CN105586822A - 用于路面铣削的刀具件、刀具装置、路面机械及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于路面铣削的刀具件、刀具装置、路面机械及控制方法。本发明的刀具件，其包括具有多个侧面的多面体结构，例如其包括具有多面体结构的刀座，所述多个侧面用于在其上安装测量部件以对作用在刀具件上的应力应变进行测量。本发明的刀具件克服了现有刀具件整体结构难以捕捉受载特征的缺陷，使在作业过程中能直接获取单体刀头的受载信息，进而可以实现以刀具件的受载为控制单元的输入来实时调节作业转子的工作参数，从而避免了现有间接或换算控制方法或控制装置的误差及不确定性，以提高调节控制的准确性及效率。

Description

用于路面铣削的刀具件、刀具装置、路面机械及控制方法

技术领域

本发明涉及路面机械作业转子控制技术领域，特别涉及一种用于路面铣削的刀具件、刀具装置、路面机械及控制方法。

背景技术

对于铣刨机、冷再生机、旋挖钻机、掘进机与稳定土拌和机等路面机械，作为其直接的作业部件，铣削或铣拌转子等作业装置的作业性能和作业能耗控制一直是这类路面机械研究的核心内容。

以铣拌转子为例，目前，针对不同的铣拌状态及工况，主要通过将液压系统的参数或机电一体装置测量所获得的参数换算或转化成转子的扭矩，然后控制系统再依据该转子扭矩对作业过程进行控制，然而由于这些控制单元或控制方法不是通过直接测试铣拌刀具的应力应变状态来进行调控的，而路面切削却是一种非周期性、非连续性变化的作业过程，所以这种间接或换算控制方式无法实现对作业过程的实时控制，不能准确地调节控制整机作业过程中的变化姿态。

然而，要想通过直接测试铣拌刀具的应力应变来实现对铣拌转子的准确调控，却非常的困难。首先，目前对刀头切削过程的受力变化分析仅是基于金属切削原理基础上的静态分析，而在作业过程中，铣拌刀具的使用工况极其恶劣，在介质阻力、载荷的作用下铣拌刀具通常会发生形变，同时刀头的前后角随着介质从基体上的剥离在不断的变化，介质与刀头之间相互作用的形态也在时刻变化，这将导致现有刀头设计所遵循的静态理论不再适用，从而增加了直接对铣拌刀具的应力应变进行实时测试监控的难度；其次，若要对铣拌刀具的应力应变参数进行直接测试，现有铣拌刀具的整体结构存在难以捕捉受载特征的缺陷，且要求铣拌刀具除了要满足原有的结构强度、硬度要求外还要能实现多功能化、效率化，这就对铣拌刀具的设计提出了更苛刻的要求，也进一步增加了直接对铣拌刀具的应力应变进行实时测试监控的难度；再者，直接对铣拌刀具参数进行测试，传感器在切削过程中易被破坏，且介质颗粒的分布不均匀性，也会使监控过程复杂多变，增大测试信号的波动范围，如何使介质不均匀性被离散化而趋于均衡，以有效限制介质特性的波动对转子控制的不良影响也是一大难点。基于上述困难，目前还没有通过对铣拌刀具应力应变参数进行直接测试来对铣拌转子进行控制的装置或方法，这就意味着现有的控制单元或方法基本上都忽视了铣拌刀具之间的参数差异对整机铣拌效果产生的影响，而这必然进一步影响调节控制的精准性。

为了准确完成对作业过程的反馈调节，本发明以铣拌刀具的受载为控制单元的输入，实时调节转子的信号为输出，通过对铣拌转子及铣拌刀具结构进行优化和改进，使在作业过程能直接获取单体刀头的受力信息，避免间接获取或换算的误差及不确定性，提高调节控制的准确性及效率。

发明内容

本发明所要解决的一个技术问题是：提供一种刀具件，其能够克服现有刀具件整体结构难以捕捉受载特征的缺陷，以实现对铣拌刀具应力应变的直接测量，从而能够避免现有间接获取或换算方式的误差及不确定性。

根据本发明的一个方面，本发明提供了一种用于路面铣削的刀具件，其包括具有多个侧面的多面体结构，这多个侧面用于在其上安装测量部件以对作用在刀具件上的应力应变进行测量。

