混凝土泵车支腿部分的设计机械CAD图纸.docx

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混凝土泵车支腿部分的设计机械CAD图纸

摘要

随着现代科学技术的迅速发展，混凝土泵车在现代化生产过程中应用越来越广。

本文首先介绍了混凝土泵车的结构和特点，重点对混凝土泵车支腿各部分进行了设计；支腿机构通过水平液压缸和垂直液压缸实现各支腿的收缩动作，采用并联控制系统实现各支腿的同时动作，本文对支腿的液压原理进行了相关设计，并根据需要对一些液压元件进行了选择。

具体内容主要包括：

支腿的选型与跨距的确定,支腿危险截面强度的校核。

整车稳定性的计算。

支腿液压部分的设计，液压元件的选用。

本设计的主要特点是：

机构简单,节省投资，控制方便。

关键词：

混凝土泵车；支腿；稳定性

Abstract

Withtherapiddevelopmentofthemodernscienceandtechnology.Concretepumpiswidelyusedinthemodernizationproductionprocess.Firstthispaperintroducedconcretepumponthestructureandfeatures,focusingondesigningofthepartsofaconcretepumpstabilizer.Stabilizerbodiesmovethroughthelevelhydrauliccylindersandverticalhydrauliccylindertoachievethecontractionaction,aparallelcontrolsystemisusedtocontrolthemovementofstabilizer.Thehydraulicprincipleofthestabilizerwasdesignedinthispaper.Somehydrauliccomponentswerechosenaccordingtotheneed.Thespecificcontentsinclude:

Selectionandidentificationthestabilizerspan;checkingofthestrengthofthedangeroussectionofstabilizercalculationofthevehiclestabilitydesignofthepartofstabilizerhydraulic;selectionofhydrauliccomponents.Themainfeaturesofthedesignare:

simpleinstitutions;savingsinvestment;easytocontrol.

Keywords:

concretepumpstabilizerstability

1绪论

1.1混凝土泵车的概述

混凝土泵车也称臂架式混凝土泵车，其型式定义为：

将混凝土泵和液压折叠式臂架都安装在汽车或拖挂车底盘上，并沿臂架铺设输送管道，最终通过末端软管输出混凝土的机器。

由于臂架具有变幅、折叠和回转功能，可以在臂架所能及的范围内布料。

目前，在国家重点建设项目的混凝土施工中都采用了混凝土泵车泵送技术，其使用范围已经遍及水利、水电、地铁、桥梁、大型基础、高层建筑和民用建筑等工程中。

近年来已经成为泵送混凝土施工机械的首选机型。

混凝土泵车可以一次同时完成现场混凝土的输送和布料作业，具有泵送性能好、布料范围大、能自行行走、机动灵活和转移方便等特点。

尤其是在基础、低层施工及需频繁转移工地时，使用混凝土泵车更能显示其优越性。

采用它施工方便，在臂架活动范围内可任意改变混凝土浇筑位置，不需在现场临时铺设管道，可节省铺助时间，提高工效。

特别适用于混凝土浇筑需求量大、超大体积及超厚基础混凝土的一次浇筑和质量要求高的工程，目前地下基础的混凝土浇筑有80%是由混凝土泵车来完成的。

1.2国内外混凝土泵车的发展概况

随着国内商品混凝土行业和建设机械租赁业务的快速发展，施工规模和范围的扩大及西部大开发，建设机械以及相关混凝土输送机械行业得到了高速发展，混凝土泵车的市场空间进一步扩大。

我国混凝土泵车团体用户主要是年生产能力在30立方米以上有资质的商品混凝土供应商、行业比较大的建设施工单位、各类有一定经济实力和经营规模的施工机械租赁企业、从原建设施工单位分离出来的设备管理部门等;个体用户主要是沿海发达地区的个体搅拌站和个体机械租赁部。

