混凝土輸送泵車臂架系統(tǒng)設計說明書

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1、. 圖書分類號： 密 級： 畢業(yè)設計（論文） 混凝土輸送泵車臂架系統(tǒng)設計 CONCRETE PUMP TRUCK BOOM SYSTEM DESIGN 學生姓名 班 級 09機制學號 學院名稱 機電工程學院 專業(yè)名稱 機械設計制造及其自動化 指導教師 2013年 5月 22日 . . 徐州工程學院學位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明： 所呈交的學位論文，是本人在導師的指導下，獨立進行研究工作所取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用或參考的內(nèi)容外，本論

2、文不含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品或成果。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標注。 本人完全意識到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔。 論文作者簽名： 　　 　　日期： 　　 年 　月　 　日 徐州工程學院學位論文版權協(xié)議書 本人完全了解徐州工程學院關于收集、保存、使用學位論文的規(guī)定，即：本校學生在學習期間所完成的學位論文的知識產(chǎn)權歸徐州工程學院所擁有。徐州工程學院有權保留并向國家有關部門或機構送交學位論文的紙本復印件和電子文檔拷貝，允許論文被查閱和借閱。徐州工程學院可以公布學位論文的全部或部分內(nèi)容，可以將本學位論文的全部

3、或部分內(nèi)容提交至各類數(shù)據(jù)庫進行發(fā)布和檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復制手段保存和匯編本學位論文。 論文作者簽名： 　　 導師簽名： 　　 日期： 　　 年 　月　 　日 日期： 　　 年 　月　 　日 . 摘要 混凝土泵車是通過管道依靠壓力輸送混凝土的施工設備，它能一次連續(xù)地完成水平輸送和垂直輸送，工作強度極大。而臂架系統(tǒng)是混凝土泵車重要的工作部件之一，要求臂架系統(tǒng)具有較高的整體剛度和強度、良好的工作適應性和可靠性。泵送系統(tǒng)要有較強的泵送能力和系統(tǒng)穩(wěn)定性。 本文主要針對泵車臂架系統(tǒng)、

4、液壓驅(qū)動系統(tǒng)及泵送電氣控制進行了設計。制定了臂架系統(tǒng)設計方案以及相關元件選型方案，確定了相關結(jié)構參數(shù)，運用CAD和PROE畫圖軟件進行相關圖紙的繪制。 本文分析了泵車泵送系統(tǒng)的特點，針對泵車的臂架系統(tǒng)以及泵送系統(tǒng)的液壓回路進行設計，進行了相關構件的強度校核。 關鍵詞 泵車；CAD；液壓系統(tǒng)； Abstract The concerte pump truck is one of construction facility that transport concrete by virtue of pre

5、ss throuth the pipe and it can transport the concrete with horizontal and vertical continuously.Its work strength is very high.The boom system is one of the very important equipment in concrete pump.It must have high strength and stiffness, good working adaptability and reliability. Pump system need

6、 have strong pump ability and stability . This paper designed the boom system、pump system and electrical control. Developed boom system design and component selection program to determine the structural parameters, the use of CAD and PROE drawing software drawing drawings. This paper analyzes the

7、characteristics of the pump pumping system, designed for the hydraulic circuit of the pump truck boom system and a pumping system, a member of the strength check. Keywords Concrete pump CAD Hydraulic system . 目 錄 摘要 I Abstract II 1 緒論 1 1.1 概論 1 1.2 混凝土輸送泵車的發(fā)展概況 1 1.2.1 混凝土

8、泵車國外發(fā)展概況 1 1.2.2 混凝土泵車國內(nèi)發(fā)展概況 2 1.3 混凝土輸送泵車的研究現(xiàn)狀 3 2混凝土輸送泵車基本組成及主要參數(shù)確定 4 2.1 混凝土輸送泵車的基本組成與構造 4 2.2 混凝土輸送泵車工作原理 4 2.3 主要性能參數(shù)的確定 5 2.4 混凝土輸送泵車型號的定義 6 3 混凝土輸送泵車臂架系統(tǒng)的分析 8 3.1臂架系統(tǒng)的作用和結(jié)構 8 3.1.1 作用 8 3.1.2 結(jié)構和組成 9 3.2 臂架結(jié)構具體分析 9 3.2.1 臂架箱型結(jié)構分析 9 3.2.2 臂架材料及焊接方式 10 3.3 臂架的變幅機構 11 4 混凝土輸送泵車臂架

