混凝土泵车回转机构、臂架油缸及回转台的设计.doc

www.88doc88.comwww.yanziedu.com摘要随着国民经济的快速发展，建筑结构的的大型化和复杂化对混凝土机械提出了越来越高的要求。具有众多优点和较高经济效益的混凝土泵车得到了普及和应用，混凝土泵车已成为当今建筑施工企业必不可少的专用设备。本文首先介绍了混凝土泵车的结构和特点，重点对混凝土泵车的回转机构和回转液压部分及臂架油缸进行了设计同时对回转头部件与油缸相连的部件进行了强度校核，并根据泵车零部件标准确定了回转头的主要尺寸及组成部件。回转机构采用液压马达驱动减速器带动回转支承进行旋转，回转头安装在回转支承上随着回转支承转动，从而带动臂架在回转平台上在0360°范围内转动，臂架展开收拢及其混凝土浇注时定位均是由变幅油缸推（拉）动变幅机构的运动来实现的。本设计的具体内容主要包括1．回转机构、回转液压部分的设计,回转支承装置的选型与计算。2．回旋支承满足上车布料杆（含混凝土总量）的倾翻力矩的计算。3．回转台的强度校核及臂架油缸设计系统方案可行，能满足泵车性能要求。本设计的主要特点是机构简单,节省投资，控制方便。对目前国内的混凝土泵车的优化设计具有一定的参考价值。关键词混凝土泵车回转机构回旋驱动部分液压系统臂架液压缸回转台www.88doc88.comwww.yanziedu.comAbstractAstherapiddevelopmentofthenationaleconomy,incresingdemandshavebeenmadebythelargeandcomplicatedstructionoftheconstruction.Pumptruckswithmanyadvantagesandeconomicbenefitshavebeenusedwidelyandtheyhavebeentheessentialequipmentduringthecontructiontoday.Thispaperfirstlyintroducesthestructurandfeaturesofthepumptruckswiththemostimportantofthedesignoftheswingbodyandcalculatethestrengthofthemechanicalpartsoftherotaryandoilbankandmakesurethemainsizesandpartsoftherotaryheadaccordingthestandardpartsofthepumpcar.Theturnaroundorganlitation,makesthedecelationmachineroundbytheliquidpressmachine,therotaryheadwhichinstalledonrotarysufacemovesbyitandmakestheArmturnaroundduring0°～360°,thefunctionofArmmachineisachievedbythemovingofOilBank.Thespecificcontentsincluding1.ThespecificoftheRotaryandRotarryhydraulicpart,alsotheselectionandcalculationoftheRotarrysupport.2.ThecalculationoftherollovertorqneoftheRoundaboutsuport.3.Theprojctofthecalculationofrotarrybaseandthedesignoftheoilurnisresonableandcanmeettherequirments.Themainfeaturesofthedesignaresimlestructurelowinvestmentconvenientcontrol.Thedesignhassomereferentvaluetothedomesticoptinaldesignofpumptrucks.KeywordPumpcretemachinevehicleSwivelingmechanismManeuversupportingHydraulicsystemThetankofboomTheturretwww.88doc88.comwww.yanziedu.com目录1绪论...........................................................................................................................................11.1概述.................................................................................................................................11.2国内外混凝土泵车的发展概况.....................................................................................11.3混凝土泵车的选择与技术管理.....................................................................................32泵车的基本组成及主要技术参数确定...................................................................................52.1混凝土泵车的基本组成与构造.....................................................................................52.1.1混凝土泵车基本组成...............................................................................................52.1.2混凝土泵车构造.......................................................................................................52.2主要性能参数的确定.....................................................................................................63混凝土泵车总体结构设计方案...............................................................................................73.1底盘系统设计与选型.....................................................................................................73.2泵送系统设计.................................................................................................................73.3臂架系统设计.................................................................................................................83.4支腿油箱设计.................................................................................................................83.5回转机构设计及回转台选型计算.................................................................................93.6操纵控制系统设计.......................................................................................................104回转机构设计.........................................................................................................................114.1回转机构与回转支承装置简述....................................................................................114.2回转支承装置的选择...................................................................................................134.2.1载荷的确定.............................................................................................................134.2.2回转支承装置的受力分析.....................................................................