毕业设计冷再生设备行走液压控制系统的设计说明书 - 图文(2)

徐州师范大学本科生毕业设计 冷再生铣刨机行走液压控制系统的设计

青混合旧料可以直接用于路面表层的铺设，与新的沥青加温拌和后，再重新铺筑高质量的面层。采用铣刨机可对摩擦系数低的路面进行拉毛作业来提高路面的摩擦系数，达到设计的要求。 由于铣刨机工作效率高，施工工艺简单，铣削深度易于控制，操作方便灵活，机动性能好，铣削的旧料能直接回收利用，因此广泛地用于沥青路面的维修养护施工之中，尤其在高速公路养护施工中成为现代化养护施工机械必不可少的主要机械之一。

1.1.2铣刨机的分类

沥青路面铣刨机按铣刨工艺的不同，它分为冷铣式和热铣式两类。冷铣式铣刨机是在常温下直接对旧的路面或需要养护路段面上进行铣削作业。冷铣刨机切削的料粒均匀，适应性广，但切削刀齿磨损较快，是厂拌沥青再生设备的主要辅助机械。冷铣刨机具有使用成本低、深度范围广及不污染环境等优点。热铣式铣刨机是在铣刨机上加装远红外或其它利用液化气、丙烷气燃烧器，将路面预热到一定的温度后再进行铣削作业。由于有加热装置，机构复杂，一般用于路面再生作业。按行走方式的不同可分为轮胎式、履带式和履带轮子混合式;轮胎式铣刨机具有机动灵活，方便转场、适宜狭小区域作业等优点，主要用于中小型铣刨机，而履带式铣刨机虽然机动性稍差，但是它附着力大，自找平性能良好。履带轮子混合式是近几年出现的机型，它综合了两者的优点，并且两者可以互换，提高了机器的适用性和使用性能。

按转子的位置可分为后悬式、中悬式与后桥同轴式。后悬式铣刨转子悬挂于机器后桥的尾部，中悬式即铣刨转子在前后桥之间。后桥同轴式铣刨转子与后桥同轴布置。

按铣削转子工作时转向的不同，铣刨机可分为顺铣式和逆铣式，转子工作时转向与机器行走的方向相同的为顺铣，相反为逆铣。顺铣时刀头刚接触路面就面对较厚的切削量，易产生冲击负荷;逆铣时刀头刚接触路面就面对较薄的切削量，且随着铣削继续进行切削层由薄变厚，负荷相对平缓，这对铣刨机作业非常重要，这也是大多数的铣刨机都采用逆铣的原因。

根据铣削宽度，可分为小型铣刨机、中型铣刨机和大型铣刨机。小型铣刨机铣削宽度在300—800mm，整机功率是25一70kW,转子的传动方式一般为机械式;中型铣刨机宽度1000~2O00mm，整机功率是80一180kW，转子的传动方式多为液压式;大型铣刨机铣削宽度在2000mm以上。整机功率高达670kW。

随着机、电、液一体化高新科技成果不断应用到铣刨机上，近20多年来，冷铣刨机在国外得到迅速发展。宽度从0.5一4.2m，类型从机械式到全液压式，品种规格繁多，并形成完整的系列。目前国内外生产和使用的基本上都是冷铣刨机，因此在名称上已习惯简称为沥青路面铣刨机。 1.1.3铣刨机的主要结构

一般铣刨机是由发动机、机架、铣刨转子、集料输送装置、喷水系统、铣削深度控制装置、自动找平系统、液压驱动行走系统及辅助系统等组成，如图1.1。 (1)发动机

冷铣刨机的发动机一般选用柴油机，它的体积小、质量轻、油耗低、动力性能好，在缺水的地方也不会影响使用。 (2)机架

一般为刚性整体结构，由厚钢板仿形切割，焊接制造，具有足够的刚度和强度。机架是整机的承重构件，同时要求机架有足够的重力以减少工作时整机的震动。

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(3)铣削转子

它是铣刨机的主要工作部件，它由铣刨转子轴、铣刨刀座和铣刨刀头等组成，直接与路面接触，通过其高速旋转的铣刀进行工作而达到铣削的目的。铣刨转子分为固定宽度和可变宽度;铣刨刀座按一定的螺旋线排列焊接在铣刨转子轴上，刀头安装在铣刨刀座的座孔中，刀具的排列左右对称以单头或多头螺旋线分布，以便消除部分铣削转子的受力，保证铣刨机工作时将铣刨下来的旧料抛向轴的中间部分，使得旧料集中成堆。