9、系統(tǒng)的臂架具體設計 14 4.1 臂架系統(tǒng)中的部分重量計算 14 4.2 第四臂架的設計 14 4.3 第三臂架的設計 16 4.4 第二臂架設計 18 4.5 第一臂架設計 19 4.6 各臂架具體尺寸的核算 20 4.7 連桿的設計 20 4.8 轉(zhuǎn)臺的簡單設計 21 4.9 proe繪出的實體圖 22 5 液壓系統(tǒng)原理設計 22 5.1 混凝土輸送泵車液壓系統(tǒng)設計 23 5.2 液壓缸的選擇 24 5.2.1 臂架液壓缸的作用 24 5.2.2 活塞桿內(nèi)徑及缸徑計算 24 5.2.3 活塞桿的設計 26 5.3 其他液壓元件的選擇 28 5.3.1 工

10、作壓力的確定 28 5.3.2 泵流量的確定 29 5.3.3 泵功率的確定 29 5.3.4 液壓泵的選擇 29 5.3.5 回轉(zhuǎn)機構液壓馬達的選擇 29 5.3.6液壓控制閥的選擇 30 5.3.7輔助裝置的選擇 30 5.3.8油箱容量 30 5.5液壓系統(tǒng)性能驗算 30 5.5.1液壓系統(tǒng)壓力損失的驗算 30 5.5.2液壓系統(tǒng)總效率的驗算 31 5.6液壓油的性能要求 32 5.6.1粘度 32 5.6.2粘度指數(shù) 32 6 泵送機構設計 34 6.1管路長度及泵送阻力計算 34 6.2 泵送壓力計算 34 6.3活塞桿設計 35 6.4限位油缸

11、的設計 35 結(jié)論 36 致謝 37 參考文獻 38 . 1 緒論 1.1 概論 2012年中國重型工程機械總產(chǎn)值已達2萬億人民幣，在十二五規(guī)劃期間,我國重型工程機械行業(yè)產(chǎn)值平均增長率已達18%，在2015年,重型機械行業(yè)總產(chǎn)值爭取9000億元的目標。在重型工程機械領域,混凝土輸送泵車作為重要的設備之一,大量應用在基礎設施的建設上,特別是較大的建筑中,例如高樓、電力設施、路橋等,以其消耗相對較低、成本相對較低、施工周期相對較短、質(zhì)量相對較高、效率相對較高等優(yōu)點,在我國基礎建設領域逐漸成為不可或缺的關鍵設備。 混凝土輸送泵車是結(jié)構較復雜的工程機械擁有復雜的液壓

12、系統(tǒng)等,由于惡劣的工作環(huán)境導致了售后服務難度加大,維修成本提高,在如今快速發(fā)展的建設領域,機械的故障才導致的人員傷亡以及財產(chǎn)損失的比例不斷上升，工程機械故障服務體系的建立完善,己經(jīng)成為目前工程機械領域所面臨的重大難題。 1.2 混凝土輸送泵車的發(fā)展概況 自水泥發(fā)明以來,混凝土的實現(xiàn)更加簡單的輸送與澆注就成為關注的焦點,古老的建筑施工方法是使用吊斗,效率較低,根本滿足不了近代對工業(yè)化發(fā)展的需求,在1900年初，歐洲已經(jīng)開始對第一臺混凝土輸送泵車進行研究,但未進行推廣應用。到二十世紀中期，德國生產(chǎn)了全球第一臺拖式混凝土輸送泵依靠液壓驅(qū)動，自此拖式混凝土輸送泵進入了快速發(fā)展的時代,性能逐漸改進,

13、泵送的能力逐漸增強,如今,混凝土的泵送高度最高可達500多米,泵送的最長水平距離可達2000多米,最大的理論泵送量達250m3/h,生產(chǎn)效率大大提高,在高層建筑施工中較為明顯,己成為不可或缺的設備。盡管如此,在使用過程中,人們發(fā)現(xiàn)托泵的一系列缺點:準備要求太高,管道出口不能固定,工作量較大,設備利用率不高等。針對托泵的這些缺點,在1970年,制造出了第一輛混凝土輸送泵車具有直接運送，布料和泵送的功能。 1.2.1 混凝土泵車國外發(fā)展概況 在20世紀早期,德國就得到了混凝泵的專利,自此以后德國成為了全球制造混凝土泵車的龍頭國家。1927年,弗瑞茨.海爾一個德國工程師完成了第一臺混凝土泵車的開

