机械毕业设计（论文）-LDY40道路养护工程车铣刨系统设计【全套图纸】.doc

第 I 页 摘要 我国沥青混凝土路面占公路总里程的 90 以上 但是 沥青路面在使用过 程中由于路基不稳和沥青本身的疲劳 经常会产生坑槽 裂缝 啃边和松散剥 落等种种路病 以往对沥青路面修补采用镐头 铁锹 效率低 质量差 养护 工人工作条件差 随着全球公路建设的飞速发展 越来越多地使用机械化挖补 能完成旧路面的破碎 沥青混凝土的输送 沥青 或乳化沥青 的喷洒及路面 的压实等工艺要求 以保证道路维修质量 改善养护工人工作条件 提高工作 效率和经济效益 LDY 40 道路养护工程车的铣刨系统是本次设计的题目 它是在总结以前各 种沥青路面修补机械的修补工艺 传动方式 加热及保温设备技术经验的基础 上设计的 同时 设备的装配 拆卸 维修及操作也十分方便 对环境的污染 也很小 本次设计的内容包括以下几个方面 1 铣削转子的设计 其中包括刀具 铣刨轮的设计与装配 2 铣刨轮轴的设计 其中包括与它安装的键 轴承的选取 校核及润滑密 封 3 铣刨轮传动系统的设计 其中包括滚子链的选取 链轮的设计 以及它 们的校核 润滑 4 其他零件 如减速器 联轴器的选择 5 铣刨系统的技术管理及其在作业前 中 后的操作规程 关键词 沥青混凝土路面 道路养护工程车 铣刨系统 全套图纸 完整版设计 加全套图纸 完整版设计 加 153893706 第 II 页 Abstract Asphalt concrete pavement in China accounted for more than 90 of total mileage However the process in the use of asphalt pavement subgrade instability and pitch itself as the fatigue often have pits cracks obstruct package gnawing edges and loose all the way diseases Use of asphalt pavement repair the past pick axes shovels low efficiency poor quality maintenance workers poor working conditions With the rapid development of global road construction increasing use of mechanized to complete the old broken pavement asphalt concrete delivery asphalt and road spray process requirements such as compaction to ensure the quality of road maintenance to improve the conservation Working conditions of workers increase efficiency and economic benefits Road Maintenance Truck of the milling system is the subject of this design it is summed up in a variety of asphalt pavement repair machinery before the repair process transmission heating and insulation equipment technology based on the experience design Meanwhile equipment assembly disassembly maintenance and operation is also very convenient