可选地，刀具件包括刀座，该刀座具有上述多个侧面。

可选地，多个侧面包括多个侧面对，每个侧面对由相对于刀具件的受力方向对称的两个相邻侧面组成。

可选地，多面体结构为12～16棱柱体。

可选地，多个侧面的数量为偶数。

可选地，多个侧面的相邻侧面之间设置有凹槽，以将相邻侧面彼此分开。

可选地，凹槽为U型槽。

可选地，刀具件还包括保护罩，用于覆盖多个侧面。

可选地，保护罩与刀座可拆卸连接。

可选地，保护罩与多个侧面之间具有间隙。

可选地，刀具件还包括刀杆，该刀杆与刀具件的底座固定连接。

可选地，刀杆的一端设置有具有弧面结构的底座安装孔，用于相对于底座角度可调地连接。

可选地，上述弧面结构的角度范围为0～±10°。

根据本发明的另一方面，还提供了一种刀具装置，其包括测量部件和以上任一刀具件，刀具件的多个侧面均设有测量部件，以测量作用在各侧面上的应力应变。

根据本发明的又一方面，还提供了一种路面机械，其包括具有转鼓的作业转子、控制单元以及以上任一刀具装置，其中刀具装置安装在转鼓上，控制单元用于依据刀具装置的测量结果对路面机械进行控制。

可选地，在转鼓的多个不同位置节点上均设置有刀具装置。

可选地，刀具装置的数量为8～12个。

可选地，刀具装置的刀具件具有不同的安装角和/或侧向倾角。

可选地，上述安装角的调节范围为38～55°，上述侧向倾角的调节范围为0～±10°。

可选地，路面机械还包括扭矩测量部件，扭矩测量部件用于测量刀具件在作业转子旋转方向上的力矩。

可选地，扭矩测量部件安装在路面机械的法兰盘上，该法兰盘设置在作业转子与旋转机械的减速器之间。

本发明还提供了一种对以上任一路面机械进行控制的方法，其依次包括以下步骤：

通过刀具装置的测量部件测量刀具件的各个侧面的应力应变；

将所测得的各个侧面的应力应变传递给控制单元；以及

控制单元对各个侧面的应力应变进行统计分析以得到刀具件的主应力应变，然后基于刀具件的主应力应变对作业转子或刀具件的工作参数进行调控。

可选地，本发明的方法还包括以下步骤：

分别在转鼓的多个位置节点上设置刀具装置；

将所测得的多个位置节点上的刀具件的各个侧面的应力应变传递给控制单元；以及

控制单元对每个位置节点上的刀具件的各个侧面的应力应变进行统计分析以得到每个位置节点上的刀具件的主应力应变，然后对各个位置节点上的刀具件的主应力应变进行对比分析以得到综合主应力应变，进而根据综合主应力应变对刀具件的安装参数或作业转子的工作参数进行调整。

可选地，将作业转子的工作参数反馈给控制单元，控制单元对路面机械的整机动力系统(例如发动机)的输出进行动态调控，以使其与作业转子的外部负载相匹配。

可选地，得到刀具件的主应力应变依次包括以下步骤：

对多个侧面中的每个侧面对所包括的两个侧面上的应力应变进行相互比较以校准每个侧面对上的应力应变，每个侧面对由相对于刀具件的受力方向对称的相邻两个侧面组成；以及

对各侧面对上的应力应变进行统计分析而得到刀具件的主应力应变。

可选地，本发明的方法还包括以下步骤：

控制单元将各个侧面的应力应变合成为沿作业转子旋转方向的力；

扭矩测量部件获取上述沿作业转子旋转方向的力所产生的力矩，并将该力矩的测量结果传递给控制单元；

控制单元基于刀具件的主应力应变和/或力矩对作业转子或刀具件的工作参数进行调控。

基于本发明实施例的各个方面，其可以提供如下有益效果之一：

(1)本发明所提供的刀具件，其刀座设计为具有多个侧面的多面体结构，这样就将原有刀座整个圆柱体受力分散到多个侧面上，再通过在各个侧面上设置测量部件，就可以方便、准确地获取其作业过程中应力应变方向及大小，能够有效地克服现有刀座整体结构难以捕捉受载特征的缺陷，且可以使介质不均匀性被离散化，有效消除由于介质间差异而导致的测试误差。

