水泥混凝土路面鋸切機(jī)鋸片結(jié)構(gòu)的優(yōu)化

周乾龍，劉世偉，冉寶山，孫配芳

（長(zhǎng)安大學(xué)工程機(jī)械學(xué)院，陜西 西安 7 1 0 0 6 4）

隨著水泥混凝土路面鋸切機(jī)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)鋸切機(jī)）的廣泛使用，有關(guān)工作效率的問(wèn)題已成為其進(jìn)一步發(fā)展的關(guān)鍵因素。作為鋸切機(jī)的核心部件，鋸片結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理與否直接決定了鋸切機(jī)的工作效率能否得到充分發(fā)揮。傳統(tǒng)的鋸切機(jī)由于鋸片只能隨鋸切機(jī)機(jī)架進(jìn)行垂直、水平運(yùn)動(dòng)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)相對(duì)于機(jī)架的水平移動(dòng)，在對(duì)路面鋸切時(shí)會(huì)遇到路面切割死角的問(wèn)題，尤其在對(duì)較窄路面橫向鋸切時(shí)，由于切割死角的存在，其鋸切效率大大降低。本文通過(guò)在鋸切機(jī)鋸片結(jié)構(gòu)固定底座上增加導(dǎo)柱、導(dǎo)套和雙向液壓缸裝置，增加鋸片結(jié)構(gòu)水平移動(dòng)范圍，成功地解決了水泥混凝土路面切割死角的難題，同時(shí)鋸切效率也得到明顯提高[1]。

1 傳統(tǒng)鋸切機(jī)鋸片結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

傳統(tǒng)的鋸切機(jī)按照配置的鋸片數(shù)量可分為單鋸片式鋸切機(jī)和雙鋸片式鋸切機(jī)。單鋸片式鋸切機(jī)的鋸片為單側(cè)布置，鋸切機(jī)在行走導(dǎo)軌上行進(jìn)1次只能對(duì)路面進(jìn)行1次切削，工作時(shí)增加了導(dǎo)軌的布置次數(shù)，鋸切效率較低，主要應(yīng)用于小型作業(yè)區(qū)域；雙鋸片式鋸切機(jī)鋸片采用雙側(cè)布置，鋸切機(jī)在行走導(dǎo)軌上行進(jìn)1次可以對(duì)路面進(jìn)行2次切削，鋸切效率高于前者，主要應(yīng)用于廣場(chǎng)、機(jī)場(chǎng)等大型作業(yè)場(chǎng)所。

傳統(tǒng)鋸切機(jī)的工作裝置主要由升降結(jié)構(gòu)和鋸片結(jié)構(gòu)組成。鋸片的上下運(yùn)動(dòng)是通過(guò)升降立柱和升降液壓缸來(lái)共同完成，升降立柱的存在保證了鋸切結(jié)構(gòu)在豎直方向上運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性，升降液壓缸的運(yùn)動(dòng)確保了鋸片在升降立柱上的運(yùn)動(dòng)精度。由于傳統(tǒng)鋸切機(jī)鋸片無(wú)法實(shí)現(xiàn)相對(duì)于機(jī)架的水平移動(dòng)，在對(duì)路面進(jìn)行切割時(shí)，鋸片的旋轉(zhuǎn)中心無(wú)法運(yùn)動(dòng)到路面邊緣處，因此會(huì)存在一個(gè)鋸片無(wú)法鋸切到的區(qū)域，即切割死角。

YFSJ2000型全液壓雙鋸片水泥混凝土路面鋸切機(jī)主要由動(dòng)力裝置、行走裝置、鋸切裝置、冷卻裝置等幾部分組成，其中鋸切裝置改進(jìn)前結(jié)構(gòu)如圖1所示。鋸切機(jī)采用發(fā)動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力源，由液壓泵、液壓馬達(dá)、液壓缸等來(lái)實(shí)現(xiàn)鋸切機(jī)的行走、鋸切及升降運(yùn)動(dòng)，其工作模型如圖2所示。

圖1 改進(jìn)前鋸切機(jī)鋸片結(jié)構(gòu)

1-鋸切機(jī)底座；2-升降立柱；3-鋸片結(jié)構(gòu)固定底座；4-減速器；5-鋸片；6-馬達(dá)；7-聯(lián)軸器；8-升降液壓缸

圖2 鋸切機(jī)工作模型

2 鋸片結(jié)構(gòu)改進(jìn)

2.1 改進(jìn)后的鋸片結(jié)構(gòu)

對(duì)該全液壓雙鋸片水泥混凝土路面鋸切機(jī)的鋸片結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，利用導(dǎo)柱、滑塊取代傳統(tǒng)鋸切機(jī)鋸片結(jié)構(gòu)的固定底座，通過(guò)兩側(cè)液壓缸提供的動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)鋸片結(jié)構(gòu)在鋸切機(jī)上的橫向運(yùn)動(dòng)，增加鋸片工作時(shí)的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)行程，從而避免鋸切死角的出現(xiàn)。