目前在国内团体用户至少有800家以上，按国际常规每家5辆的规模，今后几年其泵车拥有量将会达到4000辆左右，再加上个体用户的1000辆，这个数字非常可观。

现在年成交量约在180辆左右，主要是团体消费，而个体消费增长缓慢的原因是价格问题。

目前，国内此类产品型谱和生产企业不断增加，产品性能、质量都在迅速提升。

随着商品混凝土行业的发展，混凝土泵送机械规格更全，档次更高，泵车布料臂架朝更长的方向发展，由过去的37m占主流，逐步过渡到42～45m为主，47～56m同样受到市场青睐，如三一重工生产的SY5500THB-56泵车，臂架长度已达到56m，为目前国产最长臂架的泵车。

随着工程进度的加快，泵送排量也有增大的要求，过去排量在60～80m3/h的占60％左右，现在排量要求80～120m3/h的工程越来越多，如杭州湾跨海大桥使用的混凝土泵，基本上都是120m3/h的。

对混凝土泵的机动性要求越来越高。

主要表现在泵车的市场需要增长很快，2002年比2001年增长95.56％，2003年比2002年的增长幅度更大，超过了100％。

另外，车载泵的市场也逐步活跃起来，三一、楚天、中联、鸿得利等厂家都有新品上市。

目前，柴油机动力越来越多，不仅泵车和车载泵要求使用柴油机动力，单拖式泵的比例也逐步增大。

液压系统向集成方向发展，普遍采用开式系统及恒功率控制，特别是大流量的泵，开式系统具有油温低、可靠性高、维修方便等诸多优势。

同时，全液压控制技术、计算机控制技术取得了突破性进展。

如三一产品的全液压换向和计算机闭环控制技术已经广泛应用。

泵送压力已经有了大幅度提高，1971年以前，混凝土出口压力大多不超过0.94MPa，后提高到5.88～8.38MPa，现在已达到22MPa，而且还有继续提高的趋势。

同时，液压系统的压力也在不断提高，基本都在32MPa以上。

因此，输送距离也在不断增加，最大水平输送距离已超过2000m，最大垂直泵送高度也可达500m以上。

提高设备的节能、环保性能也是一大趋势，风冷却逐步替代水冷却，发动机的排放标准提高，大多达到欧Ⅱ或欧Ⅲ标准。

1.3混凝土泵车现代设计方法概述

随着计算机技术的广泛应用和系统工程、优化工程、价值工程、人机工程等现代设计理论的不断发展，促使许多跨学科的现代设计方法出现，使混凝土泵车设计进入高质量、高效率的阶段。

1.计算机辅助设计（CAD）

计算机辅助设计是随着计算机及其外围设备发展而迅速形成的一门新兴的现代设计方法。

它的发展与应用，对提高设计质量和效率、提高产品的市场生存和竞争力发挥十分明显的作用。

电子技术和计算机技术的发展使计算机辅助设计硬件设备性能得以提高，各种硬件设备不仅已形成了产品，而且己成为CAD的一般配置。

目前，计算机辅助设计方法已成为工程技术人员进行创造性设计活动不可缺少的手段。

2.模块化设计

模块化设计是根据模块化原则，设计一些基本的模块单元，通过不同的组合形成不同的产品，以满足用户的多种需要。

混凝土泵车模块化设计以功能分析为基础，将混凝土泵车上同一功能的基本部件、元件、零件设计成具有不同用途、不同功能的模块，这些模块具有相同的连接要素，可以互换，选用不同的模块进行组合可形成不同类型和规格的产品。

3.有限元设计

有限元设计是根据变分原理求解数学、物理问题的一种数值计算方法。

它能整体、全面、多功能随意组合，进行静力、动力、电场、磁场等分析。

对完成结构复杂的系统分析十分有效，现己在混凝土泵车机结构计算中应用。

4.优化设计

优化设计方法可根据产品要求，合理的确定和计算各种参数，以期达到最佳的设计目的。

5.动态仿真设计

国外近年来在混凝土泵车设计中采用了动态仿真设计的新方法，即用计算机对机构与结构在各种工况下承受载荷进行运行状态随时间变化过程的仿真模拟，得到仿真输出参数和结果，以此来估计和推断实际运行的各种数据，并在对混凝土泵车进行动态分析计算时用。