(2)设置在刀座各个侧面之间的凹槽，可以对相互干扰方向上的应力应变进行弱化甚至排除，减少或消除各个方向上受力的相互干扰，从而获得实际作业过程中各方向上的真实受力状态数值，保证测试信号的精准，提高调节控制的准确度。

(3)通过设置保护罩，可以隔离刀座及测量部件与介质的摩擦，避免测试系统受到外界的剧烈冲击而影响测试精度，保证测试系统处于相对封闭、隔离的状态中，同时保护罩能屏蔽作业过程中摩擦力及抛料作用力的干扰。

(4)位于刀杆一端的底座安装孔，其具有±10°的弧面结构，使得本发明的刀具件可以根据实际需求有效地调节刀头侧向倾角安装方式，为该参数的连续变化调节及对比验证建立了有效的途径。

(5)将本发明所提供的刀具装置安装于作业转子上，进行切削过程的控制，除了能直接对切削过程中刀座应力应变进行实时采集，还能为整机性能的优化及匹配提供实时的指导，通过控制单元的动态监测、反馈和调节，可以不断地修正发动机的输出特性来适应外负载的变化，同时通过刀座的受载变化规律为泵、马达及减速机的有效工作特性选取提供参考及依据。

通过以下参照附图对本发明的示例性实施例进行详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出本发明一实施例的刀具件的主剖视图。

图2示出图1的俯视图。

图3示出本发明的刀座与底座的组装主视图。

图4示出图3的俯视图。

图5示出本发明的刀座的端面结构示意图。

图6示出图5的A-A剖视图。

图7示出本发明的保护罩的主视图。

图8示出图7的俯视图。

图9示出本发明的刀杆的俯视图。

图10示出图9的B-B剖视图。

图11示出本发明一实施例的作业转子的测量节点布置图。

图12示出本发明一实施例的刀头装置在作业转子上的安装侧视图。

图13示出本发明一实施例的法兰盘在路面机械中的安装示意图。

图14示出本发明一实施例的测量部件安装示意图。

图15示出图14的侧面对。

图中：1、刀具件；2、转鼓；3、法兰盘；101、刀头；102、刀座；103、底座；104、刀杆；106、保护罩；1021、凹槽；1022、测量部件穿线孔；1023、保护罩安装孔；1031、刀杆连接部；1032、第一通孔；1041、底座安装孔；1042、第二通孔；A～J、测量节点；Ⅰ～Ⅻ、测量部件安装面；ⅰ～ⅵ、侧面对；β、弧面角度。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有开展创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。

在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

本发明所提供的用于路面铣削的刀具件1，其包括具有多个侧面的多面体结构，这多个侧面用于在其上安装测量部件以对作用在刀具件1上的应力应变进行测量。基于本发明所提供的刀具件1，可以克服现有整体结构难以捕捉受载特征的缺陷，从而可以实现对铣拌刀具应力应变的直接测量。

在本发明中，上述多面体结构可以设置在刀具件1的刀座102上，也可以设置在刀具件1的其他部件上，只要确保其上设置的测量部件能够测量作用在刀头101上的应力应变即可。

作为本发明的一种实施方式，参照图1，刀具件1的刀座102具有多个侧面，这样就将原有刀座整个圆柱体受力分散到了这多个侧面上，兼顾了刀具件1的刀头101各方向与介质料接触状态多变的特性，于是安装在各个侧面上的测量部件就可以方便准确地获取作业过程中刀具件1的应力应变方向及大小，能够有效地解决原有刀座整体结构难以捕捉受载特征的缺陷，且可以使介质不均匀性被离散化，有效消除由于介质间差异而导致的测试误差。

图1示出本发明一具体实施例的刀具件1的主剖视图。如图1所示，本实施例的刀具件1包括刀头101、刀座102、底座103和刀杆104，刀头101为圆锥子弹头型，其与刀座102之间通过轴孔过盈配合连接，刀座102、底座103及刀杆104之间依次固定连接，刀座102为12棱柱体结构，其具有12个棱柱面，这样就使原有刀座整个圆柱体的受力被分散到这12个棱柱面上，不仅方便获取刀具件1的应力应变信号，而且可以有效离散介质不均匀性带来的影响，使得通过测量部件(例如应变片传感器)所获得的信号波动幅度较小、准确率较高。

