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混凝土泵 车泵送 系统 设计

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毕业设计(论文)外文资料翻译系 别： 专 业： 班 级： 姓 名： 学 号： 外文出处： 2011 Fourth International Conference on Intelligent Computation Technology and Automation 附 件： 1. 原文； 2. 译文 2019年03月载重混凝土泵臂架液压缸驱动力的仿真与优化为了获得最大的驱动力液压缸在臂架设计过程中，在 Pro/E 中建立实体模型，然后导入 ADAMS 中建立动力学仿真模型。对臂架从水平向典型姿态的转换过程进行了模拟，得到了液压缸的驱动力变化曲线。根据计算结果，在 ADAMS 中优化了关节连接缸 2 和连杆的位置，降低了驱动力。对臂架结构设计具有指导意义。1.介绍混凝土泵车是一种用于混凝土浇筑的大型工程机械。它主要由底盘、混凝土泵和臂架系统组成，其中臂架系统最能反映卡车安装混凝土泵的特点。臂架系统的安全，可靠性和进步是决定卡车安装混凝土泵 1 的能力的关键因素，其结构如图 1 所示。为了更好地研究臂架系统，一个实验室设计了一个四臂臂架模型，大约 13米长。在初步设计了动臂结构和液压系统原理后，为了确定油压和油缸尺寸等，有必要进行动态仿真和结构优化。以往的研究文献很多，对载重泵臂架的结构强度 1-4 和动力学 5-7 进行研究，但对结构设计和优化的研究较少。本文虚拟样机大臂成立结合 Pro/E ADAMS，并模拟了从传统上被视为最危险的工况的 水平向四臂旋转方式的几个典型姿势转换的过程。然后根据仿真结果对结构进行了优化。24311 炮塔2 臂3 液压缸4 链接图 1.臂架结构II. E仿真模型的建立A. Pro/E 中的三维模型构建为了获得精确的质量属性，包括质量、质心和转动惯量，三维模型应根据以往设计的尺寸尽可能多的建立。同时，由于过于复杂的模型可能会导致 ADAMS 中曲线或曲面丢失，对模型整体力学性能影响不大的细节应予以简化。基于此，本文将臂架的各个臂架作为一个部分建立起来，并对其一些细节进行了简化。根据初步设计的图纸，在强大的三维模型构建软件 Pro/E 中分别建立了炮塔、武器、液压缸和连杆。然后在底部到顶部组装它们到一个繁荣，提出了一个水平姿态如图 2 所示。图 2.繁荣的实体模型B.模型传递与仿真模型构建亚当斯在 Pro/E 中建立的三维模型可以通过 MSC 提供的 Pro/E 与 ADAMS 专用接口软件的机构/Pro 导入 ADAMS 中。安装和初始设置后，机制/Pro 将显示在 Pro/E 的装配环境作为一个级联菜单，其中刚体定义，约束应用, 数据传输参数设置和简单的仿真等。可以执行。在这里，我们定义了每个部分的繁荣作为刚体，并建立了一个标记在所有轴的中心，方便定位，旋转接头将创建后。然后，该模型可以通过机构/Pro 转移到 ADAMS。模型可能存在不显示的问题，但它的质量和惯性矩等。这可以通过返回 Pro/E 进一步简化模型来解决或做什么是介绍参考 8，这篇论文将不会阐述。首先应在 ADAMS 中定义臂架的材料和重力。然后根据卡车安装混凝土泵的实际情况，在零件之间的约束应该被创建: 作为一个整体的繁荣的转动自由度不会被考虑在本文中, 所以我们把炮塔固定在地上;在连接不同零件的所有轴的每个中心建立旋转接头，并在每一对气缸和活塞杆之间建立平移接头。此外，四个平移关节运动分别应用于四个平移关节。III. S驱动力的设定动态仿真包括正演模拟和反演模拟: 正演研究了机械系统的加速度、速度、位移和约束力等动态响应。外力或夫妇; 反向解决与已知的运动参数，如速度，加速度和轨迹 el al 的力量。本文在 ADAMS 中对臂架模型进行了逆向仿真，即根据实际情况定义四缸的速度，并对其进行仿真，得到四缸在不同运动下的驱动力变化曲线。臂架工作在不同的姿势，通常可以分为几个典型的工作姿势，如基础，屋顶，墙壁等。繁荣可以变换姿势在一个四臂旋转一起的方式; 也可以独立旋转每个臂。所以有成千上万的运动组合。它不仅是不必要的，而且也不可能模拟所有的情况。本文模拟了臂架从水平向以上三个典型姿态和垂直方向的转换过程。典型的工作姿势并不意味着一种独特的态度。