機(jī)械有限公司 LX1000 1.0m 輪式 KFX2200 2.2m 履帶式 數(shù)字電子 KFX2000 2.0m 履帶式 數(shù)字電子 沈陽(yáng)北方交通工程司 KFX1000 1.0m 輪式 天津鼎盛工程機(jī)械有 限公司 LX1000 1.0m 輪式 德國(guó) Wirtgen 公司 W2000 2.0m 履帶式 數(shù)字電子 瑞典 Dynapac 公司 PL2000S 2.0m 履帶式 數(shù)字電子 意大利 Bitelli 公司 SF200L 2.0m 履帶式 數(shù)字電子 就目前產(chǎn)品的技術(shù)水平而言，國(guó)產(chǎn)機(jī)型更多地借鑒了歐洲銑刨機(jī)的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)，在 動(dòng)力、液壓和控制系統(tǒng)上均采用了國(guó)際化的配套，可以說(shuō)在系統(tǒng)配置上達(dá)到了國(guó)際先進(jìn) 水平。國(guó)內(nèi)生產(chǎn)廠家以徐州工程機(jī)械制造廠、鎮(zhèn)江華通機(jī)械集團(tuán)公司、山東德州工程機(jī) 械公司 3 家為主。徐州工程機(jī)械制造廠于 1999 年引進(jìn)德國(guó)維特根 2000DC 銑刨機(jī)技術(shù)， 通過(guò)消化吸收已形成了銑削寬度分別為 1 米和 2 米的系列化產(chǎn)品。鎮(zhèn)江華通機(jī)械集團(tuán)公 司生產(chǎn)銑刨寬度 0.5 和 1 米兩種型號(hào)的銑刨機(jī)，最近研制成功銑刨寬度 1.0 米的帶回收 裝置的 LXZYH1000 型銑刨機(jī)。山東德州工程機(jī)械公司主要生產(chǎn)銑刨寬度 1 米的銑刨機(jī)， 最近正在試制銑刨寬度 2 米的 LX2000 型銑刨機(jī)。 在今后的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中，我國(guó)的銑刨機(jī)生產(chǎn)廠商應(yīng)該發(fā)揮如下優(yōu)勢(shì)：利用我國(guó)已經(jīng) 加入 WTO 有利條件，樹立國(guó)際化設(shè)計(jì)思想，加強(qiáng)國(guó)際間技術(shù)合作，技術(shù)上保持與國(guó)際發(fā) 展水平同步，爭(zhēng)取更大的高端產(chǎn)品市場(chǎng)；發(fā)揮本地化的優(yōu)勢(shì)，為用戶提供及時(shí)的從整 機(jī)技術(shù)到配件供給等全方位的服務(wù)；利用我國(guó)勞動(dòng)力價(jià)格低廉的優(yōu)勢(shì)，降低整機(jī)成本， 發(fā)揮價(jià)格優(yōu)勢(shì)，爭(zhēng)取更多的中低端用戶，擴(kuò)大市場(chǎng)；注意研發(fā)符合我國(guó)道路特點(diǎn)的專 公路銑刨機(jī)整機(jī)的設(shè)計(jì) 5 有技術(shù)及產(chǎn)品系列，為公路養(yǎng)護(hù)工程服務(wù)，促進(jìn)我國(guó)公路交通事業(yè)的技術(shù)進(jìn)步。 隨著公路交通事業(yè)突飛猛進(jìn)發(fā)展，特別是經(jīng)過(guò)“八五”和“九五”期間的快速健康 發(fā)展，我國(guó)公路基礎(chǔ)設(shè)施的總量取得了巨大的突破，到 2002 年底，公路總里程已達(dá) 176 萬(wàn) km，其中高速公路為 2.52 萬(wàn) km、二級(jí)以上高等級(jí)公路 24 萬(wàn) km。為保持道路通行的安 全、舒適、快速，對(duì)它們進(jìn)行及時(shí)、有效、高質(zhì)量的養(yǎng)護(hù)將是今后日常工作的重點(diǎn)。 