pollution of the environment is very small This design content includes the following aspects 1 The design of the rotor milling including cutting tools milling planer round of design and assembly 2 The design of the Milling planer wheel including the key of installation with it the selection of bearing checking and lubrication seal 3 The design of the Milling planer wheel transmission system including the selection of roller chain and sprocket of design and their check and the lubrication 4 The choice of other parts such as reducer coupling 5 The technology management of milling planer system and the operation procedures before working and after working KeyWords Asphalt concrete pavement Road Maintenance Truck the milling system 第 III 页 目录 1 绪论 1 2 铣刨装置的设计计算 3 2 2 1 结构 3 2 2 2 刀具布置 3 2 3 铣刨轮轴的设计计算 9 2 3 1 选择材料及热处理方式 9 2 3 2 结构设计 9 2 3 3 确定轴的尺寸 10 2 3 4 键的选取及校核 11 2 3 5 轴承的选取及寿命计算 12 2 3 6 轴的校核 13 2 3 7 滚动轴承的润滑与密封 14 3 铣刨轮传动系统设计 15 3 1 概述 15 3 2 设计计算 15 3 3 链传动的校核 18 3 3 1 滚子链的静强度校核 18 3 3 2 滚子链的耐疲劳工作能力计算 19 3 3 3 滚子链的耐磨损工作能力计算 20 3 3 4 滚子链的抗胶合工作能力计算 21 3 4 链传动的布置 张紧及润滑 22 3 4 1 链传动的布置 22 3 4 2 链传动的张紧 22 第 IV 页 3 4 3 链传动的润滑 22 3 5 链轮尺寸 22 3 5 1 小链轮 22 3 5 2 大链轮 24 3 5 3 大小链轮采用腹板式双排铸造链轮 26 3 6 链轮的箱体设计外形 26 4 其他零部件的选择 28 4 1 减速器的选择 28 4 1 1 确定减速器的传动比和型式 28 4 1 2 确定减速的公称中心距 规格 28 4 1 3 验算启动转矩 29 4 2 联轴器的选择 29 5 铣刨系统的使用技术管理 30 5 1 技术管理 30 5 2 操作规程 30 5 2 1 作业前的技术准备 30 5 2 2 作业中的及技术要求 30 5 2 3 作业后的技术工作 30 6 结论 32 参考文献 33 附录 34 致谢 35 第 1 页 1 绪论 道路养护工程车是用于公路沥青路面日常小修维护的多功能专用车 是公 路养护管理部门的配套养护机械 沥青路面在使用的过程中 由于车行荷载的反复作用 气候的影响和沥青 路面的物理化学性质变化 且使用时间长了将会产生诸如坑槽 裂纹 佣包 啃边 松散等各种损坏 在车辆行驶中不断撞击和风雪侵蚀下 这些损坏将迅 速扩大 造成更大面积的破坏 沥青路面修补车就是用来及时修补这些沥青路 面损坏部分的工程机械 为了修补损坏的沥青路面 以保持良好的道路状况 世界经济发达的国家在实现沥青路面机械化的同时 也十分重视发展修补机械 实现了道路养护的机械化作业 