自走式路缘石滑模机行走系统设计

郭广亮+王卫东+陈立东+姚泽平+张泉

【摘 要】自走式路缘石滑模机主要用于公路路缘石及路旁排水槽铺设的筑路机械，可实现连续自动成型，控制方便，结构紧凑，节省人力，自动化程度较高。针对现有自走式路缘石滑模机行走系统结构复杂、可靠性低的缺点，设计了一种高低档式驱动行走系统。实验结果表明，该行走系统可以实现作业（低档）和自行转场（高档）两种模式，作业速度达到了1.5m/min～5m/min，转场速度最高将达26m/min，与原行走系统相比，提高了使用的方便性。

【关键词】路缘石；自走式；滑模机；行走系统

【Abstract】Self-propelled slipforming curb machine is mainly used for road construction machinery of highway curb and gutter road laying， which can realize continuous automatic molding， convenient control， compact structure， labor saving and high degree of automation. In order to overcome the disadvantages of the complex structure and low reliability of the walking system， a kind of high-low gear driving system is designed in this paper. The experiment results show that the system can realize the operation of walking （low） and self transitions （high） two modes， the operating speed reached from 1.5m/min to 5m/min， high speed of up to 26m/min， compared with the original running system， to improve the convenience of use.

【Key words】Curbs；Self-propelled；Sliding Machine；Walking system

0 前言

路缘石滑模机是一种新型的具有多种功能的混凝土构造物施工设备。随着我国道路机械化进程，自走式路缘石滑模机已在我国得到了广泛的使用[1]。相比较于牵引式路缘石滑模机自走式路缘石滑模机更加方便，更加效率，节省人力[2]。预先设定好行走轨迹之后，倒入混凝土料便可实现路缘石的自动成型铺设。并且相比较于原来一直沿用的预制成型，人工刨放的铺筑方法，就更加的降低了人工的劳动量，提高了施工速度，降低了成本，提高了效率，实现了路缘石的连续成型，线形美观，强度高[3]。然而，现有的路缘石滑模机由于行走系统采用单一的传动方式，转场速度与作业速度相同，效率非常低，亟需改进传动行走系统。

1 驱动行走系统传动方案

自走式路缘石滑模机行走系统由驱动电机、传动链、变速箱、传动轴、主减速器及驱动轮等组成，其传动方案如图1所示。

2 行走系统技术参数

所设计自走式路缘石滑模机行走系统，其行走速度为=1.5 m/min～26.0 m/min，其中作业速度为=1.5 m/min～5.0 m/min，转场行走速度为5.0 m/min～26.0 m/min。

3 传动系统的传动比和转速的确定

已知电动机转速为960r/min，电动机摆线针轮减速器可达到9～87的减速比，即可将转速减到9.79r/min～106.6r/min。已知路缘石滑模机工作行进速度，1.5m/min～5m/min，路缘石滑模机在非工作状态下行走速度为5m/min～26m/min，可得路缘石滑模机在工作状态的车轮转速n4=0.8846r/min～2.94r/min，路缘石滑模机在非工况状态下车轮转速为2.94r/min～15.32r/min，单极主减速器传动比为i4=6.33，综合考虑，单级主减速器输入轴的转速为n3=5.6r/min～18.6r/min，变速箱传动比有两个，分别为i3=2.167和i2=0.4615，计算可得路缘石滑模机在施工状态下的变速器输入轴的转速为n2=12.135r/min～40.3r/min，链传动传动比为i1=1。一级摆线式无级变速器可调的转速范围n1=9.79r/min～106.6r/min。

为了满足设计使用，各个部件的设计使用是在路缘石滑模机工作状态下所达到的最高转速时的状态进行设计计算，传动装置各轴传动比和转速如表1所示。

4 主要零部件的设计

4.1 驱动电机的选择[4]

滑模机体质量为1100kg，料斗容积为1立方米，1立方米混凝土重约为2400kg，在满载状态下路缘石滑模机行走所需功率为P=（G×g×f×v）/1000，G为满载时车重，g=9.8，工程机械工况选择最艰难情况，滚动摩擦系数选取0.25，满载时最大速度代入计算得P=1.102kW，空载最大速度时代入得2.173kW，考虑到功率消耗等问题，选取带单极传动的摆线针轮减速器的交流电动机，功率为4kW其减速比为9—87。

4.2 链传动的设计[5]

由摆线针轮减速器出来的轴与变速箱之间采用滚子链传动。已知条件为：电动机连接摆线针轮减速器驱动（额定功率 =2.657，转速=40.3，从动轮转速=40.3，载荷平稳，链传动中心距不应小于500。经计算，选择主动链轮齿数为=15，计算功率为3.454，选取偶数链节=106节，中心距为524。

4.3 齿轮的设计

考虑此减速器的功率及现场安装的限制，故大小齿轮都选用硬齿面渐开线直齿轮齿轮材料及热处理， 材料为高速级小齿轮选用钢调质，齿面硬度为小齿轮，280HBS，取小齿轮齿数=24，高速级大齿轮选用钢正火，齿面硬度为大齿轮，240HBS，齿数取Z= 52。

4.4 主减速器锥齿轮基本参数的选择本设计，选定主动锥齿轮=6，从动锥齿轮=38，其传动比为38/6=6.33。齿轮选取双曲面锥齿轮，其平均螺旋角为37°，方向左旋，直径分别是36cm和130cm。

5 传动系统的应用

本设计的行走系统应用在秦皇岛市卢龙华通工程机械厂生产的HT8自走式路缘石滑模机上，并于2016年9月在贵州进行了行走作业试验，经测试作业效果如图2所示。

6 结论

本文设计了由驱动电机、传动链、变速箱、传动轴、主减速器及驱动轮等组成高低挡式自走式路缘石滑模机的行走系统，实现了作业和转场两种不同速度范围，行走速度为0～26.0m/min，大大提高了机组的使用方便性。

【参考文献】

[1]胡世锋，黄怀远.滑模式水泥混凝土铺摊机的应用研究[J].中国公路学报，1992，5（4）：91-97.

[2]胡永彪，郑成波，康敬东，张志友.路缘石滑模施工设备及其施工技术的发展[J].筑路机械与施工机械化.2009，26（4）：35-37.

[3]焦建民，张竹平，朱绍安，等.LCI型路緣石自动成型机[J].筑路机械与施工机械化，1993，10（2）：28-29.

[4]张雪燕.Y3系列三相异步电动机产品结构完善与推广[C].重庆市电机工程学会.

[5]机械设计手册[M].化学工业出版社，2016年，第六版.

[责任编辑：朱丽娜]