根據(jù)我國(guó)公路發(fā)展的統(tǒng)計(jì)，未來(lái)公路養(yǎng)護(hù)對(duì)各類現(xiàn)代化機(jī)械設(shè)備的需求將會(huì)越來(lái)越 大。隨著高速公路大修期的到來(lái)和公路交通行業(yè)以及城市管理部門對(duì)現(xiàn)代化養(yǎng)護(hù)方式的 認(rèn)識(shí)，對(duì)路面銑刨機(jī)的需求將會(huì)逐年增加，并且會(huì)以很快的速度增加。國(guó)外進(jìn)口產(chǎn)品盡 管性能先進(jìn)，但價(jià)格昂貴、維修服務(wù)不便，因此可以預(yù)計(jì)國(guó)產(chǎn)瀝青路面銑刨機(jī)將具有較 廣闊的市場(chǎng)前景。 國(guó)內(nèi)生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)抓住機(jī)遇，使國(guó)產(chǎn)瀝青路面銑刨機(jī)盡快形成完整的系列，并不斷提 高產(chǎn)品的使用性能和可靠性，為用戶提供經(jīng)濟(jì)、實(shí)用、高質(zhì)量的銑刨機(jī)。 1.2 路面銑刨機(jī)設(shè)計(jì)的指導(dǎo)思想 高速公路隨著路面齡期的增加，由于行車載荷與自然環(huán)境因素，路面會(huì)陸續(xù)出現(xiàn)一 些病害，嚴(yán)重影響行車速度與安全。由于路面銑刨機(jī)工作效率高、施工工藝簡(jiǎn)單、銑削 深度易于控制、操作方便靈活、機(jī)動(dòng)性能好、銑削的舊料能直接回收利用等。顯然，處 理病害快速有效的方法是使用路面銑刨機(jī)銑刨路面，使路面保持平整。用銑刨機(jī)械銑刨 損壞的舊鋪層，再鋪設(shè)新面層是一種最經(jīng)濟(jì)的現(xiàn)代化養(yǎng)護(hù)方法。 結(jié)合國(guó)內(nèi)外路面銑刨機(jī)的發(fā)展概況，設(shè)計(jì)思想有以下幾點(diǎn)： 1. 向大型化方向發(fā)展； 2. 實(shí)用性與先進(jìn)性兼顧； 3. 充分利用發(fā)動(dòng)機(jī)的功率； 4. 簡(jiǎn)化操作，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制，設(shè)備可靠； 5. 簡(jiǎn)化設(shè)備保養(yǎng)，合理潤(rùn)滑，充分防腐； 1.3 路面銑刨機(jī)設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)原則 根據(jù)以上的設(shè)計(jì)指導(dǎo)思想，可以確定以下的設(shè)計(jì)原則 1.簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，選用標(biāo)準(zhǔn)件和成熟機(jī)構(gòu)，盡可能結(jié)合現(xiàn)有設(shè)備，降低制造成本， 并保證性能和質(zhì)量； 2.配套件必須可靠，確保作業(yè)要求； 3.操作簡(jiǎn)單，維修方便； 1.4 本文設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 本文主要負(fù)責(zé)公路銑刨機(jī)整體的設(shè)計(jì)，包括銑刨機(jī)總體的布置，總體參數(shù)的選型， 功率的計(jì)算及發(fā)動(dòng)機(jī)的選型，傳動(dòng)方案的選擇，行星減速器的計(jì)算與選型，行走系統(tǒng)的 設(shè)計(jì)，銑刨系統(tǒng)的設(shè)計(jì)以及輸料裝置的設(shè)計(jì)。通過(guò)比較不同廠家的現(xiàn)有的銑刨機(jī)，進(jìn)而 選出最優(yōu)的設(shè)計(jì)方案。 