道路就地冷再生機整機設計【含CAD圖紙+文檔】

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本科學生畢業(yè)設計 道路就地冷再生機整機設計 系部名稱： 專業(yè)班級： 學生姓名： 指導教師： 職 稱： The Graduation Design for Bachelor's Degree Regeneration of local roads cold mechanical design Candidate： Specialty： Class： Supervisor： 摘 要 道路就地冷再生機是在銑刨機基礎上經(jīng)過優(yōu)化和改進的一種集合了翻挖、回收、破碎、篩分并與新料結合快速完成舊瀝青路面的再生，使之能夠滿足一定的路用性能并用其重新鋪筑路面的現(xiàn)代化新型機械。本設計為輪式就地冷再生機，具有銑刨和拌和功能，可雙向作業(yè)，采用全液壓四輪驅動，液壓轉向與制動。就地冷再生機為我國現(xiàn)存道路的維修養(yǎng)護和延長現(xiàn)存道路的服務年限提供了一種更經(jīng)濟、更合理和更高回報的道路建設和維修養(yǎng)護施工工藝及施工設備。 本論文參考現(xiàn)有冷再生設備，對道路就地冷再生機的總體設計方案， 總體參數(shù)及裝置零件的選擇與計算，道路就地冷再生機的各種性能進行了分析， 關鍵詞：就地冷再生機；總體設計；性能分析；參數(shù)計算； 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 II 目 錄 摘要………………………………………………………………………………………Ⅰ Abstract…………………………………………………………………………………Ⅱ 第1章 概述……………………………………………………………………………1 1.1國內外道路就地冷再生機產(chǎn)品開發(fā)的概述………………………………1 1.2就地冷再生機的介紹…………………………………………………………1 1.2.1冷再生機械的分類…………………………………………………2 1.2.2冷再生主機的結構和工作原理………………………………………2 1.3 就地冷再生技術 …………………………………………………………………2 1.3.1道路就地冷再生的運用范圍………………………………………………2 1.3.2道路就地冷再生的工藝優(yōu)點………………………………………2 1.4 產(chǎn)品市場前景分析…………………………………………………………………2 第2章 道路就地冷再升級的總體方案設計……………………………………5 2.1 道路就地冷再生機總機設計…………………………………………5 2.1.1 動力系統(tǒng)………………………………………………………………6 2.1.2 工作裝置傳動系統(tǒng)…………………………………………………7 2.1.3 行走傳動系統(tǒng)和制動系統(tǒng)………………………………………9 2.1.4轉向傳動系統(tǒng)……………………………………………………9 2.1.5 輔助液壓缸傳動系統(tǒng)……………………………………………6 2.1.6 電氣系統(tǒng)…………………………………………………………7 2.1.7 噴灑系統(tǒng)………………………………………………………9 2.1.8銑削及其拌和轉子……………………………………………9 2.2 道路就地冷再生機的施工工作參數(shù)指標……………………………………5 2.3 道路就地冷再生機的主要銑削參數(shù)的選擇……………………………………6 第3章 總體參數(shù)以及裝置零件的選擇與計算…………………………………15 3.1 整機牽引力與牽引功率…………………………………………………………15 3.1.1 整機牽引力…………………………………………………………16 3.1.2牽引功率…………………………………………………………17 3.2 冷再生機的工作功率……………………………………………………18 3.2.1 銑削轉子簡介………………………………………………………6 3.2.2 銑削刀具受力分析…………………………………………………7 3.2.3切向銑削阻力的計算………………………………………………9 3.2.4銑削功率……………………………………………………………9 3.2.5 銑削轉子注意事項…………………………………………………6 3.3 發(fā)動機的選擇計算………………………………………………………………20 3.4裝置零件的計算選擇…………………………………………………………22 3.4.1 行走液壓泵和馬達的選擇計算……………………………………6 3.4.2轉向液壓泵液馬達、液壓缸的選擇及其校核計算………………………7 3.4.2.1 轉向工作壓力的確定………………………………………………6 3.4.2.2 轉向器排量的選擇…………………………………………………7 3.4.2.3轉向流量的確定………………………………………………9 3.4.2.4轉向泵排量的確定…………………………………………………9 3.4.2.5 優(yōu)先閥的選擇…………………………………………………6 3.4.3 車架組合的選擇校核計算…………………………………………6 3.4.4轉子驅動減速器、皮帶及其皮帶輪的計算…………………………7 第4章 