在本文中，我们定义了手臂和水平的三个以上典型的角度组合姿势为 75 ，15 ，-15 ，-75 75 ，45 ，15 ，-45 75 ，75 , 45 ，-30 分别。根据液压系统的初步设计，活塞最大速度为 20 mm/s，仿真速度设置应符合要求。调节每个活塞的速度，模拟上述四个过程可以完成。之后，在这些过程中的气缸的驱动力变化曲线生成如图 3-图 6 所示。图 3.从水平到基础的驱动力曲线图 4.从水平到屋顶的驱动力曲线图 5.从水平到墙的驱动力曲线 图 6.从水平到垂直的驱动力曲线从上面所示的图表我们可以发现，当繁荣水平时，气缸 2,3 和 4 的驱动力达到最大值，而气缸 1 不是情况。因此，设计一个繁荣就像传统的观点认为水平姿态是最危险的是不合理的。考虑到特殊的结构，气缸 4 的驱动力远低于其他人是容易理解的。然而，2 缸最大驱动力达到 90000，比 1 缸和 3 缸大很多，这可能会导致过高的油压或过大的缸通过初步计算。前者不利于液压系统的设计;以后可能会导致干扰。因此，应优化气缸 2 和连杆的结构，以减少驱动力。根据机理理论，由两个臂、两个环节组成的结构,如图 7 所示的气缸和活塞杆是平面六杆机构，通过改变关节 a 的位置可以实现降低气缸 2 的驱动力。我们可以建立几个不同长度的链接组，并重新组装模型，并分别模拟它们，然后选择最佳的。然而，这不是一个有效的方法。ADAMS 提供了方便的参数 i z 和优化功能。本文在 ADAMS 中对关节 A 的位置进行了优化。图 7.圆柱体 2 和连杆的结构在 ADAMS 中导入的实体模型不能直接进行优化。我们所采取的方法是: 首先删除圆柱 2 和两个链接是参数化和替代标准组件，如在 ADAMS 中的链接; 然后参数化关节 A 的坐标和它们的长度可以通过这样做进行优化。优化是在所有设计变量在其值范围内满足约束条件下寻找目标函数极值的过程。A. 设计变量在这里，我们定义关节 A 的坐标作为设计变量，并将它们标记为DVX,DVY分别。B.约束函数为了满足臂架任意变换、折叠和优化后避免干扰的要求，应限制节理 A 的坐标。和一些约束应设置如下:F1(，) = 2000(2)F2(,) =400 0(3)F(,) = 2000(4)3(5)F(,) =400 04(6)哪里 s.t.受限制的手段;LAB和L交流是两个链接的长度，它们是关节 A 的坐标函数;(2) (5) 限制 200 和 400 之间的两个链接长度; (6) 限制链路长度不超过 20 姐妹。C. 目标函数:根据前面的仿真结果，我们知道 2 缸的驱动力是最大的，当它是水平, 因此，我们用一个链接替换圆柱 2，并在水平时执行静态优化，以简化过程。因此，我们可以将目标函数定义为替代链路的反作用力测量函数的最小化:Min (force e_mea (DVX,DVY)D. 优化的结果:在 ADAMS 中优化表明，当两个链接的长度为 344.07 姐妹和 324.04 姐妹时，接头 A 的最佳位置为 4013.10 43.89。轮长度为 344 姐妹和 324 姐妹，重建链接的实体模型，重新组装繁荣和模拟前面提到的几个过程。生成的结果如图 8-图 11 所示。图 8.从水平到基础的驱动力曲线 图 9.优化后从水平到屋顶的驱动力曲线 图 10.从水平到墙的驱动力曲线 图 11.驱动力曲线从水平到垂直后从上述图可知，优化后的驱动力曲线形状与优化前的曲线形状相似，2 缸的驱动力与 1 缸和 3 缸下降到同一水平。V. CONCLUSION本文介绍了一种完整的卡车混凝土泵臂架液压缸驱动力的仿真和优化过程。首先建立虚拟样机Pro/E 和 ADAMS 与机构/Pro 的结合这是两者之间的独家接口软件;然后模拟几个过程的繁荣转换从水平到典型姿势，并生成驱动力曲线; 最后根据仿真结果。用这种方法，我们可以进行设计,仿真和优化的机械系统方便没有复杂数学公式推导并得到满意的结果。引用：1 施先欣，郑永生，徐怀玉，冯敏，张永生彭城，载货汽车臂架有限元分析基于 ANSYS 的混凝土泵，工程机械，2009, (04): 79-82。(中文)2 严丽娟，冯敏，徐怀宇有限元计算并对 HB37 型混凝土泵车的动臂进行了分析工程机械设备，2005,36 (1): 30-32.(在中文)3 张燕伟，唐丽，孙国正4 基于 ANSYS 的混凝土泵臂架结构分析，武汉理工大 学学报 (交通科学与工程)，2004,28 (4): 536-539。(中文)4 张大庆,LU彭敏,清华,浩彭,混凝土结构动力强度试验研究泵自动，振动与冲击学报，2005,24 (3): 111-113。