铣刨转子模拟装置及试验装置
技术领域
本发明涉及铣刨转子试验装置技术领域,尤其涉及一种铣刨转子模拟装置及试验装置。
背景技术
铣刨机和冷再生等路面机械被广泛应用于公路路面维修养护,铣刨机在行进过程中,通过铣刨转子的旋转铣刨路面材料,多个刀具按一定规律排布在铣刨转子上,从而实现一定宽度和深度的铣刨作业。
道路工程的质量和快速施工依赖于铣刨转子刀具***的整体高效路面破碎,为了研究铣刨转子刀具的工作原理和对沥青路面的破碎机理,在实践中也通过设置试验台对铣刨转子的刀具***进行试验,以为设计提供指导和依据。
现有技术中的一种沥青路面铣刨试验台如图1所示,包括:铣刨室1a、供铣刨室1a安装的台架2a、带动铣刨室1a左右横向移动的横向机构3a和带动铣刨室1a上下升降的竖向机构4a。铣刨室1a内安装有铣刨滚筒7a,铣刨滚筒7a上设有刀具,铣刨滚筒7a由驱动部件5a带动进行旋转。沥青路面8a在试验台下方直线运动,从而实现沥青路面8a的铣刨试验,并通过测试设备获取刀具受力。
在需要对不同刀具安装形式的铣刨滚筒7a进行试验时,可打开铣刨室1a的侧板6a,以便于更换不同直径和刀具排布的铣刨转子。由此可以看出,当需要通过此种试验台进行多项试验时,需要准备不同刀具排布的铣刨转子,这无疑增加了试验难度。
发明内容
本发明的目的是提出一种铣刨转子模拟装置及试验装置,能够方便地对不同刀具设置参数对铣刨性能的影响进行试验。
为实现上述目的,本发明第一方面提供了一种铣刨转子模拟装置,包括转动安装体和用于安装刀具的刀座,所述刀座安装在所述转动安装体上,所述转动安装体包括刀具参数调整部,所述刀具参数调整部能够对所述刀座相对于所述转动安装体的转动轴线的安装位置和/或安装姿态进行调整,以获得不同的刀具设置参数。
进一步地,所述刀座设有多个。
进一步地,所述刀具参数调整部包括:
周向安装位置调整部,用于对所述刀座相对于所述转动轴线的周向安装位置进行调整;
轴向安装位置调整部,用于对所述刀座相对于所述转动轴线的轴向安装位置进行调整;和/或
安装姿态调整部,用于对所述刀座的安装姿态进行调整。
进一步地,所述转动安装体包括基体和设置于所述基体与所述刀座之间的刀具安装部件,所述刀座通过所述刀具安装部件安装在所述基体上,所述刀具参数调整部设置于所述基体和/或所述刀具安装部件上。
进一步地,所述刀具参数调整部包括用于对所述刀座相对于所述转动轴线的周向安装位置进行调整的周向安装位置调整部,所述周向安装位置调整部包括设置在所述基体和/或所述刀具安装部件上的第一长孔,所述第一长孔的长度方向沿所述转动轴线的周向延伸;
所述刀具参数调整部包括用于对所述刀座相对于所述转动轴线的轴向安装位置进行调整的轴向安装位置调整部,所述轴向安装位置调整部包括设置在所述基体和/或所述刀具安装部件上的第二长孔,所述第二长孔的长度方向沿所述转动轴线的轴向延伸;和/或
所述刀具参数调整部包括用于对所述刀座的安装姿态进行调整的安装姿态调整部,所述安装姿态调整部包括设置于所述刀具安装部件的刀具角度控制表面,所述刀具角度控制表面用于构造所述刀座在所述基体上的安装角度。
进一步地,所述刀具安装部件包括支架,所述支架位于所述刀座与所述基体之间,其中,
所述第一长孔设置于所述基体和/或所述支架上;
所述第二长孔设置于所述基体和/或所述支架上;和/或
所述刀具角度控制表面设置于所述支架上。
进一步地,所述刀具安装部件包括支架和连接件,所述支架位于所述刀座与所述基体之间,所述连接件位于所述刀座与所述支架之间,其中,
所述第一长孔设置于所述基体、所述支架和/或所述连接件上;
所述第二长孔设置于所述基体、所述支架和/或所述连接件上;和/或
所述刀具角度控制表面设置于所述支架和/或所述连接件上。
进一步地,所述支架和所述连接件的配合面中的至少一个为斜面,所述刀具角度控制表面包括所述斜面。