14、發(fā),并將其帶入生產(chǎn)中。二戰(zhàn)以來,各國經(jīng)濟不斷恢復, 擴大了基礎設施的建設規(guī)模,大大拓寬了混凝土泵車的市場,從而使混凝土泵車快速發(fā)展。1930年后,德國發(fā)明了“立式單缸球閥活塞泵”，改變了混凝土泵模擬水泵生產(chǎn)的格局,提高了工作性能。在1959年,聯(lián)邦德國的施文英公司發(fā)明了一臺混凝土泵，該泵車使用了全液壓的模式,液壓系統(tǒng)成為了混凝土輸送泵車的動力源, 使用液壓動力來驅(qū)動活塞工作和開關閥門以及最為重要的混凝土的運送，這種泵的優(yōu)點有較大的功率,較大的泵送排量,相對較遠的輸送距離,無級調(diào)節(jié)以及泵的活塞可做返向動作,降低了混凝土泵的堵塞概率,使混凝土泵的生產(chǎn)和施工技術逐漸得到完善,自此,混凝土泵進入了應用

15、階段并得到快速的發(fā)展。 德國是混凝土泵車的制造強國,擁有大批規(guī)模較大、技術水平普遍較高的混凝土泵車生產(chǎn)企業(yè),樸茨邁斯特公司是混凝土泵制造的代表,全球聞名的建筑機械制造商,因其專利技術一一C型閥而著稱,在中國又被稱為大象公司。在1985年成立,主要從事混凝土泵車、托泵的生產(chǎn)。大象公司混凝土泵車的特點:臂架折疊絕大部分為M型、泵送排量超過一般泵車、型號較多，主要采用的支腿型式分為X型支腿、前擺式多級伸縮支腿等。上海施維英公司成立于1995年,其開發(fā)的泵車臂架長度范圍17～62米之間,臂架大多是4節(jié)、結(jié)構較靈活輕巧。而分配閥可分為:S閥和群閥。日本的石川島重工集團于1950年開發(fā)出了第一輛混凝土泵

16、車,主要引進了德國陶克萊特的技術。而日本的另一家公司三菱也引進了德國施維英的生產(chǎn)混凝土泵技術。 1.2.2 混凝土泵車國內(nèi)發(fā)展概況 混凝土輸送泵車在中國的發(fā)展，主要得益于中國經(jīng)濟的告訴發(fā)展，為了保障基礎工程建設的安全和快捷，以及對環(huán)境質(zhì)量的保護。我國規(guī)定不允許在城市里直接攪拌混凝土，混凝土輸送泵車的應用得到了強制的推廣。 自改革開放以來，基礎設施建設以及房地產(chǎn)的開發(fā)都需要使用大量的混凝土，混凝土的快捷使用更加引起了人們的關注，20世紀初，國家建設部要求了企業(yè)的混凝土泵車的數(shù)量，強制規(guī)定一級企業(yè)必須要有4臺，二級企業(yè)必須要有2臺，并逐漸減少在城市里攪拌混凝土，自2010年起，我國大力發(fā)展房

17、地產(chǎn)以及高鐵等項目更加促進了混凝土輸送泵車的生產(chǎn)和發(fā)展。 我國開始于1979年最早使用混凝土輸送泵車，上海寶鋼引進日本的混凝土進行施工。從1982年開始，湖北建設機械廠是我國第一家混凝土泵車制造廠，主要引進日本“石川島”的臂架生產(chǎn)技術，自此湖北建設機械廠成為國內(nèi)。隨著房地產(chǎn)以及基礎設施的建設發(fā)展，泵車的需求遠遠大于供應量，生產(chǎn)泵車的公司也快速發(fā)展和建立，但臂架部分都是依賴進口，如中聯(lián)重科、遼寧海諾引進意大利的臂架，安徽星馬引進日本極東的臂架，徐工機械引進普茨邁斯特的臂架等，目前自制為主和進口為輔的制造配套模式占據(jù)了主流。從1999年起三一重工自行開發(fā)37米的臂架的混凝土輸送泵車，成為國內(nèi)最先