(在中文)5 陆彭民，万夫红兵，张大庆，影响混凝土泵车冲击下的结构动力特性中国公路运输学报，2003,16 (4): 115-117.(中文)6 刘杰，戴丽，赵丽娟，蔡娟，张晶7 混凝土泵车臂柔性多体动力学建模与仿真，中国机械工程学报，2007,43 (11): 131-135。(中文)7 苏晓平，殷晨波，王东芳，蒋涛，徐程基于仿真的混凝土凸轮车臂架多体动力学，中国建筑机械学报,2004,2 (2): 167-170。(中文)8 NI 金丰，徐成，转化络合物的方法模型从 Pro/E 到 ADAMS，机械工程师，2004，“” (9):毕业设计（论文）中期报告题目： 某混凝土泵车泵送系统设计2019年03月24日1. 设计（论文）进展状况图1混凝土泵车泵送系统总设计 随着我国基础设施建设、矿山、房地产项目等的大力进行，混凝土的浇注量、浇注高度、浇注速度要求越来越高。混凝土泵车泵送系统广泛应用于建筑业中的混凝土输送，特别是大型施工工地输送混凝土作业，可大大减少由人工运送造成的繁重的体力劳动，极大地提高了工作效率。随着大型施工的兴起，对混凝土的搅拌运输，要求实现机械化的需要，液压技术的应用在混凝土输送机械化的实现过程中起到了重要的作用。混凝土泵车泵送机构正是基于以上要求应运而生。要求愈加“苛刻”，对混凝土泵车泵送系统的各项参数要求也越来越高，泵送能力是混泥土输送泵的主要参数，泵送系统的优劣直接决定混凝土泵车泵送系统的性能。 本篇论文会对国内混凝土泵车泵送系统的历来的情况进行一个简要的概述，而且加上了混凝土泵车的总布置工作的理念简述，综述国内外混凝土泵车泵送系统的性能分析发展情况后，也综合了它的装置构造是如何设计概念。论文中，做好了混凝土泵车泵送系统构造与设计的方案，对混凝土泵车泵送系统装置的参数进行设计，性能进行分析，校对其强度，分析其运动，混凝土泵车泵送系统的总布置与性能分析的每个机械构造和尺寸分别得到确认和完善。1.1 课题研究的意义最近几年来，中国的混凝土泵车已经取得了很大的成绩，对泵车泵送系统的要求也越来越高。混凝土泵车广泛应用于建筑业中的混凝土输送，特别是大型施工工地输送混凝土作业，可大大减少由人工运送造成的繁重的体力劳动，极大地提高了工作效率。随着大型施工的兴起，对混凝土的搅拌运输，要求实现机械化的需要，液压技术的应用在混凝土输送机械化的实现过程中起到了重要的作用。在我们的国家，混凝土泵车泵送系统的研究和应用起步虽然晚于西方欧美等发达国家，但近年来的发展得非常迅速。本次设计主要是将他们学到的知识与辅助材质结合起来运用到设计中，大大的巩固以及深化了所学知识，掌握机械系统设计计算的一般过程和方法，确定正确合理的执行机制，使用标准机械元件，熟练使用机械基本回路构成满足基本性能要求的 机械系统管理。设计过程中最重要的是绘图。这不仅可以清楚地显示设计的内容，而且还能干体现知识是否被充分理解掌握。还是需要大力发展机械行业才能够使得我国的生产力得到提高，我国的综合国力也与此行业的发展有着重大的关系。在这个日新月异的社会当中，研究发展才是进步的垫脚石。2.2 混凝土泵车泵送系统的方案设计方案1：采用活塞式混凝土泵泵送系统 活塞式混凝土泵是应用最早的一种混凝土泵产品。这种泵的泵送压力较高，输送距离较远，而且易于控制，所以应用最广泛。活塞式混凝土泵是靠活塞在缸内往复运动，在分配阀的配合下完成混凝土的吸入和排出。从传动装置上可分为： 机械式,最早的混凝土泵采用曲柄活塞式，由动力装置带动曲柄活塞（柱塞）往返运动将混凝土送出。随液压技术的发展已逐步被液压式取代。液压式,根据液压介质的不同又分为油压式和水压式两种。水压式目前还不多见，所以通常称为“液压”的就是指油压式混凝土泵。这种混凝土泵功率大，震动小、排量大、运输距离远，可做到无极调节，泵的活塞可逆向动作，将输送管中将要堵塞的混凝土拌合物吸回混凝土缸，以减少堵赛的可能性。 图2活塞式混凝土泵泵送系统原理图1料斗 2，5 液压缸 3 输送柱塞缸 4洗涤室 6混泥土泵柱塞方案2：采用挤压式混凝土泵送系统挤压式混凝土泵的作用原理与挤牙膏的过程相似。这种泵的泵室内有橡胶管和滚轮架，当滚轮架转动时将橡胶管内的混凝土压出，它特别适宜于小石子混凝土急砂浆的泵送。 图3挤压式混凝土泵送系统原理图1泵室 2橡胶软管 3吸入管 4回转滚轮 5导管 6料斗7滚轮架方案3：采用压缩空气输送罐泵送系统 它利用压缩空气对贮料罐内混凝土吹压，进行间断输送，压缩空气输送罐的操作顺序是：先打开罐的上盖，装入混凝土后再将上盖压紧，打开气阀向罐内输入压缩空气，当用于显示罐内压力的压力表达到额定的压力值时，关闭气阀并开始送混凝土。