改進(jìn)后的鋸片結(jié)構(gòu)如圖3所示，主要由液壓馬達(dá)、減速器、金剛石鋸片等組成。傳動(dòng)軸通過(guò)聯(lián)軸器聯(lián)接在減速器兩側(cè)輸出軸上，其另一端的聯(lián)軸器通過(guò)楔鍵、鎖緊螺母與金剛石鋸片進(jìn)行固定連接，為了保證金剛石鋸片工作的可靠性，采用內(nèi)六角螺釘與鎖緊螺母進(jìn)行雙重固定。金剛石鋸片的水平獨(dú)立運(yùn)動(dòng)通過(guò)導(dǎo)柱與滑塊的間隙配合來(lái)實(shí)現(xiàn)，鋸片在雙導(dǎo)柱水平方向上移動(dòng)的動(dòng)力是通過(guò)2個(gè)交替工作的液壓缸來(lái)推動(dòng)實(shí)現(xiàn)，當(dāng)鋸切機(jī)接近路面邊緣處時(shí)，機(jī)架保持靜止，鋸片結(jié)構(gòu)在液壓缸的推動(dòng)下繼續(xù)向前移動(dòng)進(jìn)行路面切割。此外，導(dǎo)柱兩端設(shè)有行程開(kāi)關(guān)限制鋸片在水平方向上的運(yùn)動(dòng)行程，從而可以使鋸片裝置在導(dǎo)柱上的移動(dòng)位置時(shí)刻處于理想的行程范圍內(nèi)，避免鋸片越程運(yùn)動(dòng)帶來(lái)的危險(xiǎn)，提高其工作的可靠性。

圖3 改進(jìn)后鋸切機(jī)鋸片結(jié)構(gòu)

2.2 改進(jìn)后鋸片結(jié)構(gòu)工作參數(shù)確定

改進(jìn)后的水泥混凝土路面鋸切機(jī)工作時(shí)路面切割死角問(wèn)題的解決，主要取決于鋸切機(jī)的有效寬度b、鋸片的回轉(zhuǎn)半徑R及液壓缸的工作行程L等參數(shù)的選取[2]，上述參數(shù)必須滿(mǎn)足

式中：b為鋸切機(jī)的有效寬度，mm；k為工作可靠性系數(shù)（取1.15～1.35）[3]；R為鋸片回轉(zhuǎn)半徑，mm；d1為鋸片中心至待切路面的高度，mm；d2為鋸片最低端切削刃至路面底層的垂直距離，一般情況下，d2可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)來(lái)取值，通常可取30～35mm；L為液壓缸工作的有效行程，mm；h為待切路面的厚度，mm。

2.3 改進(jìn)前后鋸片結(jié)構(gòu)效率對(duì)比

通過(guò)對(duì)YFSJ2000型鋸切機(jī)鋸片結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，鋸切機(jī)的靈活性得到明顯改善，當(dāng)其工作在較窄水泥混凝土路面工況時(shí)，不再因?yàn)樾室蛩囟蛊溥m用范圍受到限制。由試驗(yàn)數(shù)據(jù)可知：改進(jìn)后的鋸切機(jī)在較窄水的泥混凝土路面橫向鋸切時(shí)，由于不存在切割死角，同時(shí)又減少了鋸切機(jī)行走軌道的布置次數(shù)，其鋸切效率提高25%左右；但在縱向鋸切時(shí)，由于切割死角對(duì)改進(jìn)前后機(jī)型的鋸切效率影響較小，其鋸切效率主要由行走軌道的布置次數(shù)和布置時(shí)間兩種因素決定，因此鋸切效率提高不明顯。

將改進(jìn)后YFSJ2000型全液壓水凝混凝土路面鋸切機(jī)與改進(jìn)前同機(jī)型進(jìn)行路面鋸切數(shù)據(jù)對(duì)比，結(jié)果見(jiàn)表1。

3 結(jié) 論

針對(duì)YFSJ2000型全液壓雙鋸片鋸切機(jī)進(jìn)行改進(jìn)后，鋸切機(jī)鋸片結(jié)構(gòu)能夠在雙側(cè)導(dǎo)柱水平方向上自由移動(dòng)，成功解決了水泥混凝土路面鋸切機(jī)鋸切死角這一難題。通過(guò)數(shù)據(jù)對(duì)比分析可知，當(dāng)其在對(duì)較窄水泥混凝土路面橫向鋸切時(shí)，其鋸切效率可以得到明顯改善，該鋸片結(jié)構(gòu)的改進(jìn)設(shè)計(jì)也可為水泥混凝土路面鋸切機(jī)的進(jìn)一步研發(fā)提供借鑒。

表1 改進(jìn)前后同種機(jī)型效率對(duì)比

[1] 王良文．砼路面切割機(jī)的技術(shù)現(xiàn)狀及其發(fā)展方向[J].工程機(jī)械，2003，34(2)：34-37．

[2] Sariisik A, Sariisik G． Investigation of the cu tting per form ance o f the natu r al stone b lock p roduction in quarries w ith arm edchain cutting m achine[J]．Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part C：Journal of Mechanical Engineering Science,2013, 227(6): 1291-1301．

[3] 丁星妤．切割花崗巖的預(yù)合金粉末胎體金剛石鋸片的研究[D]．長(zhǎng)沙：中南大學(xué)，2007．