进一步地,至少一个所述斜面的倾斜角度可调。
进一步地,所述支架与所述连接件的配合面之间设有第一导向结构,所述第一导向结构能够为所述连接件相对于所述支架的移动提供导向。
进一步地,所述支架与所述基体的配合面之间设有第二导向结构,所述第二导向结构能够为所述支架相对于所述基体的移动提供导向。
进一步地,所述支架包括第一安装部、支撑部和第二安装部,所述支撑部设在所述第一安装部和所述第二安装部之间,所述第一安装部与所述基体连接,所述第二安装部用于安装所述刀座。
为实现上述目的,本发明第二方面提供了一种铣刨转子试验装置,包括驱动部件和上述实施例所述的铣刨转子模拟装置,所述驱动部件用于驱动所述转动安装体进行移动和/或转动。
基于上述技术方案,本发明的铣刨转子模拟装置,在转动安装体上设置刀具参数调整部,能够对刀座相对于转动安装体的转动轴线的安装位置和/或安装姿态进行调整,以获得不同的刀具设置参数。采用此种铣刨转子模拟装置能够在需要对铣刨转子的刀具进行试验时,方便地调节各个刀具的设置参数,从而对铣刨转子在不同刀具参数下的铣刨性能进行研究,以获得刀具安装参数对于路面破碎效果的影响机理,进而为实际铣刨设备中刀具的安装参数设计提供依据。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解,构成本申请的一部分,本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明,并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
图1为现有技术中铣刨转子试验装置的结构示意图;
图2为本发明铣刨转子模拟装置的一个实施例的结构示意图;
图3是本发明铣刨转子模拟装置中支架的一个实施例的结构示意图;
图4是本发明铣刨转子模拟装置中连接件的一个实施例的结构示意图;
图5是本发明铣刨转子模拟装置中安装多个刀具的结构示意图;
图6是本发明铣刨转子模拟装置中多个刀具的一种排布模式示意图。
附图标记说明
1a-铣刨室;2a-台架;3a-横向机构;4a-竖向机构;5a-驱动部件;6a-侧板;7a-铣刨滚筒;8a-沥青路面;
1-基体;2-支架;3-连接件;4-刀座;5-刀具;11-第一圆孔;12-中空腔体;21-第一安装部;22-支撑部;23-第二安装部;24-滑槽;25-第一配合面;26-第一长孔;27-第二长孔;31-滑块;32-第二圆孔;33-第二配合面。
具体实施方式
以下详细说明本发明。在以下段落中,更为详细地限定了实施例的不同方面。如此限定的各方面可与任何其他的一个方面或多个方面组合,除非明确指出不可组合。尤其是,被认为是优选的或有利的任何特征可与其他一个或多个被认为是优选的或有利的特征组合。
本发明中出现的“第一”、“第二”等用语仅是为了方便描述,以区分具有相同名称的不同组成部件,并不表示先后或主次关系。
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“上”、“下”、“前”、“后”、“内”和“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明,而不是指示或暗示所指的装置必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
路面铣刨设备的底部设有铣刨转子,铣刨转子包括铣刨滚筒、刀座4和刀具5,多个刀具5分别通过刀座4按照一定的排布规律安装在铣刨滚筒的外周上。
现有技术中的试验台虽然可以通过更换不同刀具排布的铣刨转子进行试验,但是试验成本较高,更换不方便,不能有效地对刀具***对铣刨性能的影响进行试验。
