瀝青路面銑刨類機械工作裝置研究

宿博巖

（甘肅省甘南公路局合作公路段，甘南 747000）

隨著國內高速公路建設事業的不斷發展，道路養護設備快速發展。近年來，瀝青路面銑刨機已被廣泛應用于瀝青路面的常規維護。雖然很多國專家在該領域進行了大量研究并取得了許多成果，但與國外同類產品相比，國內瀝青路面銑刨機在型號選擇、規格以及技術性能方面依然存在一定的差距。因此，研究瀝青路面銑刨類機械裝置設計，基于轉子結構及參數分析、刀具安裝及參數分析、刀具磨損及預防措施分析，為類似機械裝置研究提供一定的參考。

1 銑刨機轉子基本結構

銑刨機轉子是銑刨裝置的關鍵組成部分。在大中型銑刨機中，轉子由帶式機床驅動。在小型銑刨機中，轉子由帶式機床、鏈條驅動或液壓驅動。如圖1所示，銑刨機轉子的基本結構包括骨料螺旋、拋料板、刀座、刀頭、驅動器組件以及滾筒等[1]。滾筒是轉子的基礎構成，其他部件都安裝在滾筒上。集料螺旋收集由轉子銑刨掉的物料，并將其送到皮帶輸送機。

圖1 銑刨機銑刨轉子結構

2 銑刨機轉子參數及刀具安裝

2.1 銑刨機轉子參數設置

2.1.1 螺旋升角

在實際作業過程中，銑刨機會按特定順序在瀝青路面上進行高硬度銑刨，從而產生巨大的沖擊載荷，加劇銑刨機振動，導致銑刨機磨損[2]。因此，需要合理確定銑刨機轉子的螺旋升角，以有效減少振動，提高銑刨機運行效率。要確保轉子的螺旋升角小于瀝青料與葉片之間的摩擦角，使銑刨掉的散裝瀝青材料快速沿螺旋線集中。由于實踐中瀝青料的成分不同且不穩定，只能得出其內摩擦角大小范圍為30°～40°。螺旋升角與瀝青料的阻力成反比。實踐經驗表明，螺旋升角通常為14°～20°。

2.1.2 銑刨寬度方向上的轉子刀具刀尖間隔

銑刨寬度方向上的刀具刀尖間隔范圍為15～20 mm，常規銑刨機轉子刀具刀尖間隔通常為15 mm，而用于精密銑刨的銑刨機轉子刀具刀尖間隔通常為8 mm或更小[3]。

2.1.3 轉子刀尖圓直徑

不同規格型號的銑刨機轉子的刀尖圓直徑存在差異，因而螺旋線頭數量也有所不同。

2.1.4 螺旋線頭數螺旋線頭數量取決于銑刨機銑刨寬度方向上的轉子刀具刀尖間隔和銑刨寬度。通常，螺旋線頭數量為2或3。

2.1.5 同回轉面上的刀具數量除了邊刀、立刀以外，同一個回轉面通常僅設置一個道具，目的是盡量降低銑刨時的阻力。

2.1.6 圓周方向兩相鄰刀具間相位差

銑刨圓周方向上兩相鄰刀具在銑刨圓展開圖上的距離l，可以通過公式計算：

式中：k表示轉子螺旋頭數量；b表示銑刨寬度方向上的轉子刀具刀尖間隔；δ表示螺旋升角。通常，螺旋線上兩相鄰刀具在銑刨圓展開圖上的投影距離l的取值范圍為100～200 mm[4]。

2.1.7 兩相鄰刀具在銑刨圓周方向上的投影相位差

兩相鄰刀具在銑刨圓周方向上的投影相位差η的計算公式為：

式中：l表示銑刨圓周方向上兩相鄰刀具在銑刨圓展開圖上的距離；D表示轉子刀尖圓直徑。

通常，銑刨寬度、銑刨寬度方向上的轉子刀具刀尖間隔、轉子刀尖圓直徑D在選定機型時已經確定，其他參數則要根據實際要求合理選擇數值。

2.2 轉子刀具安裝布置

2.2.1 主刀具側向傾角

銑刨轉子刀頭通常為圓錐形。銑刨時，刀斗可以在刀架中旋轉，提高磨損均勻程度，從而有效延長刀具壽命[5]。在銑刨過程中，要銑刨的路面會形成一個摩擦區域。只有刀頭在摩擦區域形成阻力，才能完成銑刨。如果刀斗快速切向道路表面，則刀斗會向后移動，即朝著刀座方向移動。這時刀具還未轉動，當繼續切入一定深度后，刀頭才開始轉動。主刀側向傾角越小，銑刨效率越高。因此，實踐中銑刨轉子主刀具側傾角應小于理論值，通常為11.5°左右。

2.2.2 主刀的切入角度

銑刨過程中，轉子主刀頭部應避免接觸路面，以降低阻力和刀具磨損。因此，在設計主刀的切入角度時，需避免主刀頭部和路面之間的接觸。目前，大部分銑刨機轉子主刀的切入角度均為40°。

2.2.3 側刀和直刀的角度

側刀運動是從下到上遷移的過程，同時具有水平側向運動過程，意味著側刀不僅必須與主刀的安裝布置方式匹配，還必須向外傾斜一定的角度。在計算側刀的外傾角時，主要做到刀具錐體和路邊沿相切。如果角度太小或太大，則會更快地損壞刀具。直刀的作用是修整路邊沿切削刃。安裝布置刀具時，通常并排放置2～3個直刀均勻分布在滾筒圓周線上。

2.2.4 拋料板安裝角度

拋料板的主要作用是將瀝青廢料送至皮帶機。為確保瀝青廢料能夠成功進入出料口，拋料板的安裝需滿足以下條件：

（1）正確的安裝角度可以使瀝青廢料不受阻礙地送達出料口；

（2）最大安裝半徑需小于刀尖圓的半徑；

（3）寬度應小于拋料口的寬度，安全位置的中心線必須與拋料口的中心線重合；

（4）拋料口的材料必須具有良好的耐磨性，且更換方便。

3 結語

綜上所述，探討銑刨機轉子的結構、轉子刀具的相關參數設置以及轉子刀具非正常磨損的預防措施，分析轉子的關鍵參數，包括螺旋升角、銑刨寬度方向上的轉子刀具刀尖間隔、轉子刀尖圓直徑以及螺旋線頭個數等。轉子刀具的布置參數包括主刀側向傾角、側刀和直刀的角度、拋料板安裝角度等，可為銑刨機結構設計提供一定參考。