铣刨机行驶作业阻力特性分析

铣刨 机行 驶作 业 阻力特 性 分 析
吕聪 正 ， 冯 忠绪 ， 李 耀 ， 段永波
（ 长安 大学 道路 施工技 术与装备教 育部重点 实验室 ， 陕西 西安 ７ １ ０ ０ ６ ４ ）
摘要 ： 为 了给铣刨机行走系统参数 匹配提供参考 ， 以Ｃ Ｌ Ｇ ５ ６ ３铣刨机为研究对象 ， 对铣刨机行驶作业阻力特性进 行分 析。通过理论 研究和现场试 验对 铣刨机作业阻力的影响因素进行 分析。结果表 明 ： 铣刨 机 的行驶 阻力 、 铣
１ ． ２ 水 平切削 阻 力
铣刨 机水 平切 削阻力 Ｆ 的计 算式 为
Ｂａ ７ ＦＨ＝ｋ１ ＋ ２ Ｂａ。 ２
¨
，
式中 ｋ 。 为经验系数 ， 与路面材料以及铣刨转子宽度 、 刀具排列等有关 ； ｋ 为经验系数 ， 与路面材料 以及
切削 宽度 、 厚度 、 速度 等有 关 ； Ｂ为铣刨 宽度 ； 。 为铣 刨深 度 ； 为作 业速 度 ； “为铣刨鼓 线 速度 。
的性 能 指标 ｊ 。本 文通 过理论 分析 结合 现场样 机试 验对 铣刨 机行驶 阻 力特性 进行 分析研 究 。
１ 铣 刨 机 行 驶 阻力 分 析
铣刨机行驶阻力主要 由铣刨机行驶过程中地面 附着条件产生的滚动阻力和铣刨转子作业过程 中的
水 平切 削 阻力组 成 。
１ ． １ 滚动 阻力
刨扭 矩和后桥垂直力都随铣刨厚度和行走速度的增大而增大 ； 铣刨 机行驶 阻力主要是 由铣刨 过程 中铣 刨转子
的水平切削分力产生 ， 由地面 附着条件产生 的滚动 阻力 占行驶 阻力 的比例较小 。
关
键
词： 铣刨机 ； 行驶作业阻力 ； 影 响因素 ； 试验分析
文献标志码 ： Ａ 文章编号 ： １ ６ ７ ２ － － ０ ０ ３ ２ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ２ － － ０ ０ ７ ４ － ． － ０ ３
显著 增大 。
２ 试 验 结 果 与 分 析
为进 一步 分析 铣刨 机行 驶作 业 阻力 特性 ， 选用 Ｃ Ｌ Ｇ ５ ６ ３铣 刨 机进 行 现 场 试 验研 究 。Ｃ Ｌ Ｇ ５ ６ ３铣 刨 机
采用全轮驱动 ， 铣刨转子安装在两后轮中间 ， 通过后桥上两液压缸驱动铣刨机整机升降从而改变铣刨深
８ ． ５ ｍ ／ ｍ ｉ ｎ时 ， ３个 液压 系统 压力 随时 问变 化 曲线 如 图 １～ ３所 示 。３个 系统压力 具 有 明显 的波动 。 表 １ Ｃ Ｌ Ｇ ５ ６ ３铣刨 机 基本 技术 参数
中图分类号 ： Ｕ ４ １ ５ ． ５ ２
随着 国家高速公路 网、 国家区域发展 战略确定 的高速公路 以及省际连线高速公路建设的不 断推进 ， 到２ ０ １ ５ 年 国家高速公路 网将全部建成 ， 届时通车里程将达到 ５ ０ ０万 ｋ ｍ ＿ １ Ｊ 。在这种形势下 ， 公路养护工 作变得 日 益繁重。从 ２ ０ １ ０ 年开始 ， １ ０ ａ 前修建的公路开始普遍进入翻新 、 扩建 、 大修周期 ， 铣刨机作为路 面养护机械的主要机种 ， 在国内的应用前景非常广阔。 试验研究表明， 路面铣刨机铣刨系统消耗 的功率约占整机功率 的 ７ ７ ％以上 Ｊ ， 行走系统消耗 的功率 约占１ ５ ％左右 ］ 。行驶系统和铣刨系统之间相互联系又相互制约 ， ２ 个系统的合理匹配直接影 响铣刨机
铣刨机行驶过程 中附着条件产生的滚动阻力 的计算式为
ＦＱ ＝Ｍ Ｑ ，
式 中 ６为轮式 车辆 在沥青 路 面上 的滚动 阻力 系数 ， ６＝０ ． ０ ２— ０ ． ０ ３ ； 。为 附着 质量 ， 由铣刨 机 整机 质量 以及 铣刨转 子 作业 时产生 的竖 直分力 决定 ； ｇ为 重力加 速度 ， ｇ＝ ９ ． ８ ｍ ／ ｓ 。
第２ １ 卷
第 ２期ＡＬ Ｏ Ｆ Ｓ Ｈ Ａ ＮＤ Ｏ Ｎ Ｇ Ｊ Ｉ Ａ Ｏ Ｔ Ｏ Ｎ Ｇ Ｕ Ｎ Ｉ Ｖ Ｅ Ｒ Ｓ Ｉ Ｔ Ｙ
Ｖ０ ｌ ＿ ２ １ Ｎｏ ． ２
２ ０ １ ３年 ６月
Ｊ ｕ ｎ ． ２ ０ｌ ３
Ｄ Ｏ Ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ６ ７ ２ － ０ ０ ３ ２ ． ２ ０ １ ３ ． ０ ２ ． ０ １ ７
７ ５
Ｆ＝Ｆ Ｑ
＝ Ｑ ＋后 。
执
（ １ ）
由式 （ １ ） 可知， 铣 刨机 的行 驶 阻力 不 仅 与铣 刨 机 整 机 质 量 和铣 刨 转 子 作 业 时产 生 的竖 直 分 力 有关 ，
还与铣刨转子水平切削分力有关。Ｆ与铣刨宽度 、 作业速度成线性正比关系 ， Ｆ随着铣刨深度 的增加而
录各液压系统压力 ， 数据采集仪采样频率取 １ ｋ Ｈ ｚ 。
Ｃ Ｌ Ｇ ５ ６ ３铣 刨 机 基 本 技 术 参 数 如 表 １所示 。在试 验 过 程 中对 铣 刨 转 子 液 压系 统 、 行 走 液 压 系统 以 及 后 桥 升 降 液压 系 统 采 集 多 组 数 据 进 行 分 析 ， 在铣 刨厚 度 为 １ ５ ０ ｍｍ、 作 业 速 度 ＝
度 。铣 刨 机行驶 液 压 系统和 铣刨 转子 液 压 系统相 互独 立 ， 液压 系统工 作压 力 的变化 可 以准 确反 映 铣刨 机 各 系统 的 工作 载荷 。试 验过 程 中 ， 选 择平 整 的沥青 路 面进 行 多 次试 验 ， 通过 Ｄ Ｅ ＷＥ ５ ０ ０ ０型数 据 采集 仪 记
１ ． ３ 行驶 阻力
铣 刨 机行驶 阻力 的表 达式 为
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ２—１ ２ — ２ ５
作者简介 ： 吕聪 正（ １ ９ ８ ７ 一） ， 男， 山西文水人 ， 长安大学硕士研 究生， 主要研究方向为工程机械理论 、 动 态性能及其优化设计
第 ２期
吕聪正等 ： 铣刨机行驶作业阻力特性分析