18、開發(fā)長臂架混凝土輸送泵車的公司。目前我國混凝土泵車制造企業(yè)有幾十家，大部分市場主要集中在三一重工、中聯(lián)重科、徐工機械、山東龍工、廈工，其中三一集團約占市場份額的50％以上。其中三一重工在2000年啟動了自主生產(chǎn)長臂架混凝土輸送泵車的計劃,到現(xiàn)在已取得較好的成績，逐漸成為國內(nèi)企長臂架生產(chǎn)企業(yè)的龍頭企業(yè)。如圖1-1所示為三一重工自主生產(chǎn)的混凝土輸送泵車。 圖1-1 37米混凝土泵車實物圖 1.3 混凝土輸送泵車的研究現(xiàn)狀 混凝土輸送泵車的臂架部分是泵車結(jié)構中的重要部件,由于泵車常常在惡劣的環(huán)境工作,臂架結(jié)構的復雜性，多樣的受力情況，引起臂架出現(xiàn)開裂甚至斷裂的情況，導致機毀人亡的

19、最壞結(jié)果。在臂架系統(tǒng)方面，臂架長度往往制約了臂架的施工范圍和施工面積的大小以及施工效率。當然臂架也不是越長越好，臂架長度的越長，車輛對地盤尺寸的要求也越大，對施工過程的施工場地要求也很大，臂架的靈活性也將隨之降低。但是，在科學技術不斷發(fā)展的今天，臂架結(jié)構也將變的更長和更智能。在1972年前后，國際上多數(shù)混凝土泵車臂架長度大都在20米左右，到了九十年代乃至今天37米長度的臂架成為了主流。目前，中聯(lián)重科生產(chǎn)的101米超長臂架，成為全球最長泵車。為了在狹窄的空間進行施工，普遍采用Z形、M形和綜合型等多節(jié)臂折疊方式，使得施工更加靈活，更便于狹窄施工場所施工。 2混凝土輸送泵車

20、基本組成及主要參數(shù)確定 2.1 混凝土輸送泵車的基本組成與構造 混凝土泵車有不同的類別，但是其基本組成是一樣的，混凝土泵車主要由底盤、臂架系統(tǒng)、泵送機構、轉(zhuǎn)塔、液壓系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)六大部分組成，如圖2-1所示 圖 2-1 混凝土輸送泵車基本組成 其中底盤由汽車底盤、汽車分動箱和汽車付梁等組成的； 臂架系統(tǒng)由各節(jié)臂架、各節(jié)臂架連桿、臂架油缸和臂架連接件等部分組成，本文將對臂架系統(tǒng)進行詳細設計； 轉(zhuǎn)塔由基座轉(zhuǎn)臺、回轉(zhuǎn)部件

21、、固定轉(zhuǎn)塔（連接架）以及支撐部件等部分組成； 泵送機構由油缸、水箱、輸送缸、砼活塞、料斗、S閥總成、擺搖機構、混凝土出料口、臂架配管等部分組成； 液壓系統(tǒng)可分為兩個部分包括泵送液壓系統(tǒng)和臂架液壓系統(tǒng)； 電氣系統(tǒng)主要由控制柜、遙控器及其它電器元件等部件組成。 2.2 混凝土輸送泵車工作原理 混凝土泵將安裝在汽車的底盤尾部，這可以使混凝土攪拌運輸車更加方便卸料。以37米混凝土泵車為例如圖2-2所示：混凝土攪拌車卸料到混凝土泵車料斗后，將從泵送機構壓送至輸送管，將從末端軟管（件15）排出到目的地。各節(jié)臂架是由自己的臂架油缸實現(xiàn)展開和收攏。其中第一臂架（件7）的仰角可在-10～90內(nèi)擺動，

22、第二臂架（件10）和第三臂架（件12）可在180范圍內(nèi)擺動，四節(jié)臂架將會依次進行展開，其中第四臂架（件14）的動作較為頻繁，它可以在180范圍內(nèi)擺動左右，在工作時末端的軟管應最大限度的靠近澆注部位，回轉(zhuǎn)馬達及減速機可以帶動整個臂架回轉(zhuǎn)使大軸承能夠繞固定轉(zhuǎn)塔作365旋轉(zhuǎn)。 1-泵送機構； 2-支腿； 3-配管總成； 4-固定轉(zhuǎn)塔； 5-轉(zhuǎn)臺； 6-1#臂架油缸； 7-1#1號臂架； 8-臂架輸送管； 9-2#臂架油缸； 10-2#2號臂架 11-3#臂架油缸；12-3#3號臂架；13-4#臂架油缸；14-4#4號臂架； 15-末端軟管 圖 2-

