12型砼路面切缝机设计
摘要
12型砼路面切缝机是一种用于水泥混凝土路面公路施工和养护作业的专业设备，是集 刻纹与切缝为一体的多功能路面作业设备。随着我国水泥混凝土路面通车里程的不断增加，砼路面切缝机将有较高的社会效益和广阔的应用前景。本文主要围绕着刻纹切缝 两用机的研制开发进行的，旨在研制一台既能刻纹又能切缝的多功能、自动行走的刻纹 切缝两用机。
本文综述了两用机的发展概况及国内外研宄现状。对12型砼路面切缝机整体设计进行 了布置，从而对其结构进行逐个研宄设计。首先进行了两用机的刻纹切缝装置的设计计 算，刻纹切缝装置是两用机的工作装置，把刻纹锯片和切缝锯片放在同一轴上，安装在 机身前部，由同一电动机带动其工作，来实现一机两用的功能。然后进行了刻纹切缝两 用机自动行走装置的设计，自动行走装置的动力机由变频电动机和减速机组成，使两用 机能够实现多速、低速行走的能力，其动力通过减速机输出轴上的离合机构和传动机构 与行走轮轴连接，从而实现自动行走和手推行走的功能。接着进行了切深调整装置的研 宄，切深进给主要采用丝杠螺母-连杆体结构，通过杠杆原理自动控制整机升降，从而 控制刻切刀的升降。完成以上三大装置的设计后，再在机身底板上方的空间制作水箱、 水管、机罩、导向轮等。最后运用有限元软件ANSYS对刻纹切缝装置进行力学分析， 从应力和变形云图看出，满足我们的设计要求。
关键词：砼路面切缝机，结构设计，多功能，自动行走，ANSYS
第一章 绪论
1.1课题研究的背景及意义
水泥混凝土路面是指以水泥混凝土为主要材料做面层的路面，简称混凝土路面。亦称刚性路面，俗称白色路面，它是一种高级路面。水 泥混凝土路面有素混凝土、钢筋混凝土、连续配筋混凝土、预应力混凝土、钢纤维混 凝土和装配式混凝土等各种路面。水泥混凝土路面是一种刚度较大、扩散荷载应力能 力强、稳定性好和使用寿命长的路面结构。随着国民经济和交通运输事业的发展， 水泥混凝土路面有了较快的发展。近十年来，我国修建了大量水泥混凝土公路和城市 道路路面，到目前为止，我国已修建了一万多公里的水泥混凝土路面。现在，国内外 都在致力于提高水泥混凝土路面的使用品质，提高水泥混凝土路面的施工质量，延长 水泥混凝土路面的使用寿命。
水泥混凝土路面的防滑性能随着路面等级和行车速度的不断提高也提出了越来 越高的要求。防滑纹的制作先后经历了压、拉、刻三种不同的时期，80年代，以压制 方法为主，即用加工成带有环行凸棱或梯形凸头的辊子，在抹光的混凝土表面上滚动, 凸棱或凸头在辊子重力作用下被压人混凝土中形成凹槽或凹坑。此种方法制作的防滑 纹深度和宽度都受到一定的限制，一般在两年之后因表面磨损而逐渐消失。以后改为 拉制法，即用具有一定刚度的条状物制作成梳蓖状，置于抹光后的混凝土表面上，在 一定的压力下拉动，将条状物下面的混凝土刮向两边形成防滑纹。此种方法制作防滑 纹的深度难控制，条状物的硬度、弹性、倾角及所受到的压力都会明显影响防滑纹的 深度。压纹和拉纹都是在新浇混凝土表面上通过一定的附加外力完成的，由于混凝土 自身硬度及砂浆层的厚度受到混凝土实际配合比、拌和料的均匀性、捣实程度及施工 延续时间等多种因素的影响而具有不一致性，所制作的防滑纹也就存在明显的不均匀 现象。而且由于拉压纹时对表面砂浆的推挤作用，湿软处纹理深，砂浆向两边隆起， 影响路面平整度。针对上述问题，在90年代中期出现了刻纹法，采用一组人造金刚石 锯片，相隔一定的间距安装在同一根轴上形成刀排，刀排在动力驱动下高速旋转，使 刀片对己硬化的混凝土产生磨削，从而在混凝土表面上形成边缘整齐的凹槽形防滑 纹。凹槽的间距为刀排上锯片的间隔，凹槽的宽度为锯片刀头的厚度。因而，根据要 求选定刀排和锯片后，控制刀排下降的深度，即可刻制出均匀的防滑纹[1,2]。
水泥混凝土路面是一种用水泥碎石（砾石）和砂按一定比例混合而成的堆积结构物， 它在制作和硬化过程中，由于物理化学作用产生拉应力是出现早期裂缝的内因。同时在 制作过程中还要受到气温风力工艺养生等外界环境的影响，这是形成断板的外因。混凝 土板块断裂是水泥混凝土路面长期存在的问题，如果采取相应有效的技术措施，可大大 降低水泥混凝土路面的断板率，从而提高水泥混凝土路面的使用品质，延长其使用寿命。 设缝是防止初期裂纹和施工断板的有效措施。施工中通常采用切缝机切割一定深度的 缝，在路面机构中形成薄弱面，以引导裂纹在指定位置产生来形成缩缝[3]。
所以刻纹和切缝对混凝土路面质量相当重要，目前施工现场常见的是刻纹和切缝分 别有刻纹机和切缝机完成。它们的行走机构一般只有一种行走速度，其存在的缺陷是不 能根据混凝土的表面强度和刻切深度不同进行速度调节，从而产生效率低或锯片磨损过 快，另外，刻纹和切缝集中在一起也减少了用户的购买成本。
目 录
摘要 I
Abstract II
第一章 绪论 1
1.1课题研究的背景及意义 1
1.2刻纹切割两用机国内外发展及研究现状 2
1.2.1国内发展现状 2
1.2.2国外发展现状 4
1.3论文研究的主要内容 4
第二章12型砼路面切缝机的结构设计 6
2.1 总体方案及功能简介 6
2.1.1总体设计方案 6
2.1.2基本结构和各系统功能 6
2.2.1刻纹切缝片的选择和静力学分析 8
2.2.2工作电动机的选择 10
2.2.3传动装置的选择 11
2.2.4刻纹切缝轴的设计 13
2.3本章小结 17
第三章 12型砼路面切缝机行走装置的设计 18
3.1行走动力机的设计 18
3.1.1行走电机的选择 18
3.1.2减速机的选择 18
3.1.3行走电机与减速机之间的传动设计 18
3.3 行走传动机构的设计 23
3.4传动轮的设计 25
3.5 离合杆的设计 26
3.6本章小结 27
第四章 刻切两用机切深调整装置和其他辅助装置的设计 28
4.1 切深调整装置 28
4.2 行走底盘的设计 30
4.3机架的设计 30
4.3.1机架设计准则及要求 30
4.3.2机架的结构设计 31
4.4 导向装置的设计 32
4.5 冷却系统的设计 33
4.6 罩的设计 34
4.7 本章小结 35
结论与展望 36
参考文献 37
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