根據路麵冷銑刨機銑刨原理、刀具結構及失效因素、實際操作和施工經驗,分析總結出合理使用銑刨刀具的措施,從而有效地提高施工效率,節約施工成本。
1 銑刨特征的運動分析
銑刨刀具旋轉運動加載(通過機重與機器的向前運動)於被銑路麵物料,銑刨機出租之後的施工中在銑刨刀具與被銑路麵物料處產生很高的接觸應力,該接觸應力達到極限時,路麵物料被壓碎和崩落,隨著運動的進行(刀具旋轉運動、機器的直線運動),路麵物體被壓碎和崩落不間斷地交替進行,從而形成銑刨。
銑刨鼓進行銑刨時,刀尖的速度由旋轉速度(銑刨速度)ω與行駛速度(進刀速度)v兩部分構成。刀尖的切削軌跡為旋輪線,方程描述為:
x = vt + rsinωt
y = r (1-cosωt)
式中:ω—角速度, ω=2πn/60 , n—銑刨轉速度, r—銑刨半徑
銑刨鼓每旋轉一周,刀具銑刨空間在銑刨鼓軸向投影麵積為旋輪線與路麵構成的區域。在水平方向,旋輪線上任意相鄰兩點的距離為W=1000vt/60(mm),hi為銑刨深度。刀具由底向上銑刨,銑刨厚度逐漸增大。
2 刀具結構及失效因素
1).刀具由四部分組成:a. 硬質合金頭、b.刀體、c.護圈、d.彈性套。
硬質合金頭通過釺焊於刀體上,它直接參與對路麵的銑刨;護圈把刀體和刀座隔開,使之不與刀座直接接觸,保護刀座不被磨損;刀具安裝在刀座中,通過彈性套使刀具緊配合在刀座安裝孔內,而刀體能在彈性套內轉動,保證刀具在銑刨過程中磨損均勻。
2).失效因素
a.沒根據銑刨路麵硬度來選取與之相配的銑刨刀具,從而造成刀具的非正常磨損。
b.冷卻水量不夠造成刀具硬質合金頭熱蝕。
c.銑刨速度與銑刨深度不匹配造成刀座幹涉磨損。
d.刀體與彈性套之間被沙粒卡滯,銑刨時刀體不能在彈性套內轉動, 造成刀具偏磨。
3 刀具的合理使用
針對以上刀具的四種失效因素,提出刀具的合理使用措施:
a).為避免刀座幹涉磨損而引起刀具過度磨損,推薦下列銑刨速度與銑刨深度對應表:
b). 銑刨深度越大,刀具與物料接觸的時間越長,摩擦發熱越多, 為避免刀具硬質合金頭熱蝕,需加大冷卻刀頭的噴水量。當銑刨深度較淺時(5cm以下)應減少冷卻刀頭的噴水量,以便物料的拋出,減少刀具與被銑下物料的接觸機率,減少刀具的磨損。
c).根據銑刨機功率大小、銑刨路麵的軟硬情況來選用刀具
下表表列出Wirtgen刀具和Knnametal刀具在不同施工工況下的選用
d).每工作6~8小時,檢查刀具的轉動情況和磨損情況,確保安裝的刀具能在刀座孔中自由轉動,刀具磨損嚴重的應及時更換;刀具的伸出長度對施工質量影響較大,更換刀具時盡量保證刀具的伸出長度一致;如果銑刨機出租之後作業中銑刨刀具有一半磨損嚴重需更換,建議把整套刀具都更換掉;使用過但磨損不嚴重的刀具重新組合成一套,繼續使用,這樣既能保證路麵施工質量,又能延長刀具的使用壽命,減少施工成本。