23、2 37米混凝土泵車工作示意圖 2.3 主要性能參數(shù)的確定 混凝土輸送泵車的主要性能參數(shù)是工作性能指標，也是設計的主要依據(jù)，混凝土輸送泵車的主要技術參數(shù)可分為兩部分包括專業(yè)技術參數(shù)和整車技術參數(shù)。技術參數(shù)則有混凝土排出量、混凝土泵送壓力及輸送距離、泵送能力指數(shù)、布料裝置工作范圍、整機外形尺寸等，如表2-1. 1.混凝土排出量是指泵車在單位時間輸送的凝土量：即混凝土泵車的生產(chǎn)率。一般可以通過調(diào)節(jié)發(fā)動機轉(zhuǎn)速或主液壓泵的流量來改變泵車的混凝土排出量。 2.混凝土輸送距離為混凝土泵能夠輸送的水平直管總長度。 3.泵送能力指數(shù)是指液壓活塞式混凝土泵工作時，出口的泵送混凝土壓力 與在此壓力下

24、的實際輸入量的乘積的最大值。 4.整機外形尺寸是指混凝土輸送泵車臂節(jié)數(shù)目及臂節(jié)長度，車全長及總寬總高。 表 2-1 混凝土泵車主要性能參數(shù) 理論輸送量 m/h 90 混凝土最大出口壓力 MPa 6.5 額定工作壓力 MPa 32 料斗容積 L 550 液壓系統(tǒng)型式 閉式 油缸缸徑行程 mm 1251250 液壓油冷卻 風冷 推薦塌落度 cm 12～23 最大布料高度 m 3

25、6 最大布料半徑 m 32 回轉(zhuǎn)角度 365 臂節(jié)數(shù)量 4 臂節(jié)長度 mm 8610/7760/7760/7700 展臂角度 100∕180∕180∕180 輸送管直徑 mm 135/125 壁厚 mm 6/6/7/10 末端軟管長度 mm 3000 臂架液壓缸工作壓力 MPa 33 動態(tài)試驗壓力 MPa 45 往返速比 1.37 活塞桿理論推力 MN 1.37 2.4 混凝

26、土輸送泵車型號的定義 混凝土泵車的表示方法如圖2-3所示。 圖2-3 混凝土泵車表示方法 在本設計中，將定義該混凝土輸送泵車型號為SY5601THB。 3 混凝土輸送泵車臂架系統(tǒng)的分析 3.1臂架系統(tǒng)的作用和結(jié)構 3.1.1 作用 臂架系統(tǒng)用于混凝土的輸送和布料。通過臂架油缸伸縮、轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)動，將混凝土經(jīng)由附在臂架上的輸送管，直接送到臂架頂端所在的澆注位置即澆注點。 下圖3-1是37米混凝土泵車臂架在一個固定點的某一平面內(nèi)的工作范圍圖，因為有回轉(zhuǎn)機構，故實際上可以形成一個立體空間

27、。 圖3-1 37米混凝土泵車臂架的工作范圍 3.1.2 結(jié)構和組成 臂架系統(tǒng)由四節(jié)臂架、連桿、油缸、和連接件等部分組成，詳見圖3-2 1-1#臂架油缸； 2-1#臂架； 3-鉸接軸； 4-連桿一； 5-2#臂架油缸； 6-連桿二； 7-2#臂架； 8-3#臂架油缸； 9-連桿三； 10-連桿四； 11-3#臂架； 12-4#臂架油缸；13-連桿五； 14-連桿六； 15-4#臂架 圖3-2 混凝土泵車臂架簡圖 3.2 臂架結(jié)構具體分析 3.2.1 臂架箱型結(jié)構分析

28、 臂架可以看為一個細長的懸臂梁，其主要載荷為其自重。它要求臂架強度大，剛性好，重量輕。為減輕臂架重量，提高臂架強度，剛度和穩(wěn)定性是改善臂架性能的主要目的?？刹捎脧姸容^高的材料，合理選擇截面形狀，使臂架自重減小，充分利用材料，正確的設計計算方法往往帶來事半功倍的效果。臂架有多種截面形式，如圖3-3所示，其中矩形截面是由翼緣板和和腹板焊接而成的。于其它截面相比，矩形截面的制造工藝簡單，具有較好的抗彎能力和抗扭強度。圖（b）的截面型式較好，整個臂架應力流暢，無明顯力流阻滯和應力集中，而且重量較輕，至于抗扭曲和截面的穩(wěn)定性可以通過焊接橫穿臂架兩側(cè)板的輸送管支撐件來解決。 圖3-3 臂架