我国的铣刨机生产起步较晚 20 世纪 80 年代初才开始研制 主要结构形 式有两种 一是在农用轮式拖拉机上加装铣削装置而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的铣削 二是自行式冷铣刨机 近 两年有了一定的发展 主要机型的使用性能已完全能满足国内高等级公路及市 政道路的养护要求 良好的性能价格比与国外进口产品相比也有较大的竞争优 势 但在品种规格 技术水平及配套件等方面仍存在较大的差距 20 世纪 60 年代初 我国公路建设处在以砂石路面为主的时代 可供公路 养护用的机械很少 加上当时国家经济条件的限制 对公路养护投入的资金严 重不足 公路养护大多以人工为主 改革开放以后 我国开始引进 吸收国外 先进的公路养护技术和养护机械 进入 90 年代后 特别是高速公路的发展 为引进先进的养护机械创造了机遇 我国现有 300 多家生产筑路机械的企业 其中有的生产公路建设用的施工机械 有的生产各种小型公路养护机械和少量 大型的公路养护机械 总体上看 我国的养护机械无论是产品性能 还是品种 数量 质量都难以满足我国高等级公路维修养护作业的需要 部分类型的公路 养护机械国内还不能自主生产 我国的公路养护机械缺少能完成清扫 除草 洒水等多项作业的综合养护 设备 缺少能进行现场沥青路面加热 耙松 喷洒 拌和 再生 重铺 压实 等作业的类似美国 修路王 沥青再生重铺机 还缺少大型车载式划线机等 这些产品目前全靠进口 公路养护机械专用底盘应在其前 后 上各部位都配有机械 液压 电力 等动力输出接口 配有快速更换工作装置的悬挂机构 并具有 0 1 80km h 的行驶能力 国内开发的养护机械多采用东风 黄河 红岩等汽车底盘 其功 率不能满足养护机械的要求 制约了国内高等级公路养护机械的发展 除几种国外引进的产品外 国内多数养护机械机 电 液一体化技术水平 差 自动化程度低 有些产品仍全要人工手动作业 产品可靠性和作业安全性 差 不能满足高等级公路养护安全 快捷 高速的作业要求 第 2 页 针对缺少养护机械专用底盘的现状 应积极开发多功能养护车专用底盘 提高该类底盘的综合性能和机 电 液一体化水平 高速公路的养护维修要求 高效率 高质量 必须由高技术 高效率的大型设备来保证 这些设备通常购 置费用较高 同时又要求实行大规模的连续养护维修作业 如果没有大的养护 维修工作量与此相匹配 利用率必然很低 从而导致费用 效益比的降低 国 外的公路养护维修作业常常是由一些专业性很强的养护维修公司来承包 效益 和质量都得到了提高 这种养护模式值得借鉴 公路养护机械中有些机械如沥青路面修补车等是随着养护工艺的不同而有 区别的 养护工艺中有热补和冷补之分 其修补车是完全不同的两种机型 因 此选用和开发养护机械首先要确定养护工艺 而我国高等级公路建成时间不长 养护工艺尚不定型 这就要求在发展公路养护机械的同时 必须开展养护工艺 养护材料的研究 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将 会越来越大 随着高速公路大修期的到来和公路交通行业以及城市管理部门对 现代化养护方式的认识 对路面铣刨机的需求将会逐年增加 并且会以很快的 速度增加 国外进口产品尽管性能先进 但价格昂贵 维修服务不便 因此 可以预计国产沥青路面铣刨机将具有较广阔的市场前景 国内生产企业应抓 住机遇 使国产沥青路面铣刨机尽快形成完整的系列 并不断提高产品的使用 性能和可靠性 为用户提供经济 实用 高质量的铣刨机 希望通过本次设计的 LDY 40 道路工程养护车经过不断的完善与改进 为 了我国公路建设的持续快速发展做出大的大的贡献 通过我们的努力必将给公 路养护机械的发展带来前所未有的历史机遇和广阔前景 第 3 页 2 铣刨装置的设计计算 2 1 铣刨装置概述 铣刨装置是沥青路面养护作业中的主要装置之一 它的功能主要是将旧路 面按照一定深度 宽度及平整度铣刨下来 为摊铺新材料做好准备 用于公路 城市道路等沥青混凝土面层清除坑槽 