第２１卷第２期 山东交通学院学报 ２０１３年６月 ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＳＨＡＮＤＯＮＧ ＪＩＡＯＴＯＮＧ ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ Ｖ０ｌ＿２１ Ｎｏ．２ Ｊｕｎ．２０ｌ３
ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７２－００３２．２０１３．０２．０１７
铣刨机行驶作业阻力特性分析
吕聪正，冯忠绪，李 耀，段永波
（长安大学道路施工技术与装备教育部重点实验室，陕西西安７１００６４）
摘要：为了给铣刨机行走系统参数匹配提供参考，以ＣＬＧ５６３铣刨机为研究对象，对铣刨机行驶作业阻力特性进 行分析。通过理论研究和现场试验对铣刨机作业阻力的影响因素进行分析。结果表明：铣刨机的行驶阻力、铣 刨扭矩和后桥垂直力都随铣刨厚度和行走速度的增大而增大；铣刨机行驶阻力主要是由铣刨过程中铣刨转子
的水平切削分力产生，由地面附着条件产生的滚动阻力占行驶阻力的比例较小。 关键词：铣刨机；行驶作业阻力；影响因素；试验分析 中图分类号：Ｕ４１５．５２ 文献标志码：Ａ 文章编号：１６７２－－００３２（２０１３）０２－－００７４－．－０３
随着国家高速公路网、国家区域发展战略确定的高速公路以及省际连线高速公路建设的不断推进， 到２０１５年国家高速公路网将全部建成，届时通车里程将达到５００万ｋｍ＿１ Ｊ。在这种形势下，公路养护工
作变得日益繁重。从２０１０年开始，１０ ａ前修建的公路开始普遍进入翻新、扩建、大修周期，铣刨机作为路
面养护机械的主要机种，在国内的应用前景非常广阔。
试验研究表明，路面铣刨机铣刨系统消耗的功率约占整机功率的７７％以上 Ｊ，行走系统消耗的功率
约占１５％左右 ］。行驶系统和铣刨系统之间相互联系又相互制约，２个系统的合理匹配直接影响铣刨机
的性能指标 ｊ。本文通过理论分析结合现场样机试验对铣刨机行驶阻力特性进行分析研究。
１铣刨机行驶阻力分析
铣刨机行驶阻力主要由铣刨机行驶过程中地面附着条件产生的滚动阻力和铣刨转子作业过程中的
水平切削阻力组成。
１．１ 滚动阻力 铣刨机行驶过程中附着条件产生的滚动阻力 的计算式为
ＦＱ＝ＭＱ ， 式中６为轮式车辆在沥青路面上的滚动阻力系数，６＝０．０２—０．０３； 。为附着质量，由铣刨机整机质量
以及铣刨转子作业时产生的竖直分力决定；ｇ为重力加速度，ｇ＝９．８ ｍ／ｓ 。
１．２水平切削阻力
铣刨机水平切削阻力Ｆ 的计算式 为
Ｂａ ７ ＦＨ＝ｋ１ ＋ ２Ｂａ。２ ， ¨ 式中ｋ。为经验系数，与路面材料以及铣刨转子宽度、刀具排列等有关；ｋ 为经验系数，与路面材料以及
切削宽度、厚度、速度等有关；Ｂ为铣刨宽度；。 为铣刨深度； 为作业速度；“为铣刨鼓线速度。
１．３行驶阻力
铣刨机行驶阻力的表达式为
收稿日期：２０１２—１２—２５
作者简介：吕聪正（１９８７一），男，山西文水人，长安大学硕士研究生，主要研究方向为工程机械理论、动态性能及其优化设计 第２期 吕聪正等：铣刨机行驶作业阻力特性分析 ７５
Ｆ＝ＦＱ ＝ Ｑ ＋后。 执 （１）
由式（１）可知，铣刨机的行驶阻力不仅与铣刨机整机质量和铣刨转子作业时产生的竖直分力有关，
还与铣刨转子水平切削分力有关。Ｆ与铣刨宽度、作业速度成线性正比关系，Ｆ随着铣刨深度的增加而
显著增大。
２试验结果与分析
为进一步分析铣刨机行驶作业阻力特性，选用ＣＬＧ５６３铣刨机进行现场试验研究。ＣＬＧ５６３铣刨机
采用全轮驱动，铣刨转子安装在两后轮中间，通过后桥上两液压缸驱动铣刨机整机升降从而改变铣刨深
度。铣刨机行驶液压系统和铣刨转子液压系统相互独立，液压系统工作压力的变化可以准确反映铣刨机
各系统的工作载荷。试验过程中，选择平整的沥青路面进行多次试验，通过ＤＥＷＥ５０００型数据采集仪记
录各液压系统压力，数据采集仪采样频率取１ ｋＨｚ。
ＣＬＧ５６３铣刨机基本技术参数如
表１所示。在试验过程中对铣刨转子
液压系统、行走液压系统以及后桥升
降液压系统采集多组数据进行分析，
在铣刨厚度为１５０ ｍｍ、作业速度 ＝ 表１ ＣＬＧ５６３铣刨机基本技术参数
８．５ ｍ／ｍｉｎ时，３个液压系统压力随时问变化曲线如图１～３所示。３个系统压力具有明显的波动。
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出 １璃｝
试验过程中，以某工况下样机现场试验测得的行
驶阻力与理论计算的数据进行分析比较，可以看出理
论曲线与试验曲线基本吻合，从而验证了该理论分析
的合理性。本文以铣刨转子转速为１３０ ｒ／ｍｉｎ、铣刨深 度为１５０ ｍｍ，铣刨机在不同行驶速度Ｖ下样机现场试
验所测的行驶阻力与理论分析计算的行驶阻力进行
对比，对比曲线如图４所示。 铣刨过程中，铣刨转子线速度为５～６ ｍ／ｓ，不仅
可以减小刀头的磨损还可以减小切削阻力，所以设定
铣刨转子转速为１３０ ｒ／ｍｉｎ。在保证其它参数不变的
情况下改变单一变量，对试验结果进行分析。试验
数据如表２～４所示。
分析试验结果可见：
１）在铣刨转子转速不变的情况下，行驶阻力随着 铣刨厚度和行走速度的增大而增大；铣刨扭矩随着铣
刨厚度和行走速度的增大而增大；后桥垂直力随着铣 ３．２２３ ６．４４６ ９．６６９ １２．８９２ ｔ／ｓ 图２铣刨泵压力图
Ｚ ＿ 、 盛 图３升降泵压力图
行走速度，（ｍ・ｒａｉｎ １） 图４
不同行走速度下铣刨机行走阻力理论值与试验值对比图 ７６ 山东交通学院学报 ２０１３年６月第２１卷