压送后将罐内的剩余压力全部泄放掉，然后再打开上盖，重复进行泵送。此种系统使用繁琐而且对压缩空气输送罐使用成本高，所以不考虑此种系统。 根据混凝土泵车泵送系统的移动方式又可以分为:固定式、拖挂式和自行式。 （1）固定式 就是固定式系原始式，多由电机驱动，适用于工程量较大、移动较少的场合。（2）拖挂式 拖挂式混凝土泵是把泵安装在带有车轮的简单底架上，既能在施工现场方便地移动，又能在道路上拖运。 （3）自行式自行式混凝土泵是把泵安装在汽车底盘上。车载式混凝土泵移动方便，机动灵活，到新工作地点不需进行准备即可进行浇筑。混凝土泵车是汽车、混凝土泵及布料杆的组合体。机动性能好，可缩短施工的辅助时间，节省劳动力，提高生产率和降低工程成本。但受施工现场工地条件和道路的限制。图4混凝土泵车泵送系统设计-结构简图通过以上对混凝土泵车泵送系统的方案比较以及对混凝土泵车泵送系统的移动方式的分类，采用液压活塞式泵送系统。3 混凝土泵车泵送系统各机构设计基本的参考数据是混凝土泵车泵送系统的基本技术数据，它是按照混凝土泵车泵送系统的使用以及构造种类规定的。它反映出了混凝土泵车泵送系统的工作能力以及特点，基本上决定了混凝土泵车泵送系统的轮廓尺寸大小以及主体总质量等。3.1混凝土泵车的液压系统设计一般混凝土泵车的工作机构是由泵送机构、S阀及料斗等搅拌装置组成，因而液压式混凝土泵的液压系统同样也包括这三个工作机构：泵送机构回路即主油路系统、S阀油路系统及搅拌油路系统。有些混凝土泵的清洗系统也采用液压传动，因而液压系统中还可能包括清洗系统。液压系统（含控制装置）应具有以下功能。（1）混凝土泵送油缸（主缸）应能同步交替地进行推送和抽吸两种工况；（2）泵送时，两主油缸活塞行程不变，但当混凝土的坍落度有所不同时，活塞行程应可调；（3）应确保混凝土缸与S分配阀有良好的配合；（4）主缸与阀缸应具有可靠的自动换向功能，一确保泵送自动循环；（5）搅拌系统遇超常阻力时，应具有自动反转功能，以防搅拌叶片卡死折断；（6）主油路系统应具有恒功率功能，以防止过载；（7）主缸、阀缸应有良好的换向功能及换向冲击的控制方式；（8）液压系统散热条件应该良好，以确保工作温度不至于太高；（9）主油路系统遇超常阻力时应具有自动反泵功能，以便利排堵，预防堵管；（10）搅拌油路转速应可调，当主回路采用大流量时选高速，采用小流量时则可以选用低速。3.2 混凝土泵液压系统总体分析图5 液压系统图由于混凝土泵的工作原理及其结构形式的不同，致使其液压系统也是多种多样的。根据液压系统工作方式的不同可分为：开式系统回路、闭式系统回路和混合系统回路。（1）开式系统回路开式系统是指主油泵从油箱吸入液压油，经过一个循环后液压油又回到油箱。其优点是：油路系统简单、成熟、产生的热量小，且由于油箱本身可以散热，因而散热性能好。其缺点是：功率损失大、流量控制困难、换向冲击大，且需安装大容量的油箱。这种回路方式适用于中、小型泵的液压。由于技术比较成熟，采用开式液压系统的混凝土泵比较多。它的具体组成形式是油箱液压泵液压缸油箱的开式循环。（2）闭式系统回路所谓闭式系统是指液压泵液压缸自行封闭式循环。油箱中的冷油由补油液压泵充入系统，系统中的热油由系统中的低压限压阀释放。这种特殊的回路，使补油泵的限定压力与低压阀的开启压力之间存在着复杂的关系。这种回路的优点是效率高、油箱小、流量大且方向变换平稳，适用于大功率系统。其主要的缺点为系统需增加补油系统，且产生的热量大，散热困难。从国外的市场动态来看，采用闭式系统的高压大排量的混凝土泵在市场上占主导地位。在闭式回路系统中，还有阀控和泵控之分。闭式阀控系统可以局部改善开始系统的缺点，降低安装空间和成本，但当方向阀换向时，和开式系统一样还有较大的冲击，所以一般安装有蓄能器；闭式泵控系统则有效地克服了开式回路的固有局限性，换向冲击小，实现了混凝土流量的连续调节。闭式系统中的几大难题，如液压冲击、最高泵送速度降低、油温过高、回油吸空等现象，是在混凝土泵设计时应该引起注意的地方。（3）混合系统回路现有的生产厂家综合了开式系统和闭式系统的优点，在开式系统中采用内部闭环控制的恒功率柱塞泵，有效地改善了开式系统的不足之处，使用这种系统的混凝土泵也比较多。3.3分配S阀的设计分配阀是混凝土泵的核心机构，也是最容易损坏的部分，它是位于集料斗、混凝土缸和输送管三者之间，协调各部件动作的机构。