参照图3，在本发明的实施例中，在刀座102的相邻棱柱面之间设置了凹槽1021，该凹槽1021用于隔离各个棱柱面间的受力干扰，使各个棱柱面上的受力不进行交叉干涉，提高测试结果的准确性。如图3和图4所示，该凹槽1021可以为U型槽，该U型槽的大小可以为2×4mm，该结构的凹槽1021不仅可以保证获取更准确的应力应变信号，而且对刀座102的强度影响较小。

在对本发明的刀具件1进行应力应变测试时，测量部件安装在刀座102各个棱柱面的外表面上，这样在刀具件1铣削路面的过程中，测量部件会与工作介质直接接触，从而导致测量部件极易因磨损而遭到破坏，为了解决该技术问题，在本发明进一步的实施例中，刀具件1还包括保护罩106，如图1和图2所示，保护罩106将刀座102及测量部件与工作介质隔离开来，这样不仅可以有效地保护测量部件，减少刀座102的磨损，还可以保证测量过程处于封闭状态，使其免受外界冲击、磨损等干扰的影响，提高应力应变信号的测量精度。

保护罩106与刀座102可以通过螺栓等紧固件实现可拆卸连接，这样方便测量部件的安装和拆卸。作为刀座102与保护罩106可拆卸连接的一种实施方式，如图5至图8所示，刀座102其中两个相邻棱柱面的下部分别设有一保护罩安装孔1023，保护罩106下部相应地设有2个刀座安装孔1061，螺栓穿过保护罩106上的刀座安装孔1061和刀座102上的保护罩安装孔1023，将保护罩106与刀座102连接在一起。由于在工作过程中，保护罩106也会与工作介质接触，受到工作介质的作用力，此时保护罩106会被迫与刀座102产生较小地相对运动。为了防止因这种相对运动造成的破坏，可以使刀座安装孔1061的直径大于保护罩安装孔1023的直径，或者可以将刀座安装孔1061设计为长圆孔，这样如图2所示，在保护罩106受到工作介质的作用力时，保护罩106可以相对于刀座102有较小的相对位移，从而降低破坏风险。此外，考虑到刀座102表面安装有应变片等测量部件，为了防止保护罩106对测量部件的挤压破坏，可以在保护罩106与刀座102的上部之间设置支撑部件，用于使二者之间具有间隙，例如可以在保护罩106与刀座102的上端口间隙中设置C型环，使二者之间具有大小固定的间隙。

为了更好地保护测量部件，还应该避免工作介质与测量部件的测量线接触。在本发明的一实施例中，在刀座102的同一圆周上设置测量部件穿线孔1022(如图3所示)，在底座103和刀杆104上分别设置用于测量线穿过的第一通孔1032和第二通孔1042(如图1所示)，这样就使得测量部件的测量线可以直接从刀具件1内部引入，从而有效地避免其因与工作介质的直接接触而造成的磨损和破坏。

由图1可知，本发明实施例的底座103具有两个刀杆连接部1031，刀杆104与底座103连接的一端端面上相应的设置有底座安装孔1041，组装时，可以将底座103的刀杆连接部1031安装在该底座安装孔1041内，在底座103与刀杆104接触的外轮廓周围区域实施焊接，从而实现底座103与刀杆104的固定连接。进一步地，由图9和图10可知，刀杆104端面上的其中一个底座安装孔1041具有弧面结构，这样可以通过将底座103的刀杆连接部1031旋转至该底座安装孔1041的弧面结构的不同位置处并进行焊接，实现底座103相对于刀杆104不同角度地连接。如图9所示，该弧面结构的角度β的范围可以为0～±10°。设置弧面结构的好处在于，可以使本发明的刀具件1能够根据控制要求有效地调节刀头101的侧向倾角的安装方式。本领域的技术人员不难理解，本发明中的侧向倾角是指，刀头安装轴线与刀头前进方向之间的夹角，其是为了在切削开始的瞬时刀头与路面之间产生摩擦转矩，刀头在摩擦转矩的作用下在刀座孔内转动，使刀头磨损均匀，提高使用寿命。

