圆形坑槽铣刨机铣刨装置及其铣削过程研究

摘要

随着城市化的进程加快,城市道路的快速高效养护显得尤为重要。而路面坑槽是城市道路的主要病害之一,它将直接影响交通的舒适性甚至安全性,这就要求养护设备必须快速高效的开挖出形状规则的坑槽,并且使修补后的路面有着良好的质量和使用寿命,因此,开发新的高速高效铣刨机可以满足高等级公路和其他城市道路的小面积坑槽修补,以较低成本实现较大收益,具有重要的现实意义和良好的社会效益、经济效益。
　　本文基于宋永刚教授的发明专利《可自动回收沥青路面圆形坑槽铣刨设备》,分析现有铣刨装置的结构、功能及原理,设计出了合理的沥青路面圆形坑槽铣刨设备的铣刨装置,对其主要结构和工作原理进行了诠释,并且对铣刨装置中的两个主要连接参数:铣刨芯轴与刀盘连接的锥形螺纹、液压马达与铣刨芯轴连接的一级减速器的确定,并进行了验证和校核。铣刨装置中刀具的布置是影响铣削质量和效率的两个主要因素之一,本文通过对刀具的磨损和选用进行分析,得出了刀具的布置形式及其安装角都是影响刀具寿命的主要因素,基于这些设计出适合于圆形坑槽铣刨设备的主刀和边刀的布置形式,并确定出它们的安装角。刀具的铣削速度是影响铣削质量和效率的另一个主要因素,通过对铣刨刀头在有限元分析中的动力学格式与参考构型、沥青路面的破损机理进行分析,建立了铣刨刀头铣削沥青路面的有限元模型,然后通过设定不同转速和不同进给速度,并用ANSYSWorkbench对铣刨刀头铣削沥青路面过程进行了显示动力学的有限元仿真,得出了最佳的铣削转速和进给速度。
　　论文研究结果:设计出了合理的沥青路面圆形坑槽铣刨设备的铣刨装置,并确定了装置中刀具的布置形式及其安装角,通过设定刀头的不同转速和不同进给速度进行刀头铣削沥青路面过程的显示动力学仿真,得出了刀头转速可取50-100r/min,进给速度为1.5-2.5mm/s。

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第一章 绪论

1.1沥青路面铣刨机概述

1.2沥青路面铣刨机的分类

1.3沥青路面铣刨机国内状况

1.4沥青路面铣刨机国外状况

1.6本文主要研究工作

第二章 铣刨装置结构及重要结构参数的确定

2.1现有铣刨机的铣削装置

2.2圆形坑槽铣刨机铣刨装置总体结构

2.3重要结构参数的确定

2.4本章小结

第三章 铣刨刀具的布置、磨损及选用

3.1铣刨刀盘上的刀具布置

3.2刀具的磨损

3.3刀具的选用

3.4本章小结

第四章 铣刨刀头的动力学分析与沥青路面的切削机理

4.1有限元在切削领域的应用

4.2建立铣刨刀头的实体模型

4.3 铣刨刀头系统动力学的格式

4.4铣刨刀头参考构型的分析

4.5铣刨刀头参考构型问题描述

4.6 铣刨刀头参考构型位置坐标插值函数

4.7沥青路面的切削破损机理

4.8本章小结

第五章 铣刨刀头铣削沥青路面过程分析

5.1分析软件的介绍

5.2模型的导入

5.3添加模型材料属性

5.4对铣削模型网格的划分

5.5铣刨模型的接触属性、边界条件和载荷

5.6定义铣刨模型的约束和初始条件

5.7对铣削模型的有限元仿真结果及其分析

5.8仿真结果分析

5.9本章小结

第六章 结论与展望

6.1结论

6.2展望

参考文献

致谢