分为蝶形分配阀、S型管阀、C形摆管阀、摆动裙阀。蝶形分配阀在料斗、工作缸、输送管之间的通道上设置一个蝶形板，通过碟兴办的反动来改变混凝土的通道。优点是结构简单紧凑、阀室小、流道短、运动阻力小，使用寿命长，维修方便。但混凝土流道的截面变化较大，吸入或排出流道方向改变剧烈，有时会造成混凝土在阀内部堵塞的现象。（1）垂直轴式蝶形分配阀如下图，是垂直轴式分配阀常见的结构形式。这种阀的阀板可以在水平方向翻转，混凝土鞥的工作缸、阀、输出口在同一水平面上。一般安装于集料斗的下方，通过阀箱使混凝土缸与输送管道连通，在回转油缸作用下，蝶形阀的扎颁奖两个缸口交替分别于集料斗和输送管接通（接通集料斗的缸及行稀料；接通输送管的缸进行排料）。这种分配阀的优点是：由于阀芯是一块薄板，它与阀体的接触小，故砂浆不易卡塞在阀芯与阀座之间，使用寿命长、结构简单、检修方便，出料口不需用Y型管。（2）水平轴式蝶形阀如下图所示，这种阀的阀板可以在垂直平面内翻转，混凝土泵的工作缸和阀轴线在同一水平面上，但和输送管相连接的阀的出口都在下部。（3）S管形阀对于双缸活塞式混凝土泵，管阀口与两个输送缸口交替接通，管阀口对准哪个缸口时，哪个输送港九进行排料而另一个输送缸就从集料斗中吸料。优点是流道形状合理、没有截面变化、泵送阻力小，从而使集料斗的高度大为降低，故便于混凝土搅拌运输车向集料斗卸料，而且结构简单、流道通畅、耐用、磨损后易于更换。由于没有了输送管口处的Y形管，所以不易堵塞。但是，管阀的摆动阻力大，摆动速度降低，影响了混凝土的吸入效率。 图6 S阀的基本机构示意图其摆动油缸可以设置在料斗的后方，也可以设置在料斗的前方。后置式摆动油缸利用摆动轴水平伸入料斗中与阀体连接，推动阀体摆动，但摆动轴与阀体连接形成的屏障会影响混凝土的流动，从而减低泵的吸入效率：前置式摆动油缸则去掉了摆动轴及其支撑、绷得稀料性能大为提高，而且安装威胁方便。3.4 料斗机构的设计料斗又称集料斗，其内部装有搅拌装置。它是混凝土泵的承料器，其主要作用如下：（1）混凝土输送设备向混凝土泵供料的速度与混凝土泵输送速度可能不完全一致，料斗可以起到中间调节的作用。（2）料斗中的搅拌装置可以对混凝土进行二次搅拌，减小混凝土的离析现象，并改善混凝土的可泵性。（3）搅拌装置螺旋布置的搅拌叶片还起到向分配阀和混凝土缸喂料的作用，提高混凝土泵的吸入效率。料斗如图所示: 图7 料斗的结构示意图（1）料斗箱的设计料斗箱体主要由料斗体、防溅板、方格网和料斗门等四部分组成。料斗箱体由钢板焊接而成，前壁与输送管道相连，后壁与混凝土缸连通，侧壁通常安装搅拌轴。当混凝土泵开始工作时要将防溅板立起来，以防止混凝土砂浆的飞溅，混凝土泵停止工作后，要将防溅板放倒。方格网的作用是防止混凝土砂浆中的过大的集料或杂物进入料斗箱体，以避免泵送故障。为便于混凝土的拌合以及泵送后的清洗，料斗箱体内壁与回转部件（搅拌叶片及摇管）相关的部位，应做成回转曲面形，回转中心若能重回，则使混凝土在拌合过程中不是被推向斗壁，而是被向上推去，便于集料。各曲面和平面间应以大圆角相连，两端成球状或锥台形，以防止出现积料现象。圆滑的斗壁对采用摇管式分配阀的泵机尤为重要，由于料斗内设置有摇管，使搅拌叶片难于布置。而摇管在内壁圆滑的料斗里摆动，与摇管下的刮板一起，能使拌合物产生所谓的“浴缸”效应，也能避免积料现象。料斗箱体中部的下侧有两个方形管道，与混凝土分配阀的吸料口连接。大的出料口，可改善分配阀的吸入性能及排除堵塞的现象，一提高吸入效率。当采用侧面吸料的分配阀时，出料口较高，料斗箱体底部易出现积料现象，应将料斗箱体底部做成向出料口倾斜的形式，通过拌合物的自流提高积料性能。除此之外，在料斗箱体底部还应开设一定口径的卸料口，用于排出料斗箱体内的残余混凝土和清洗料斗箱体时的排水，并为更换斗内的易损件工作提供方便。由于卸料口活门设在底部，手动操作不便，亦可采用液压缸驱动的活门。为便于混凝土搅拌输送车直接卸料，料斗口离地高度下应超过1.4m。其容量大小将因泵机和排量大小有所不同，排量大，容量亦应大些。由于料斗容量的增加，虽然增大了搅拌负荷，却提高了拌合物的均匀性和一致性。料斗应有良好的接近性能，以便于供料及对料斗内混凝土深度与易损件磨损情况进行观察。斗口扩度需保证至少有两台搅拌输送车能同时供料，以节省卸料的换接时间。另外，由于混凝土缸从料斗箱体里吸料是通过混凝土拌合物的重力及缸内的负压来实现的，而这些因素与混凝土深度直接相关，即料斗箱体里的混凝土越深，活塞的吸力越大，吸入率越高。