裂缝 壅包 网纹等 由于该设备具有 作业效率高 施工工艺简单 铣刨深度易于控制 操作方便灵活 机动性好等 特点 因而广泛用于沥青路面养护作业中 我国的铣刨机主要有两种结构形式 一种是农用轮式拖拉机上加装铣刨装 置而构成简易的冷铣刨机 另一种是自行式冷铣刨机 拖拉机改装的铣刨机结 构简单 适用于中等强度以下的沥青路面的铣削 自行式铣刨机近两年有了一 定的发展 主要机型的使用性能已完全能满足国内高等级公路及市政道路的养 护要求 良好的性能价格比与国外进口产品相比也有较大的竞争优势 但在品 种规格 技术水平及配套件等方面仍存在较大的差距 提高产品质量 完善产品系列 提高产品性能是我国当前发展铣刨机需要 解决的主要问题 本次设计的铣刨机由车架 铣削转子 链轮 减速箱 液压元件等组成 铣刨装置以全刚性车架固定在汽车底盘后部 即后悬式 铣削宽度为 900mm 铣削转子的传动方式采用机械式 动力传递的路线为 发动机 分动箱 减速箱 链轮装置 铣刨轮 2 2 铣削转子的设计计算 2 2 1 结构 铣削转子是铣刨机的主要工作装置 基本结构大致包括以下几个部分 铣刨鼓 集料螺旋 刀具及刀具座 抛料板等 铣刨鼓是铣削转子的基体 其 他各件均装于其上 同时 动力也由它传至刀具 集料螺旋将转子铣刨下来的 旧料集中到转子中部 以便收料皮带将其运走 此外它还是刀具及刀座的安装 基础 刀具座用于安装刀具 刀具则直接与铺面接触 实施铣刨功能 抛料板 将集体螺旋集中的旧料抛上收料皮带 2 2 2 刀具布置 铣刨转子刀具一般为螺旋式排列 一是为了保证刀具按顺序依次切入路面 使铣刨省力 二是为了保证收料作用 同时 刀具的排列方向应遵守两个原则 第 4 页 1 刀具沿转子圆周方向排列均匀 2 刀具沿转子轴方向排列均匀 沿圆周方向的均匀排列有一条螺旋线上刀具间沿圆周方向一定的间隔距离 a 保证 该距离 以刀尖间的弧线距离为准 一般为 100 200mm 左右 沿横向 的均匀排列有转子相邻横截面内刀具间的一定距离 b 保证 该距离 以刀具中 心线为准 一般为 15 20mm 另外 刀具的排列也很重要 为了保证铣刨后的 路槽边缘整齐 边刀的结构有其自身的特点 一般数量较多 且刀尖向外倾斜 为了得到相对平整的路槽侧壁 还应设置立刀 为了使转子在工作中受力均匀 冲击小 应尽量保证转子各纵截面内所含刀具数相等 有了以上原则 在具体设计中 转子刀具的排列可用展开法 铣刨宽度为 900mm 转子切削圆直径为 500mm 中间收料 对称 布置 采用双头螺旋 因而该转子共有四条螺旋 分别称为 I I II II III III IV IV 将转子沿切削圆展开成一个宽为 900mm 长为 500 1570mm 的长方形 如图 2 1 所示 同一条螺旋线上相邻刀具间圆周方向的夹角确定为 36 则一 周共有 10 把刀具 其相应的间隔距离为 a 1570 10 157mm 取 b 9mm 边分成 900 9 100 格 称为距离格线 代表各格的线分别称为 0 格线 1 格线 99 格线 100 格线 将长方形的长边所跨 360 分成 60 个格 每格 6 称为分度格线 代表各格的线分别称为 0 线 6 线 12 线 354 线 360 线 其中 0 线和 360 线为同一条线 1 布置第一条螺旋线上的刀具 由转子 对称 向左伸展 将 0 线与 50 格线的交点确定为螺旋线 上第一把刀具的位置 记为 0 50 格 将 36 线与 46 格线的交点确定为其上的第二把刀具的位置 以此类推 过了 324 线后再返回 0 线继续排列 直到 2 格线为止 此时 螺旋线 上的 点坐标分别如表 2 1 所示 表 2 1 螺旋线 上刀具坐标 0 50 格 36 46 格 72 42 格 108 38 格 144 34 格 180 30 格 216 26 格 252 22 格 288 18 格 324 14 格 0 10 格 36 6 格 72 2 格 2 第二条螺旋线由转子 对称线 向右伸展 其上第一把刀具位置为 18 线与 54 格线的交点 以此类推 过了 