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1、 路面开槽机及其轴承座摘 要随着我国数控技术的迅猛发展和广泛应用，在数控技术的基础下研制的路面开槽机也在现实生活中得到了广泛应用。开槽机主要用于沥青、水泥路面裂缝病害处治时的开槽作业，即通过六篇特制刀片快速将不规则裂缝整理成均匀的凹槽，形成新的结合面。工作中要让刀头能稳定的把不规则裂缝整理成均匀的凹槽，就得归功于开槽机内的决定灵活性的轴及决定稳定性的轴承座。所以轴和轴承座是开槽机内不可或缺的部分。 本课题为大家详尽的介绍路面开槽机的结构和机内轴承座设计，本文总的来说可以分为两个方面介绍。第一个方面，介绍开槽机重点轴承座，基于ANSYS的轴承座有限元分析，对轴承座零件进行分析，然后拟定工艺路线设
2、计制造。第二个方面，介绍了路面开槽机，从整机各结构及刀头介绍开槽机，并且举了两类具体品牌开槽作为实例为大家详细说明开槽机的应用特点及即将广泛在实际生活中应用的原因。关键字：开槽机，路面，轴承座，ANSYSAbstractWith the rapid development of numerical control technology and widely used in our country, on the basis of numerical control technology developed under the pavement grooving machine has been
3、 widely applied in real life, too. Grooving machine is mainly used for asphalt and cement road surface crack defect treatment of slotting jobs, namely through six special blade quickly irregular cracks into uniform grooves, form a new joint surface. Can work to make the tool bit stable into uniform
4、grooves, the irregular cracks will thanks to the decision of the slot machines flexible shaft and the stability of bearing seat. So the shaft and bearing seat is an integral part of the slot machines.This topic for everybody detailed introduction of pavement structure of grooving machine and machine
5、 housing design, this article introduced in general can be divided into two aspects. First, introduces grooving machine mainly bearing seat, bearing based on ANSYS finite element analysis, analysis of bearing parts, and then to design and manufacture process. The second aspect, the paper introduces
6、the road grooving machine, from all the structure of the whole machine and cutting head is introduced grooving machine, and gives two kinds of concrete brand slot as examples for us specify the application characteristics and grooving machine is widely applied in the practical life.Keywords: groove-
7、cutting machine, pavement, bearing block, ANSYS目录第一章 路面开槽机产品说明5 1.1 名称介绍5 1.2 适用范围5 1.3 性能参数6 1.4 结构特点6第二章 基于ANSYS的轴承座有限元分析7 2.1 建立有限元模型7 2.2 计算结果及分析9 2.3 基于ANSYS的轴承座有限元分析结语11第三章 轴承座的设计制造12 3.1 轴承座的分析12 3.2 基准的选择12 3.3 工艺路线的拟定13第四章 开槽机刀头介绍13 4.1 公路开槽机简介13 4.2 开槽机刀头介绍14第五章 开槽机部分零件图片及介绍15 5.1 大轴承挡圈15
8、5.2 滚轮15 5.3 刀头16 5.4 后轴有限元分析：17 5.5 主轴皮带轮：17 5.6 局部爆炸图：18 5.7 总爆炸图：18 5.8 整机图：19第六章 具体产品展示20 6.1 Coaler-A20开槽机21 6.2 辛美来亚CLYK25开槽机22 6.3 开槽机安全操作程序：23第七章 总结24致谢25参考文献26第一章 路面开槽机产品说明1.1名称介绍开槽机主要用于沥青、水泥路面裂缝病害处治时的开槽作业。通过六片特质刀片快速将不规则裂缝整理成均匀的凹槽，形成新的结合面。优化灌缝材料与缝槽的接触层面，加强灌缝材料与缝槽侧壁粘结的紧密性。1.1.2整体构造由扶手、电动推杆、发