所以，料斗箱体应有足够的深度，同时还应在泵送作业中随时监视料斗箱体内不断变化的混凝土深度，防止吸空现象的发生。为使硬性混凝土亦能顺利泵送，在料斗箱体口设有方格网，它用扁钢和圆钢焊成，在完成泵送的同时也提高了混凝土缸的吸入效率。方格网孔的大小是有规定的，以防止混凝土中超标粒径集料或其他杂物进入料斗。设计料斗时还应考虑防止空气被吸入混凝土缸内，降低吸入效率，但由此而采取的一些措施，可能回加剧混凝土的分层离析现象。传输动力装置是将动力传递给工作设备，是混凝土泵车泵送系统 的最为重要的组成部分。保持准确的传输动力比，稳定可靠，工作效率高，是选用传输动力种类的重要标准。4.1 轴的结构设计 1.设出轴的材质按照相关引用书本表格61设出45号钢，调质。2.最小轴径的预设按照相关引用书本表格62，取105，根据公式式子里， 轴的转速 ，940r/min 轴传递的功率 , 1.47kw 算出截面处的轴的直径 把数据代到式子算出： =112.2mm输出轴的最小直径是按照联轴器处轴的直径，为了使所选的轴的直径 与联轴器的孔径相适应，故需同时设得数据联轴器的型号。联轴器的计算转距，找到表格153，考虑到转距变化很小，故取Ka=1.3，则按照计算转距应小于联轴器公称转矩的条件，查标准手册（GB5843-86）设出YL4型凸缘联轴器，半联轴器的孔径=22mm，故取 =22mm，半联轴器的长度L=52mm。3.根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度拟订轴上零件的装配方案：本题的装配方案已经在前面分析比较，现设出请参请参见图的装配方案。1) 为了满足半联轴器的轴向定位要求，1-2轴段右端制 出一轴肩，故取=28mm，左端用轴端挡定位，按轴端直径 取挡圈直径D=30mm，半联轴器与轴配合的毂孔长度=52mm,保证轴端挡圈只压在半联轴器上，而不压在轴的端面上，故1-2段的长度应比略短一些，故取=50mm. 2) 初步选择滚动轴承，因轴承同时受有径向力和轴向力的作用，故设出单列圆锥滚子轴承，参照工作要求并根据 =28mm，由轴承产品目录中初步设得数据标准精度级的单列圆锥滚子轴承30207，其尺寸为dDT=357218.25mm，故=35mm。 3) 已求得蜗杆喉部齿顶圆直径=45mm，最大齿顶圆直径=53.8mm，蜗杆螺纹部分长度L=59mm，蜗杆齿宽=53mm，所以取=68mm，=53.8mm，=45mm，=42mm。 4) 轴承端盖的总宽度为20mm(由减速器及轴承端盖的结构设计而定)。根据轴承端盖的装拆及便于对轴承添加润滑脂的要求，取端盖的外端面与半联轴的右端面间的距离l=20 mm，故取=40mm. 5) 为避免蜗轮与箱体内壁干涉，应取箱体内壁凸台之间距离略大于蜗轮的最大直径，取内壁距离=175mm考虑到箱体的铸造误差，在确定滚动轴承位置时，应距箱体内壁一段距离，S，取S=8mm（请参请参见图）。 6）在3-4和7-8轴段应各装一个溅油轮，形状请参请参见图，取其长度L=27.75mm。 所以，可求得： mm， 33.75mm 至此，已初步确定了轴的各段直径和长度。4 轴上零件的周向定位； 半联轴器与轴的周向定位均采用平健联接。按由手册找到并设得平键截面为mm(GBT1095-1979)，键槽用键 槽铣刀加工，长为45mm(标准键长见GBT1096-1979)，半联轴器与轴的配合为H7k6。滚动轴承与轴的周向定位是借过渡配合来保证的，此处选轴的直径尺寸公差为m6。4.2 键联接的强度校核按照相关引用书本表格81 设出普通平键：87mm， 取L45mm。 按照相关引用书本表格87 找到并设得，键的工作长度lLb45837mm， 键的工作高度k3mm。 按照相关引用书本表格88 找到并设得，键联接的许用压力 ， 所以，所选平键合适。2.存在问题及解决措施 在设计总装配图时对结构的了解不够详细，有时画好了感觉三视图对不上，查阅资料，视频以保证设计的完成3.后期工作安排 (1)10周：对所确定的实施方案进行全面的,系统的设计与分析(2)11周：修改完善装配图(3)12周：完善说明书，完成毕业设计的其余部分(4)13周：完成论文的录入排版，准备答辩(5)14周：制作答辩PPT(6)15周：毕业答辩装订论文。 指导教师签字： 年 月 日毕业设计(论文)开题报告题目： 某混凝土泵车泵送系统设计 2018年12月10日1. 