道路就地冷再生機的性能分析…………………………………………24 4.1 轉彎性能分析……………………………………………………………………24 4.2 爬坡性能分析……………………………………………………………27 4.3冷再生機的牽引功率平衡分析………………………………………………28 4.3.1 冷再生機功率分配……………………………………………………28 4.3.2 性能參數(shù)的合理匹配……………………………………………29 4.3.3 行走系統(tǒng)功率變化規(guī)律及影響因素……………………………………31 4.4 冷再生銑削性能分析……………………………………………33 第5章 產(chǎn)品功能分析……………………………………………………………38 5.1 產(chǎn)品功能…………………………………………………………………38 5.1.1 產(chǎn)品特點……………………………………………………28 5.1.2 產(chǎn)品主要技術參數(shù)……………………………………………29 結論………………………………………………………………………………………44 參考文獻…………………………………………………………………………………45 致謝………………………………………………………………………………………46 第一章 概述 本章節(jié)主要對冷再生機進行簡略概述。介紹了冷再生機的分類、主機結構、設備的工作原理及其就地冷再生機在國內外發(fā)展狀況。并對就地冷再生機產(chǎn)品市場前景進行分析。通過本章可以讓我們對道路再生技術和再生設備的現(xiàn)狀、發(fā)展有初步的認識了解。 1.1、國內外道路就地冷再生機產(chǎn)品開發(fā)的概述 在國內，面對我國的公路建設條件、工程機械行業(yè)的研究起步晚和早期只注重大規(guī)模的建設等情況，我國的就地冷再生機械在隨著現(xiàn)在國內道路根據(jù)當初的建設條件和公路的設計壽命在現(xiàn)在以及今后的10多年中將進入翻修的高峰期等具體情況，最近幾年才得到各個部門、研究機構、公司的重視。隨著我國經(jīng)濟的高速發(fā)展，人民生活水平的提高，對公路的要求也逐漸的提高，這也使我國的公路養(yǎng)護得到足夠的重視，給我國的道路養(yǎng)護機械一個發(fā)展的空間。我國的道路銑刨機械有了高的水平和深入的研究，給我國的就地冷再生機械產(chǎn)品的開發(fā)提供了技術支持和有利的條件?，F(xiàn)在我國的冷再生機械產(chǎn)品的開發(fā)正在沿著公司的實踐和研究機構的技術相結合立項的發(fā)展道路，最近也取得了可喜的成果。陸德公司瀝青再生設備陸德筑機LZ03型瀝青再生設備，它是該公司吸收國內外先進技術，精心研制開發(fā)的機、電、液一體化的新型公路養(yǎng)護專利產(chǎn)品。德州德工WB525路面冷再生機（如圖1.9）也是企業(yè)自主開發(fā)的冷再生機械，其中德工自主研發(fā)的WB400中置式穩(wěn)定土拌和機被評為“國家級重點新產(chǎn)品”。 圖1.1 德州德工WB525路面冷再生機 在國外的就地冷再生技術和再生設備都已經(jīng)成熟，已經(jīng)達到了很高的技術水平，冷再生技術的應用也得到重視和廣泛的推廣應用。世界上先進的冷再生設備生產(chǎn)公司有德國維特根（如圖1.10）工程機械公司，意大利瑪連尼工程機械公司，德國寶馬工程機械公司，美國卡特比勒工程機械公司等。這些公司的產(chǎn)品代表著現(xiàn)代就地冷再生機械的一個發(fā)展水平，在冷再生機的各個工作參數(shù)間（表1.1）都有 成熟的匹配關系，已經(jīng)在道路冷再生機械方面由原來的銑刨機械簡單的冷再生利用，發(fā)展到了現(xiàn)在的多功能的冷再生機和冷再生機組，其中的施工過程中的舊瀝青的再生利用達到了100%的利用率，并且在再生材料方面也有了很成熟的技術、實驗經(jīng)驗和研究，可以根據(jù)不同的路面情況利用不同的冷再生設備和自動的調整設備施工工作參數(shù)，以使再生后的路面性能滿足現(xiàn)代公路高水平的要求。隨著現(xiàn)代信息技術的高度發(fā)展，就地冷再生機也實現(xiàn)了很高的自動化水平，利用多年的經(jīng)驗和實驗結論建立的智能專家系統(tǒng)，能夠根據(jù)具體狀況智能控制其行走、銑削和添加劑等參數(shù)。現(xiàn)代液壓技術的發(fā)展和液壓優(yōu)點，在很多道路就地冷再生機實現(xiàn)了全液壓驅動、控制和工作。在產(chǎn)品的整機方面都能實現(xiàn)很好的匹配關系，其主要的技術參數(shù)和配置情況也代表著現(xiàn)代道路冷再生機的未來發(fā)展方向，也為我們以后的就地冷再生機的開發(fā)有很高的參考價值。通過不同產(chǎn)品之間的比較，也可以使我們得到主要的設計方向。 