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(3)

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

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。 1.3 课题研究的意义

20世纪，随着我国公路交通事业的快速发展，公路养护工作也愈来愈迫切繁重，现代化的机械养护作业方式是势在必行。以大型铣刨机为主要设备的机械化养护作业方式己经在我国的高速公路上广泛采用，中小型铣刨机也将成为二级以上公路和城市道路的主要养护设备之一。根据我国公路发展的统计，未来公路养护对各类现代化机械设备的需求会越来越大。高速公路大修期的到来，公路交通行业和城市管理部门对现代化养护方式逐渐重视，对路面的铣刨机的需求逐年增加，并将以很快的速度增长。

我国铣刨机的发展起步较晚，尽管取得了许多成就，关键部件采用国际化采购，甚至有些产品接近或达到了国外同类产品的技术水平，但许多关键技术仍未突破，使得产品的稳定性、可靠程度等大打折扣。

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。合理的设计和应用行走液压系统，是一项必要的研究工作。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。

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第二章 铣刨机整机性能要求与工况分析

2.1 铣刨机整机性能要求

在广泛调研国内外冷再生铣刨机机型的基础上，本文冷再生铣刨机充分吸收国外铣刨机先进技术，并结合中国道路施工的特点，定位于高端技术水平，性价比较优的设计思想，要求通过采用最先进电子控制技术和液压传动技术，及国际化配套采购，不仅要有先进性、可靠性，又具有实用性和经济性。

冷再生铣刨机整机性能要求具体如下:

1. 机器应有足够的质量且分配合理。铣刨机的工作质量影响履带与地面的附着力，同时整机质量分配合理，在最大工况下不会出现打滑现象，保证铣刨的效果。

2. 操纵台应操纵方便。要求针对机器的所有操作都可以通过主控制台实现。同时，由于铣刨机的作业宽度要求为冷再生，为了方便操作，对工作过程中随时需要调节、动作的元件，要求位于主驾驶位置的主操纵台，左右两侧各布置一个。为方便机器操作手在地面对机械进行调节操作，要求在机器的前后左右四角设计有专门的控制开关;并要求有紧急停车按钮开关，若遇到异常情况，随时按下会终止机器的所有动作。

3. 要有强劲的铣刨能力和转场驱动能力。发动机选用道依茨发动机，工作可靠，操作方便，动力强劲。

4. 高效的铣刨能力及高质量的铣刨效果。

5. 精确的自动找平和深度控制，可以保证铣刨机的铣刨质量。

6. 在工作档工作时，具有功率自动分配功能，即可以根据发动机负荷自动调节行走速度，从而保证机器始终处于最大生产率状态。

7. 全液压驱动的四履带行驶系统，有高速档和低速档，且在两档中能实现无级变速。该机前后各两个行驶履带，全电控、独立的转向，前后转向动作组合，能实现前轮、后轮、四轮、蟹形、S形等转向方式。履带总成要有自动停车制动器，刹车可靠。

8. 要带有自动收料装置。现代的施工机械要求自动化程度较高，不影响交通的正常运行或道路封闭时间短，故要求铣刨机带有自动收料和卸料装置，且可以左右摆动45度;卸料高度可自行调节，适应不同的运输卡车。

9. 35度的爬坡能力，以方便在无吊车的情况下可以自如爬上平板车。 2.2 铣刨机工况分析

铣刨机同大多数的工程机械一样，有两种典型工况:作业工况和转场运输工况。在作业工况中，铣刨转子是在铣刨机的行走系统的带动下，主要是依靠自身的传动系统来驱动旋转，完成施工作业，铣刨转子的驱动消耗着整个车辆的主要功率，一般占80%一85%左右。铣刨机运输工况是在转场时可以高速的行驶，快速地转移场地。

对于铣刨机的行走系统来说，在作业和运输两种工况的要求:工作时要求低速和较大的牵引力，而转场运输时则希望快速(运行时的速度O一10km/h)，如遇到坡道仍需要较大的牵引力。对这两种工况，铣刨机的行走系统采用变量泵和变量马达组成的闭式液压系统可以适应不同的速度要求。

冷再生铣刨机的工作环境较恶劣，故采用履带行走机构，附着力好，牵引力大;传动方式采用液压传动:四轮独立驱动。由高压柱塞变泵和变量马达组成的容积调速闭式液压系统，通过控制泵的排量和油液的方向来进行速度无级调节和换

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向，可实现铣刨机的前进、后退、制动等功能;马达选用双速马达，可以实现高低的切换，而且闭式系统具有结构紧凑、传动平稳，油液不易污染等优点，适合于铣刨机在各种恶劣的工况环境下工作。 2.3 铣刨机总体设计及主要参数的确定

铣刨机的总体设计主要是根据使用情况确定主参数—生产率，即单位时间内铣削路面物料的体积。主要根据主参数即可确定工作宽度、外形几何尺寸等基本参数。在具体设计时要注意贯彻系列化、通用化、标准化的原则，对已有的同类产品作充分的调查研究，并尽可能采用新技术、新材料、新工艺、新结构。同时还应兼顾其经济性、可靠性耐久性、安全性及维修的方便性和操作的舒适性。

铣刨机在设计时可采用类比或经验法来确定有关参数。 2.3.1 铣刨功率Px [2]

铣刨功率Px主要取决于铣刨机的宽度B和铣刨深度H的大小，亦即铣刨的横截面积A。

A?B*H

(2.1) 式中:

A—铣刨的横截面积，m2。 B—铣刨机的宽度，m。 H—铣刨深度，m。

根据经验，铣刨功率Px:

PX?f*A

(2.2) 式中:

f—经验参数，一般取900一 1200Kw/m2。 2.3.2 整机功率

整机功率由铣削功率Px，工作牵引功率Pg和辅助装置功率Pf组成。一般经验Px占整机功率的80%一85%，Pg占整机功率的10%一15%，Pf占整机功率的5%左右。

Pz?Px?Pg?Pf(2·3) 式中:

px—铣刨转子系统，Kw;

pg—铣刨机的行走系统，Kw; pf—铣刨机辅助系统功率，Kw;

若整机带有集料输送装置，只占整机功率的10%左右

参照国内外冷再生铣刨机和经验公式，取整机功率只为400Kw，则铣削功率Px为320Kw

左右，行走系统为4OKw左右。

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2.3.31 作速度和行驶速度[2]

铣刨机的工作速度也与机型的大小及行走机构形式有关，一般中小型机为0一 12m /min;大型机为0—30m/ min。

行驶速度可根据需要及行走机构的形式确定，一般为0一10km/h。 2.3.4 整机质量

铣刨机整机质量mz整机功率pz由一定的比例关系，即

mz= kpz (2.4)

式中:

k—经验系数，一般中小型机取110一130Kg/如，大型机取75一90Kg/Kw。 冷再生铣刨机k根据经验取为77.5，带入(2.4)式的整机质量为31吨。

通过以上的综合分析，最后提出冷再生铣刨机的整体技术参数，如下表2.1。

表2.1 冷再生铣刨机整机性能参数

技术参数 单位 数值 整机质量 t 31 铣刨宽度 mm 2010 铣刨深度 mm 0~300 工作速度 m/min 0~33 行驶速度 Km/h 0~5 爬坡能力 （°） 35 发动机功率 KW 400 最小离地间隙 mm 330 铣刨鼓倾斜角度 （°） 5 输料皮带宽度 mm 800 最大卸料高度 mm 4900 铣刨转子刀具数量 个 168 铣刨转子直径 mm 1070 行走驱动方式 独立驱动 四轮液压马达驱动 回收废料输送能力 t/h 330 外形尺寸（长x宽x高） mm 13000x2550x3300

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第三章 冷再生铣刨机行走液压系统设计和校核

液压系统是铣刨机的一个重要组成部分。铣刨机的液压系统按执行的功能分，包括行走液压系统、输料液压系统、风扇液压系统、喷水液压系统及辅助液压系统。各部分液压系统既能独立的传递动力、完成各自的动作，又能通过控制系统相互关联、协调，达到对执行元件运动参数的准确控制。铣刨机是边行走边作业的路面养护施工机械。在作业中，行走、铣刨转子、输料皮带、风扇冷却、喷水、辅助等系统的职能不但内容多而且还一起动作，而且有些动作还相互关联，比如:在工作模式下，要求转子后门放下来时转子才可以动作;在自动工作模式下，当铣刨转子动作时，要求输料皮带同步运转，喷水系统要向铣削刀头喷水等。因而马达、油缸等执行元件不仅数量较多而且还相互关联。所以，铣刨机液压系统属于多泵多回路液压传动系统。铣刨机液压系统就是要根据其工作要求，合理的选择和设计液压元件，并将他们有机的组合在一起，使之完成一定的工作循环。

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3.1 冷再生铣刨机行走液压系统的基本要求

为了保证路面铣削的质量，生产效率及充分利用发动机的功率，对冷再生铣刨机的行走系统提出了很多的要求，比如行走速度无级调节、根据负载的变化控制行走速度自动调节即功率自动分配、高低速等。行走控制系统应能满足如下的基本要求:

1. 无论前进还是后退，都可以实现整个速度范围内的无级变速;

2. 在铣刨机工作时，铣刨机加速和减速过程均匀平稳，起步、转向和停车过程均匀 平稳;

3. 行走分高、低2档，适合转场和作业两种工况;

4. 转弯半径小，转向机动灵活，以适应高速公路施工场地要求; 5. 应能走直线;

6. 有手动和自动控制;

7. 35度爬坡能力，便于转场。

8. 铣刨机在自动工作模式下作业时，根据负载的变化情况，能自动调节行走速度即功率自动分配;

9. 铣刨机工作时衬确保在恶劣的路况下也能均匀行走(即让分流阀在同步位工作);

10. 应能实现停车制动; 11. 应有紧急停车功能;

12. 解除制动后铣刨机才能行走。

行走系统的控制可用2种方式:独立方式和交互方式。独立方式比较简单，可看作具有独立动力输入装置的一个传动系统;交互方式控制复杂，行走速度在设定的稳定输出值基础上，同时受工作负荷少量的控制。现代铣刨机的行走控制方式多为这种方式，即功率自动分配，即当发动机转速在nMmax和nH之间时，行走控制系统根据负荷的变化情况自动调节行走速度，使外界阻力刚好与发动机输出额定扭矩相匹配。转速控制方式—以发动机的转速为信号控制行走速度，达到功率自动分配的目的。现代的铣刨机是通过将发动机转速变化转换为比例的电压或电流，以此来控制电液比例泵的排量。控制器根据发动机转速的变化，输出控制电流控制行走液压泵排量的变化。当发动机转速低于额定转速时，控制电流减小，行走泵排量减小以降低行走速度，直到发动机转速和额定转速相等为止;当

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