毕业设计（论文）综述（题目背景、研究意义及国内外相关研究情况）随着我国基础设施建设、矿山、房地产项目等的大力进行，混凝土的浇注量、浇注高度、浇注速度要求越来越高。混凝土泵车泵送系统广泛应用于建筑业中的混凝土输送，特别是大型施工工地输送混凝土作业，可大大减少由人工运送造成的繁重的体力劳动，极大地提高了工作效率。随着大型施工的兴起，对混凝土的搅拌运输，要求实现机械化的需要，液压技术的应用在混凝土输送机械化的实现过程中起到了重要的作用。混凝土泵车泵送系统正是基于以上要求应运而生。要求愈加“苛刻”，对混凝土泵车泵送系统的各项参数要求也越来越高，泵送能力是混泥土输送泵的主要参数，泵送系统的优劣直接决定混凝土泵车泵送系统的性能。在混凝土工程施工过程中，混凝土机械需求量很大，广泛应用于工业、建筑业以及国防施工等工程建设中。在工业发达国家混凝土机械生产的先进程度标志着一个国家制造业的水平。经过几十年的发展，我国混凝土机械己成为建设机械重要组成都分。尤其是混凝土行业不失时机地在1996年5月咸阳全国混凝土机械行业大会上提出了发展我国混凝土搅拌站(搅拌楼)、混凝土搅拌输送车、混凝土泵车(包括混凝土泵)、散装水泥运输车的“一站三车”的战略口号，加速了我国商品混凝土机械的发展。在20世纪九十年代初期，我国混凝土机械的生产已初具规模，年产搅拌机为1117万台、混凝土泵(包括臂架式混凝土泵车)约1316万台左右、散装水泥车约670台左右。到20世纪末期，国产商品混凝土机械的市场占有率已达85以上，其总量分布及产品增量情况大致如下：（1）混凝土泵销售量。2005年混凝土泵生产排序为三一重工、中联重科、山东方圆集团。（2）混凝土泵车销售量。2008年总量为3000台，年增长大约为106%。三一重工、中联重科和普茨迈斯特公司分列销售业绩前三名。 （3）混凝土泵车。2009年12家生产企业统计销售量为2366万台，其中销售量较大的有安徽星马527台，辽宁海诺425台，上海华建371台，唐山专用汽车制造厂368台，徐州利勃梅尔混凝土机械有限公司297台。2002年混凝土泵车销售形势大好，达3500余台，其中上海华建年产800余台，产销都比上年度翻一番，创历史记录。 （4）混凝土车销售量。据2011年114家混凝土车生产企业的统计，销售混凝土车1554台，2012年混凝土车)总销量约为17002750台套。而据126家生产企业的统计，今年生产销售混凝土车)12900台套，由此可看出大型混凝土车增长势头强劲。 混凝土机械的发展是伴随商品混凝土需求而发展起来的；国外一些经济发达的国家，如美国、瑞典、日本等商品混凝土的生产比重已经占到90以上。 我国颁布的散装水泥发展“十五”规划发展目标要求直辖市、省会城市、沿海开放城市和旅游城市要积极发展预拌混凝上；其他城市2005年底起，禁止在城区现场搅拌混凝土。搅拌混凝土生产能力可达到3亿立方米，顶拌混凝土与混凝土浇筑总量的比例将达到20其中大小城市要达到50以上。据统计，混凝土总供应能力约13亿立方米。在今后3年时间里将要增加2亿立方米的供应能力，这给混凝土机械行业提供了巨大的发展商机。1907年德国开始研究混凝土泵，并取得专利权，制造出第一台混凝土泵;1927年德国的弗利茨.海尔设计了“种新型混凝土泵，并第一次获得应用：到1930年，德国又制造了立式单缸球网活塞泵：由于这种泵是靠曲柄和摇杆传动，又是立式单缸。因而工作性能较差。其后德国的托克里特公司仿照了荷兰人库依曼在1932年发明的库依曼型混凝土泵、这种泵有一个卧式缸及两个由联杆操纵联动的旋转阀从而极大地提高了混凝土泵工作的可靠性。至今，混凝土泵仍然保留着这种设计的基本特点只是在动力机构和阀门方向进行了改进。 20世纪50年代中叶，前联邦德国的托克里特公司发明了用水作为工作介质的液压泵，这使混凝土泵进入了一个新的发展阶段、1959年、前联邦德国施维英公司生产第一台真正意义上的全液压的混凝土泵从而奠定了现代混凝土泵的技术基础。到20世纪70年代中期，前联邦德国有7、8家公司生产液压混凝土泵，规格型号超过50余种，产品大部分出口，混凝土泵的输送距离已达水平距离为600m、垂直距离为如90110m，泵送压力最大达20MPa，输送量为l10mh。由于液压式混凝土泵在性能上显露出明显的优势，到了70年代末期全世界液压混凝土泵，无论在品种、数量上部占据了优势。混凝土的输送与浇铸一直是人们研究的对象，也是一项关键性的工作，在不同的施工条件下，合理的选择混凝土输送方法和输送设备，对加快工程速度，降低工程造价，提高劳动生产率，保证混凝土结构的质量等都有及其重要的意义。