兩種再生設備的主要技術指標比較 表1.1 序號 主要技術參數(shù) Wirtgen WR2500 德工WB525 1 銑刨寬度 mm 2438 2440 2 銑刨深度 mm 0--500 0--400 3 轉子直徑 KW 1480 1400 4 刀具數(shù)量 km/h 216 200 5 發(fā)動機型號 km/h OM444LA(梅塞德斯-奔馳) 重慶康明斯KTA19-C525 6 額定功率 448KW /601HP 392KW/525HP 7 額定轉速 r/min 2100 2100 8 行駛速度 Km/h 0—12 0—11.5 9 爬坡能力 57% 50% 10 離地間隙 mm 370 400 11 最小轉彎半徑 mm 5500 7500 13 電氣系統(tǒng)電壓 V 24 24 14 燃油箱容積 L 1600 1600 15 液壓油箱容積 L 270 300 16 儲水箱容積 L 600 600 17 整機質量 kg 30300 30000 18 整機外形尺寸 mm 8200x3200x3200 9150x3008x3700 綜合以上兩種就地冷再生機比較，國產(chǎn)的德工機械和維特根公司的基本 大體相同，由于德工機械大多采用國產(chǎn)零部件，成本較低，市場售價200萬人民幣左右，維特根公司的WR2500用歐元結算，折合人民幣2000萬左右，就其性能講，維特根WR2500在實際工作中優(yōu)勢體現(xiàn)明顯，如機械無故障工作時間較長，工作效率較高，能在較惡劣條件下工作，售后服務較好等，這都是國產(chǎn)機械相比的不足之處。 總之，我國的道路冷再生機械在各界的支持以及我們虛心的學習國外先進的技術，一定能健康發(fā)展。我相信在未來的幾年中在國內會涌現(xiàn)出一大批的先進的道路冷再生機械設備。使我國的道路冷再生機械設備達到世界先進水平，跟上了現(xiàn)代工程機械的發(fā)展步伐。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 圖1.2 德國維特根WR2500KS道路冷再生 1.２、就地冷再生機的介紹 1.２.1、冷再生機械分類 道路就地冷再生所需要的機械主要有以下幾種: (1)冷再生主機 帶熨平板的小型再生機、帶熨平板的中型再生機、帶熨平板的大型再生機、不帶熨平板的再生機。 (2)專用配套機械:目前主要為水泥稀漿攪拌輸送車。 (3)普通配套機械:路面銑刨機、平地機、乳化瀝青運輸罐車、壓路機、自卸卡車、水罐車以及水泥—乳化瀝青—水聯(lián)合運輸罐車等。 1.２.2、冷再生主機的結構和工作原理 （1）帶熨平板的小型再生機 結構如圖1.3所示。 圖1.3 小型再生機結構 其工作裝置及工作原理如圖1.4所示,主要由以下幾部分組成: 圖1.4 小型再生機的工作裝置及工作原理 A、轉子:其作用是對舊鋪層材料實施銑刨和破碎。 B、攪拌器:完成新舊材料的充分、均勻拌和。 C、乳化瀝青噴灑裝置:完成乳化瀝青添加劑的自動控制計量和均勻添加。 D、振搗器:完成再生材料的預壓實。 E、振動熨平板:完成再生層的整平成型。 這種再生機適用于小型冷再生工程,多以乳化瀝青作為再生添加劑,一般不加新骨料。當以水泥作為添加劑時,只能采取預先撒布的方式。 (2)帶熨平板的中型再生機 結構如圖1.5所示。 圖1.5 中型再生機結構 其工作裝置及工作原理如圖1.6所示,主要由以下幾部分組成: 圖1.6 中型再生機的工作裝置及工作原理 A、轉子:完成舊鋪層的銑刨、破碎、新舊材料的充分、均和。 B、乳化瀝青噴灑裝置:作用同1（1）C。 C、粒度調節(jié)裝置:調節(jié)舊鋪層材料的破碎粒度。 D、水泥稀漿噴灑裝置:完成水泥稀漿添加劑的自動計量和均勻添加。 E、螺旋攤鋪器:完成再生材料的攤鋪。 F、振搗器:作用同。 G、振動熨平板:作用同2(1)E。 這種再生機適用于中型冷再生工程,它既可以水泥、也可以乳化瀝青或兩者結合作為再生添加劑。水泥的添加既可采用預先撒布,也可采用稀漿自動添加方式。 (3)帶熨平板的大型再生機 結構如圖1.7所示。 圖1.7 大型再生機結構 其工作裝置及工作原理如圖1.8所示,主要由以下幾部分組成: 圖1.8 大型再生機的工作裝置及工作原理 A、接料斗:接受自卸卡車卸入的新骨料。 B、輸送皮帶:將接料斗內的新骨料按比例連續(xù)地輸送到銑刨下的舊鋪層材料上。 C、伸縮式轉子:其液壓伸縮式結構類似于攤鋪機的液壓伸縮式熨平板結構,為三段式。主要作用是收集路面銑刨機銑刨下的舊鋪層材料并進一步進行破碎,對新舊材料進行預拌和,然后把預混料輸送給攪拌鍋。 D、乳化瀝青噴灑裝置:作用同2(1)C。 E、水泥稀漿噴灑裝置:作用同2(1)D。 F、攪拌鍋:為雙軸臥式結構,完成新舊材料的充分、均勻拌和。 G、螺旋攤鋪器:作用同2(2)E。 H、振搗器:作用同2(1)D。 I、可變寬度高壓實熨平板:作用同2(1)E。 這種再生機適用于大型冷再生工程,既可以水泥、也可以乳化瀝青或兩者結合作為添加劑。水泥的添加多采用稀漿自動添加方式。 (4)不帶熨平板的再生機 結構如圖1.9所示。 圖1.9 不帶熨平板的再生機結構 其工作裝置和工作原理如圖1.10所示,主要由以下幾部分組成: 圖1.10 不帶熨平板的再生機的工作裝置及工作原理 A轉子:完成舊鋪層材料的銑刨、破碎及新舊材料的充分、均勻拌和。 B乳化瀝青噴灑裝置:作用同2(1)C。 C水泥稀漿噴灑裝置:作用同2(2)D。 D破碎棒:作用同2(2)C。 這種再生機適用于中型冷再生工程,既可以水泥、也可以乳化瀝青或兩者結合作為再生添加劑。水泥的添加既可采用預先撒布,也可采用稀漿自動添加方式。該機的一個重要特點是可以不調頭施工。 以上四種冷再生機主機的適用范圍只是從施工效率考慮,若單從功能考慮,則不受此限制。 1.3、就地冷再生技術 道路就地冷再生是指充分利用現(xiàn)有舊鋪層材料面層甚至基層，必要時加入部分新骨料， 并按一定比例加入一定量的添加劑， 在自然環(huán)境溫度下就能連續(xù)地完成材料的銑刨 、破碎 、拌和 、攤鋪及壓實成型 從而得到所需性能質量的新基層的作業(yè)過程 這是國外在２０世紀 ？年代后期迅速發(fā)展起來的一種新技術， 目前已成為國際上道路維修改造的主要方法之一。 