本发明另一方面还提供了一种刀具装置，其包括以上各实施例中的刀具件1和测量部件，测量部件安装在刀具件1的多个侧面上，以测量各个侧面上的应力应变。

接下来，以上述各实施例的具有12棱柱面的刀座102为例，说明如何利用本发明的刀具装置来测量刀具件1所受到的应力应变：

参照图13，在上述12棱柱面的每个棱柱面上都布置测量部件，例如应变片传感器，于是应变片传感器会获取到各个测量部件安装面Ⅰ～Ⅻ上的应力应变变化特征；

由于在刀座102的12个棱柱面中，受力方向对称的两个相邻棱柱面，例如Ⅰ和Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ、Ⅴ和Ⅵ、Ⅶ和Ⅷ、Ⅸ和Ⅹ、Ⅺ和Ⅻ，其应力应变应该相差不大，因此，为了进一步保证测试结果的准确性，定义上述受力方向对称的两个相邻侧面作为一个侧面对，于是刀座102具有6个侧面对，即如图14所示的侧面对ⅰ～ⅵ，并对每个侧面对所包括的两个相邻侧面上的应力应变通过相互比较进行校准，即Ⅰ和Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ、Ⅴ和Ⅵ、Ⅶ和Ⅷ、Ⅸ和Ⅹ、Ⅺ和Ⅻ的测试结果两两比较，若某个侧面对所包括的两个侧面的测量结果相差较大，则证明测量结果不准确，需要考虑重新测量或者检查测量系统是否出现故障，这样可以保证侧面对测量结果的准确性，以保证后续能够获得更加准确的刀座102的主应力应变变化特征；

然后，对上述6个侧面对的应力应变信号进行记录和统计，以进一步获得刀座102的主应力应变变化特征，确定刀座102的主应力应变大小及方向。

这种测量结构的设计，不仅能够降低重复测试的次数，同时能够解决因单一测量数据严重的离散偏差现象导致的测量数据信号规律难寻的问题。

需要说明的是，本发明的刀座102并不局限于上述12棱柱面结构，其棱柱面个数可以扩展到16及以上，当然相应的侧面对个数也可以扩展到8及以上。此外，为了能够实现通过相邻侧面两两校准提高测量结果的准确性，刀座102的多个侧面优选包括多个侧面对，每个侧面对由相对于刀座102的受力方向对称的两个相邻侧面组成，进一步地，多个侧面的数量优选为偶数。

本发明又一方面还提供了一种路面机械，其包括具有转鼓2的作业转子、控制单元及以上任一刀具装置，其中刀具装置安装在转鼓2上，控制单元用于依据刀具装置的测量结果对路面机械进行控制。

将本发明所提供的刀具装置安装于路面机械作业转子的转鼓2上，能通过对刀具件1(例如刀座102)切削过程中应力应变的直接采集来实时调控作业转子的工作参数，例如切削深度、进给速度或旋转线速度等，使得控制过程更加准确，从而有效解决现有间接获取或换算控制方式的误差、滞后性及不确定性。

在前述各实施例中，本发明的刀具件1都包括刀杆104，这种情况下，刀具装置通过刀杆104的另一端安装在转鼓2上。而本领域技术人员不难想到，本发明的刀具件1实际上也可以不包括刀杆104，此时，只需将底座103直接焊接在转鼓2上即可。

通常，铣拌转子等作业转子上的刀具包括沿对称螺旋线排列的主刀，以及布置在转子的两个侧缘的边刀和立刀，其中边刀的布置是为了保证路缘整齐，一般刀尖向外侧倾斜，边刀刀尖的位置，保证了铣刨宽度；而立刀对路槽侧壁有修整作用，立刀的布置，可以得到相当平整的路缘侧壁，以利于重新铺入新料的填补与接缝，一般以一定的间隔，对称布置在转子边沿上。而布置在转子不同位置处的刀具，其受力情况是不一样的。

因此，为了获得更多更全面的测量数据，提高控制精度，本发明实施例在转鼓2的多个不同位置节点上均安装有刀具装置，例如可以在转鼓2上布置8～12个刀具装置，为了表述方便，将这些布置有刀具装置的节点称为作业转子的测量节点。