342 线后再返回到 18 线继续排 列直到 98 格线为止 此时螺旋线 的点坐标如表 2 2 所示 第 5 页 表 2 2 螺旋线 II II 上的刀具坐标 3 第三条螺旋线由转子 对称线 向左伸展 其上第一把刀具的刀尖 位置为 189 线与 48 格线的交点 以此类推 过了 333 线后再返回 9 线 直到 0 格线为止 此时螺旋线 的点坐标如表 2 3 所示 表 2 3 螺旋线 的刀具的坐标 189 48 格 225 44 格 261 40 格 297 36 格 333 32 格 9 28 格 45 24 格 81 20 格 117 16 格 153 12 格 189 8 格 225 4 格 261 0 格 4 第四条螺旋线由转子 对称线 向右伸展 其上第一把刀具的刀尖位 置为 200 线与 52 格线的交点 以此类推 过了 360 线后再返回 20 线 直 到 100 格线为止 此时 螺旋线 上的点坐标如表 2 4 所示 表 2 4 螺旋线 上刀具坐标 200 52 格 236 56 格 272 60 格 308 64 格 344 68 格 20 72 格 56 76 格 92 80 格 128 84 格 164 88 格 190 92 格 226 96 格 262 100 格 5 布置边刀 由于边刀处于被切路槽的边缘 因而叫其他刀具受力大 磨损严重 故边刀数量较多 且其刀尖均处于同一转子横截面内 现在确定每 侧布置 其中一把布置在螺旋线上 左侧边刀刀尖位置分别为 0 格线 25 线 115 线 205 线 259 线的交点 而右侧边刀刀尖位置分别为 100 格线 与 30 线 120 线 210 线 262 线 300 线的交点 6 布置立刀 立刀实施路槽侧壁的切及修正 一般把两把或三把立刀 装于同一立刀座上 其刀具中心线相互平行仅与转子横截面成一定角度 现在 每侧布置两个立刀座 间隔为 180 每个立刀座上装两把立刀 左侧立刀的 刀尖位于 0 格线所在的转子横截面与 175 线及 355 线所在的转子截面与 160 线及 340 线所在转子横截面的交线上 左 右两侧立刀的刀尖在转子切 18 54 格 54 58 格 90 62 格 126 66 格 162 70 格 198 74 格 234 78 格 270 82 格 306 86 格 342 90 格 18 94 格 54 98 格 第 6 页 削圆展开平面内的投影位置 上述排列方法使每一距离格线 0 格线及 100 格线除外 内均只有 1 把刀 具 而边刀和立刀的布置使每一条分度线内的刀具数量最少 1 把 最多为 2 把 两把立刀按 1 把计算 从而使整个转子刀具分布均匀 工作时受力稳定 冲击小 结构简单 使用方便 2 2 3 铣刨鼓的设计计算 如果将刀座焊接在铣刨鼓上 由于需要很多铣刀 这么多刀座焊接在铣刨 鼓上 铣刨鼓势必会变形 影响铣刨效率 除非将铣刨鼓材料变为更为优质的 材料 这样会提高成本 而铸造不同 铸造的适应性强 具有良好的经济性能 铸件的形状和尺寸与零件非常接近 加工余量小 可节省金属材料和加工工时 铸造一般分为砂型铸造和特种铸造 目前 应用最广泛的铸造方法是砂型铸造 故选择将铣刨鼓与刀座在一起用砂型铸造 材料选用 ZG200 400 外形尺 寸如图 2 3 所示 ZG340 640 的强度 韧度及铸造性均良好 易于冲压和焊接 能满足工艺及强度要求 应力的计算 Mpa s 340 Mpa b 640 FVP 2 2 1 式中 P 有效功率 40kw F 作用在铣刨轮上的合力 KN V 刀尖线速度 m s 刀尖的线速度为 2 2 nrrV 2 2 式中 n 铣刨轮转速 n 100r min r 铣刨轮轴心到刀尖的距离 r 250 56 315mm 因此 可求的作用在铣刨轮上的合力为 KN V P F13 12 315 0 67 12 40000 刀具在铣刨鼓上成 45 布置 故刀具的外部压力为 KNFF58 8 2 2 13 1245cos 0 铣削鼓的切应力 Mpa 第 7 页 1 2 2 2 