1.3.1、道路就地冷再生的適用范圍 道路就地冷再生用于道路標高不受限制的道路，主要為一般公路。包括等外公路及部分城市道路再生層。主要作為道路的基層、承載層 。原道路無論是什么結構均可以進行冷再生， 只是冷再生時， 如何進行配比設計和摻加何種骨料的問題視道路的等級再生層上應加鋪瀝青混凝土面層或封層不同而定。再生層上應加鋪瀝青混凝土面層或封層處理 ，而交通量不大的等外公路無須加鋪面層，可直接使用。 1.3.2、道路就地冷再生工藝優(yōu)點 較之傳統(tǒng)的道路維修改造方法，道路就地冷再生工藝有著無可比擬的諸多優(yōu)點 （１） 成本低　 根據(jù)國外的施工資料介紹 與在舊鋪層上加鋪新料的方法相比，淺層就地冷再生約可降低成本２０％ 深層就地冷再生約可降低成本４６％ （２）提高舊路等級 可以通過基層承載力的提高從根本上實現(xiàn)道路等級的提高，這對低等級公路尤其有特殊意義 （３）結構的完整性 冷再生施工產(chǎn)生的均勻的較厚鋪層內不存在傳統(tǒng)施工方法中有時出現(xiàn)的較薄鋪層間的薄弱界面． （４）不損壞路基 由于冷再生施工為一次性作業(yè)方式，再生機組在暴露的路基上只通過一次 ，所以與傳統(tǒng)施工方法相比機組對路基的損害較?。? （５）節(jié)約材料 所有舊鋪層材料全部就地利用從而大大減少了新材料的用量，保護了資源． （６）工期短 由于不存在舊料的運輸問題，不需要其他機械對舊料的靶松和破碎，不需要大塊材料的去除和專門破碎，更重要的是施工過程的一次性作業(yè)特點大大簡化了施工程序 從而節(jié)約了施工時間 （７）保護環(huán)境 因為舊料的利用大大減少了新材料的開采量， 也不存在舊料的運輸和堆放問題 現(xiàn)代再生機械所具有的封閉式控制添加系統(tǒng)，不僅配比精確 ，而且防止了粉塵的飛揚 從根本上滿足了環(huán)境保護的要求。 因此， 它無益于一項綠色道路維修改造技術。 圖1.11就地冷再生工藝原理 1.4、產(chǎn)品市場前景分析 隨之在國內大量交通新項目的確立，特別是隨著國家高速公路網(wǎng)規(guī)劃(簡稱“79l8網(wǎng)”)通過國務院審議并正式頒布實施，中國高速公路網(wǎng)的迅速擴張已進入了最高峰時期。隨著我國公路建設事業(yè)的迅猛發(fā)展，全國公路總量大幅度增加，特別是隨著高等級公路向柔性路面發(fā)展的趨勢，瀝青路面的增長將更加迅猛。隨著道路服務年限的增長，一些現(xiàn)存道路的內部結構也開始出現(xiàn)退化；許多早期建設的高速公路甚至已到了當初設計的使用年限。 目前，我國在上世紀90年代以后陸續(xù)建成的高速公路已進入大、中修期，翻挖、銑刨的瀝青混合料被廢棄，一方面造成環(huán)境污染，另一方面對于我國這種優(yōu)質瀝青極為匱乏的國家來說是一種資源的浪費，而且大量地使用新石料，開采石礦會導致森林植被減少，水土流失等嚴重的生態(tài)破壞，按照瀝青的設計壽命（15年～20年），從現(xiàn)在起，每年有12%的瀝青路面需要翻修，舊瀝青廢棄將達到每年220萬噸之巨，如能加以利用，每年可節(jié)省材料3.5億元人民幣，而這個數(shù)字是以每年15%的速度增長的，10年以后，瀝青路面的大、中修產(chǎn)生的舊瀝青混合料將達到1000萬噸，屆時通過再利用每年可節(jié)省材料費15億元，否則這些為數(shù)巨大的瀝青混凝土層翻挖后只能白白地廢棄掉，不僅浪費資源，也會對環(huán)境造成嚴重污染。 鑒于有限的資金投入和可利用資源，我國公路建設工作的重點已逐步開始從道路的新建轉向對現(xiàn)存道路的維修養(yǎng)護和延長現(xiàn)存道路的服務年限。作為對現(xiàn)存道路內部結構的保護，頻繁和主動的道路預防性維修及修復措施已被普遍地采用。道路的所有者或建設者們就必須努力去尋求更經(jīng)濟、更合理和更高回報的道路建設和維修養(yǎng)護施工工藝及施工設備。 然而道路就地冷再生機正是滿足現(xiàn)在公路要求的現(xiàn)代維修養(yǎng)護機械設備的其中一種，再加上就地冷再生機與其他再生機械相比的諸多優(yōu)點：再生材料的利用率高；對環(huán)境污染少；維修施工時間短；施工過程中公路禁行時間短，經(jīng)濟損失??；施工后的路面質量高等。因此，在我國高等公路的維修養(yǎng)護中，大多數(shù)采用就地冷再生，在我國最近的翻修施工中也得到了證明。河南省濮渠公路的改造翻修中引進了德國WR2500型就地冷再生機械，并且在改造過程中和改造后都取得了很好的效果。 總之，展望未來的道路維修養(yǎng)護情況，在今后的舊瀝青路面的改造翻修過程中，就地冷再生機會得到大規(guī)模的應用。就地冷再生機械產(chǎn)品的開發(fā)和應用都會有很好的發(fā)展前景。 我們這個項目也是基于上面諸多的情況和結合我們本科生的知識水平和部分院校在這方面的研究成果，以及現(xiàn)代就地冷再生機開發(fā)的重要性提出的。我也希望能通過 我的研究設計，為今后的進一步開發(fā)研究提供一定的貢獻。 第二章 道路就地冷再生機的總體方案設計 本章節(jié)主要描述了道路冷再生機的總體設計方案、再生機的主要工作參數(shù)，并對整機的各個系統(tǒng)部分分別的進行設計概述，使整機的構造和設計任務在設計中更加具體。主要包括動力系統(tǒng)、工作裝置、行走和制動系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)以及噴灑系統(tǒng)，并且分別對本機中的各個系統(tǒng)的初步設計進行概述。