为了使所获取的数据具有代表性，上述多个测量节点优选至少包括如上所述的主刀、立刀及边刀处的节点。参照图11，本发明一实施例为铣刨机的铣拌转子，在其转鼓2上布置了10个刀具装置，即该铣拌转子上布置了图11所示的A～J等10个测量节点，其中C～E和F～H为位于沿转鼓2两端至中间呈对称的两组螺旋线(每组包括3条螺旋线)上的主刀测量节点，B和I为位于转鼓2两侧缘的边刀测量节点，A和J为位于转鼓2边沿的立刀测量节点。这样布置的好处在于，不仅能够获取更多更典型的测量数据，而且可以进一步消除介质间的差异导致的测量误差。

进一步地，转子结构一旦焊接完成，所有的结构参数都将固定不变，因此，为了在一次铣拌作业过程中获取更多的刀头信息数据以便进一步提高控制的精度，安装在转鼓2不同位置节点上的各个刀具装置的刀具件1可以具有不同的安装角和/或侧向倾角。例如，在本发明图11所示的实施例中，分别位于A～J等10个测量节点的各个刀具件1，其可以分别以38～55°范围内的不同安装角进行安装，或者其可以分别以0～±10°范围内的不同侧向倾角进行安装，或者每个位置节点上的刀具件1的安装角和侧向倾角都不相同。安装角是指，刀具轴线与铣刨转子回转中心与刀尖连线之间的夹角，合理的安装角可以使得切削过程中切削前角和切削后角在最佳范围内，保证铣削阻力和铣削能耗最小。此外，本发明设置在转鼓2不同测量节点上的刀具件1，其刀座102可以安装2种以上的刀头101，即可以安装具有不同前角和后角的刀头101，改变刀座102的前后角。这样在每次铣拌作业过程中就可以获取更多控制姿态下的应力应变信号，进一步降低重复测量的次数，并可以通过对切削时刀座102的主应力应变规律进行统计，来获知刀具件1的最佳空间安装参数(如安装角、侧向倾角等)或切削工艺；此外，根据对作业转子的控制需求，可组合变化角度及空间安装结构形态，实现更加复杂的动态铣拌过程的调控。

进一步地，本发明的路面机械还可以包括扭矩测量部件，该扭矩测量部件用于测量刀具件1在作业转子旋转方向上的力矩。本领域技术人员不难理解，安装在刀具件1上的测量部件所测得的刀具件1各个侧面的应力应变，经过统计和分析后可以按照空间坐标转化关系被合成为一个沿旋转方向的力，该分力在作业转子旋转的方向上产生一个力矩，本发明的扭矩测量部件即用于获取该力矩。设置该扭矩测量部件的好处在于，可以与本发明的安装在刀具件1上的测量部件所测量的应力应变结果进行相互校准，从而使得测量结果更加精准，进一步提高调节过程的精准度。

如图13所示，本发明的扭矩测量部件可以安装在所述路面机械的法兰盘3上，法兰盘3设置在作业转子与旋转机械的减速器之间。在现有技术中，作业转子与减速器之间直接连接，而作业转子本身的结构不方便扭矩测量部件的安装，且减速器又无法反映作业转子的扭矩特征，因此，本发明在作业转子与减速器之间设置了法兰盘3，将扭矩测量部件安装在该法兰盘3上，通过测量该法兰盘3的扭转变形来获得作业转子的扭矩变化特征。

基于以上各实施例所示的路面机械，本发明不仅能够实时调控作业转子的切削深度、进给速度及旋转线速度等工作参数，例如一旦检测到刀具件1的应力过大，作业转子的切削深度过深，则相应地调整作业转子的切削深度；而且可以通过对位于转鼓2不同位置节点处的刀具件1在某一介质条件下的主应力应变变化特征进行分析处理，确定该介质条件下刀具件1的最佳安装方式，基于此，进一步地使本发明的路面机械在不同介质条件(例如沥青路面、水泥路面等)下工作，于是可以得到在多种介质条件下的刀具1的多种安装方式，然后通过对对应参数进行对比分析，进而可以得到一种适用于多种介质条件的刀具件1的安装方式，从而使得当刀具件1以该安装方式进行安装时，本发明的旋转机械可以在不同介质条件下完成切削作业，而无须在铣削不同路面时再频繁更换刀具件1或者改变刀具件1的安装方式，从而节约了时间，节省了劳力，也节约了成本；此外，还可以将作业转子工作状态信号反馈给控制单元，形成闭环控制，不断调节发动机的输出来适应作业转子外负载的变化，或者依据刀具件1的受载变化规律也可以为泵、马达及减速机的有效工作特性选取提供参考及依据，为整机的性能优化及匹配提供实时的指导，节约资源，降低成本。