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 6 2 路面銑刨機(jī)的總體設(shè)計(jì) 路面銑刨機(jī)的總體設(shè)計(jì)，就是根據(jù)其主要用途、作業(yè)條件、使用場(chǎng)合及生產(chǎn)情況 等，合理的選擇和確定機(jī)型、各總成的結(jié)構(gòu)型式、性能參數(shù)及整機(jī)尺寸等，并進(jìn)行合 理的布置。這些組成和部件相互依賴又相互制約，因此，路面銑刨機(jī)的性能不僅取決 與每個(gè)部件的好壞，而更重要的是取決于各總成性能的相互協(xié)調(diào)。各總成性能的相互 協(xié)調(diào)如何，又取決于各總體參數(shù)及各總成部件的匹配情況及其布局的合理性。如果整 體設(shè)計(jì)過(guò)程中缺乏全局觀念，而對(duì)總體參數(shù)及各總成部件性能的協(xié)調(diào)匹配考慮不周， 或注意不夠，即便設(shè)計(jì)的各單個(gè)總成部件結(jié)構(gòu)是先進(jìn)的，性能是良好的，但組合裝配 在一起不一定就能獲得整機(jī)的良好性能。這是因?yàn)槟承┛偝刹考膬?yōu)點(diǎn)可被另一些總 成部件所抵消或限制，使其得不到充分發(fā)揮。所以，路面銑刨機(jī)的總體設(shè)計(jì)對(duì)整機(jī)的 性能起著決定性的影響。因此，總體設(shè)計(jì)必須從保證路面銑刨機(jī)的整體性能出發(fā)，正 確的選擇和確定各總成的結(jié)構(gòu)型式、總體參數(shù)，使其獲得良好的匹配關(guān)系，并進(jìn)行合 理的布置，以達(dá)到設(shè)計(jì)的完美性。 以下各節(jié)分別就路面銑刨機(jī)的選型、總成部件結(jié)構(gòu)型式的選擇及比較等作以具體 的闡述。 2.1 路面銑刨機(jī)的選型 路面銑刨機(jī)結(jié)構(gòu)型式的選擇，主要是根據(jù)其用途和作業(yè)場(chǎng)合，前已述及。路面銑 刨機(jī)的結(jié)構(gòu)型式按銑刨機(jī)行走方式不同，可分為輪式和履帶式。 輪胎式的優(yōu)點(diǎn)：重量輕、速度快、機(jī)動(dòng)靈活、效率高、行走時(shí)不破壞路面及維修 方便等。由于以上特點(diǎn)，輪胎式路面銑刨機(jī)一般以中小型居多，運(yùn)行方便、快捷靈活。 適 用于小面積的路面維修、刮除噴涂標(biāo)線、銑刨小型溝槽等，一般不帶廢料回收裝 置。在工作量不大、作業(yè)地點(diǎn)不太集中、轉(zhuǎn)移性頻繁的情況下，生產(chǎn)率大大超過(guò)了履 帶式。 輪胎式的缺點(diǎn)：輪胎接地比壓較大、通過(guò)性能差、重心較高，穩(wěn)定性較差。 履帶式的優(yōu)點(diǎn)：履帶接地面積大，使得接地比壓小，通過(guò)性能好、重心低、穩(wěn)定 性好、重量大、附差性好、牽引力大、比切入力大。因此，大中型路面銑刨機(jī)一般為 履帶全液壓式，主要用于大規(guī)模路面養(yǎng)護(hù)作業(yè)。 履帶式的缺點(diǎn)：速度低、不夠靈活機(jī)動(dòng)、制造成本高、維修較難、行走時(shí)易破壞 路面，轉(zhuǎn)移工作場(chǎng)地時(shí)需用拖車托運(yùn)。 隨著市政道路和高等級(jí)公路建設(shè)突飛猛進(jìn)，大規(guī)模的機(jī)械化養(yǎng)護(hù)時(shí)代已經(jīng)到來(lái)。 國(guó)家經(jīng)貿(mào)委已經(jīng)明確指出將重點(diǎn)發(fā)展銑刨寬度 1.4-4.0 米，銑刨速度 0-3m/min，銑刨 深度 0-300mm 的銑刨機(jī)，從而快速提高我國(guó)路面養(yǎng)護(hù)機(jī)械的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。