通過本章的說明可以對冷再生機的整體的工作和結構特性有個整體的了解。 2.１、道路就地冷再生機的總機設計 就地冷再生所需要的施工機械可分為冷再生主機，專用配套機械和通用配套機械 ，冷再生主機主要有： 中型履帶式多用途再生機，大型專用履帶式再生機和專用配套設備主要有水泥中型輪胎式多用途再生機稀漿攪拌運輸車 通用配套設備主要有乳化瀝青運輸罐車 液態(tài)瀝青保溫運輸罐車 平地機 銑刨機 新骨料運輸卡車及壓路機等 道路冷再生機主要分為結構件、動力系統(tǒng)、控制系統(tǒng)（電氣及液壓系統(tǒng)）、銑削及其拌和轉子、噴灑系統(tǒng)、轉向系統(tǒng)、制動系統(tǒng)等幾大部分。 國外比較先進水平的道路就地冷再生機械的技術有如下新特點：銑削系統(tǒng)的參數(shù)控制采用閉式的自動控制系統(tǒng)，可以根據(jù)具體的路面情況自動的調整其參數(shù)，并且銑削轉子的轉速也可以根據(jù)路面情況進行變速以達到最好的拌和銑削效果，達到滿意的瀝青材料的顆粒度。采用低速大扭矩馬達直接驅動或高速行走方案的液壓全輪驅動系統(tǒng)，采用手動伺服控制、電液控制或電液比例控制等控制系統(tǒng)。駕駛室、整機外觀造型和色彩采用工業(yè)設計原理，駕駛室內部采用人機工程學原理設計，操縱環(huán)境向轎車的內部裝飾方向發(fā)展，提高整機的美學功能和操縱舒適性。采用流線的外觀設計、合理的總體布局以及鮮明光澤的外觀涂漆更具現(xiàn)代的氣息。另外還可選配冷暖型空調系統(tǒng)、音響系統(tǒng)。結合現(xiàn)代工程機械的發(fā)展的大方向，道路冷再生機械也實現(xiàn)了機電液信一體化，其中的劑料的添加噴灑系統(tǒng)都是由其計算機系統(tǒng)控制精確計量的。小型的就地冷再生機械其中的后輪還可以擺動到其轉子銑削寬度的內部可以實現(xiàn)靠邊的路面可以全部銑削到等。 根據(jù)畢業(yè)設計要求以及參考國外先進的就地冷再生機的制造設計技術，在此畢業(yè)設計中，主要參考維特根的WR2500KS的一些參數(shù)結構。主要系統(tǒng)的設計與各個結構的布局，也參考一些相關的成型的產(chǎn)品，結合計算選擇其零件。以下是其就地冷再生機的基礎設計。整機設計圖如圖2.1所示： 1—轉向液壓缸 2—轉向拉桿 3—行走馬達與輪邊減速器 4—轉子提升臂 5—車輪總成 6—車架 7—駕駛室 8—噴灑裝置 9—水箱 10—轉子總成 11—轉子 12—發(fā)動機 13—液壓油箱 14—燃油箱 15—轉向泵 16—行走泵 17—輔助液壓泵 18—減速器 19—轉子軸 圖2.1 道路冷再生機的總體裝配圖 2.１.1、動力系統(tǒng) 本機采用康明斯QS×15-600蝸輪增壓式大功率大扭矩柴油發(fā)動機，符合目前實施的歐美非公路用機動設備的第三階段排放標準(Tier 3)。該發(fā)動機實行了全電控，可以使發(fā)動機輸出360～600馬力變化的功率，滿足不同工況下發(fā)動機在最好的工作狀態(tài)的使用要求。具有較大的散熱面積的冷卻器，風扇裝有自動控制裝置。在較好的布置之下，發(fā)動機的所有維護和保養(yǎng)均可以在地面上進行，車輛的左右上面均設置有窗口可方便的對發(fā)動機實施檢查維修。 發(fā)動機具體參數(shù)如下 表2.1 發(fā)動機 康明斯 汽缸數(shù)目 6 額定轉速 1800r/min 型號 QSX15-600 輸出功率 440KW 最大扭矩 2780N.m@1400r/min 冷卻方式 水冷 排量 15L 全負荷油耗 1.5m/r 2.１.2、工作裝置傳動系統(tǒng) 本就地冷再生機的工作裝置是通過機械傳動來實現(xiàn)的，由發(fā)動機的分動箱分配出來的動力通過離合器、聯(lián)軸器傳輸?shù)焦ぷ餮b置的3級減速器，實現(xiàn)其傳動比為11的傳動，再通過帶輪帶傳動最終傳到銑削轉子上，驅動轉子轉動。其中的皮帶采用能傳動其大扭矩的窄V帶，能夠保證工作裝置再大的工作阻力下長時間不間歇正常工作。并且在大扭矩的發(fā)動機的驅動下能滿足各個工況的工作。 2.1.3、行走傳動系統(tǒng)與制動系統(tǒng) 本機的行走和制動是通過液壓驅動的，并且能使每個行走輪都是通過其各自的馬達驅動，通過輪邊減速器和制動器的結合來實現(xiàn)行走和制動的。行走和制動的液壓系統(tǒng)的原理圖如圖2.2所示，行走的傳動路線是發(fā)動機→分動箱→行走液壓柱塞變量泵→控制閥→行走液壓柱塞變量馬達→驅動輪。液壓泵和馬達都采用變量的，再生機工作和行駛速度可實現(xiàn)無級調速。通過操縱變量泵手動換向閥改變液壓馬達液壓油的流向，可實現(xiàn)再生機的前進方向和停車。行走系統(tǒng)所有的液壓元件都是選用著名品牌，并且通過合理的匹配使各個元件都能達到最高的性能。車輛的制動由靜液壓傳動系統(tǒng)和多片制動離合器實現(xiàn)。液壓油通過其行走泵提供的液壓油實現(xiàn)的。在再生機工作的過程中，通過控制液壓系統(tǒng)實現(xiàn)了行駛在0～15m/min范圍內的行走,而在非工作狀態(tài)下,冷再生機可以實現(xiàn)200m/min的行駛速度,增強了本機的機動性能。 圖2.2 冷再生機的行走制動液壓系統(tǒng) 1-變量馬達；2、8-電磁閥；3-單向分流閥；4-三位四通手動換向閥；5-制動器；6-壓力表；7-變量泵；9-截止閥；10-濾油器；11-冷卻器；12-液壓油箱。 