2技术参数确定

2.1主要性能参数

混凝土泵车的主要性能参数是泵车工作性能指标，也是设计的依据，主要包括作：

理论输送量、最大混凝土压力、布料杆可达高度、布料杆可达深度、前支腿横跨距、后支腿横跨距、支腿纵跨距、输送管管径、布料杆旋转范围、满载总质量、第一轴轴荷、第二、三轴轴荷等。

2.2混凝土泵车参数的确定

参考同类型产品技术参数初定主要技术参数如表2-1所示：

表2-1混凝土泵车主要技术参数

 理论输送量（m3/h）

138/90 

最大混凝土压力（MPa）

8.7/13

布料杆可达高度（m）

37.4

布料杆可达深度（m）

23.7

前支腿横跨距（mm）

6600

后支腿横跨距（mm）

7280

支腿纵跨距 （mm）

67.45

输送管管径 （mm）

1.33

布料杆旋转范围（°）

3.7

 满载总质量 （kg）

257.5

第一轴轴荷  （kg）

62.7

第二、三轴轴荷（kg）

194.8

3支腿形式及相关尺寸确定

3.1常见支腿结构形式

常见支腿结构特点上可分为四类：

1.蛙式支腿：

特点结构简单，液压缸数量少（一条腿一个液压缸）、重量轻。

由于支腿摇臂尺寸有限，支腿跨距就不能很大，蛙式支腿在小型机械上使用。

2.H式支腿：

此支腿外伸距离大，每一支腿有两个液压缸，即水平伸缩（或略带倾斜的）和垂直支承液压缸，支腿呈H形。

为保证有足够距离，左右支腿相互叉开。

H式支腿对地面适应性好，易于调平，广泛采用在中、大型轮式专用机械上。

但H式支腿高度高，影响作业空间。

同时，支腿必须与横梁固接，以保证支腿结构体系的稳定。

3.X式支腿：

X式支腿的垂直支承液压缸作用在活动支腿的中间，活动支腿外伸端直接支承在地面上，使支承更加稳定。

但X式支腿离地间隙小，在支腿向下运动时端部有水平位移。

4.辐射式支腿：

此结构适合大型轮式专用机械上，由于大型轮式专用机械支腿反力非常大，所以车架结构的高度大。

为了减轻车架重量，减少车架变形，将支腿做成辐射式，使回转支承装置承受的全部力和力矩直接作用在支腿结构上，这样处理可减轻整个底盘重量5-10%。

而对回转支撑装置处的变形可比通常的形式减轻一半左右。

综上选择常用的支腿结构型式辐射式支腿支腿。

3.2回转支承的相关参数

图3-1回转支撑简图

4最小安全跨距的确定

4.1混凝土泵车的最不利工作状况

混凝土泵车在作业时，由于臂架、液压缸、输送管以及输送管中混凝土的重量，作业时产生的震动，以及支撑面沉陷等原因，可能会造成失稳甚至倾翻事，因此混凝土的作业稳定性非常重要。

混凝土泵车的稳定性由车辆的自重、配重以及支腿的跨距来决定，当稳定性不足时容易产生事故，稳定性过大时则可能造成材料的浪费，丧失经济性，并且还会对车辆的行驶性能造成影响。

因此要通过计算来确定一个合理的跨距，既要保证车辆的作业安全性，又要保证良好的经济性，同时具有良好的行驶性能。

根据QCT252-1998中指出“稳定性计算应考虑最不利位置”。

根据这个原则对混凝提泵车的工作装快分析如下：

当混凝土泵车施工时，四条支腿召开以支撑地面，此时前后四条支腿支点的连线构成倾覆线。

对泵车其稳定