因而，根據(jù) 現(xiàn)有路面銑刨機(jī)總體性能的優(yōu)缺點(diǎn)，以及國(guó)內(nèi)路面銑刨機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)，我們選用履帶 式行走系統(tǒng)大型路面銑刨機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)。 公路銑刨機(jī)整機(jī)的設(shè)計(jì) 7 2.2 路面銑刨機(jī)的總體參數(shù)的選型 路面銑刨機(jī)的總體設(shè)計(jì)，就是根據(jù)其主要用途、作業(yè)條件、使用場(chǎng)合及生產(chǎn)情況等， 對(duì)其性能提出具體的要求，以作為整機(jī)和總體部件設(shè)計(jì)的依據(jù)。 路面銑刨機(jī)的總體參數(shù)的選擇與確定，是設(shè)計(jì)過(guò)程中一項(xiàng)十分重要的工作。總體參 數(shù)選擇的合理，不僅給以后的技術(shù)要求設(shè)計(jì)帶來(lái)方便，而且更重要的是使路面銑刨機(jī)獲 得良好的使用性能，較高的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，從而提高生產(chǎn)率，降低作業(yè)成本。 路面銑刨機(jī)的總體參數(shù)包括：路面銑刨機(jī)的質(zhì)量；發(fā)送機(jī)的功率、轉(zhuǎn)速；最大銑刨 寬度、深度；載荷的分配；行走速度和爬坡能力；履帶結(jié)構(gòu)尺寸；箱體容積；料輸送系 統(tǒng)的結(jié)構(gòu)尺寸及質(zhì)量等。 以上參數(shù)不是孤立的，它們之間存在著一定的內(nèi)在聯(lián)系。要合理的選擇它們，就必 須做大量的調(diào)查研究工作，了解與之所設(shè)計(jì)的多種同類型銑刨機(jī)的結(jié)構(gòu)，性能和重要參 數(shù)，與所設(shè)計(jì)的銑刨機(jī)進(jìn)行分析比較，從整機(jī)性能出發(fā)，考慮“三化”的要求，合理選 擇和正確確定以上各參數(shù)。 （1）發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù) 銑刨機(jī)作業(yè)時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的功率組合為 :3 最高可能的切削速度下進(jìn)行最大切深的銑刨作業(yè)，所需功率為 ；max2P 集料系統(tǒng)最大能力回收廢料，所需功率為 P ； H 散熱系統(tǒng)最大能力散熱，所需功率為 P ； S 控制系統(tǒng)進(jìn)行正確的控制，所需功率為 P ； K 輔助系統(tǒng)進(jìn)行必要的輔助動(dòng)作，所需功率為 P 。 F （2）最大銑刨寬度、深度 根據(jù)本次設(shè)計(jì)的要求及路面銑刨機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)，參考同類型的大型路面銑刨機(jī)的 具體參數(shù)，在這里確定： 最大銑刨寬度：4000mm 銑刨深度： 0300mm 轉(zhuǎn)子直徑： 2000mm 轉(zhuǎn)子最大傾斜角度： 5 （3）行走速度和爬坡能力 根據(jù)路面銑刨機(jī)的工作環(huán)境及要求，確定 行走速度： 084m/min 理論爬坡能力： 100 離地間隙： 310 mm （4）履帶結(jié)構(gòu)尺寸 履帶（長(zhǎng)寬高）： 3300520550mm （5）箱體容積 燃油箱： 2310 L 液壓油箱：1200 L 水箱： 3000 L （6）料輸送系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)尺寸及質(zhì)量等 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 8 根據(jù)所設(shè)計(jì)的路面銑刨機(jī)的整機(jī)大小及工作能力，參考現(xiàn)有機(jī)型選用 收料皮帶： 2000 mm 卸料皮帶：2000 mm 理論運(yùn)輸能力： 630 /h3m 機(jī)架尺寸（長(zhǎng)寬高）： 100002500550 mm 皮帶質(zhì)量： 2.5 T （7）路面銑刨機(jī)的質(zhì)量 根據(jù)所設(shè)計(jì)個(gè)零部件，路面銑刨機(jī)的質(zhì)量重約為 45 噸。 