基于本发明的刀具装置，对本发明的路面机械进行控制的方法，其依次包括如下步骤：

通过刀具装置的测量部件测量刀具件1的各个侧面的应力应变；

将所测得的各个侧面的应力应变传递给控制单元；以及

控制单元对各个侧面的应力应变进行统计分析以得到刀具件1的主应力应变，然后基于刀具件1的主应力应变对作业转子或刀具件1的工作参数进行调控，例如根据主应力应变的特征来调控作业转子的切削深度、切削速度或者调整刀具件1的安装参数等等。

进一步地，本发明的方法还可以包括以下步骤：

分别在位于转鼓2的多个位置节点上设置刀具装置；

将所测得的多个位置节点上的刀具件1的各个侧面的应力应变传递给控制单元；以及

控制单元对每个位置节点上的刀具件1的各个侧面的应力应变进行统计分析以得到每个位置节点上的刀具件1的主应力应变，然后对各个位置节点上的刀具件1的主应力应变进行对比分析以得到综合主应力应变，进而根据综合主应力应变对刀具件1的安装参数或作业转子的工作参数进行调整。此处的综合主应力应变可以通过对各个位置节点上的刀具件1的各自主应力应变进行最小二乘法、正态分布统计及数值分析的曲线拟合等处理而得到，依据该综合主应力应变可以确定在不同位置节点上都可以采用的刀具件1的安装参数。更进一步地，可以将作业转子的工作参数反馈给控制单元，控制单元对路面机械的整机动力系统(例如发动机)的输出进行动态调控，以使其与作业转子的外部负载相匹配。

在本发明中，得到刀具件1的主应力应变可以依次包括以下步骤：

对多个侧面中的每个侧面对所包括的两个侧面上的应力应变进行相互比较以校准每个侧面对上的应力应变，每个侧面对由相对于刀具件1的受力方向对称的相邻两个侧面组成；以及

对各侧面对上的应力应变进行统计分析而得到刀具件1的主应力应变。

采用上述方法确定刀具件1的主应力应变，可以进一步提高控制的准确性。

进一步地，本发明的方法还可以包括以下步骤：

控制单元将各个侧面的应力应变合成为沿作业转子旋转方向的力；

扭矩测量部件获取上述沿作业转子旋转方向的力所产生的力矩，并将力矩的测量结果传递给控制单元；

控制单元基于刀具件1的主应力应变和/或上述力矩对作业转子或刀具件1的工作参数进行调控。

以上所述仅为本发明的示例性实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (26)

1.一种用于路面铣削的刀具件(1)，其特征在于，所述刀具件(1)包括具有多个侧面的多面体结构，所述多个侧面用于在其上安装测量部件以对作用在所述刀具件(1)上的应力应变进行测量。

2.根据权利要求1所述的刀具件(1)，其特征在于，所述刀具件(1)包括刀座(102)，所述刀座(102)具有所述多个侧面。

3.根据权利要求1所述的刀具件(1)，其特征在于，所述多个侧面包括多个侧面对，每个侧面对由相对于所述刀具件(1)的受力方向对称的两个相邻侧面组成。

4.根据权利要求1所述的刀具件(1)，其特征在于，所述多面体结构为12～16棱柱体。

5.根据权利要求1所述的刀具件(1)，其特征在于，所述多个侧面的数量为偶数。

6.根据权利要求1所述的刀具件(1)，其特征在于，所述多个侧面的相邻侧面之间设置有凹槽(1021)，以将相邻侧面彼此分开。

7.根据权利要求6所述的刀具件(1)，其特征在于，所述凹槽(1021)为U型槽。

8.根据权利要求2所述的刀具件(1)，其特征在于，所述刀具件(1)还包括保护罩(106)，用于覆盖所述多个侧面。

9.根据权利要求8所述的刀具件(1)，其特征在于，所述保护罩(106)与所述刀座(102)可拆卸连接。

10.根据权利要求8所述的刀具件(1)，其特征在于，所述保护罩(106)与所述多个侧面之间具有间隙。

11.根据权利要求1-10任一所述的刀具件(1)，其特征在于，所述刀具件(1)还包括刀杆(104)，所述刀杆(104)与所述刀具件(1)的底座(103)固定连接。

