混凝土泵车的总体结构与参数计算土木工程.docx

1、混凝土泵车的总体结构与参数计算土木工程混凝土泵车结构与整车参数设计摘要混凝土泵车是一种灵活性好，效率高，便于移动的浇筑工程机械，可以把混凝土 从搅拌车里面吸走，然后送至指定的浇筑地点。在这个过程中，混凝土泵车的泵送机 构会利用压力将混凝土送至指定位置，它的输送管路可以水平或垂直移动，工作连续 性很高O本次毕业设计内容为混凝土泵车的结构与整体参数设汁，主要包括臂系统（布料 装置）和泵送系统。混凝土泵车的臂架系统相当于人的两只手臂，要具有跟拓的强度 和刚度。泵送系统则需要有很强的泵送能力，并且连续工作时的稳定性要好。本文的主要内容首先过混凝土泵车进行了介绍，包括其种类，国内外研究现状。随后对混凝土

2、泵车总体结构进行了设讣，主要针对泵车臂架系统（布料杆）、泵送机构（管路，活塞杆，液压缸）进行了设计，并进行了相关设计校核计算，最后结构均满 足设计要求。关键词：混凝土泵车；总体设计；臂架Design of Structure and Parameters ofConcrete Pump TruckABSTRACTConcrete pump truck is a kind of construction machinery with good flexibility, high efficiency and easy to move It can suck concrete from mixer

3、 truck and send it to the designated pouring place. In this process, the pumping mechanism of concrete pump truck will use the pressure to send concrete to the designated position, its pipeline can move horizontally or vertically, and the work continuity is very high.This graduation project is about

4、 the structure and overall parameter design of concrete pump truck, mainly including arm system (distribution device) and pumping system. The boom system of concrete pump truck is equivalent to the two arms of human beings, and it should have heel strength and stiffness Pumping system needs strong p

5、umping capacity and good stability in continuous operationThe main content of this paper first introduces the concrete pump truck, including its types, research status at home and abroad Then the overall stnjcture of the concrete pump truck is designed, mainly aiming at the boom system (distributor

6、rod), pumping mechanism (pipeline, piston rod, hydraulic cylinder) of the pump truck, and the related design checking calculation is carried out. Finally, the structure meets the design requirements.Key words： Concrete Pump Truck; General Design; Boo摘要 1ABSTRACT 2目录 错误!未定义书签。1混凝土泵车简介 11混凝土泵车的结构与分类 1

7、1.2国内外研究现状 21.3本文主要研究内容 32混凝土泵车总体结构设计 42.1总体结构设计 42.2泵车底盘 42.3泵送装置 5231主要缸体 62.3.2洗涤室 72.3.3 料斗 72.3.4分配阀 82.3.5搅拌机构 102.3.6 配管 112.4布料装置 123混凝土泵车泵送装置设计 143.1管路长度及泵送阻力计算 143.2泵送压力计算 153.3活塞杆设计 163.4限位油缸的设计 164布料装置设计 174布料装置的种类 174.2布料杆的节数与折叠方式 184.3布料范围 204.4臂架箱型结构分析 204.5臂架系统结构设计 214.5.1第五臂架设计 224.

8、5.2第四臂架设计 244.5.3第三骨架设计 264.5.4第二骨架设计 294.5.5第一骨架设计 305回转支承设计 335回转支承的结构 335.2回转支承选型 335.3外载荷的确定 346全文总结 37参考文献 38致谢 40混凝丄泵车结构与整车参数设计混凝土泵车结构与整车参数设计1混凝土泵车简介随着我国社会主义事业的蓬勃发展和近年来一带一路战略的展开，我国已经成为 了世界上名副其实的基建大国。开山，修路，架桥等各种复杂的工程在国内已经不算 难事。提到基建，就不得不用到混凝土，近儿年来，我国的混凝土市场需求量也在日 益增加。将混凝土运送到一定高度、一定距离的某个位置就需要用到混凝土