2 0 K k K K F r 2 2 3 式中 外压 KN 0 F i R R K 0 其中为铣刨鼓外圆半径 为铣刨鼓内圆半径 0 R i R 此处已删除 完整版加此处已删除 完整版加 153893706153893706 4 其他零部件的选择 4 1 减速器的选择 由分动箱传来的动力须经一减速箱传递给小链轮轴 在此传动中需要输入 轴与输出轴成 90 配置 故选如图 4 1 的单级圆锥齿轮减速器 图 4 1 单级圆锥齿轮减速器 4 1 1 确定减速器的传动比和型式 i 8 选择 DBY 型单级减速器 第 8 页 4 1 2 确定减速的公称中心距 规格 fPPN 2 4 1 载荷特性为中等冲击载荷 由表 16 2 6 查得 f 1 5 被传动机械所需功率为 KwP40 2 按表 16 2 36 选用 DBY160 其公称输入功率为 81KW 公称中心距为 160mm N P 1 n 1500r min KwKwPN 5 5281 4 1 3 验算启动转矩 按式计算 4 5 2 9950 1 N K P nT 2 减速器采用循环油润滑 4 2 联轴器的选择 减速箱动力输出轴与小链轮轴的联接需用联轴器 因联轴器所联接的两轴 由于制造及安装误差 承载后的变形及温度的影响 往往不能保证严格的对中 因而存在着某种程度的相对位移 所以选用相对位移有补偿的挠性联轴器 在 工作中由于存在着强烈振动 需进一步的选用弹性元件的挠性联轴器 弹性元 件所能储蓄的能量越多则联轴器的缓冲能力就越强 弹性元件的弹性滞后性能 与弹性变形时零件间的摩擦功越大 则联轴器的减振能力越强 因此 最终选用弹性柱销联轴器 这种联轴器工作时是通过半联轴器 柱 销而后传动到从动轴上去的 为了防止柱销脱落 在联轴器的外侧用螺钉固定 了挡板 这种联轴器的传递转矩较大 结构更为简单 安装制造方便 耐久性 好 有一定的缓冲和吸振能力 允许被联接的两轴有一定的轴向位移和角位移 但由于尼龙柱销对温度较敏感 故使温度限制在 20 70 的范围内 第 9 页 5 铣刨系统的使用技术管理 5 1 技术管理 1 铣刨系统必须由专人操作 操作人员必须经过严格的上岗前的技术培 训 熟悉铣刨系统的装置结构 工作原理 性能及操作规程 以免发生机械设 备故障和人员安全事故 2 在铣刨前必须对铣刨装置及整机进行空载试运转 在确认正常后方可 进行正常作业 3 铣刨前必须处于行走状态 然后铣刨转子旋转并缓慢下降 渐渐进入 工作状态 此操作顺序不能颠倒 否则将损坏机件或造成安全事故 5 2 操作规程 5 2 1 作业前的技术准备 1 了解施工现场的路基和交通状况 技术要求等 2 检查液压系统有无漏油现象 3 检查转向系统和制动系统是否灵活 可靠 4 检查铣刨鼓上的刀头是否齐全 完好 铣刨鼓安全罩应安装良好完整 有效 5 做好准备工作 起动发动机 随后让发动机急速暖车运转 此时应检 查各仪表的显示值和发动机的运转情况 使发动机的冷却水温度达到 60 C 时 便可开始作业 5 2 2 作业中的及技术要求 1 铣刨作业时应先分离离合器 在铣刨机挂档后在结合离合器 2 在一档行车速度或停车时 缓慢下降铣刨鼓至铣刨深度 3 一次性铣刨沥青混凝土路面的最大深度不得超过该机的规定数值 4 铣刨硬路面时严禁高速作业 以免损坏刀头 5 铣刨作业中严禁换挡 6 铣刨作业时应随时注意各指示灯及仪表的工作情况 操作人员不得离 开驾驶位置 否则必须提起铣刨鼓 5 2 3 作业后的技术工作 1 作业后整车停放在平坦安全的地方 停放时提起铣刨鼓 脱开铣刨档 第 10 页 2 打开铣刨鼓安全罩 进行彻底清理 检查铣刀如有损坏应立即更换 3 按照保修规程和使用说明书的技术要求对发动机及铣刨机械进行日常 维护 第 11 页 6 结论 毕业设计是专业教学规定的最后一项最主要的综合性和结业性的学习环节 是四年来大学所学知识的综合 是把理论知识与实践工作结合起来的关键环节 要求我们较为全面的运用所学知识 独立解决某些工程方面的技术问题 是对 我们所学专业的基本理论 基本知识 基本技能的情况考核 检查我们是否