2.3 路面銑刨機(jī)的總體布置 路面銑刨機(jī)的總體布置就是在參考同類型銑刨機(jī)的基礎(chǔ)上，以保證路面銑刨機(jī)的主 要性能為出發(fā)點(diǎn)，在總體設(shè)計(jì)和總體部件設(shè)計(jì)密切配合下，通過(guò)繪制布局草圖，根據(jù)使 用要求及載荷分配來(lái)協(xié)調(diào)各個(gè)總成部件的性能，來(lái)確定它們的位置、尺寸和重量?？傮w 布置不緊要使路面銑刨機(jī)有良好的使用性能，而且必須保證操作輕快、拆裝容易和維修 方便。 （1）總體布置草圖基準(zhǔn)面的選擇 為了確定各總成部件在整機(jī)上的位置和尺寸，首先初步確定支撐間距，輪距和履帶 尺寸并畫在草圖上。參考同類型的機(jī)架的高度，確定機(jī)架上緣的位置，然后選擇三個(gè)基 準(zhǔn)面，通?；鶞?zhǔn)面的選擇如下： 以通過(guò)后橋中心線的水平面為上下位置的基準(zhǔn)面； 以通過(guò)后橋中心線的垂直平面為左右位置的基準(zhǔn)面； 以通過(guò)路面銑刨機(jī)的縱向?qū)ΨQ軸為左右位置的基準(zhǔn)面； （2）發(fā)動(dòng)機(jī)、水箱、燃油箱、液壓油箱和傳動(dòng)系統(tǒng)的布置 3 動(dòng)力機(jī)通常布置在路面銑刨機(jī)的中后部，這樣不僅可以改善駕駛員的前后視野，而 且還可以增加路面銑刨機(jī)的穩(wěn)定性。根據(jù)載荷分配確定其曲軸中心線的上下位置，在不 影響整機(jī)的使用要求和傳動(dòng)系統(tǒng)的布置的情況下，希望盡可能的低一些，以降低整機(jī)的 重心高度。動(dòng)力機(jī)的位置確定后，即可裝載機(jī)械傳動(dòng)裝置，確定轉(zhuǎn)軸。參考同類型路面 銑刨機(jī)，水箱則可緊靠在發(fā)動(dòng)機(jī)后面，以便對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行冷卻。燃油箱水箱一側(cè)布置在 水箱側(cè)面即可。液壓油一般布置在機(jī)身尾部，其后配備風(fēng)扇對(duì)其進(jìn)行降溫。 （3）工作裝置的布置 路面銑刨機(jī)的工作裝置為銑刨裝置，并通過(guò)料傳遞裝置來(lái)運(yùn)輸物料。大型路面銑刨 機(jī)的銑刨裝置一般布置在機(jī)身的中間位置下部，料傳送裝置在機(jī)身的前端。在布置時(shí)， 結(jié)合工作裝置的設(shè)計(jì)和工作情況，參考同類型的路面銑刨機(jī)的布局，合理的分配空間， 以使銑刨機(jī)的工作狀態(tài)穩(wěn)定可靠。 （4）駕駛室的布置 駕駛室的位置在整機(jī)的中上部，操縱平臺(tái)位于駕駛室的前側(cè)，并安裝減震設(shè)備，來(lái) 減少工作時(shí)由于機(jī)器的震動(dòng)而引起的儀表顯示不準(zhǔn)確和防止誤操作。 路面銑刨機(jī)的履帶行走機(jī)構(gòu)采用四輪液壓驅(qū)動(dòng)，前后輪獨(dú)立轉(zhuǎn)向。為增加整機(jī)的穩(wěn) 定性，可使履帶的接地面積適當(dāng)增加。 