混凝土泵车回转机构、臂架油缸及回转台的设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 I 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 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 s of by of of of of of of of of by on by it rm 360,rm is by 1. of of 2. of of 3. of of of is of to of of 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 I 目 录 1 绪论 . 1 述 . 1 内外混凝土泵车的发展概况 . 1 凝土泵车的选择与技术管理 . 3 2 泵车的基本组成及主要技术参数确定 . 5 凝土泵车的基本组成与构造 . 5 凝土泵车基本组成 . 5 凝土泵车构造 . 5 要性能参数的确定 . 6 3 混凝土泵车总体结构设计方案 . 7 盘系统设计与选型 . 7 送系统设计 . 7 架系统设计 . 8 腿油箱设计 . 8 转机构设计 及回转台选型计算 . 9 纵控制系统 设计 . 10 4 回转机构设计 . 11 . 11 转支承装置的选择 . 13 荷的确定 . 13 转支承装置的受力分析 . 13 转支承装置的强度计算 . 15 回转支承联接螺栓选型及强度校核 . 16 回转驱动装置的传动分析 . 17 转阻力矩计算 . 18 达轴回转功率 . 20 转小齿轮设计 . 20 减速器的选择 . 23 确选择所需技术要求 . 23 据机械强度选规格 . 23 核热功率 . 23 核瞬时尖峰载荷 . 23 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 按机械设备总布局要求总体减速机型号 . 23 5 泵车液压回转系统设计 . 24 凝土泵车液压系统简述 . 24 液比例换向阀在液压系统中的重要作用 . 24 转机构液压系统的设计 . 25 . 26 压泵的选择计算 . 26 液压马达的选择与计算 . 27 液压控制阀的选择 . 28 辅助装置的选择 . 28 压系统性能验算 . 29 压系统压力损失的验算 . 29 压系统总效率的验算 . 30 压系统发热温升的验算 . 30 6 臂架液压油缸设计及回转台强度校核 . 32 架液压缸的作用及结构 . 32 压缸的作用 . 32 压缸的结构 . 32 液压缸主要零件的材料及技术要求 . 32 液压缸设计步骤 . 33 压缸主要零件 的设计与计算 . 33 筒计算 . 33 筒底部厚度计算 . 35 筒端部螺纹连接部分校核计算 . 35 塞杆及其部分计算 . 35 小导向长度的确定 . 35 压缸进 、 出油口尺寸的确定 . 36 压缸的强度校核 . 36 筒壁厚校核 . 36 活塞杆直径校核 . 36 活塞杆的弯曲稳定性校核计算 . 36 焊接缸筒的校核 . 36 转台的选型及强度校核 . 37 转台的主要结构 . 37 回转台底板与回转支承联接螺栓处强度校核 . 38 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 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 . 59买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 1 绪论 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。 内外混凝土泵车的发展概况 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 (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 (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 421982 年买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 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 16 523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 泵车底盘驱形式最大 10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 臂架长度 58m， 五节臂 ， 垂直布料高 度 62m,最大输送量 200h。 底盘形式 12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 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 。 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 配以容量 6 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 研制生产了第一 台楚天牌 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 此时国产化率达 84%。