工程机械5-水泥混凝土布料机总体设计

（JHBL30轮式自泵混凝土布料机总体设计）第一节布料机（混凝土泵车）概述第二节布料机总体设计第三节部件选型计算第四节强度校核和连接形式选择混凝土布料机总体设计第一节布料机（混凝土泵车）概述

布料机是商品混凝土运输、浇注施工的主要设备之一，它能一次连续地完成水平输送和垂直输送，被广泛应用于混凝土施工中。施工范例

二、总体设计过程①产品市场调研；②产品技术调研、相关资料收集和分析；③论证报告报批、总体方案初步设计，计算，确定整机主要性能参数；④下达设计任务书；⑤总体方案详细设计、计算，确定主要部件的主要设计参数；⑥绘制总图；⑦给出主要部件的主要设计参数；⑧组织课题组人员进行设计。

通过市场、工地，企业和网络调查研究，搜集30米左右布料机、或类似产品的性能参数，将主要性能参数列表进行比较，进行初步的总体方案设计和计算。待专家论证后，完善总体方案，确定各主要部件的主要设计参数，

产品主要性能参数比较表品牌型号臂架垂直高度臂架节数出口压力支腿型式排量三一32米32m46.4/11MPaXH型70/120m³/h中联22米21.6m37.5/12MPaH型60/100m³/h大象32米31.85m47/11.2MPaXH型65/109m³/h三、总体方案设计久润拖式和慢自行臂架泵传统型式泵车采用专用底盘，成本低自备动力，能够短距离行驶，施工灵活远距离时用汽车拖行驶，机动性好采用进口底盘，价格高昂施工方便，机动性好两者的区别采用专用底盘可降低成本对国内外各个厂家生产的同等型号的产品市场调研及相关资料收集和分析后，初步确定布料机的主要总体性能参数：最大理论泵送方量：50m3/h；最大泵送压力：16Mpa泵送次数：20r/m；泵送高度：30m；最大功率：108kw；

最大外形尺寸：11x2.48x3.5mm；整机重：22t。确定各主要部件选型及设计参数①底盘总体设计；②动力系统设计；③底架设计；④转塔机构设计；⑤回转机构设计；⑥泵送系统设计；⑦支腿与型式选择与设计；⑧臂架折叠型式选择与设计；⑨液压系统设计；⑩电器系统设计。底盘总体设计

由于采用专用底盘，所以需要合理的布置发动机的位置，选择合理的底架结构形式。底架设计在综合考虑各部件的优化布置、安装尺寸、安装形式和外形尺寸等各种因素之后，将底架的中间留有一定空间，用来安放发动机。底架上需要安装回转马达，需留有安装位置。底架内部空间可以用来设计成油箱和水箱。考虑到底架的强度、刚度和轻量化设计，底架主体结构采用薄臂箱型结构。在底架中部留出空间用来布置动力系统油箱水箱驱动马达及减速机安装板发动机转塔结构设计与底架相连与臂架相连与动臂油缸相连回转机构设计泵送系统设计支腿型式选择前后XH型支腿前腿X后腿摆动型

前后摆动型支腿结构紧凑

支承面积小制造及工艺要求高支承面积大要求场地开阔生产成本略高支承面积大场地适应性好制造及工艺要求高

由于发动机布置在底架的中间，若采用X型支腿会与发动机干涉。此处安放发动机，会与X腿发生干涉

所以选择摆动型支腿臂架折叠型式选择Z型臂架展开速度快、展开高度小作业时臂架相对抖动小非工况下油缸杆外露R型臂架

油缸无杆腔进油，举升力大结构紧凑，占用空间小制造工艺成熟选用R型臂架R型臂架优势更大第三节部件选型计算

主要包括有：①发动机功率计算及选型；②传动方案确定；③回转支承选型计算；④回转速度选择；⑤支腿跨距的计算；⑥行驶速度选择；⑦臂架的型式和展开时间（速度）。发动机功率计算及选型发动机两种工况：行驶工况泵送工况两者工况下所需功率的最大值经验公式：行驶工况发动机所需功率计算=14.4kw泵送工况发动机所需功率计算

经验公式：难点：需要求泵送混凝土最大水平距离《JGJT10-95混凝土泵送施工技术规程》进行换算砼管布置图直管弯管软管弯管：直管：锥管：软管：14根，R=0.5m总计30m长1根，150→125mm