29、箱型結(jié)構 故在本設計中將采用（b）型截面 3.2.2 臂架材料及焊接方式 泵車臂架鋼板采用具有細晶粒超潔凈度、高均勻性、高強度、高韌性和良好綜合性能的新材料瑞典SSAB公司的WELDOX960鋼板。 WELDOX系列鋼板是瑞典SSAB鋼鐵公司開發(fā)生產(chǎn)的超高強度鋼，集高強度與可焊性、長壽命于一身。在國內(nèi)得到了較快的發(fā)展應用，主要應用范圍：壓力鋼管、采礦設備礦用自卸車體和汽車起重機、橋梁、鐵路、帆船龍骨、大的拱梁、斗鏟的頂邊的框架和主要的高韌性部件等領域。重量的減輕，減少了產(chǎn)品的總重量。 瑞典的ED-FK1000高強焊絲將用來焊接高強度剛度，設計了WELDOX960高強鋼的混合

30、氣體保護焊工藝，在預熱℃、焊接線能量、層間溫度℃的條件下進行多道焊接。 具有高強度結(jié)構特點的鋼板的合金含量較低，碳當量也相對低，任何普通的電弧焊方法都將適用該鋼板的焊接，普通結(jié)構鋼板也可直接焊接其上。焊接WELDOX鋼板板的要求是：在焊接接頭處獲得良好的韌性和較高的強度。 在此，推薦的碳當量公式為： 鋼材的焊接性能將隨著碳當量的升高而變得惡劣，當CE值超過時，冷裂紋的敏感性將隨之變大，焊接時將要求進行預熱、后熱等一系列加工措施。當焊接結(jié)構鋼時，盡量避免冷裂紋的出現(xiàn)相當關鍵。在有應力出現(xiàn)的焊口有氫氣存在是造成出現(xiàn)冷裂紋的最大的原因。 當板厚大于10mm時，必須分多層焊接，第一

31、層用ER49-1進行打底焊，第二層焊滿，焊接溫度控制在℃之間，焊接速度為，電流為,電壓為,送絲的速度為。 預處理 所有需焊的焊縫焊前應確保焊道的干燥和清潔，表面決不允許殘留油液、水、鐵銹以及防銹漆，預熱后在焊縫區(qū)域使用鋼絲刷來清除積碳以及焊絲，在坡口及坡口周圍范圍內(nèi)需確保清理干凈，確定沒有破壞焊接性能的異物像鐵銹、油污、水和涂料。 WELDOX可不進行焊后熱處理，只在特殊情況下進行適當?shù)暮负鬅崽幚怼? 避免裂紋出現(xiàn)的方法有： （1） 確保焊接面相對的清潔和干燥。 （2） 減少構件內(nèi)部的應力。 （3） 焊后應進行適當?shù)南麣涮幚怼? （4） 焊后進行適當?shù)臒崽幚?。進行焊后熱處理主

32、要是焊接殘余應力的消除，高強的鋼焊后壁板不可進行焊后熱處理，熱處理直接導致接頭力學性能的降低，沖擊韌度也會降低。只有在特殊的情況并標明后，方進行焊后熱處理。 3.3 臂架的變幅機構 連桿機構的應用十分廣泛，它不僅在眾多工農(nóng)業(yè)機械和工程機械中得到廣泛應用，而且諸如人造衛(wèi)星太陽能板的展開機構、機械手的傳動機構、折疊傘的收放機構以及人體假肢等也等用有連桿機構。利用連桿機構還可方便地達到改變運動的傳遞方向、擴大行程、實現(xiàn)增力和遠距離傳動等目的。根據(jù)連桿機構中各構件間的相對運動為平面運動還是空間運動，連桿機構可分為平面連桿機構和空間連桿機構兩大類，當然，在工程機械中運用最多的為平面四連桿機構。連桿機