9、泵车了。 混凝土泵车是一种灵活性好，效率高，便于移动的浇筑工程机械，用处十分广泛。因 此，对混凝土泵车的研究就十分必要。1.1混凝土泵车的结构与分类在所有的工程机械中，混凝土泵车非常的特殊，它作为一种特殊的工具，可以把 混凝土从搅拌车里面吸走，然后送至指定的浇筑地点。这个过程为：混凝土泵车将混 凝土从搅拌车里面吸入磴缸中，然后利用内部液压活塞的往复运动将混凝土推送出去, 这个推送的路径山安装在臂架上的输送管路决定。我国LI前混凝土泵车的施工越来越 普遍，大大的减轻了劳动工人们的施工强度，也加快了每一处建筑工地的建设进度。混凝土泵车总体来说是以普通的专用汽车底盘为承载基础。在专用汽车的底盘基 础

10、上乂集成了自身的儿大系统。主要包括上车总成、下车总成、液压系统、电气系统 以及泵送系统。其中的上车总成中，乂包含了一系列的子系统，主要有转台、节臂、 连杆机构、变幅油缸、布料杆及销轴等部件。与此同时，下车总成也山底盘、底座、 副车架、回转机构这四大子系统构成。各个部分的协调运转才能实现泵车的泵送，布 料等功能。混凝土宝泵车的种类十分繁多，划分的方式也非常多，可以按照臂架长度分类， 泵送流量分类，泵送方式分类，臂架的折叠方式分类以及分配阀门的种类分类。常见 的活塞式混凝土泵和挤压式混凝土泵就是按照泵送方式进行分类的。混凝土泵车的发 展初期主要采用活塞式。还有一种挤压式混凝土泵，这种泵的排量没有前

11、儿中泵大，并且输送距离也没有活塞式的远，因为应用比较少。衡量混凝土泵车的性能参数有很多，主要可以分为三大类：泵送系统参数，臂架 系统参数以及底盘及整车参数。具体主要包括：混凝土输送的相关参数，如流量，最 大泵送高度，距离，泵送范围等；整车的轴距、轮距、最高行驶速度、最小转弯半径、 前悬、后悬、整车质量、整车外形尺寸等。仁2国内外研究现状国内关于混凝土泵车的分析的文献有王永伟的IPF. 85B型混凝土泵车的动力分 析，文中主要釆用了 CAE仿真技术与实验相结合的方法对混凝土泵车进行了模态分 析GJ岳明明在其研究中利用理论方式对混凝土泵车进行了动态分析并得出了相应的 理论计算公式I却。东北大学的冯

12、升华对在研究中进行了混凝土泵车的动态仿真分析以 及对某些特殊部件的有限元分析I刑。关云轩在其研究中对混凝土泵车进行了稳定性计 算和参数化图形绘制1却。2004年，富娜利用计算机仿真技术完成了以下儿点重要工作：完后了混凝土泵车 布料机构的的仿真与运动包络图，最后完成了混凝土泵车的性能曲线仿真。2008年，程起利用计算机技术，在Windows平台上，采用Visual Basic语言编写 了相关程序，对混凝土泵车进行了 CAD系统的开发，对系统进行了仿真，最后可以 根据仿真结果进行先关参数优化设计。国外对混凝土泵车的研究起步很早。在二十世纪初，德国等欧洲国家以及美国都 成功提交了混凝土泵的相关专利技

13、术。德国在世界上最早开始生产混凝土泵车，在 1985年前后，德国施德达发展了 16米到52米共十三种混凝土泵车而且将这些产品规 范系列化。在第二次世界大战之后，美国的混凝土泵车行业才开始迅猛发展，这也得 益于政府对于相关技术的开始重视，在此期间，美国也诞生了大量的混凝土泵制造企 业，从而成立了美国混凝土协会并且制定了相关法规与标准。但是日本就有点例外， 日本国土狭窄，平原地区也不多，受地形的限制，道路以及场地建筑密集限制，日本 的泵车都是较小的车型，走得是小而精路线。我国对混凝土泵车的研究开始于二十世纪八十年代初期，主要技术从日本开始引 进。到如今，整个混凝土泵车行业也经过了三十余年的发展，企