1根，3mQ=50m3/hL=400mD=230mmd=140mmP=87.419kw

P=88kw

圆整泵送工况发动机所需功率计算泵送工况发动机所需功率P=88kw行驶工况发动机所需功率P=14.4KW取最大值发动机功率定为P=88kw

所选发动机功率要大于88KW

选择德国道依茨TCD2012L4型号发动机发动机主要参数选型理由提升了整机性能动力匹配好传动方案确定

布料机在自行驶时，主油泵的压力油供给驱动马达，通过减速机、离合装置、传动轴传递动力给中、后桥的轮胎转动，达到驱动整车行走的目的。拖行驶时，应通过操作离合装置，使驱动马达、减速机与中、后桥脱离开，起到保护驱动马达、减速机的作用。

离合器液压马达回转支承选型计算

在总体设计中回转支承的初步选型，主要考虑臂架系统对在回转启动、加速和制动过程中产生的最大的倾翻力矩、旋转力矩、匀速转动额定旋转力矩。倾翻力矩的计算公式如下：

式中：k—动载荷系数，取k=1.3；

M—臂架系统的质量包括工作载荷质量，kg；

g—重力加速度，g=9.8m/s2；

L—臂架系统重心到回转轴承中心的距离，m。

代入数据可以计算出：

在倾覆力矩160吨米载荷以下，首先选用单排球式回转支承其性价比高于三排柱式回转支承；

当倾覆力矩大于160吨米时应该优先考虑选用三排柱式回转支承。根据倾覆力矩和转塔的外形尺寸，初部选用安徽远丰回转支承有限公司NW1120.32.A型号的单排球式回转支承。主要尺寸参数第四节强度校核和连接形式选择

根据安徽远丰回转支承有限公司样本资料上提供的校核方法进行计算。（1）计算额定容量Co=f·D·d

式中：Co—额定静容量，N；

f—静容量系数，110N/mm2；

D—滚道中心直径，mm

；

d—钢球公称直径，mm。代人数据计算得：

（2）根据组合后的外载荷，计算当量轴向载荷

Cp=P+4370M/D+3.44Fr

式中：Cp—当量轴向载荷，NM—总倾覆力矩，N·m；

P—总轴向力，N；

Fr—总径向力，N。代人数据计算得：

（3）计算安全系数fs=Co/Cp

代人数据计算得：

按轻型工作类型，选取

=1.1

计算得到的

=1.12>1.1,所以选取的回转支承符合设计要求。回转速度选择及范围的选取

根据实际工作情况和设计的要求，选取回转速度为0.40r/min和回转范围为360°。各部件连接型式

底架与底盘如何连接在底架下面焊接连接板，通过铆钉与底盘连接底架底盘

如何连接一臂和回转塔回转塔与底架如何连接大臂回转塔砼管空心轴底架回转支承

泵送机构与付车架相连为防止与传动轴发生干涉，倾斜11°。水箱通过一个支架与付车架相连料斗通过螺栓与付车架相连

大臂与回转塔采用两根空心轴相连接，因为砼管需要从回转塔和空心轴中通过，所以必须采用空心轴，同时也可以减少重量。回转塔与底架通过回转支承相连，回转支承内圈与底架相连，外圈与回转塔相连。驱动马达的小齿轮回转支承外圈，带动上车部分做360度旋转。料斗付车架螺栓联结各节臂架之间联结型式1-1号臂架油缸；2-1号臂架；3-铰接轴；4-连杆一；5-2号臂架油缸；6-连杆二；7-2号臂架；8-3号臂架油缸；9-连杆三；10-连杆四；11-三号臂架；12-4号臂架油缸；13-连杆五；14-连杆六；15-4号臂架确定总体参数

整机

泵送系统臂架

支腿底盘绘制布料机总图稳定性计算

作用在布料机上的外力，对布料机可能产生的两种力矩：一种是使机械产生倾翻趋势的力矩，称为倾翻力矩Mr；另一种是机械趋于稳定的力矩，称为稳定力矩Ms。稳定力矩和倾翻力矩之比称为稳定比，一般用稳定比来评价布料机的稳定性。即：当K>1时，布料机工作稳定；当<1时布料机倾翻；当K=1时，布