水泥混凝土路面鋸切機鋸片結構的優化

周乾龍，劉世偉，冉寶山，孫配芳

（長安大學工程機械學院，陜西 西安 7 1 0 0 6 4）

隨著水泥混凝土路面鋸切機（以下簡稱鋸切機）的廣泛使用，有關工作效率的問題已成為其進一步發展的關鍵因素。作為鋸切機的核心部件，鋸片結構設計合理與否直接決定了鋸切機的工作效率能否得到充分發揮。傳統的鋸切機由于鋸片只能隨鋸切機機架進行垂直、水平運動，無法實現相對于機架的水平移動，在對路面鋸切時會遇到路面切割死角的問題，尤其在對較窄路面橫向鋸切時，由于切割死角的存在，其鋸切效率大大降低。本文通過在鋸切機鋸片結構固定底座上增加導柱、導套和雙向液壓缸裝置，增加鋸片結構水平移動范圍，成功地解決了水泥混凝土路面切割死角的難題，同時鋸切效率也得到明顯提高[1]。

1 傳統鋸切機鋸片結構特點

傳統的鋸切機按照配置的鋸片數量可分為單鋸片式鋸切機和雙鋸片式鋸切機。單鋸片式鋸切機的鋸片為單側布置，鋸切機在行走導軌上行進1次只能對路面進行1次切削，工作時增加了導軌的布置次數，鋸切效率較低，主要應用于小型作業區域；雙鋸片式鋸切機鋸片采用雙側布置，鋸切機在行走導軌上行進1次可以對路面進行2次切削，鋸切效率高于前者，主要應用于廣場、機場等大型作業場所。

傳統鋸切機的工作裝置主要由升降結構和鋸片結構組成。鋸片的上下運動是通過升降立柱和升降液壓缸來共同完成，升降立柱的存在保證了鋸切結構在豎直方向上運動的平穩性，升降液壓缸的運動確保了鋸片在升降立柱上的運動精度。由于傳統鋸切機鋸片無法實現相對于機架的水平移動，在對路面進行切割時，鋸片的旋轉中心無法運動到路面邊緣處，因此會存在一個鋸片無法鋸切到的區域，即切割死角。

YFSJ2000型全液壓雙鋸片水泥混凝土路面鋸切機主要由動力裝置、行走裝置、鋸切裝置、冷卻裝置等幾部分組成，其中鋸切裝置改進前結構如圖1所示。鋸切機采用發動機作為動力源，由液壓泵、液壓馬達、液壓缸等來實現鋸切機的行走、鋸切及升降運動，其工作模型如圖2所示。

圖1 改進前鋸切機鋸片結構

1-鋸切機底座；2-升降立柱；3-鋸片結構固定底座；4-減速器；5-鋸片；6-馬達；7-聯軸器；8-升降液壓缸

圖2 鋸切機工作模型

2 鋸片結構改進

2.1 改進后的鋸片結構

對該全液壓雙鋸片水泥混凝土路面鋸切機的鋸片結構進行改進，利用導柱、滑塊取代傳統鋸切機鋸片結構的固定底座，通過兩側液壓缸提供的動力，實現鋸片結構在鋸切機上的橫向運動，增加鋸片工作時的獨立運動行程，從而避免鋸切死角的出現。

改進后的鋸片結構如圖3所示，主要由液壓馬達、減速器、金剛石鋸片等組成。傳動軸通過聯軸器聯接在減速器兩側輸出軸上，其另一端的聯軸器通過楔鍵、鎖緊螺母與金剛石鋸片進行固定連接，為了保證金剛石鋸片工作的可靠性，采用內六角螺釘與鎖緊螺母進行雙重固定。金剛石鋸片的水平獨立運動通過導柱與滑塊的間隙配合來實現，鋸片在雙導柱水平方向上移動的動力是通過2個交替工作的液壓缸來推動實現，當鋸切機接近路面邊緣處時，機架保持靜止，鋸片結構在液壓缸的推動下繼續向前移動進行路面切割。此外，導柱兩端設有行程開關限制鋸片在水平方向上的運動行程，從而可以使鋸片裝置在導柱上的移動位置時刻處于理想的行程范圍內，避免鋸片越程運動帶來的危險，提高其工作的可靠性。

圖3 改進后鋸切機鋸片結構

2.2 改進后鋸片結構工作參數確定

改進后的水泥混凝土路面鋸切機工作時路面切割死角問題的解決，主要取決于鋸切機的有效寬度b、鋸片的回轉半徑R及液壓缸的工作行程L等參數的選取[2]，上述參數必須滿足

式中：b為鋸切機的有效寬度，mm；k為工作可靠性系數（取1.15～1.35）[3]；R為鋸片回轉半徑，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可以根據經驗來取值，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 改進前后鋸片結構效率對比

通過對YFSJ2000型鋸切機鋸片結構進行改進，鋸切機的靈活性得到明顯改善，當其工作在較窄水泥混凝土路面工況時，不再因為效率因素而使其適用范圍受到限制。由試驗數據可知：改進后的鋸切機在較窄水的泥混凝土路面橫向鋸切時，由于不存在切割死角，同時又減少了鋸切機行走軌道的布置次數，其鋸切效率提高25%左右；但在縱向鋸切時，由于切割死角對改進前后機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和布置時間兩種因素決定，因此鋸切效率提高不明顯。

將改進后YFSJ2000型全液壓水凝混凝土路面鋸切機與改進前同機型進行路面鋸切數據對比，結果見表1。

3 結 論

針對YFSJ2000型全液壓雙鋸片鋸切機進行改進后，鋸切機鋸片結構能夠在雙側導柱水平方向上自由移動，成功解決了水泥混凝土路面鋸切機鋸切死角這一難題。通過數據對比分析可知，當其在對較窄水泥混凝土路面橫向鋸切時，其鋸切效率可以得到明顯改善，該鋸片結構的改進設計也可為水泥混凝土路面鋸切機的進一步研發提供借鑒。

表1 改進前后同種機型效率對比

[1] 王良文．砼路面切割機的技術現狀及其發展方向[J].工程機械，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．切割花崗巖的預合金粉末胎體金剛石鋸片的研究[D]．長沙：中南大學，2007．