公路銑刨機(jī)整機(jī)的設(shè)計(jì) 9 2.4 銑刨機(jī)總體方案的設(shè)計(jì) 總體方案如圖所示： 1發(fā)動(dòng)機(jī)，為整臺(tái)機(jī)器提供動(dòng)力，由傳動(dòng)系統(tǒng)傳遞到各個(gè)部分； 2銑刨機(jī)的機(jī)架，主要用來(lái)支撐各個(gè)部分，為各部分的裝配提供載體； 3支撐架，用來(lái)將輸送裝置裝配到機(jī)架上； 4輸送裝置，用來(lái)將銑下的肥料收集，運(yùn)送到運(yùn)輸車上； 5行走機(jī)構(gòu)，主要實(shí)現(xiàn)行走，支撐，轉(zhuǎn)向等功能； 6.銑刨部分，銑刨機(jī)的主要結(jié)構(gòu)，直接用來(lái)銑削路面的的裝置，由銑刨鼓，刀具， 固定擋板，浮動(dòng)擋板，后刮板等組成。 圖 2.1 銑刨機(jī)總體設(shè)計(jì)方案 （1）行走機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 輪式機(jī)動(dòng)性好、轉(zhuǎn)場(chǎng)方便，特別適合于中小型路面作業(yè)。履帶式多為銑削寬度 2000mm 以上的大型銑刨機(jī)，有舊材料回收裝置，適用于大面積路面再生工程。由于本文 設(shè)計(jì)的銑刨機(jī)銑刨寬度為 4m，故選用履帶式的行走機(jī)構(gòu)。 （2）減速器的選擇 一般發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速在 2000r/min 左右，而銑刨鼓的轉(zhuǎn)速在 3050r/min，應(yīng)有較大的傳 動(dòng)比，而行星減速器可以實(shí)現(xiàn)很大的傳動(dòng)比，故選擇行星減速器作為減速機(jī)構(gòu)。 （3）機(jī)架的總體尺寸的設(shè)計(jì) 1）高度的確定 高度的確定根據(jù)總布置，同時(shí)要滿足總成的安裝要求，確定車架的截面高度為 2563mm。 2）寬度的確定 設(shè)計(jì)車架時(shí)，一般必須根據(jù)整車總布置的要求(總寬、前后輪距、前輪轉(zhuǎn)向角、發(fā) 動(dòng)機(jī)的外形尺寸等)來(lái)確定車架的寬度。車架的寬度受履帶軸距及最大轉(zhuǎn)向角的限制，最 小值取決于發(fā)動(dòng)機(jī)的外廓寬度，安裝方式的影響。 因此，根據(jù)整車身提出的寬度要求，車架的寬度為 4300mm。 3）長(zhǎng)度的確定 車架的長(zhǎng)度主要取決于整車車身的設(shè)計(jì)要求及底盤各總成的布置情況，確定車架的 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 10 總長(zhǎng)為 10000mm，其中車架前段的長(zhǎng)度為(5575+425)mm，車架后段的長(zhǎng)度為 40000mm，其 中 425mm 為車身與運(yùn)輸機(jī)架的接頭部分。 剛度不足承載式車身的一大缺陷，目前主要采取的辦法是優(yōu)化車架的幾何形狀和采 用局部增粗或補(bǔ)焊以加強(qiáng)抗扭能力。合理的補(bǔ)焊鋼框架是保證車架具有足夠扭轉(zhuǎn)剛度的 必要條件，同時(shí)，補(bǔ)焊的鋼框架往往又是底盤一些總成的安裝基體，因此，在確定各補(bǔ) 焊鋼框架的位置前必須充分考慮到整車各總成的布置情況。合理布局，在確保車架具有 足夠的強(qiáng)度和剛度的同時(shí)，保證其他總成的安裝方便性。 由于發(fā)動(dòng)機(jī)中置，為保證發(fā)動(dòng)機(jī)、變速器及傳動(dòng)系的安裝要求，因此在車架的中間 位置設(shè)置補(bǔ)焊鋼框架。 前、后軸間段的補(bǔ)焊鋼框架的設(shè)置，除考慮總成的安裝要求外，主要還要考慮行走 系統(tǒng)的安裝要求，并避免與支座的安裝發(fā)生干涉。 