................134.2.3回转支承装置的强度计算.....................................................................................154.2.4回转支承联接螺栓选型及强度校核...................................................................164.3回转驱动装置的传动分析.........................................................................................174.3.1回转阻力矩计算.....................................................................................................184.3.2马达轴回转功率.....................................................................................................204.3.3回转小齿轮设计.....................................................................................................204.4减速器的选择.............................................................................................................234.4.1明确选择所需技术要求.........................................................................................234.4.2根据机械强度选规格..............................................................................................234.4.3校核热功率..............................................................................................................234.4.4校核瞬时尖峰载荷..................................................................................................23www.88doc88.comwww.yanziedu.com4.4.5按机械设备总布局要求总体减速机型号..............................................................235泵车液压回转系统设计.........................................................................................................245.1混凝土泵车液压系统简述...........................................................................................245.2电液比例换向阀在液压系统中的重要作用...............................................................245.3回转机构液压系统的设计...........................................................................................255.4液压元件主要工作参数的计算与选择........................................................................265.4.1液压泵的选择计算.................................................................................................265.4.2液压马达的选择与计算.......................................................................................275.4.3液压控制阀的选择...............................................................................................285.4.4辅助装置的选择...................................................................................................285.5液压系统性能验算.......................................................................................................295.5.1液压系统压力损失的验算.....................................................................................295.5.2液压系统总效率的验算.........................................................................................305.5.3液压系统发热温升的验算.....................................................................................306臂架液压油缸设计及回转台强度校核.................................................................................326.1臂架液压缸的作用及结构...........................................................................................326.1.1液压缸的作用.........................................................................................................326.1.2液压缸的结构..........................................................................................................326.2液压缸主要零件的材料及技术要求.........................................................................326.3液压缸设计步骤.........................................................................................................336.4液压缸主要零件的设计与计算...................................................................................336.4.1缸筒计算.................................................................................................................336.4.2缸筒底部厚度计算..................................................................................................356.4.3缸筒端部螺纹连接部分校核计算..........................................................................356.4.4活塞杆及其部分计算.............................................................................................356.4.5最小导向长度的确定.............................................................................................356.4.6液压缸进、出油口尺寸的确定.............................................................................366.5液压缸的强度校核.......................................................................................................366.5.1缸筒壁厚校核.........