搅拌车设计计算书全解Word文件下载.docx
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混凝土搅拌运输车的搅动容量应符合下式要求:
3)搅动容量≤载质量(kg)/混凝土密度(kg/m3)×
110%
注:
混凝土密度采用GB/T26408-2011《混凝土搅拌运输车推荐的2400kg/m3。
根据上述要求:
HH5142GBJ型混凝土搅拌运输车搅拌筒几何容积搅拌容积(搅拌容积=载质量(kg)/混凝土密度(kg/m3))应满足如下要求:
0.515≥V/Vjd3
/1.1=3.6VV≤md3)V——设计额定搅拌容积即装载容积(m3)V(m——混凝土搅拌运输车搅动容量d
3)
——搅拌筒几何容积(mVjm3.5HH5142GBJ型混凝土搅拌运输车的搅拌容积选定为3。
2.搅拌筒设计尺寸的计算
根据上述第一部分对HH5142GBJ型混凝土搅拌运输车搅拌容积与搅拌筒几何容积的确认,先对搅拌筒的设计尺寸进行计算并进行校核。
根据中华人民共和国建筑工业行业标准JG/T5094-1997《混凝土o。
13.5的取值选为搅拌运输车》,搅拌筒的斜置角α由于运输车必须保证在坡度为14%的路面上行驶且出料口面对下坡方向时不产生外溢,故在计算搅拌罐的额定装载容量时取混凝土与搅?
?
8?
arctan(0.14)?
拌轴线的夹角0
0α21αα
图2.1搅拌罐体图
搅拌筒目前一般采用梨形,底部(称为前锥)是较短的锥形,中部是圆柱形,上部(后锥)是较长的锥形,研究发现:
搅拌筒中下部的外形接近球体形状为最佳,这时,不仅搅拌效果好,搅拌效率高,而且也因搅拌筒重心适当前移,对合理分配运载底盘前后桥负荷,提高搅拌输送车的装载能力是有利的。
因此,设计时,后锥加上前锥上封头的长度基本等于中圆的半径。
具体参见图2.1所示:
LLL,中圆半径r,中圆柱长为,则根据,后锥长为设前锥长为312r?
1.25m,取r为交通法规的要求搅拌筒的最大半径,1.0m
L?
c?
r2-111r?
L2-2
23
根据《混凝土机械搅拌输送车型式和基本参数》试行标准中要求:
c取值范围为1.4~1.8,c取值范围为0.7~0.97,结合我司制作前21后锥的下料工艺,选取下料钢板利用率最大时数值,取c值为1.55,1c值为0.77,根据2-1、2-2公式计算L长度为1550mm,L长度212为770mm。
图2.1中r为后锥后段安装进料口位置的半径,r为进料口半径,21取值范围250-310mm,选取为275mm,r为前锥与封头结合部位3封头的半径。
r=r-Lxtanα2-3111
2-4αxtan=r-Lr233.
根据《混凝土机械搅拌输送车型式和基本参数》试行标准中要求后oooo~22~18.1,取值范围为1514.2,前锥角α取值范围为锥角α21结合我司制作前后锥的下料工艺,选取下料钢板利用率最大时数值,
oo,根据2-3、2-4公式计算r半径为α值为17值为,α21530mm,121r半径为700mm。
3=17o,前锥角α=21o,由L、L、r、后锥角αr、r、r、3321211α、α等数据,利用AUTOCAD和Pro/E软件,作出搅拌筒各部分0有效容积真实大小的三维实体模型,这样就能测出其体积。
图2.2后锥段的有效容积
=1.0m3:
V由图2.2测量可得搅拌筒后锥段的有效容积1.
图2.3前锥段的有效容积
=1.04m3:
V由图2.3测量可得搅拌筒前锥段的有效容积33m可以得出中筒部分有效装根据上述第一部分确定的搅拌容积3.5-V=1.46m=V-V3V载容积应该为:
321
图2.4中筒段的有效容积示意图
圆柱截段计算公式
V计算出L长度为875mm。
由22综上可以计算出搅拌筒的各部位尺寸如所示:
L=1550mm,L=875mm,L=770mm,r=1000mm,221r=530mm,r=275mm,r=700mm,详细尺寸见图1.5搅拌筒321各部位尺寸尺寸示意图:
图2.5搅拌筒各部位尺寸尺寸示意图
搅拌筒几何容积计算校核:
搅拌筒几何容积计算公式:
22222Lr+r+r+rr+rπππVr))/3+(L(=Lrr/3+2
*133131*j代入以上数据,得出HH5142GBJ型混凝土搅拌运输车搅拌筒的几何3V=7.45m。
容积为:
j型混凝土搅拌运输车搅拌筒的填充率为:
HH5142GBJ校核V/V。
51.5%>=3.5*1.1/7.45*100%=51.67%jd
结论:
综上所述,HH5142GBJ型混凝土搅拌运输车搅拌筒的设计符合国标要求。
3.传动系统的计算选择
3.1设计输入参数
根据客户意见或产品改进计划提出产品的性能要求HH5142GBJ型混凝土搅拌运输车驱动系统需要满足下表所示设计输入参数要求。
表3.13.5方搅拌车驱动系统输入参数
参数名称参数符号单位数值备注
搅拌装载方量3m3.5V
jη搅拌桶最高转速14R/min
mη发动机最高转速2500R/min
eη发动机额定转速1900R/min
ρKg/m3i
2.45*10混凝土密度3
搅拌车工作状况3.23.1如图所示:
阶段:
搅拌筒加料工况;
0~1阶段:
搅拌筒运料工况;
1~2阶段:
搅拌筒卸料工况;
2~3阶段:
搅拌筒空筒返回工况;
3~4.