刨厚度和行走速度的增大而增大。 表２不同工况下的行走阻力 ｋＮ 表３不同工况下的铣刨扭矩Ｎ・ｍ
２）铣刨机行驶阻力是由地面附着条件产生的 滚动阻力和铣刨转子水平切削分力产生的，但其
主要影响因素是水平切削分力。
３ 结语
铣刨机的行驶阻力不仅与铣刨机整机质量和
铣刨转子作业时产生的竖直分力有关，还与铣刨
转子水平切削分力有关。 表４不同工况下的垂直力 ｋＮ
在铣刨转子转速不变的情况下，铣刨机的行驶阻力、铣刨扭矩和后桥垂直力都随着铣刨厚度和行走速度
的增大而增大。 铣刨机行驶阻力主要是由铣刨过程中铣刨转子的水平切削分力产生；由地面附着条件产生的滚动阻
力占总行驶阻力的比例较小，大小与铣刨深度和行走速度有关。
参考文献： ［１］刘伟．路面铣刨机械的发展前景与市场展望［Ｊ］．科技情报开发与经济，２００４，１４（４）：１１４—１１７． ［２］顾海荣，焦生杰，肖种宇，等．路面铣刨机铣削载荷特性分析与试验［Ｊ］．中国公路学报，２０１２，５（３）：１５５—１５８． ［３］王国安，刘洪海．沥青混凝土路面冷铣刨机的性能试验与参数优化［Ｊ］．筑路机械与施工机械化，１９９２，９（３）：３—６ ［４］赵敏．沥青路面铣刨机作业阻力及牵引性能的研究［Ｄ］．西安：长安大学，２００３．
Ｓｔｕｄｙ ｏｎ Ｒｕｎｎｉｎｇ Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ
Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ Ａｓｐｈａｌｔ Ｍｉｌｌｉｎｇ Ｍａｃｈｉｎｅ
Ｃｏｎｇ．ｚｈｅｎｇ，ＦＥＮＧ Ｚｈｏｎｇ—Ｘ，Ｕ，ＬＩ Ｙａｏ，ＤＵＡＮ Ｙｏｎｇ—ｂｏ
（Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆＨｉｇｈｗａｙ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ｏｆＭｉｎ￣ｔｒｙ ｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎ，Ｃｈａｎｇ ａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ ａｎ ７１００６４，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｐｒｏｖｉｄｅ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｆｏｒ ｒｕｎｎｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｏｆ ａｓｐｈａｌｔ ｍｉｌｌｉｎｇ ｍａｃｈｉｎｅ，ｒｕｎｎｉｎｇ
ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｗａｓ ｓｔｕｄｉｅｄ ｏｎ ＣＬＧ５６３ ａｓｐｈａｌｔ ｍｉｌｌｉｎｇ ｍａｃｈｉｎｅ．Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｓｔｕｄｉｅｓ ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｆｏｒ
ｒｕｎｎｉｎｇ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｂｙ ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ ｆｉｅｌｄ ｔｅｓｔ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ：ｒｕｎｎｉｎｇ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ，ｍｉｌｌｉｎｇ
ｔｏｒｑｕｅ ａｎｄ ｖｅｒｔｉｃａｌ ｆｏｒｃｅ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｇｒａｄｕａｌｌｙ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｏｆ ｍｉｌｌｉｎｇ ｄｅｐｔｈ ａｎｄ ｔｒａｖｅｌｉｎｇ ｓｐｅｅｄ；ｒｕｎｎｉｎｇ
ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｗａｓ ｐｒｏｄｕｃｅｄ ｂｙ ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ ｃｕｔｔｉｎｇ ｆｏｒｃｅ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ ａｎｄ ｔｈｅ ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎ ｏｆ ｒｏｌｌｉｎｇ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｗａｓ ｌｅｓｓ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｍｉｌｌｉｎｇ ｍａｃｈｉｎｅ；ｒｕｎｎｉｎｇ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ；ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｆａｃｔｏｒ；ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｔｅｓｔ （责任编辑：郭守真）