同时 ， 利用这一技术开发的 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 2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 主要选用底盘驱动形式为 4 6产北方奔驰、 斯太尔等汽车底买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 盘。泵车的臂架、底架、支腿、转台等主要钢结构均采用高强度钢板。液压系统有开式和闭式两种 ， 其中对主油缸与阀油缸的控制 ， 采用顺序回路和卸荷回路。液压系统中使用的各种阀的安装形式有分离式、集成式和插装式等多种。主油缸活塞的密封有多种形式 ， 主要采用“ U”形密封圈、 “ O”型 活塞密封圈、活塞环密封圈。泵车混凝土分配阀形式主要有闸板阀、“ S”管阀两种。同时在提高混凝土分配阀的使用寿命、减少磨损等方面做出了大量的、卓有成效的研究工作。通过上述工作 ， 我国自行设计与制造的混凝土泵车得到了较大发展 ， 年产量达到 300 400 台 ， 性能质量基本上能满足用户要求。现阶段 ， 混凝土泵车主要集中在三一重工 、 中联重科、湖北建机、安徽星马、辽宁海诺等企业 ， 产量占全行业的 95%， 相信在不长的时间内在产品质量上也能赶上世界先进水平。 凝土泵车技术的发展趋势 从国内外发展泵送混凝土施工技术的具体情况可以看出混凝 土 泵车不仅能提高技术经济效益 ， 而且能够改变施工现场的面貌 ， 是 反映一个国家建筑施工水平的重要指标之一。如本文所述和据近年来国内外的一些调查资料表明 ， 混凝土泵车主要有以下几个方面的发展趋势 ： （ 1）向大排量方向发展。现在多数 排量为 80m3/ 最大可达 204m3/h。 （ 2）泵送压力向高压方向发展。目前国产最大泵送压力为 105而国外的最大压力为 285 （ 3）泵送高度与距离增大。 最大垂直泵送高度可达 432m。 （ 4）泵车臂架向三节以上长臂架方向发展。德国普兹迈斯特公司生产的 最长达 62m。 （ 5）由于混凝土泵泵送压力的不断提高 ， 输送距高己经能够适应大部分 混 凝土摊铺工作 ， 具有良好的机动性的布料杆泵车将占主导地位。 （ 6）混凝土泵车向电气化、多功能化发展。 （ 7）由于道路条件和施工现场建 筑物密集 ， 混凝土泵车也向小型化发展 ， 但性能参数并没有降低。 （ 8）对布料杆操作采用新技术如无线遥控技术、计算机技术、电液比例技术、负荷传感技术等。 国外企业在泵车液压系统的设计中 ， 除了使用通用液压元件外 ， 还自行开发泵车专用液压元件。普茨曼斯特公司在泵车液压系统中用闭式回路 ， 利用油泵的斜盘摆角的正负变化 ， 达到混凝土泵送系统的换向 ， 油泵换向后排量由零到最大 ， 使油缸换速均匀 ， 启动平缓。在混凝 土 泵车控制技术方面 ， 国外生产的泵车大多数都安装了无线遥控系统 ， 有的大型泵车采用了工业电视监控。机电一体化将是混凝土泵车今后的 主要发展方向。 凝土泵车的选择与技术管理 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 4 选用混凝土泵车一般应考虑底盘和泵送混凝土的输送距离、排量、泵送压力三个参数。底盘体现越野能力与提供动力的能力，而另外三个参数受泵车臂架伸展长度的限制。国产泵车的输送垂直距离最大可达 65m、最大排量为 125m1/h，最大系送压力可达 14产拖式混凝土泵的输送水平距离最大可达 1500m、最大泵送压力可达 15一般应根据建筑物高度 (深度 )、现场施工状况来选择泵型、泵车。除了合理选用混凝土泵车以外，正确操作、精心维护更是重要一环。据上程实践统计 ，混凝土泵各部位发生故障的概率如下；分配闸阀占 35 、液压系统占 20 、电气系统占 10 、管道系统占 25 、其他占 10 ，其中以分配阀磨损消耗最快，故要及时保养和更换。液压系统由于堵塞而造成压力过大、各部位密封不好而发生漏油现象或接头处不好而被撕开。此外，电气、仪表部分都较精密，使用不当或维护不周也常常失灵，所以要重视对设备的维护和提高操作人员的素质。 泵送混凝土进入建筑施工工地后必须解决一系列施工组织与管理问题，主要如下： 1配备专职协调监督人员，建立可靠敏捷的信息系统 ， 使施工处于有序状态。 2制订浇注方案，解决施工速度、浇灌方向的线路、施工缝留置位置以及与模板、钢筋工序的配合关系，以使施工均衡连续。 3对于泵车位置选择，应了解工作区域的障碍物、地面承受负荷的能力、施工现场与公路阻隔的情况、有无作业盲区，并且必须使支腿延伸到它们的末端位置。对于固定式泵机，泵机位置和输送管铺设应符合管路宜直、弯管宜少、线路最短、节点牢靠、拆卸方便等。 4配置具有一定素质的机修、机管和操作人员井能及时排 除设备出现的故障。 5 解决关键工艺中的具体问题，以避免产生因施工工 艺不正确而出现的各种质量问题。