圖2.3 冷再生機的制動原理圖 1-制動踏板 2-推桿 3-主活塞缸 4-制動缸 5-油管 6-制動輪缸 7-輪缸活塞 8-制動鼓 9-摩擦片 10-制動蹄 11-制動底板 12-支撐銷 13-制動蹄復位彈簧 2.１.4、轉向傳動系統(tǒng) 轉向系統(tǒng)為液壓傳動。轉向系統(tǒng)的液壓元件組成與工作原理如圖2.3和圖2.4所示。傳動路線是：發(fā)動機→齒輪泵→控制閥→液壓缸。本就地冷再生機采用的是輪式四輪轉向，可以使長大10米的機器以較小的半徑實現(xiàn)轉向，提高機器的機動性能。在前后轉向輪支撐支架上有轉向支板、轉向支架、連桿組成的轉向機構。駕駛人員可以通過控制臺設定轉向的扭矩控制轉向的速度，操縱方向盤控制轉向液壓泵可使駕駛人員輕松的實現(xiàn)轉向。 、 圖2.4 前輪的轉向機構示意圖 圖2.5 轉向液壓系統(tǒng)原理圖 1-濾油器；2-齒輪定 量泵；3-變向組合閥；4、6-液壓鎖組合閥體； 7-后輪轉向液壓缸。 圖2.6 轉向液壓系統(tǒng)結構圖 1.齒輪泵 2.轉向油缸 3.轉向油缸軸 4.單向閥 5.液壓轉向器 6.膠管 2.１.5、輔助液壓缸傳動系統(tǒng) 輔助的液壓系統(tǒng)主要是在冷再生機工作裝置的液壓缸，通過反饋的控制傳感器電路等自動實現(xiàn)銑削深度和拌和空間的大小的控制。可以使在不同的路況和施工條件下達到較好的銑削破碎效果。并且在下板的液壓缸對其的壓力使施工過的瀝青路面滿足一定的壓實度和平整度，便于進一步的壓實施工。輔助液壓系統(tǒng)的作用是控制銑拌轉子大臂的升降、轉子罩尾門的啟閉和后輪的轉向。該系統(tǒng)由幾組電磁閥來控制各油缸運動。電磁閥組為并聯(lián)閥組，各閥組基板相連，基板進油口與單路穩(wěn)定分流閥相連，閥組出口與集流塊相連，供油控制閥組為整個系統(tǒng)提供高壓油。當供油電磁閥不通電時P口與T口相通，系統(tǒng)液壓油卸荷，整個系統(tǒng)不能工作；當供油電磁閥通電時P口與T口斷開，為整個系統(tǒng)提供高壓油，系統(tǒng)處于工作狀態(tài)，溢流閥設定壓力16MPa，保護系統(tǒng)元件。 銑拌轉子的升降。操縱電磁閥開關，液流從電磁閥流出經(jīng)液控單向閥和單向節(jié)流閥進入大臂提升油缸的有桿腔和無桿腔，活塞桿收縮或伸出，大臂帶動轉子升降。當轉子下降時，油缸有桿腔液壓油流出，經(jīng)A口單向節(jié)流閥，油液流量減小，使轉子速度下降不至過快。當電磁閥開關處于中位時，無論工作裝置在何位置，液壓鎖把油缸鎖住，保證拌和深度不變。 當操縱尾門電磁閥開關時，則可以控制尾門油缸的運動，實現(xiàn)尾門的開關，并可固定在一定的開度狀態(tài)。為了可以控制尾門的啟閉速度，在尾門油缸的進出油口安裝有單向節(jié)流閥。 當操縱后輪轉向電磁閥開關時，則可以控制后輪的轉向，左右轉向角的大小利用接近開關實現(xiàn)自動控制，并具有自動回中功能。液壓鎖把油缸鎖住，保證后輪轉向的可靠性。 圖2.7 輔助液壓系統(tǒng) 1.護罩 2.膠管 3.單向閥 4.尾門油缸 5.后輪轉向油缸 6.測壓接頭 2.１.6、電氣系統(tǒng) 24V(80A)三相交流發(fā)電機系統(tǒng)。全系列工作照明系統(tǒng)，包括兩盞帶磁鐵底座，它可用在任何需要安裝照明燈的地方。在駕駛室內安裝有照明燈以及空調裝置，可以使施工駕駛人員在炎熱的天氣舒適的施工操作。 2.１.7、噴灑系統(tǒng) 本機配置有三套再生噴灑裝置，包括泡沫瀝青噴灑，水噴灑以及水泥等其他漿料的撒布裝置，可以滿足多種舊路面的冷再生要求。只有水噴灑有完整的裝置系統(tǒng)，安置一個有電動的泵和控制計量系統(tǒng)，可以準確添加水的量，使再生后的瀝青材料達到好的性能要求。供水液壓系統(tǒng)由串接在行走泵后的液壓泵、和水泵聯(lián)接的液壓馬達及相關管路組成，噴灑系統(tǒng)在轉子拌合物料時，把適量的水噴進轉子罩內，使物料獲得均勻的、合乎要求的濕度。噴灑用水要求是清水，由水車供應，水車在冷再生機前面，用水管連接在冷再生機前端的接口上，接口處用消防快速接頭，便于拆裝。離心水泵把水從水車吸出，加壓輸送到噴頭處，噴到轉子罩內。流量控制閥是個球閥，通過推拉軟軸控制其開度，從而控制水的流量。渦輪流量計7內部葉輪的轉速和流經(jīng)的水流量成正比，葉輪旋轉使檢出裝置的磁路發(fā)生周期性的變化，檢出線圈兩端感應出與流量成正比的電脈沖頻率信號，經(jīng)前置放大器放大后送至駕駛室內的顯示儀表。冬季不用時，應將泵體與輸水管路內的水排放干凈。其他的噴灑系統(tǒng)以簡單緊湊的噴灑裝置在冷再生機上沒有設置專門的噴灑計量裝置，噴灑動力裝置以及控制裝置，只有輸送和噴嘴等裝置，其余輔助裝置都可以方便的安裝在專用配套機械，在配套機械上動力裝置和控制臺，動力可以通過液壓傳動，駕駛員可以通過控制臺控制整個噴灑裝置的工作，滿足不同工況的使用要求。施工過程中噴灑系統(tǒng)的工作過程如圖2.5和圖2.6所是示。 圖2.8 噴灑系統(tǒng)的結構與工作過程 圖2.9 水泥撒布裝置的工作過程 2.１.8、銑削及其拌和轉子 轉子（圖2.7）銑削過程做上切運動，即工作過程為逆銑（圖2.6）。工作過程中車輛的行駛速度最高達到15m/min,轉子的轉速也能達到70r/min，以及調整合適的拌和空間（圖2.8）能是瀝青混合料達到需要的要求，達到好的拌和效果。轉子上的200把刀具使舊瀝青混合料有很好的顆粒度。刀具為子彈形(參見圖2.9)，刀具底部為五角形，插入安裝座，由帶有自鎖功能的螺釘固定。