9、动机、发动机座架、皮带传动机构、燃油箱、车轮架、车轮、刀盘架、刀盘、刀具、主轴、橡胶板、索链及电控系统组成。1.1.3特点 开槽机体积小重量轻，操作方便，自带动力，野外施工不用为外界电源而烦恼。开槽机能够轻易、精确、快速地在沥青和水泥路面沿任意缝开出宽度1-5厘米，深度0-3厘米的封缝槽。1.2适用范围 开槽机主要用于沥青路面、水泥路面、大面积场地的表面裂缝的开槽工作。图1-1 1.3性能参数项目名称性 能 参 数发动机双缸气冷25马力日本本田汽油发动机，电启动燃油箱25升 开槽宽度0.8-5厘米开槽深度最深可至5厘米刀 鼓30.5厘米，装有6件套硬质合金刀头开槽深度控制开槽深度由螺旋电动升降
10、器控制,在把手处由电动开关控制,深度有指示器标示并可随时调整操作面板及扶手可按操作者要求调整高度，把手带有弹簧减震轮 胎公路专用轮胎,密封式滚锥轴承,轻便行驶裂缝跟踪独特的裂缝跟踪指示器能保证刀具准确的沿不规则裂缝工作离合器带有快停系统,刹车只需7秒钟,安全可靠净 重200公斤1.4结构特点轻便紧凑、工作效率高； 操纵方便，安全可靠； 行进、制动简单有效； 从设计上保证开槽机可在任意形状的裂缝开挖槽口； 开槽范围宽，通过调整切割刀片的组合，可保证开槽宽度； 切割深度任意、随时调节； 采用进口切割刀片，使用寿命长，一组刀具最高可切割2.5km裂缝； 刀具有多种规格，可适应用户的要求； 刀具磨损到
11、一定程度后，可进行更换； 从设计上保证新旧刀具可同时使用，提高了刀具的使用效率； 独特的裂缝跟踪指示器，能保证刀具准确的沿不规则裂缝工作。第二章 基于ANSYS的轴承座有限元分析2.1建立有限元模型图2-1 轴承座三维视图 轴承座为左右对称结构，其三维视图和尺寸标注如图1。轴承座采用普通碳钢Q235，弹性模量E=2.01E11，泊松比u=0.3。轴承座承受主轴传递的水平面载荷25Mpa（图1前视图中斜线填充区域），竖直面载荷40Mpa（图1剖视图中较密斜线填充区域），轴承间为40m。2.1.1选择单元类型图2-2 SOLID953-D 20节点实体结构单元 进行任何有限元分析都必须选择合适的单
12、元类型，单元类型决定附加的自由度，对于轴承座，主要承受主轴传递的水平推力和竖直压力，在设计过程中更关心的是其应力应变的变化情况，因此选用实体单元SOLID95进行结构离散。SOLID95（图2）是三维20节点四面体构实体单元，在保证精度的同时，允许使用不规则的形状，适用于模拟曲线边界；每个节点有3个自由度：节点X、Y和Z方向的位移，该单元具有空间的任意方向。SOLID95单元还有可塑性、蠕动、应力刚化、大变形和大应变能力。2.1.2划分方格 网格划分的过程就是结构离散化的过程，通常划分的单元越多越密集，就越能反映实际结构状况，计算精度越高，计算工作量越大，计算时间增长。为兼顾计算精度和计算效率
13、，采用自动划分与手动划分相结合的方法进行网格划分。首先，利用软件对轴承座自动划分网格，网格精度取SMRT6；然后根据轴承座的承载特性，在肋板与轴承座的交线和轴瓦边缘线以及轴承座与基底的相交线等容易产生应力集中的地方手动加密网格，网格精度选为LEVEL1。经过网格加密以后共形成30907个单元和47215个节点。网格划分结果如图3。图2-4 网格划分和施加边界条件后的模型2.1.3施加边界条件 根据轴承座的实际安装方式，在其基底面施加Y方向的面约束（UY=0），在4个螺栓孔位置分别施加X、Z方向的面约束（UX=UZ=0），以此约束轴承座的水平和竖直方向位移。 实际作业过程中轴承座承受的载荷远大于
14、其自重，因此只需考虑轴传递过来的水平和竖直载荷，结构自重引起的应力应变可忽略不计。在8号、74号、81号和86号4个面上施加水平方向25Mpa的面载荷（图3中A箭头所指深色区域）；在36号和89号2个面上施加竖直方向40Mpa的面载荷（图3中B箭头所指斜线区域）。2.2计算结果及分析进入ANSYS求解模块（/SOL），选择默认的波前法求解器进行轴承座的静态线性分析。结构分析完成后可以进入通用后处理器（/POST1）或时间历程后处理器（/POST26）浏览分析结果。2.2.1强度分析 轴承座应力分析分布如图2-5。图2-5 轴承座应力分布图 (1) 最大等效应力出现在肋板上端与轴承座相接触和轴瓦
15、孔内缘线区域，即图4中高亮区域，其值约为188Mpa，小于Q235钢材的屈服极限240Mpa，因此轴承座的强度满足要求。 (2) 轴承座的最大等效应力远小于材料的许用应力，材料特性没有充分发挥出来，因此有必要对轴承座的形状进行优化，进一步提升材料利用率。(3) 在肋板与轴承座、轴瓦孔内缘线以及轴承座与基底相接触的地方存在应力集中，这对于轴承座的使用非常不利，因此应当采用在各接触线或面做倒角的办法降低应力集中的程度。2.2.2变形分析 X、Y方向变形分布如图2-6和图2-7。图2-6 X方向变形分布图图2-7 Y方向变形分布图 最小油膜厚度是决定轴承能否正常工作的重要因素，轴瓦孔的变形又会影响最小油膜厚度，因此对轴瓦孔的变形估算就变得非常重要。 由变形分布图可知，轴瓦孔在X方向的最大变形为11.8m，在Y方向的最大变