12.根据权利要求11所述的刀具件(1)，其特征在于，所述刀杆(104)的一端设置有具有弧面结构的底座安装孔(1041)，用于相对于所述底座(103)角度可调地连接。

13.根据权利要求12所述的刀具件(1)，其特征在于，所述弧面结构的角度范围为0～±10°。

14.一种刀具装置，其特征在于，包括测量部件和如权利要求1-13任一所述的刀具件(1)，所述刀具件(1)的多个侧面均设有测量部件，以测量作用在各侧面上的应力应变。

15.一种路面机械，其特征在于，包括具有转鼓(2)的作业转子、控制单元以及如权利要求14所述的刀具装置，所述刀具装置安装在所述转鼓(2)上，所述控制单元用于依据所述刀具装置的测量结果对所述路面机械进行控制。

16.根据权利要求15所述的路面机械，其特征在于，在所述转鼓(2)的多个不同位置节点上均设置有所述刀具装置。

17.根据权利要求16所述的路面机械，其特征在于，所述刀具装置的数量为8～12个。

18.根据权利要求16所述的路面机械，其特征在于，所述刀具装置的刀具件(1)具有不同的安装角和/或侧向倾角。

19.根据权利要求18所述的路面机械，其特征在于，所述安装角的调节范围为38～55°，所述侧向倾角的调节范围为0～±10°。

20.根据权利要求15所述的路面机械，其特征在于，还包括扭矩测量部件，所述扭矩测量部件用于测量所述刀具件(1)在所述作业转子旋转方向上的力矩。

21.根据权利要求20所述的路面机械，其特征在于，所述扭矩测量部件安装在所述路面机械的法兰盘(3)上，所述法兰盘(3)设置在所述作业转子与所述旋转机械的减速器之间。

22.一种对如权利要求15-21任一所述的路面机械进行控制的方法，其特征在于，所述方法依次包括以下步骤：

通过所述刀具装置的测量部件测量所述刀具件(1)的各个侧面的应力应变；

将所测得的各个侧面的应力应变传递给所述的控制单元；以及

所述控制单元对各个侧面的应力应变进行统计分析以得到所述刀具件(1)的主应力应变，然后基于所述刀具件(1)的主应力应变对所述作业转子或刀具件(1)的工作参数进行调控。

23.根据权利要求22所述的方法，其特征在于，所述方法还包括以下步骤：

分别在所述转鼓(2)的多个位置节点上设置所述刀具装置；

将所测得的多个位置节点上的所述刀具件(1)的各个侧面的应力应变传递给所述控制单元；以及

所述控制单元对每个位置节点上的刀具件(1)的各个侧面的应力应变进行统计分析以得到每个位置节点上的所述刀具件(1)的主应力应变，然后对各个位置节点上的所述刀具件(1)的主应力应变进行对比分析以得到综合主应力应变，进而根据综合主应力应变对所述刀具件(1)的安装参数或所述作业转子的工作参数进行调整。

24.根据权利要求23所述的方法，其特征在于，将所述作业转子的工作参数反馈给所述控制单元，所述控制单元对路面机械的整机动力系统的输出进行动态调控，以使其与所述作业转子的外部负载相匹配。

25.根据权利要求22-24任一所述的方法，其特征在于，所述得到刀具件(1)的主应力应变包括以下步骤：

对多个侧面中的每个侧面对所包括的两个侧面上的应力应变进行相互比较以校准每个侧面对上的应力应变，每个侧面对由相对于所述刀具件(1)的受力方向对称的两个相邻侧面组成；以及

对各所述侧面对上的应力应变进行统计分析而得到所述刀具件(1)的主应力应变。

26.根据权利要求22所述的方法，其特征在于，所述方法还包括以下步骤：

所述控制单元将各个侧面的应力应变合成为沿所述作业转子旋转方向的力；

扭矩测量部件获取所述沿作业转子旋转方向的力所产生的力矩，并将所述力矩的测量结果传递给所述控制单元；

所述控制单元基于所述刀具件(1)的主应力应变和/或所述力矩对所述作业转子或刀具件(1)的工作参数进行调控。