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 5 2 泵车的基本组成及主要技术参数确定 凝土泵车的基本组成与构造 凝土泵车基本组成 混 凝土泵车主要由载重汽车底盘 1、臂架回转装置 2、臂 架 布料杆 3、混凝土泵 4、 支腿 5等部分组成，如图 2 图 21 汽车地盘； 2 臂架回转装置； 3 臂架布料杆； 4 混凝土泵； 5 支腿 混凝土泵车构造 车底盘部分 泵车底盘部分的基本构造可参见相关汽车司机手册：大部分泵车都是通过安装在地盘上的取力装置，由柴油机为泵车臂架部分和泵送部分提供 动 力。 料臂部分 布料臂部分或称泵车上装部分，它安装在汽车底盘上，它与底盘的尺寸规格完全配套。 臂架分为数节，每节由高强度钢板焊接而成，起到支撑混凝土输送管的作用，臂架的运动由节与节之间的液压油缸推动。臂架的回转靠臂架基座上的回转支承和回转机构进行驱动。臂架的动作可以由遥控器或比例阀操纵手柄进行控制。 布料机构是把输送管安装在臂架上并在其末端安一段软管 。其形式有接高、伸缩、折叠三种形式。初期的布料杆大多是在现场安装的接高式和伸缩式。目前多为折叠式，其俯仰、伸缩、旋转动作全部使用液压油缸控制，动作灵活。折叠式布料杆根据其折叠方式又分多种，如前下支点 S 型、前上支点 上支点 下支点苍绕型等。 第一节臂的活动范围为 900 ，第二节臂的活动范围为 1800 ，其余节臂的活动范围在 2700 之间。回转机构可使布料杆作 365 回转。 送部分 泵送机构由两只主油缸、水箱、换向装置、一组混凝土活塞、料斗、分配阀、摆臂、一组摆动油缸和出料口组成。 泵送混凝土料时，在主油缸作用下，一个混凝土活塞前进，另一个混凝土活塞后退。同时在摆动油缸的作用下，一个混凝土缸与分配阀连通，另一个混凝土缸与料斗相通。这买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 6 样，后退的混凝土活塞将混凝土吸入混凝土缸；前进的混凝土活塞将混凝土缸内的混凝土料送入分配阀而泵出。当混凝土活塞后退至行程终端时，会感应换向装置，使主油缸换向、摆动油缸换向，从而实现连续泵送。 要性 能参数的确定 混凝土泵车的主要性能参数是混凝土泵车的工作性能指标，也是设计的主要依据。混凝土泵车的主要技术参数可归纳为专业技术参数和整车技术参数两部分。技术参数主要有：混凝土排出量、混凝土泵送压力及输送距离、泵送能力指数、布料装置工作范围、整机外形尺寸等，如 表 2 表 2最大理论输送量 m3/h 120 混凝土最大出口压力 定工作压力 2 料斗容 积 L 550 液压系统型式 闭式 油缸缸径 行程 302100 液压油冷却 风冷 推荐塌落度 223 最大布料高度 m 36 最大布料半径 m 32 回转角度 365 臂节数量 4 臂节长度 610/7760/7760/7700 展臂角度 100/180/180/270 输送管直径 33 壁厚 末端软管长度 000 臂架液压缸工作压力 3 动态试验压力 5 往返速比 塞 杆 理论推力 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 7 3 混凝土泵车总体结构设 计方案 混凝土臂架泵车是一种先进的混凝土输送设备，以其快速高效灵活方便等显著的特点，近年来已被广泛用于工业设施、民用建筑、国防工程等混凝土浇注工作。我国从上世纪 80年代初期开始引进混凝土臂架泵车制造技术，至今已有 20多年，时间不算短，但目前大部分企业仍处于组装、仿制阶段，只有少数几家大的专业企业已经具备自主设计能力和制造能力 ， 比如说三一重工、中联重科、鸿达集团、徐工集团、湖北建机等。 2007年我国混凝土臂架泵车年产销量已达到 2000台 以 右。 盘系统设计与选型 目前国内 大部分 企业 的底盘生产能力还比较 弱，大 多选用 国外进口底盘，如 十铃、奔驰等底盘，其价格 较 高，供货周期 较 长 。 底盘选型： 37多选用进口 该 底盘的可靠性、油耗、排放、动力性能、行驶性能 均处于国际领先水平 。 在 底盘 取力器的选用上，主要有二种形式，一是底盘发动机自带全功率取力器，液压系统的主油泵直接联接在发动机的取力器上；二是在底盘后驱传动轴中间增加一个取力器即通常我们所说的分动箱，这样通过分动箱内的拨差来切换行驶和泵送两种不同状态。我 国目前混凝土泵车普遍 采用的是第二种取力形式 ，且 充分考虑分动箱这一关键元件的可靠性 ，选用了德国原装进口的分动箱。在分动箱的传动比的选择上结合底盘发动力特征曲线（功率 及 扭矩曲线）和力士乐主油泵的额定转速的要求，确定选取发动机对分动箱最佳的输入转速 1500r/动箱的传动比， 合理并充分发挥发动机和油泵的有用功率，来提高泵车的整车使用效率。 送系统设计 换向次数少排量大、吸料性能好积料少、推送换向冲击小噪音低、混凝土活塞寿命长润滑脂用量少等等是设计者追求的目标。为此， 目前我国 在设计中 普遍 采用大缸径长行程混输送缸，并将泵送系统与底盘安装角度减小了 1， 大大地改善了吸料性能；在 换向时间缩短而冲击减小；混凝土泵送主油路采用闭式回路，主油泵换向，在双联主油泵辅助回路中采用了低压储能器为斜盘换向过零位时提供缓冲油，有效地降低主推送回路的换向冲击；混凝土活塞润滑方面一些厂家采用自动润滑，在实际工作中，因为泵送排量是任意可调的，主油缸活塞的缓冲行程随排量变化而变动，自动润滑很难准确地将润滑脂注入混凝土活塞的润滑油槽中，既无法有效为混凝土活塞提供良好的润滑，又大量浪费润滑油，增加了成本，而且大量润滑脂注入到混凝土中，对混凝土的质量产生负面影响，因此， 我国设计专家 通过反复考虑，决定采用手动润滑，工作时每隔 1 小时手动为混凝土