自走式路緣石滑模機(jī)行走系統(tǒng)設(shè)計(jì)

郭廣亮+王衛(wèi)東+陳立東+姚澤平+張泉

【摘 要】自走式路緣石滑模機(jī)主要用于公路路緣石及路旁排水槽鋪設(shè)的筑路機(jī)械，可實(shí)現(xiàn)連續(xù)自動成型，控制方便，結(jié)構(gòu)緊湊，節(jié)省人力，自動化程度較高。針對現(xiàn)有自走式路緣石滑模機(jī)行走系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、可靠性低的缺點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一種高低檔式驅(qū)動行走系統(tǒng)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該行走系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)作業(yè)（低檔）和自行轉(zhuǎn)場（高檔）兩種模式，作業(yè)速度達(dá)到了1.5m/min～5m/min，轉(zhuǎn)場速度最高將達(dá)26m/min，與原行走系統(tǒng)相比，提高了使用的方便性。

【關(guān)鍵詞】路緣石；自走式；滑模機(jī)；行走系統(tǒng)

【Abstract】Self-propelled slipforming curb machine is mainly used for road construction machinery of highway curb and gutter road laying， which can realize continuous automatic molding， convenient control， compact structure， labor saving and high degree of automation. In order to overcome the disadvantages of the complex structure and low reliability of the walking system， a kind of high-low gear driving system is designed in this paper. The experiment results show that the system can realize the operation of walking （low） and self transitions （high） two modes， the operating speed reached from 1.5m/min to 5m/min， high speed of up to 26m/min， compared with the original running system， to improve the convenience of use.

【Key words】Curbs；Self-propelled；Sliding Machine；Walking system

0 前言

路緣石滑模機(jī)是一種新型的具有多種功能的混凝土構(gòu)造物施工設(shè)備。隨著我國道路機(jī)械化進(jìn)程，自走式路緣石滑模機(jī)已在我國得到了廣泛的使用[1]。相比較于牽引式路緣石滑模機(jī)自走式路緣石滑模機(jī)更加方便，更加效率，節(jié)省人力[2]。預(yù)先設(shè)定好行走軌跡之后，倒入混凝土料便可實(shí)現(xiàn)路緣石的自動成型鋪設(shè)。并且相比較于原來一直沿用的預(yù)制成型，人工刨放的鋪筑方法，就更加的降低了人工的勞動量，提高了施工速度，降低了成本，提高了效率，實(shí)現(xiàn)了路緣石的連續(xù)成型，線形美觀，強(qiáng)度高[3]。然而，現(xiàn)有的路緣石滑模機(jī)由于行走系統(tǒng)采用單一的傳動方式，轉(zhuǎn)場速度與作業(yè)速度相同，效率非常低，亟需改進(jìn)傳動行走系統(tǒng)。

1 驅(qū)動行走系統(tǒng)傳動方案

自走式路緣石滑模機(jī)行走系統(tǒng)由驅(qū)動電機(jī)、傳動鏈、變速箱、傳動軸、主減速器及驅(qū)動輪等組成，其傳動方案如圖1所示。

2 行走系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)

所設(shè)計(jì)自走式路緣石滑模機(jī)行走系統(tǒng)，其行走速度為=1.5 m/min～26.0 m/min，其中作業(yè)速度為=1.5 m/min～5.0 m/min，轉(zhuǎn)場行走速度為5.0 m/min～26.0 m/min。

3 傳動系統(tǒng)的傳動比和轉(zhuǎn)速的確定

已知電動機(jī)轉(zhuǎn)速為960r/min，電動機(jī)擺線針輪減速器可達(dá)到9～87的減速比，即可將轉(zhuǎn)速減到9.79r/min～106.6r/min。已知路緣石滑模機(jī)工作行進(jìn)速度，1.5m/min～5m/min，路緣石滑模機(jī)在非工作狀態(tài)下行走速度為5m/min～26m/min，可得路緣石滑模機(jī)在工作狀態(tài)的車輪轉(zhuǎn)速n4=0.8846r/min～2.94r/min，路緣石滑模機(jī)在非工況狀態(tài)下車輪轉(zhuǎn)速為2.94r/min～15.32r/min，單極主減速器傳動比為i4=6.33，綜合考慮，單級主減速器輸入軸的轉(zhuǎn)速為n3=5.6r/min～18.6r/min，變速箱傳動比有兩個(gè)，分別為i3=2.167和i2=0.4615，計(jì)算可得路緣石滑模機(jī)在施工狀態(tài)下的變速器輸入軸的轉(zhuǎn)速為n2=12.135r/min～40.3r/min，鏈傳動傳動比為i1=1。一級擺線式無級變速器可調(diào)的轉(zhuǎn)速范圍n1=9.79r/min～106.6r/min。

