沥青路面冷铣削转子动态仿真优化研究

发布时间：2017-12-12 02:18

  本文关键词：沥青路面冷铣削转子动态仿真优化研究

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【摘要】：经过几十年的快速发展,我国的公路网建设已经基本完成,同时绝大数公路也逐步进入了维修与保养时期,从而对路面养护机械研发提供了巨大的发展空间。路面冷铣刨机是沥青路面维修必不可少的主导设备,但我国对铣刨机铣削转子的研究缺乏相关的理论设计经验,最根本的原因就是缺乏对铣削过程的研究,因此研究转子在铣削过程的载荷波动对转子的理论设计显得尤为迫切。而本文就是对铣削转子的铣削过程进行动态仿真研究,通过研究不同转子的波动状况,进而为转子的理论设计提供指导,并了解铣削时工作参数对转子的受力影响,更好的选择工作参数。本文研究的工作重心为铣刨机的铣削转子在工作过程中所受载荷的波动情况,这就首先需要研究铣削转子的结构参数以及它们对铣削性能的影响规律,并研究这些参数的设计原则与方法,其次研究了铣削转子在工作过程中的运动学与动力学的规律等内容,最后设计建立了仿真所需的三维转子,并进行仿真分析与优化。论文首先了解了国内外先进的铣刨机技术以及现阶段铣削仿真的发展概况。其次通过现有的理论与实践经验,而得到铣削转子与铣削刀具结构参数的设计要求,进而设计出不同刀具布置的铣削转子,以其通过仿真来比较它们之间的载荷波动。然后应用沥青路面的剪切破坏准则来研究铣削时刀具的受力状态,并推导出相应的理论公式。最后,通过Solidworks建立出所设计的转子模型,并导入到动力学分析软件Adams中,对转子的工作过程进行仿真,先分析单刀所受阻力与阻力矩,然后将其叠加进而分析多刀对转子作用时所受的载荷波动,在此基础上进一步优化刀具的结构参数,研究工作参数对转子受力的影响规律。研究表明当单刀作用于铣削转子时,转子中心所受各个方向的阻力和阻力矩都是与刀具在铣削过程的铣刨厚度变化规律一致,在竖直方向所受力为先向上,然后向下,且转子所受的冲击主要是水平方向的;当多刀作用于转子时,转子中心所受的阻力和阻力矩达到稳定后,都呈现出周期性变化,其所受的载荷波动也主要是水平方向的;转子上刀具布置均匀与否对转子的冲击至关重要,当刀具布置不均时,其所受阻力与阻力矩将会减小,但对转子的载荷波动增大较为明显;当刀具布置均匀时,但相邻刀具的相位差减小时,其所受阻力与阻力矩都会增大,但波动范围却没有相应的增大。对刀具的刀尖角与安装角最后优化为70°和45°,优化后阻力矩下降了471N·m。当转子转速n(r/min)与水平工作速度v(mm/s)比值k不变时,其对转子的冲击强度不会改变,只改变冲击的频率;当k值增大时,其对转子的冲击强度成反比下降。
【学位授予单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U418.32

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本文编号：1280785