发明人还注意到,现有技术中对如何提高刀具***对路面的破碎效率缺乏深入的理论研究,导致铣刨转子的刀具***设计不合理,刀具设置参数的不合理会造成刀具***的非正常磨损、故障率高、使用寿命短以及整机能耗高,而且还会影响道路工程的质量问题。
针对这一问题,本发明将提出一种改进的铣刨转子模拟装置,用于对不同设置参数的刀具***对路面的破碎机理进行研究,从而为刀具***的参数设计提供依据。
在本发明的一个实施例中,如图2至图5所示,铣刨转子模拟装置包括转动安装体和用于安装刀具5的刀座4,刀座4安装在转动安装体上,转动安装体包括刀具参数调整部,刀具参数调整部能够对刀座4相对于转动安装体的转动轴线的安装位置和/或安装姿态进行调整,以获得不同的刀具设置参数。其中,刀座4在转动安装体上的安装位置包括:刀座4相对于转动安装体的转动轴线的周向和/或轴向的安装位置,刀座4在转动安装体上的安装姿态为刀座4相对于转动安装体的转动轴线的安装角度。
优选地,该实施例中的刀具参数调整部包括:周向安装位置调整部,用于对刀座4相对于转动轴线的周向安装位置进行调整;和/或轴向安装位置调整部,用于对刀座4相对于转动轴线的轴向安装位置进行调整;和/或安装姿态调整部,用于对刀座4的安装姿态进行调整。刀具参数调整部可以对刀座4的一个或多个安装参数进行调整。
此种铣刨转子模拟装置,可将刀具5在基体1上的设置参数设计为可调的模式,能够在需要对路面铣刨设备的刀具5进行试验时,方便地调节各个刀具5的设置参数,甚至不需要像现有技术一样将铣刨转子模拟装置整体拆下进行调整,从而便于对铣刨转子在不同刀具参数下的铣刨性能进行研究,以获得刀具安装参数对于路面破碎效果的影响机理,进而为实际铣刨设备中刀具的安装参数设计提供依据。
根据试验需求,铣刨转子模拟装置可以仅对单个刀具5进行试验。如图2所示,转动安装体上设有单个刀座4,单个刀座4在转动安装体上的安装位置和/或安装角度均可以通过刀具安装部件来调节。利用该实施方式的试验装置能够通过试验获取单个刀具5的受力情况。
由于铣刨设备的铣刨转子对路面破碎是所有刀具5交互配合起到破碎作用的过程,为了能够更真实地模拟出各个刀具5在工作时的受力状况,如图5所示,转动安装体上能够设置多个刀座4,多个刀座4在转动安装体上的安装位置和/或安装角度均可以通过刀具参数调整部来调节。该实施例能够更好地反映出多个刀具5交互配合对路面破碎的影响。
其中,该实施例中的转动安装体可以是整体式或分体式的结构。在分体式的结构中,转动安装体可包括基体1和设置于基体1与刀座4之间的刀具安装部件,基体1用于模拟铣刨滚筒,刀座4通过刀具安装部件安装在基体1上,刀具参数调整部可设置于基体1上和/或刀具安装部件上,从而对刀座4在基体1上的安装位置和/或安装角度进行调整。
为了使基体1与实际的铣刨转子中的铣刨滚筒更加接近,并且模拟实际铣刨滚筒上刀具5的安装形式,优选地,基体1整体呈圆柱形,当然为了其它结构件的安装,也可以在基体1的外壁上设置各种配合结构。
优选地,刀具参数调整部包括用于对刀座4相对于基体1转动轴线的周向安装位置进行调整的周向安装位置调整部,周向安装位置调整部包括设置在基体1和/或刀具安装部件上的第一长孔26,第一长孔26的长度方向沿转动轴线的周向延伸;和/或刀具参数调整部包括用于对刀座4相对于基体1转动轴线的轴向安装位置进行调整的轴向安装位置调整部,轴向安装位置调整部包括设置在基体1和/或刀具安装部件上的第二长孔27,第二长孔27的长度方向沿转动轴线的轴向延伸;和/或刀具参数调整部包括用于对刀座4的安装姿态进行调整的安装姿态调整部,安装姿态调整部包括设置于刀具安装部件的刀具角度控制表面,刀具角度控制表面用于构造刀座4在基体1上的安装角度。
下面将结合图3至图5给出刀具参数调整部的具体结构形式,并通过刀具参数调整部的具体结构形式相应地说明如何对多个刀具5的多个参数进行调整。