在工作過程中，刀具可以在刀座內自由的轉動，使刀具四周能夠均勻的磨損，延長刀具的壽命。 圖2.10 轉子圖 圖2.11 不同銑削深度下的拌和空間大小 圖2.12 銑削工作裝置的總成圖 2.2、道路就地冷再生機的施工工作參數(shù)指標 在現(xiàn)代的工程機械中，就地冷再生機的工作施工等標準還沒有建立完全，尤其在國內冷再生機才剛剛起步，但是在路面施工機械中，就地冷再生機的工作原理與穩(wěn)定土拌和設備以及冷銑刨機的工作原理相同。所以我們可以參考起以上兩個設備的施工標準和參數(shù)指標要求。 在冷再生的施工過程中的主要指標參數(shù)要求主要有：再生機械的生產(chǎn)率，添加料的類型和用量，再生后路面瀝青混合料的平整度和顆粒度以及壓實后路面指標要求等。在大中型帶熨平板的冷再生機械中，還有其再生后的攤鋪新路面指標參數(shù)要求。 道路就地冷再生是國外80年代后期迅速發(fā)展起來的一門新技術,在國外被廣泛地應用于舊路維修改造、升級中。道路就地冷再生技術是指充分利用現(xiàn)有舊路材料(面層和部分基層),按照新的設計要求,選擇性地摻入適量的骨料,按比例加入添加劑(水泥、石灰、粉煤灰、泡沫瀝青和乳化瀝青等)和適量的水,在自然環(huán)境狀態(tài)下就地連續(xù)地完成舊瀝青路面的銑刨、破碎、拌和和攤鋪,隨后進行找平及壓實,形成具有所需性能、質量滿足要求的道路新基層。在舊路維修改造中應用冷再生技術可大大簡化施工工序,同時可節(jié)約材料、縮短工期、保護環(huán)境、節(jié)約成本、提高效益。 通過水泥混合料的實驗表明：水泥劑量小于4.8%時,再生料的抗壓強度不能滿足要求;水泥劑量為5%；5.2%；5.5%時,再生料的抗壓強度滿足要求,但從經(jīng)濟的角度考慮,采用5.2%的水泥更為合理些。各技術指標的實測結果見表2.1。 水泥再生混合料的級配 表2.2 在我國的就地冷再生的應用實例中也可以總結就地冷再生的施工指標。比如：山東省泰安市東平縣公路站完成的“舊瀝青路面材料再生利用技術研究與開發(fā)”是一種將舊瀝青路面材料、經(jīng)過技術處理，摻加再生劑后重新拌制成符合路用性能的再生瀝青混合料及其路面鋪筑等工藝。它主要解決了舊料回收加工，再生劑配制應用，再生路面結構設計及施工程序，特別是應用陽離子乳化瀝青冷再生的施工藝設計等關鍵技術。其關鍵技術指標為：舊料利用率40－65%，再生路面彎沉值0.48，摩擦系數(shù)0.52，平整度99%，完好率99%。該再生劑配制應用技術具有簡便易行、成本低廉、再生效果優(yōu)良等優(yōu)點。 施工中因每次開始和終止而形成的橫穿作業(yè)面的橫向接縫是不連續(xù)的。每次停機,即使僅需幾分鐘用于更換罐車,也將形成一個嚴重影響再生材料均勻性的橫縫。因此,施工中應盡量減少停機現(xiàn)象。在不可避免的情況下,應對所形成的橫縫進行認真處理。在臨時停機后重新開始施工時,整個再生機組應倒退1.5m～2m的距離到達再生過的材料上,以保證開始施工后所有材料均得到處理。上一作業(yè)段壓實時,要預留5m～8m不進行碾壓,待下一段碾壓時一并壓實。由于再生機開始工作時要使轉子全部下切到再生層的底部來打碎再生料,前進速度為0,從而造成翻松的再生料不均勻,為此需人工進行翻拌后將坑槽找平。為了避免相鄰作業(yè)面間存在未再生的夾帶,以保證縱縫處再生料的連續(xù)性,縱縫處要有一定的搭接,具體可根據(jù)作業(yè)幅數(shù)確定搭接寬度,一般為10cm～25cm。大面積冷再生施工前,要進行試驗段的鋪筑,以驗證冷再生結構層的強度、壓實度等是否能夠達到設計要求,否則應采取相應的措施加以調整。基本要求冷再生過程中有如下基本要求:a) 冷再生混合料應符合設計要求;b) 水泥用量和混合料級配應按設計控制準確;c) 混合料應處于最佳含水量狀況下,用重型壓路機碾壓至要求的壓實度,從加水拌和到碾壓終了的時間不應超過3h～4h,并應短于水泥的終凝時間;d) 碾壓檢查合格后應立即覆蓋或灑水養(yǎng)生,養(yǎng)生期應符合規(guī)范要求。 2.3、道路就地冷再生機的主要銑削參數(shù)的選擇 本設計產(chǎn)品參考國內外同類產(chǎn)品，為市場常用的中型冷再生機械，在同類產(chǎn)品的基礎上，加大發(fā)動機功率，提高冷再生深度，使該機具有多種用途：能拌和穩(wěn)定土，銑刨舊瀝青路面，就地冷再生有粘結料或無粘結料的路面，由于本設備實現(xiàn)國產(chǎn)，在價格上具有競爭優(yōu)勢。其具體參數(shù)如下： 最大工作寬度：2400mm 工作深度：0～500mm 轉子直徑：1480mm 整機自重：30000kg 整機工作速度：0～15m/min 行駛速度：0～40 m/min、0～80 m/min、0～200 m/min 整機尺寸：9０００×３3００×３3００mm 第三章 總體參數(shù)以及裝置零件的選擇與計算 本章節(jié)是道路冷再生機的主要設計計算部分。在本章分別對本再生機的總功率和發(fā)動機的選型的確定，各個部分總成的選擇以及主要零件的選擇計算。通過本章的計算可以具體確定再生機的各個部分的零件型號，整體車架底盤的結構類型。并對所選零部件結構強度和性能進行校核。保證整機達到較高的性能，滿足設計參數(shù)要求。 3.1、整機牽引力與牽引功率 3.1.1、整機牽引力 輪胎車輛的最大牽引力出現(xiàn)在發(fā)動機輸出最大扭矩時，即應該是在車輛工作過程中或者是在爬坡工況時。 