图3.1搅拌筒工况载荷曲线
由图可见,搅拌筒在卸料初始阶段,搅拌筒所需驱动扭矩最大,搅拌筒液压系统设计时以满足此阶段超载时所需的驱动力来设计。
3.2参数计算
3.2.1最大阻力矩的确定
在超载且搅拌筒处于最高转速的工况时,搅拌筒所受的阻力矩为最大阻力矩,目前工程计算阻力矩Mj主要有两种方法:
(1)经验公式
Mjs=2764.64+5336.36V(3-1)
式中V---搅拌筒混凝土装载方量。
Vj=V(σj+1)(3-2)
式中,σj----搅拌筒超载量,取10%;
将式中(2-2)代入式(2-1),得到式:
Mjs=2764.64+5336.36V(σj+1)(3-3)
此公式来源《混凝土搅拌输送车搅拌筒驱动阻力矩和驱动功率的计算》,公式推导数据来源陕西中大机械集团有限责任公司所提供实验数倍,并已考虑长时间行驶后1.2~1.4据,计算得到值为为稳定状态的.
(混凝土沉淀)搅拌筒启动时的峰值。
现以Ks=0.8的系数对公式(3-3)进行修正,得式(3-4):
Mj=KsMjs=2212+4269Vj(3-4)
式中Vj---搅拌筒超载混凝土装载方量。
Vj=V(σj+1)(3-5)
式中σj--搅拌筒超载量;
将式(3-5)代入(3-4),得到式:
Mj=2212+4269V(σj+1)(3-6)
将V=3.5带入式(3-6),计算得到Mj=18647.65N.M。
3.2.2搅拌筒最大驱动功率的确定
最高转速超载工况搅拌功率:
Pjm=2πXηjMj/60/1000(3-7)
计算得到Pjm=27.33KW
3.3设计选型
设计思路:
如图3.2所示,搅拌筒必须满足扭矩和转速要求。
其中液压马达输出扭矩并经减速机放大满足搅拌筒输出扭矩要求;
液压油泵输出流量驱动减速机,经减速机满足搅拌筒输出转速要求,其中减速机起转速、扭矩传递作用。
液压马达输出扭矩的关键参数为压力和排量;
而液压油泵输出的关键参数为输入转速和排量。
液压马达参数设计时,先预取发动机PTO口最大稳定转速,然后计算液压油泵最大排量,选型后口最大稳定转速。
PTO验证发动机
图3.2设计思路
3.3.1减速机的选取
选择减速机型号HL4F-B/P2300,i=103,最大扭矩2400N.M。
满足搅拌筒扭矩传递要求。
3.3.2液压马达的选取
初选系统最大工作压力差△Pm=30MP。
马达最大输出转速ηm为:
ηm=ηji(3-8)
计算得到ηm=14*103=1442r/min。
马达最大输出扭矩Mm=Mj/I(3-9)
计算得到Mm=18647.65/103=181.05N.M。
则马达计算排量Vm=2πMm/(△P*ηmm)(3-10)
式中ηmm---液压马达机械效率,取值0.95。
。
=39.89ml/r)30*0.95(Vm=6.28*181.05/计算得到.
选择海特克马达HAA2FM45,排量为Vm=45ml/r,最高工作转速3200r/min,40MPa压差作用下输出扭矩258N.M。
海特克马达HAA2FM45马达最大工作压力△Pm校核:
△Pm=2πMm/(Vm*ηmm)(3-11)
计算得到△Pm=6.28*181.05/(45*0.95)=26.59Pa。
查液压马达HAA2FM45样本手册,额度输出扭矩为258N.m。
所选用液压马达能满足减速机驱动力设计要求。
3.3.3液压泵的选取
选择海特克油泵HP2VC45HW,确定,液压泵的最大工作压力差
△Pp≥△Pm+dp(3-12)
其中△Pm为液压马达的最大工作压力差,为30MPa,dp为油泵与马达之间的压力损失,取0.5MPa。
计算的到△Pp≥30.5MPa。
液压泵的流量按液压马达的最大输入流量和泄露量来确定,液压泵的最大流量Qp为:
Qp>Qm/ηpv(3-13)
计算得到Qm=1442*45/(1000*0.95)=68.31L/min。
代入式(3-13)中得到Qp>68.31L/min/0.95=71.91L/min。
从而可得到油泵排量Vp>Qp/ηv(3-14)
式中ηv---为发动机在液压系统最大载荷时的最高稳定速度,查发动机万有特性曲线,取值2100r/min,此转速发动机最大扭矩1090N.M。
计算得到>71.91L/min*1000ml/L/2100r/min>。
34.24ml/r
选择海特克HP2VC45HW变量柱塞泵,高压溢流阀设定压力40MPa,最高工作转速3600r/min,排量Vp=45ml/r。
当发动机转速为2100r/min时,油泵流量满足搅拌筒14r/min的最高转速需求。
力士乐变量柱塞泵最大输入扭矩为:
Mp=Vp△Pp/2πηpm(3-15)
式中ηpm为柱塞泵机械效率,取值0.92。
计算得到Mp=45*30.5(2*3.14*0.92)=237.56N.m。
3.4校核验算
3.4.1减速机输出轴校核
出于主轴轴承最大承压能力限制,由PMP减速机样本可以得到:
减速机径向最大承受载荷为:
Frad=75KN,HL4F-B/P2300HL4F-B/P2300减速机轴向最大承受载荷为:
Fax=24KN,