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1 铣刨特征的运动分析
铣刨刀具旋转运动加载(通过机重与机器的向前运动)于被铣路面物料,在铣刨刀具与被铣路面物料处产生很高的接触应力,该接触应力达到极限时,路面物料被压碎和崩落,随着运动的进行(刀具旋转运动、机器的直线运动),路面物体被压碎和崩落不间断地交替进行,从而形成铣刨(如图1)。
如图1所示,铣刨鼓进行铣刨时,刀尖的速度由旋转速度(铣刨速度)ω与行驶速度(进刀速度)v两部分构成。刀尖的切削轨迹为旋轮线,方程描述为:
x = vt + rsinωt
y = r (1-cosωt)
式中:ω—角速度, ω=2πn/60 , n—铣刨转速度, r—铣刨半径
铣刨鼓每旋转一周,刀具铣刨空间在铣刨鼓轴向投影面积为旋轮线与路面构成的区域(如图2所示)。在水平方向,旋轮线上任意相邻两点的距离为W=1000vt/60(mm),hi为铣刨深度。刀具由底向上铣刨,铣刨厚度逐渐增大。

2 刀具结构及失效因素
1).刀具由四部分组成(如图3):a. 硬质合金头、b.刀体、c.护圈、d.弹性套。
硬质合金头通过钎焊于刀体上,它直接参与对路面的铣刨;护圈把刀体和刀座隔开,使之不与刀座直接接触,保护刀座不被磨损;刀具安装在刀座中,通过弹性套使刀具紧配合在刀座安装孔内,而刀体能在弹性套内转动,保证刀具在铣刨过程中磨损均匀(如图4)。
2).失效因素(如图5)
a.没根据铣刨路面硬度来选取与之相配的铣刨刀具,从而造成刀具的非正常磨损。
b.冷却水量不够造成刀具硬质合金头热蚀。
c.铣刨速度与铣刨深度不匹配造成刀座干涉磨损。
d.刀体与弹性套之间被沙粒卡滞,铣刨时刀体不能在弹性套内转动, 造成刀具偏磨。

3 刀具的合理使用
针对以上刀具的四种失效因素,提出刀具的合理使用措施:
a).为避免刀座干涉磨损而引起刀具过度磨损,推荐下列铣刨速度与铣刨深度对应表:
b).由图2可知 铣刨深度越大,刀具与物料接触的时间越长,摩擦发热越多, 为避免刀具硬质合金头热蚀,需加大冷却刀头的喷水量。当铣刨深度较浅时(5cm以下)应减少冷却刀头的喷水量,以便物料的抛出,减少刀具与被铣下物料的接触机率,减少刀具的磨损。
c).根据铣刨机功率大小、铣刨路面的软硬情况来选用刀具
下表表列出Wirtgen刀具和Knnametal刀具在不同施工工况下的选用
d).每工作6~8小时,检查刀具的转动情况和磨损情况,确保安装的刀具能在刀座孔中自由转动,刀具磨损严重的应及时更换;刀具的伸出长度对施工质量影响较大,更换刀具时尽量保证刀具的伸出长度一致;如果铣刨刀具有一半磨损严重需更换,建议把整套刀具都更换掉;使用过但磨损不严重的刀具重新组合成一套,继续使用,这样既能保证路面施工质量,又能延长刀具的使用寿命,减少施工成本。

4 结 论
通过以上的分析和总结,在施工过程中刀具的合理使用对施工质量、施工效率 和施工
成本有着重要的意义。

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