則車輛的最大驅動力 （3-1） 式中：—為驅動系統(tǒng)分得的發(fā)動機轉矩，為20%-30%，取25% rd—輪式車輛驅動輪的動力半徑，為車輪中心到驅動力PK之間的距離； —傳動系統(tǒng)的效率，應該考慮液壓系統(tǒng)的效率；=80%； —傳動系（從發(fā)動機到車輪）的總傳動比。 。 式中：ne—為發(fā)動機轉速 n2—為驅動輪的轉速： 式中：v—車輛行走速度 車輛的滾動阻力Pf： （3-2） 式中：G—車輛的自重力； f—滾動阻力系數(shù)，本計算中選 f=0.018。 最大的有效牽引力： （3-3） 3.1.2、牽引功率 整機最大的牽引功率的車輛工況可能是在行駛最大速度時，或者是在車輛爬坡過程中。 （1）、當車輛以最高行駛速度行駛時（假設發(fā)動機在額定工況下工作）： 冷再生機牽引力： （3-4） 式中： 式中：—為發(fā)動機額定轉速 —為驅動輪轉速 應全部去掉！ 有效牽引力： 此時的牽引功率： （這應是最大功率） （2）、當車輛爬坡受到行駛阻力最大時（假設此時的行走速度為15m/min）： 冷再生機牽引力： 有效牽引力： 此時的牽引功率： 所以整機最大的牽引功率為：142.7KW。 工況為：在車輛以最大速度行駛時。 3.2、冷再生機的工作功率 3.2.1 銑刨轉子簡介 銑刨轉子（圖3.1）是銑刨機作業(yè)的工作裝置，通過轉子的旋轉運動和設備的直線行走運動合成實現(xiàn)銑刨作業(yè)。呈螺旋狀對稱排列的刀具，在轉子旋轉銑削的同時，將銑下的廢料向轉子中央聚集，并通過拋料板將廢料拋到輸送機上，再將廢料送到運輸車上運走。銑刨轉子是保證銑刨質量的關鍵，它的工作狀況，直接影響到銑刨機的作業(yè)質量、作業(yè)效率和刀具使用壽命。 圖3.1銑刨轉子作業(yè)圖 3.2.2、銑削刀具受力分析 再生作業(yè)時，旋轉的刀頭對路面進行擠壓、破碎，于是路面便有反作用力作用在刀頭上（圖3.2），即銑削阻力F。銑刨時，每個銑削刀頭的位置和切削厚度隨時在變化，所以作用在每個刀具上的力的大小和方向也在不斷變化。為方便起見，假設刀具在某一點的作用力是定值。作用在刀頭上的力F 可分解為切向銑削力F Z ，徑向銑削力FV，軸向銑削力FG。切向銑削力FZ，是沿轉子銑刨方向的分力它消耗了功率的大部分。 3.2.3、切向銑削阻力的計算 銑削刀頭對路面的銑刨過程，主要是通過回轉的子彈頭形刀具對路面進行擠壓，使之破碎成不規(guī)則的碎塊，進而進一步破碎而完成的。因此銑削作業(yè)對路面的破壞，主要是壓應力的作用。刀具對路面的破壞作用，是靠刀具對路面的擠壓作用實現(xiàn)的。按照赫茲公式，銑削作業(yè)時，每個刀頭與路面之間的接觸應力關系如下： 2.1 式中：EΣ—綜合彈性模量，N/m2 ρΣ—綜合曲率半徑，m α—銑削厚度，m Fz —切向銑削力，N 由式（2.1）可得，切向銑削力為： /(N) 式中： E 1、E 2 —刀具及被再生路面的彈性模量，N/m 2 μ1、μ2 —刀具及被再生路面材料的波松比 因為1－μ1 2 ≈1 ，1－μ22 ≈1， 且刀具的彈性模量E 1 遠遠大于被切削路面的彈性模量E 2 （E 1 約為300Gpa, E 2約為8-15Gpa） ，所以上式可簡化為： ρ1、ρ2 —刀具及被切削路面的曲率半徑，m 因為ρ1 =r （刀尖圓角半徑），ρ2=∞，所以上式可簡化為： ρΣ≈r （4）銑削厚度α的確定（圖3.1） 圖3.2 工作轉子受力圖 S 為銑刀的進給量，是指同一回轉平面內，相鄰兩銑刀轉過一個安裝角時，設備前進的距離。 式中： n —轉子轉速，n/min z—同一回轉平面上安裝的銑刀數(shù) t —同一回轉平面上相鄰兩銑刀轉過一個安裝角所需要的時間，s u—設備行駛速度，m/s 由△ 1 2 3(三角形123) 可求出刀頭任意位置的銑削厚度為：α =1 3=1 2sinθ ？=sx sin θ 將S 代入，可得： 對于銑削轉子來說，阻力大小還與銑削寬度有關，即與在作業(yè)的深度和寬度范圍內，參與作業(yè)的刀具的數(shù)量有關。對于一定寬度和直徑的銑削轉子來說，參與作業(yè)的刀具數(shù)量為N ，圓周上相鄰兩刀具的相位角為φ， 則銑削轉子的切向阻力為： 設換算銑削深度,則ht 綜合體現(xiàn)了銑削寬度和同一時刻參與銑刨作業(yè)刀具數(shù)量。 K 為小于的最大正整數(shù)。銑削轉子的切向阻力為 3.2.4、銑削功率 銑削機作業(yè)過程中消耗的功率主要包括： P1 —銑削系統(tǒng)消耗功率 P2 —行駛系統(tǒng)消耗功率 P3 —輸料系統(tǒng)消耗功率 P4 —控制系統(tǒng)消耗功率 P5 —冷卻系統(tǒng)消耗功率 P6 —其它系統(tǒng)消耗功率 銑削機最大輸出功率 P ≥ P1+ P2+ P3+ P4 + P5+ P6 。（記住） 其中： 銑削功率P 1 為 3.2.4、銑刨轉子注意事項 由以上分析可以得出以下結論： (1) 刀頭半徑r對銑削阻力影響較大，如果刀頭磨鈍，圓周阻力將大大提高。 (2) 切向阻力F隨著θ角的變化而變化，當θ= Φ，即刀尖離開路面的瞬間，圓周阻力達到最大，隨即消失為零，因此銑刨過程中不可避免地會產(chǎn)生振動；銑刨深度越大，θ角的變化范圍越大，圓周阻力越大，產(chǎn)生的振動越強烈。因此，在銑刨機的設計中，各系統(tǒng)的抗振性是不可忽視的一個重要環(huán)節(jié)。 (3) 在銑刨深度不同時，發(fā)動機用于行走驅動的功率有較大變化，但無論銑刨深度大小，發(fā)動機功率的絕大部分均用于銑刨轉子的切削作業(yè)。 (4) 當要求銑刨的深度較大，