在一个实施例中,如图3至图5所示,刀具安装部件包括支架2和连接件3,支架2位于刀座4与基体1之间,连接件3位于刀座4与支架2之间。
参考图3和图5,支架2上设有第一长孔26,基体1上设有与第一长孔26配合的第一圆孔11,用于改变支架2相对于基体1转动轴线周向的安装位置,以调节刀座4相对于基体1转动轴线周向的安装位置,从而对刀具5的圆周差角进行调整。例如,支架2与基体1连接的部位大致为方形,可在支架2的四个角各设置一个第一长孔26。
该实施例能够通过调整支架2与基体1在圆周方向上的配合位置改变多个刀具5的圆周差角,以通过试验获得圆周差角对于铣刨性能的影响。
其中,第一圆孔11在基体1上预留设置,预留位置可设有多组并按照一定规律排布,可以在试验过程中模拟不同刀具5的排布模式。
为了提高对多个刀具5的圆周差角调整的精确度,在支架2与基体1的配合面之间可设有第二导向结构,能够为支架2相对于基体1的移动提供导向。例如,第二导向结构可包括设置在支架2与基体1之一上的滑块和设置在另一个上的滑槽,滑块和滑槽沿基体1的周向设置。关于第二导向结构在附图中未示出,具体结构可以参考下面对刀具5截线距调整部分中的第一导向结构的设置方式。
可替代地,第一长孔26除了设置于支架2上,也可以设置于基体1或连接件3上,或者将这三种设置方式组合使用。
进一步地,第二长孔27设置于支架2上,如图3和图4所示,支架2上可设有第二长孔27,连接件3上设有与第二长孔27配合的第二圆孔32,用于改变连接件3相对于支架2沿基体1转动轴线轴向的位置,以调节刀座4相对于基体1转动轴线轴向的安装位置,从而对刀具5的截线距进行调整。例如,支架2与连接件3连接的部位大致为方形,可在支架2的四个角各设置一个第二长孔27。
在实际的铣刨转子中,各个刀具5在铣刨滚筒上以螺旋线的方式安装,相邻两个螺线上的刀具5沿基体1轴向的距离称为截线距。不同的截线距会影响刀具的受力情况以及对路面的切削效果。截线距越大,相邻两个螺线上的刀具5切削出的物料块较厚,刀具5受力较大,截线距越小,相邻两个螺线上的刀具5切削出的物料块较薄,刀具5受力较小。
通过第二长孔27可以通过连接件3与支架2沿基体1轴向的配合位置对多个刀具5排布的截线距进行微调,以针对截线距对于铣刨性能的影响进行试验。
图6示出了基体1沿轴向的展开图,在基体1上共设有9个刀具5,每一条斜线(代表一段螺旋线)上设有三个刀具5,每一横排的三个刀具(分别设于三段螺旋线上)位于不同的高度,这样每个刀具5的入地时间不同,这种设置形式与铣刨转子上刀具5的实际工作方式相同。
在对刀具5沿基体1轴向进行调整时,为了提高调节精度,以进一步提高试验结果的准确性,在支架2与连接件3的配合面之间还可设有第一导向结构,第一导向结构能够为连接件3相对于支架2的移动提供导向,从而提高对多个刀具5的截线距调整的精确度。
在图3和图4所示的具体结构中,第一导向结构包括滑块31与滑槽24,滑块31和滑槽24沿基体1的轴向设置,这种导向方式结构简单。例如,在支架2的第一配合面25上设置凹槽作为滑槽24,在连接件3的与支架2配合的配合面上设置凸台作为滑块31,凹槽贯通设置可以实现更大范围的调整。优选地,凸台与凹槽的横截面可以为矩形、半圆形或梯形等。除了凹槽与凸台配合实现导向之外,还可以设置直线导轨实现导向。
可替代地,第二长孔27除了可以设置于支架2上,也可以设置于基体1或者连接件3上,以整体改变连接件3和支架2相对于基体1轴向的位置,整体实现支架2和/或连接件3相对于基体1的轴向移动,
进一步地,刀具角度控制表面设置于支架2和/或连接件3上。具体地,刀具角度控制表面为斜面,可将支架2和连接件3的配合面中的至少一个设计为斜面,用于构造刀座4在基体1上的安装角度。通过改变刀座4的安装角度,可以调整刀具5的入地角,以针对入地角对于铣刨性能的影响进行试验。