14、业的技术水平，研发 生产制作能力都有了大幅进步。U前我国境内能够生产混凝土泵车的企业主要集中在了十儿家，这十儿家企业的 产量就已经占据了国内所有产量的百分之九十以上。由于我国的基础建设在进入二十 一世纪以后才大规模发展，所以在2000年以后，混凝土泵车的产销量都进入了一个爆 发期。从不到一百量发展到了儿白辆，增长了十余倍。但是在另一方面，虽然产量如 此巨大，很多大总成零部件仍然是需要从国外进口，自主硏发生产制造能力缺乏。大 多数厂家都没能实现国产化。今后随着技术的发展，泵车上的关键零部件将会逐渐进 行国产化生产。仁3本文主要研究内容本次设计的主要目的就是根据参考资料，选择一种常见的混凝土泵车，

15、进行总体 结构、混凝土泵送装置、布料装置等部分的的结构设计，最后汁算和校核相关参数和 性能。2混凝土泵车总体结构设计2.1总体结构设计在如今这样一个重视知识产权保护的互联网信息时代，企业的各个专利技术也显 得越来越重要。在混凝土行业也是这样，各大企业在积累的一定的基础后，也开始投 入大量的时间和精力进行国产化的开发，研究出有自主知识产权的产品。但是混凝土 泵车本身的设计非常复杂，它需要对各个工作装置进行选型设计，还需要对相互关联 的各个装置之间进行技术参数的匹配。首先，混凝土泵车的总体结构如图2.21所示。整车动力总成、汽车底盘系统与上装组成了混凝土泵车的主要结构。动力总成就 是基础车的发动机

16、与变速器系统。汽车底盘系统包括转向，传动，制动等系统。上装 总成就是布料机构，泵送系统等。2. 2泵车底盘混凝土泵车的底盘都是基于普通的货车底盘改装而来。类似于非承载式车身的车 架结构，所有的工作附件都要安装在车架上（底盘）。所有的工作装置都要具有运动空 间和装卸空间，底盘的强度还要足够高，以便承受相应负载，所以底盘的选用十分重 要。首先该底盘要满足各个工作装置的安装布置，其次要满足整个动力系统的功率需混凝丄泵车结构与整车参数设计求，最后是要具有相应的强度。本次设计中选用东风商用车作为基础车型底盘，其主要参数如下:表1.1东风汽车底盘参数排放标准国五发湖几发动机率朋速199kw/243kw/2

17、100rpm混凝土泵车的驱动系统通常釆用图2.2所示的取力传动装置。发动机是唯一动力 来源。混凝土泵车的油泵、液压系统等都是靠发动机传递给变速箱再传递给分动箱的 动力。1 -发动机和变速箱 2-搅拌系统油泵 3-主油泵 4-万向节5-分动箱 6-拉杆 7-万向节 8-臂架油泵 9-后桥图2.2取力传动装置2. 3泵送装置泵送装置就是混凝土泵车中为混凝土的吸注提供动力的机构。它的动力来源仍然是汽车发动机，通过一系列的传动机构，将动力送至泵送系统。从而实现混凝土的浇筑工作。整个泵送系统的组成部分主要有主油缸、混凝土缸、洗涤室、拉杆和栓活塞。2. 3.1主要缸体主油缸：为了提高耐腐蚀性能，在活塞杆的

18、表面还需要进行镀铭处理，因为它经 常会与油和水接触，所以耐腐蚀性很重要。混凝土缸：输送缸的耐腐蚀能力也很重要，基于此，输送缸通常用无缝钢管制成, 送缸内壁与混凝土、水长期接触并且内墜也要进行镀铭处理，或者釆用别的更佳的方 式输送缸内壁的抗化学性能。絵活塞：活塞密封体要具有很强的耐磨损能力，所以活塞密封体通常会用耐磨的 聚氨酯制成。如图2.3所示。图2. 3磴活塞限位油缸：限位油缸起到的作用是，在特殊的情况下，将压力油从油缸中卸载,从而让活塞退出，此时就可以对絵活塞进行维护检查或者更换。1 2 3 4 5l/ Q 1 J仍-d； = J125?9()2 = 86.7但是在设计时需要考虑活塞不能退回到水箱中，所以选取限位油缸的直径取90/777?/其防冲击能力F = PAA = 31.5x10 (0.092 一0.08672) = 1.84x 10 N。混凝上泵车结构与整车参数设计4布料装置设计4.1布料装置的种类混凝土泵车