铣削转子的驱动有机械驱动和液压驱动两种。机械驱动是由发动机输出动力后，经皮带轮传送到铣刨毅里面的行星齿轮减速器，再驱动铣刨转子。液压驱动有两种形式，一是发动机直接驱动液压泵，液压泵来驱动铣刨毂液压马达，通过减速器在驱动转子;另一种发动机通过联轴器将动力传送到专门的分动箱，再由分动箱驱动液压泵来驱动铣刨毂液压马达，再由减速器驱动转子。

图1.1 整机结构

(4)液压系统

液压系统是铣刨机的主要组成系统，它可驱动铣刨机的铣削转子、整机的行走、风扇驱动、辅助装置的工作如各种油缸的动作等等。一般多为多泵相互独立的液压系统，工作时互不干扰，可靠性较高。铣刨机行走驱动基本都采用全轮液压驱动系统，完成铣刨机的前进、后退等功能。 (5)集料输送装置

一般大中型铣刨机度带有旧料回收装置，它由集料装置、两级输料皮带等组成。通过集料装置可以将铣刨下来旧料集中并传送至运输卡车上。一级皮带下端可以自由升降，二级皮带前端的高度可以调节并可左右摆动0至45度，可适用各种运输卡车。整个皮带输送装置采用密封结构，以防粉尘飞扬。 (6)自动调平装置

铣刨机上设有自动调平装置，以铣削转子两侧浮动板作为铣刨基准面，通过控制的两个液压缸，使所给定的铣削深度保持恒定。有的铣刨机根据需要安装倾斜调整器，用来控制转子的倾斜度。 (7)深度控制系统

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铣刨机配置了一套纯电子的铣削深度控制系统，它由连接在侧档料板上的拉绳深度传感器和数字控制器组成，使机器的铣削深度可准确至毫米。 (8)喷水系统

铣刨机上配有水箱，在铣削过程中向转子喷水，可降低切削刀头的温度，也抑制了粉尘飞扬。

铣刨机规格、型号不同，其结构、布置也略有区别，但基本工作原理相同或相似。

1.2国内外沥青路面铣刨机的发展概况及趋势[4][5][7][9][10][11] 1.2.1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一1000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lm，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CM2OO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。

目前，国内的生产厂家己经有十几家，主要有西安筑路机械有限公司、镇江华晨华通路面机械有限公司、徐工、中联重科、陕西建设机械股份有限公司、西安宏大交通有限公司、沈阳北方交通有限公司、上海市政工程机械有限公司等。在产品技术方面，国内厂家在同样机型实现的功能是大同小异。像铣刨宽度为冷再生的铣刨机，工作转子驱动多采用机械传动;行走系统多为四履带独立液压驱动，液压马达采用双速马达，能实现功率自适应;带有二级皮带铣削料回收装置;具有机动灵活的转向方式:前轮、后轮、全轮转向及蟹行转向;铣削深度自动控制，精度可达毫米级，并可数字显示。 1.2.2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150一2000m3/h，一次铣削深度为

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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，加热宽度为冷再生，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，铣刨宽度冷再生，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W22O0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一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.冷再生，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度。

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一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0.3mm—4.冷再生m的铣刨机，其铣刨机产品铣刨宽度为2500m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

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System)系统，该系统的功能与维特根 Fes(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SF200R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SFZOOL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一465、PM一565B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。履带系统及涨紧轮采用技术成熟的原厂小型推土机D3级D4的履带组件。

表1.1 国外铣刨机的技术性能参数 主 要 参 数 生 产 厂 家 最大铣削宽 度 （mm） 铣削深度 （mm） 行驶速度 （km/h） 工作速度 （m/min） 刀头数 （个） W2000 2000DC SF2100 PL2000S SF100L MP2000 PR450 2000 0-320 0-5 0-30 162 2010 0-300 0-5 0-31 154 297 2100 0-150 — — — 355 — 热铣 22800 2010 0-320 0-5 0-40 166 448 2000 0-320 0-4.5 0-30 154 370 2010 0-320 0-4.7 0-33 156 364 1905 0-254 0-3.2 0-54 144 336 功率（kw） 421 行走方式 履带式 履带式 铣削方式 冷铣 整机质量 29000 （kg） 冷铣 23100 履带式 履带式 履带式 履带式 冷铣 38000 冷铣 28700 冷铣 27000 冷铣 24950 生产厂家 维特根 维特根 维特根

戴纳派卡特彼必泰利 玛莲尼 克 勒 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，见表1.1示。目前全世界冷铣刨机的年

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