以往，对大型建筑物浇铸混凝土，传统的方法是采用吊斗，不断发展的是采用升降机，起重机，皮带运输机等等，但是它们都存在着种种缺陷。混凝土泵是现在所有的混凝土输送设备中比较理想的一种。它可以同时解决混凝土的水平和垂直运输并且浇灌，用混凝土泵车泵送系统施工的优点有： （1）机械化程度高，需要的劳动力少，施工组织简单。抗压强度高。混凝土的抗压强度一般为2040Mpa，有的可高达80120 Mpa，适合做结构材料。 （2）混凝土的输送和浇铸作业是连续进行的，施工效率高，工作进度快。与钢筋的共同工作性好。混凝土热膨胀系数与钢筋相近，受力特点可以互补，且与钢筋的粘结力较强，可制成钢筋混凝土，扩大应用范围。 （3）蹦送工艺对混凝土质量要求比较严格，也可以说泵送是对混凝土质量的一种检验，又由于泵送是连续进行的，泵送中混凝土不易离析，混凝土塌落度不大，因此容易保证工程质量。（4）作业安全。（5）对施工作业面的适应性强，作业范围广，混凝土输送管道可以铺设到其他难以到达的地方，又能使混凝土在一定的压力下充填浇铸到位，还可以把泵串联使用，以增大输出距离，满足个中施工要求。（6）与其它施工机械的相互干扰小。耐久性好。混凝土一般不需要维护、维修及保养。 （7）在正常泵送条件下，混凝土在管道中输送不会污染环境，能实现文明施工。 （8）在施工布置得当的情况下，能够降低工程造价。2. 本课题研究的主要内容和拟采用的研究方案、研究方法或措施本课题主要内容为混凝土泵车泵送系统设计，泵送系统的主要作用是将混凝土沿输送管道连续输送到浇筑现场，主要包括料斗、泵送机构、S阀总成、摆摇机构、搅拌机构、输送管道。泵送系统主要参数：泵送高度70m，压力（低压6.5Mpa，高压12Mpa），排量（低压220m3/h，高压120 m3/h）。研究方案：方案1：采用活塞式混凝土泵泵送系统 活塞式混凝土泵是应用最早的一种混凝土泵产品。这种泵的泵送压力较高，输送距离较远，而且易于控制，所以应用最广泛。活塞式混凝土泵是靠活塞在缸内往复运动，在分配阀的配合下完成混凝土的吸入和排出。从传动装置上可分为： 机械式,最早的混凝土泵采用曲柄活塞式，由动力装置带动曲柄活塞（柱塞）往返运动将混凝土送出。随液压技术的发展已逐步被液压式取代。液压式,根据液压介质的不同又分为油压式和水压式两种。水压式目前还不多见，所以通常称为“液压”的就是指油压式混凝土泵。这种混凝土泵功率大，震动小、排量大、运输距离远，可做到无极调节，泵的活塞可逆向动作，将输送管中将要堵塞的混凝土拌合物吸回混凝土缸，以减少堵赛的可能性。 方案2：采用挤压式混凝土泵送系统挤压式混凝土泵的作用原理与挤牙膏的过程相似。这种泵的泵室内有橡胶管和滚轮架，当滚轮架转动时将橡胶管内的混凝土压出，它特别适宜于小石子混凝土急砂浆的泵送。 1泵室 2橡胶软管 3吸入管 4回转滚轮 5导管 6料斗7滚轮架图2挤压式混凝土泵送系统原理图方案3：采用压缩空气输送罐泵送系统 它利用压缩空气对贮料罐内混凝土吹压，进行间断输送，压缩空气输送罐的操作顺序是：先打开罐的上盖，装入混凝土后再将上盖压紧，打开气阀向罐内输入压缩空气，当用于显示罐内压力的压力表达到额定的压力值时，关闭气阀并开始送混凝土。压送后将罐内的剩余压力全部泄放掉，然后再打开上盖，重复进行泵送。 根据混凝土泵车泵送系统的移动方式又可以分为:固定式、拖挂式和自行式。（1）固定式 就是固定式系原始式，多由电机驱动，适用于工程量较大、移动较少的场合。（2）拖挂式 拖挂式混凝土泵是把泵安装在带有车轮的简单底架上，既能在施工现场方便地移动，又能在道路上拖运。 （3）自行式自行式混凝土泵是把泵安装在汽车底盘上。车载式混凝土泵移动方便，机动灵活，到新工作地点不需进行准备即可进行浇筑。混凝土泵车是汽车、混凝土泵及布料杆的组合体。机动性能好，可缩短施工的辅助时间，节省劳动力，提高生产率和降低工程成本。但受施工现场工地条件和道路的限制。通过以上对混凝土泵车泵送系统的方案比较以及对混凝土泵车泵送系统的移动方式的分类，采用液压活塞式泵送系统。混凝土泵车泵送系统设计-结构简图3. 本课题研究的重点及难点，前期已开展工作重点：保证液压活塞式泵送系统各个结构之间的合理装配。难点：液压活塞式泵送系统的三维设计，料斗、S阀总成、摆摇机构、搅拌机构、输送管道等部件的设计与计算，泵送机构和零件结构的设计计算，以及各个过程参数的确定，绘制图形。已经展开的工作：网上查阅有关书籍和资料，了解设计的大致方向，了解液