為了滿足設(shè)計(jì)使用，各個(gè)部件的設(shè)計(jì)使用是在路緣石滑模機(jī)工作狀態(tài)下所達(dá)到的最高轉(zhuǎn)速時(shí)的狀態(tài)進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，傳動裝置各軸傳動比和轉(zhuǎn)速如表1所示。

4 主要零部件的設(shè)計(jì)

4.1 驅(qū)動電機(jī)的選擇[4]

滑模機(jī)體質(zhì)量為1100kg，料斗容積為1立方米，1立方米混凝土重約為2400kg，在滿載狀態(tài)下路緣石滑模機(jī)行走所需功率為P=（G×g×f×v）/1000，G為滿載時(shí)車重，g=9.8，工程機(jī)械工況選擇最艱難情況，滾動摩擦系數(shù)選取0.25，滿載時(shí)最大速度代入計(jì)算得P=1.102kW，空載最大速度時(shí)代入得2.173kW，考慮到功率消耗等問題，選取帶單極傳動的擺線針輪減速器的交流電動機(jī)，功率為4kW其減速比為9—87。

4.2 鏈傳動的設(shè)計(jì)[5]

由擺線針輪減速器出來的軸與變速箱之間采用滾子鏈傳動。已知條件為：電動機(jī)連接擺線針輪減速器驅(qū)動（額定功率 =2.657，轉(zhuǎn)速=40.3，從動輪轉(zhuǎn)速=40.3，載荷平穩(wěn)，鏈傳動中心距不應(yīng)小于500。經(jīng)計(jì)算，選擇主動鏈輪齒數(shù)為=15，計(jì)算功率為3.454，選取偶數(shù)鏈節(jié)=106節(jié)，中心距為524。

4.3 齒輪的設(shè)計(jì)

考慮此減速器的功率及現(xiàn)場安裝的限制，故大小齒輪都選用硬齒面漸開線直齒輪齒輪材料及熱處理， 材料為高速級小齒輪選用鋼調(diào)質(zhì)，齒面硬度為小齒輪，280HBS，取小齒輪齒數(shù)=24，高速級大齒輪選用鋼正火，齒面硬度為大齒輪，240HBS，齒數(shù)取Z= 52。

4.4 主減速器錐齒輪基本參數(shù)的選擇本設(shè)計(jì)，選定主動錐齒輪=6，從動錐齒輪=38，其傳動比為38/6=6.33。齒輪選取雙曲面錐齒輪，其平均螺旋角為37°，方向左旋，直徑分別是36cm和130cm。

5 傳動系統(tǒng)的應(yīng)用

本設(shè)計(jì)的行走系統(tǒng)應(yīng)用在秦皇島市盧龍華通工程機(jī)械廠生產(chǎn)的HT8自走式路緣石滑模機(jī)上，并于2016年9月在貴州進(jìn)行了行走作業(yè)試驗(yàn)，經(jīng)測試作業(yè)效果如圖2所示。

6 結(jié)論

本文設(shè)計(jì)了由驅(qū)動電機(jī)、傳動鏈、變速箱、傳動軸、主減速器及驅(qū)動輪等組成高低擋式自走式路緣石滑模機(jī)的行走系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了作業(yè)和轉(zhuǎn)場兩種不同速度范圍，行走速度為0～26.0m/min，大大提高了機(jī)組的使用方便性。

【參考文獻(xiàn)】

[1]胡世鋒，黃懷遠(yuǎn).滑模式水泥混凝土鋪攤機(jī)的應(yīng)用研究[J].中國公路學(xué)報(bào)，1992，5（4）：91-97.

[2]胡永彪，鄭成波，康敬東，張志友.路緣石滑模施工設(shè)備及其施工技術(shù)的發(fā)展[J].筑路機(jī)械與施工機(jī)械化.2009，26（4）：35-37.

[3]焦建民，張竹平，朱紹安，等.LCI型路緣石自動成型機(jī)[J].筑路機(jī)械與施工機(jī)械化，1993，10（2）：28-29.

[4]張雪燕.Y3系列三相異步電動機(jī)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)完善與推廣[C].重慶市電機(jī)工程學(xué)會.

[5]機(jī)械設(shè)計(jì)手冊[M].化學(xué)工業(yè)出版社，2016年，第六版.

[責(zé)任編輯：朱麗娜]