................................................................................................366.5.2活塞杆直径校核...................................................................................................366.5.3活塞杆的弯曲稳定性校核计算...........................................................................366.5.4焊接缸筒的校核...................................................................................................366.6回转台的选型及强度校核...........................................................................................376.6.1回转台的主要结构.................................................................................................376.6.2回转台底板与回转支承联接螺栓处强度校核...................................................38www.88doc88.comwww.yanziedu.com6.6.3回转台油缸连接处的的强度校核.........................................................................39结论...............................................................................................................................................41致谢...............................................................................................................................................42参考文献.......................................................................................................................................43附录...............................................................................................................................................44英文原文...............................................................................................................................44中文翻译...............................................................................................................................59www.88doc88.comwww.yanziedu.com1绪论1.1概述混凝土泵车是在拖式混凝土输送泵的基础上发展起来的一种专用机械设备，混凝土泵车的应用，将混凝土输送和浇注工序合二为一，节约了时间，节省了劳动力同时完成水平和垂直输送，省去了起重环节，不需再设混凝土中间运转，保证了混凝土质量，与混凝土运输车相配合，实现了混凝土输送过程完全机械化大大提高了运输效率。混凝土泵车是将混凝土泵安装在汽车底盘上，利用柴油发动机的动力，通过动力分动箱将动力传给液压泵，然后带动混凝土泵工作。混凝土通过布料杆，可送到一定的高度与距离。对于一般性的建筑物施工，混凝土泵车有着独特的优越性，它移动方便，输送幅度与高度适中，可节省一台起重机，因此在一般建筑工地很受欢迎。1.2国内外混凝土泵车的发展概况1.2.1国外混凝土泵车的发展概述混凝土泵的研究最早开始于德国，1907年德国就开始研究混凝土泵，并取得专利权。此后，1913年美国制造出混凝土泵样机也取得专利。1932年荷兰人库依曼制造出卧式缸的库依曼型混凝土泵，成功的解决了混凝土泵的构造原理问题，大大提高了工作的可靠性。此后混凝土泵即进入小规模的试用阶段。第二次世界大战之，各国陆续开始经济恢复工作，建筑工程规模日益扩大，混凝土泵的销路较好，应用日渐增多。五十年代中叶，联邦德国的托克里特公司首先发展了用水作为工作液体的液压泵，使混凝土泵车进入一个新的发展阶段。1959年，联邦德国的施维英Schwing公司生产出第一台全液压的混凝土泵，它用油作为工作液体来驱动活塞和阀，使用后用压力水冲洗泵和输送管。这种液压泵功率大、排量大、运输距离远，可做到无级调节，泵的活塞还可逆向动作以减少堵塞的可能性，因而使混凝土泵的设计、制造和泵送施工技术日趋完善。此后，为了提高棍凝土泵的机动性，在六十年代中期又研制了混凝土泵车，并配备了可以回转和伸缩的布料杆，使混凝土泵的浇筑工作更加灵活多变。在活塞式混凝土泵不断完善的过程中，美国的查伦奇一考克兄弟ChollengeookBors公司于1963年又研制了一种新型的挤压式混凝土泵。这种泵的工作原理与活塞式混凝土泵迥然不同，它是利用转动的滚轮挤压软管中的混凝土混合物而进行输送的。混凝土泵按驱动方式分为活塞式混凝土泵和挤压式混凝土泵两种。活塞式混凝土泵是应用最早也是最有发展前途的一种混凝土泵。活塞式混凝土泵中，根据驱动力的不同，又有机械式活塞泵和液压式活塞泵之分。挤压式混凝上泵在六十年代后期盛行，但是由于这种混凝土泵的排量较小，输送距离不如活塞式大，因而应用逐渐减少。混凝土泵根据能否移动以及移动的方式，分为固定式、拖动式和汽车式。德国斯维英公司1965年开始生产混凝土泵车，1968年推出42m布料杆泵车。1982年www.88doc88.comwww.yanziedu.com该公司摒弃了刚注册专利的S管阀后推出了裙阀。与S形管阀相比，零部件受力情况得到改善,阀室流道短结构紧凑，并一直独家享有其专利。随后在80年代中期，德国的施维英公司又开发了臂长为50m的泵车,并且产品已形成系列化。混凝土泵车布料杆的垂直高度16～52m共13个品种,其混凝土输送量为56～150m3/h,布料杆节数有二节、三节，最多有四节，最大混凝土输送压力5.5～10.8Mpa。泵车底盘驱形式最大10X6,大中小机型规格齐全，便于用户选用。同时该公司亦很重视塔式臂架泵的开发，这种高大的泵送设备特别适用于工期较长的大型工程和在预制构件厂中装备应用。德国普茨曼斯特公司生产的混凝土泵车布料杆的长度也有13种。布料杆的垂直高度16～62m，布料杆节数最多为五节混凝土输送量66～200m3/h。该公司生产的M62型泵车，臂架长度58m，五节臂，垂直布料高度62m,最大输送量200m3/h。底盘形式12X6，总重62t，是当今世界上最大的混凝土泵车。近年来普兹迈斯特公司生产了支承宽度仅3m的混凝土泵车，使泵车可在狭窄的建筑工地作业该公司生产的BRF2112H型泵车采用外斜支承，减轻了整机重量，臂架的运动和泵的工作利用无线电遥控，采用了集中润滑，液压系统符合节能要求。普茨迈斯特公司作为闭式系统的代表，坚持采用闭式系统，不断地提高和完善控制功能，使混凝土泵工作更精细、更可靠。坚持采用电开关换向，独立的摆动油缸控制系统，把技术特点放在主油泵排量控制上，促进了混凝土泵车技术的进一步发展和完善。1.2.2我国混凝土泵车的发展概况混凝土泵车在国内实际工程中大规模应用，这只能从1979年算起。当时，上海宝钢工程从日本三菱重工引进了四部DC5115B型混凝土泵车，配以容量6m3的混凝土运输搅拌车，在各种大型钢筋混凝土工程上得到应用。与此同时，上海第八建筑工程公司仿制了前联邦德国托克里特以水作为压力介质的臂架式混凝土泵车。80年代，国产泵车年产量约在50台左右。1983年湖北建设机械厂投资150万美元引进了日本石川岛播磨的IPF85B型混凝上泵车，研制生产了第一台楚天牌HJC517085臂架式混凝土泵车，并在1985年被国家经贸委确定为替代进口产品。1988年在引进的基础上，研制生产了具有国产底盘的HBB85A型臂架式泵车并通过建设部鉴定，此时国产化率达84。同时，利用这一技术开发的HBT60型拖式混凝土泵也于当年通过鉴定投产。该泵车用的集流阀组和混凝土分配阀于1990年分别在贵州183厂和湖北建机公司研制成功。到80年代末期，国产85B泵车在市场的保有量己达120台量，打破了我国泵送机械市场依赖进口设备的局面。90年代初期，我国混凝土泵车系列化初具雏形。徐州混凝土机械厂与德国普茨迈斯特公司合作生产BC9032型臂架式混凝土泵车。至此我国自己生产的臂架式混凝土泵车，呈现多品种、系列化雏形。但国产化率比较低，销售价格比较昂贵。目前我国生产的混凝土泵车布料杆垂直高度有17m、21m、27m、32m、36m、37m、42m、47m。臂架节数有三节和四节两种混凝土输送量有50m3/h、85m3/h、100m3/h、114m3/h、125m3/h混凝土输出压力为4.6～8.2Mpa。主要选用底盘驱动形式为4X2和6X4两种型式的日本五十铃、国产北方奔驰、斯太尔等汽车底