公路銑刨機(jī)整機(jī)的設(shè)計(jì) 11 3 銑刨機(jī)動(dòng)力機(jī)構(gòu)及行星減速器的設(shè)計(jì) 3.1 發(fā)動(dòng)機(jī)的選擇 由上一章知銑刨機(jī)作業(yè)時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的功率應(yīng)有如下的分配: 1) 機(jī)器行走系統(tǒng)消耗功率； 2) 機(jī)器轉(zhuǎn)子系統(tǒng)消耗功率； 3) 其它系統(tǒng)消耗的功率； 其中： （1）消耗于傳動(dòng)系統(tǒng)與輔助裝置的功率： （3.1)meMP 式中： 發(fā)動(dòng)機(jī)的有效功率；e 傳動(dòng)系統(tǒng)的效率(對(duì)液壓傳動(dòng)為 0. 6-0. 7 )；m （2）用于銑刨作業(yè)的功率： (3.2)iPMe 式中： 銑刨功率占總功率的比例(一般為 0. 75-0. 8 )；i 消耗于傳動(dòng)系統(tǒng)與輔助裝置的功率； （3）消耗于克服滾動(dòng)阻力的功率： (3.3)vGfvFPff cos 式中： 銑刨機(jī)的滾動(dòng)阻力；f 銑刨機(jī)的作業(yè)速度； v 銑刨機(jī)的使用質(zhì)量；G 滾動(dòng)阻力系數(shù)，對(duì)于輪式銑刨機(jī)在瀝青路面行駛，一般取 0. 02-0. 03；f 坡度角 ; 由銑刨機(jī)轉(zhuǎn)子作業(yè)時(shí)產(chǎn)生的垂直于路面的當(dāng)量質(zhì)量； 考慮到銑刨機(jī)的不同工作環(huán)境，參考同類型路面銑刨機(jī)的具體參數(shù)，同時(shí)根據(jù)國(guó) 內(nèi)發(fā)動(dòng)機(jī)的生產(chǎn)技術(shù)水平與國(guó)外技術(shù)的差距，為保證機(jī)器的工作可靠，在這里我們采用 “卡特皮勒 CAT C18 ATAAC”大功率柴油機(jī)。 功率： 522KW 轉(zhuǎn)速： 2000r/min 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 12 排量: 14.6L 表 3-1 銑刨機(jī)主要發(fā)動(dòng)機(jī)一覽表 序號(hào) 廠家 發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào) 額定功率/轉(zhuǎn)速 （KW/rpm） 使用機(jī)型 徐工 BG210 MARINI MP200BF8M1015CP 400/2100 鎮(zhèn)江華晨 HM21001 道依茨 BF8M1015CP-EMR 440/2100 MARINI MP2100 320/2000 中聯(lián) BG20002 奔馳 DAIMLERCHRYSLE R OM502LA 340/2000 WIRTGEN W1900 CAT 3408E TA 445/2000 CATERPILLAR PM- 565B CAT C18 ATAAC 522/2000 ROADTEC RX-700 3 卡特 CAT C12 ATAAC 421/2100 WIRTGEN W2000 KTAI9-C600 448/2100 陜建 CM2000 NTA855-C400 297/2100 宏大 HD20004 康明斯 QSX15 447/2100 CYNAPAC PL2000 3.2 傳動(dòng)形式的選擇 3 功能:將發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力分配傳遞的各執(zhí)行元件 組成：離合器，分動(dòng)箱，傳動(dòng)皮帶等。 銑刨機(jī)的主要?jiǎng)幼鞣纸馊缦拢?公路銑刨機(jī)整機(jī)的設(shè)計(jì) 13 圖 3.1 銑刨機(jī)的主要?jiǎng)幼鞣纸鈭D 目前，銑刨機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)有兩種結(jié)構(gòu)，一種動(dòng)