例如,如图3所示,可将支架2的第一配合面25设计为斜面,而将连接件3上与支架2相接触的第二配合面33设计为平面,可以通过更换不同斜面的支架2来实现刀座4安装角度的调整,由于不同支架2上斜面的倾斜角度是已知的,可使刀座4安装角度的调整更精确。
作为可替代的形式,还可以将斜面的倾斜角度设计为可调的形式,这样可直接进行调节,无需更换支架2或连接件3,这样能够提高刀座4安装角度调整的便捷性。
进一步地,刀具5可转动地设在刀座4中。具体地,刀具5可通过卡扣的方式设在刀座4中。刀具5能在刀座4的安装孔内自由转动,可使刀具5在工作过程中与路面情况相适应,保证刀具5的刀尖受力均匀,以防止刀具5发生偏磨影响试验结果,并提高刀具5的使用寿命。其中,刀座4可以采用焊接或紧固件连接的方式设置在连接件3上。
根据支架2和连接件3的功能需求,此处给出一种支架2和连接件3的具体结构形式。如图3所示,支架2包括第一安装部21、支撑部22和第二安装部23,支撑部22设在第一安装部21和第二安装部23之间,形成工字型结构。第一安装部21与基体1连接,第一安装部21设计为与基体1的外壁面相匹配的圆弧形,第二安装部23与连接件3连接,第二安装部23设计为斜面,以与连接件3构造出刀座4的安装角度。这种支架2在安装时较为方便,而且能够在实现安装功能的基础上尽量减轻重量。连接件3可以设计为板状结构。
在本发明铣刨转子模拟装置的一个应用实例中,连接板3相对于支架2的调整距离可设置为±10mm,可以实现试验过程中铣刨截线距的调整,使截线距优选的调整范围处于10mm~30mm。支架2相对于基体1在周向的调整角度可设置为±5°,可以实现试验过程中刀具5圆周差角的调整。
在另一个实施例中,与上一实施例的不同之处在于,刀具安装部件包括支架2,不设置连接件3,支架2位于刀座4与基体1之间,其中,第一长孔26可设置于基体1和/或支架2上;第二长孔27设置于基体1和/或支架2上;和/或刀具角度控制表面设置于支架2上。
本发明的铣刨转子模拟装置结构简单,操作方便,即使在试验过程中不将基体1卸下,也能够对刀具5的安装参数进行调整,能够方便地通过试验模拟铣刨转子的刀具5交互配合破碎路面的过程,而且能够灵活地选择对单个或者多个刀具5进行试验。在对多个刀具5进行试验的实施例中,本发明的铣刨转子模拟装置可集成刀具5的安装角度、截线距、圆周差角等参数的调整功能,并通过在基体1上的预留位置模拟刀具5的排布模式,以通过对多个刀具5的排布方式进行试验,获取多个刀具5交互配合对铣刨阻力和铣刨能耗的影响,从而针对刀具***对沥青路面的破碎机理进行研究。
另外,本发明还提供了一种铣刨转子试验装置,包括驱动部件和上述各实施例所述的铣刨转子模拟装置。铣刨转子模拟装置可以安装在试验台架上,驱动部件可带动基体1移动和/或转动。为了使试验获得的结果更接近于真实情况,优选地,驱动部件可带动基体1同时进行旋转运动和在水平面内的平移运动,在试验时路面保持静止,以模拟铣刨设备真实的工作场景。
如图5所示,驱动部件可包括电机和减速器等,为了使试验装置的结构更加紧凑,基体1可具有中空腔体12,驱动部件的部分或全部零件设在中空腔体12内。设置中空腔体12的优点一方面在于能够方便于刀具5的安装,另一方面在于能够实现基体1的支撑平衡性。
以上对本发明所提供的一种铣刨转子模拟装置及试验装置进行了详细介绍。本文中应用了具体的实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以对本发明进行若干改进和修饰,这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。