33、構中，其構件多呈桿狀，故常稱其構件為桿。 鉸鏈四桿機構是平面四桿機構的基本類型，其他型式的四桿機構可以認為是它的演化型式。在此臂架系統(tǒng)的四連桿機構中，舉1號臂架和2號臂架的連接為例，在此1號臂架將被視為固定不動的機架，2號臂架以及彎連桿可被視為連架桿，直連桿可被視為連桿。因2號臂架及彎連桿只做180范圍內(nèi)的擺動，故臂架系統(tǒng)的四連桿機構可被視為雙搖桿機構。 臂架系統(tǒng)主要有四節(jié)臂架、連桿、油缸以及連接件等鉸接組成的可完全折疊和展開的類似平面四連桿機構組成，因各臂架間轉(zhuǎn)動的順序和方向，臂架可分為不同的折疊形式，如M型（Z型）型、R型以及綜合型等。不同的折疊方式有不同的優(yōu)點。R型在結(jié)構上表現(xiàn)的更為

34、緊湊；而Z型臂架在打開和折疊方面的動作相對較快； 綜合型因吸取了雙方的特點而漸漸被人們廣泛的采用。但Z型折疊臂架在空間方面要求更低，而R型折疊臂架的結(jié)構布局較為緊湊等不同的優(yōu)點，臂架的Z型、R型及綜合型等多種折疊方式目前都在廣泛的使用。具體的見圖3-4 圖 3-4 臂架折疊形式 因為R型結(jié)構緊湊，Z型臂架在打開和折疊時速度較快，雖然在空間上可能有所限制，但對本設計影響不是很大。故而，本設計將選則R型進行設計。 在變幅機構的設計中應注意的問題，為了使四桿機構的桿長和擺動液壓缸機構

35、的液壓缸行程和液壓缸直徑達到最優(yōu)化， 應綜合考慮以下幾個要求： (1) 重心 由于混凝土輸送泵車自重大，若使其在折疊情況下結(jié)構緊湊，整個混凝土輸送泵車的重心應處于汽車底盤的中平面內(nèi)。 (2) 四桿機構 混凝土輸送泵車的四桿機構要避免死點， 要求傳動角合適， 傳動比適宜。 (3) 擺動液壓缸 要求液壓缸的行程、最大油壓及液壓缸的直徑適中。 (4) 構件不發(fā)生干涉 要求變幅機構的構件之間以及與立柱、折臂之間不發(fā)生干涉。 4 混凝土輸送泵車臂架系統(tǒng)的臂架具體設計 4.1 臂架系統(tǒng)中的部分重量計算 臂架的設計高度約為40m，設計應該從第四節(jié)臂架依次向

36、前，其載荷有管路的自重、混凝土重量、風載、慣性力其外加載荷如人力對末端軟管的拽引等。 輸送管路所用鋼管密度 輸送管路的單位長度重量： 普通混凝土表觀密度。 輸送管路中單位長度混凝土重量： 取末端軟管的長度為3m，重量為 4.2 第四臂架的設計 人對末端軟管的拽引力折合為F=500N 初步取臂架四的鋼板厚度為,由于其為薄壁箱型結(jié)構，為懸臂梁。如圖4-1所示。 圖4-1 薄壁箱型 由于臂架四的縱向截面非規(guī)則形狀。故估取， 可估算臂架四的單位長度重量： 式(4.1) 按臂架四長度為計算，臂架四的總重量為：

37、 式(4.2) 式(4.3） 臂架四的受力分析如圖4-2可知，各臂架鉸接處受力最大時，即是該臂架水平時。此時臂架的重心離鉸接點最遠，油缸的支撐力也是最大。 臂架四鉸接點附近的箱型結(jié)構強度計算： 鉸接點附近的箱型：； 臂架的抗彎強度計算： 式(4.4） 式(4.5) 臂架四的鉸接端最大拉應力計算： 式(4.6) 采用鋼板的抗拉強度滿足要求 圖4-2 臂架四受力圖 其中，；

38、； 建模，測算得 由此可得， 式(4.7） 估計動載系數(shù) 即臂架油缸四的最大推力負載為 式(4.8） 實際設計時，考慮油缸的負荷裕量，取第四臂架油缸的為的型號。按工程車輛液壓缸的標準選型即可。不再詳細設計。 臂架鉸接處用柱銷，尺寸按以下材料性能計算：取材料為SiMn鋼，抗拉強度，屈服點，斷后伸長率，鋼材退火或高溫回火供應狀態(tài)布氏硬度，，安全系數(shù)取。 橫向力F作用時， 若柱銷的直徑太小，對臂架的撕裂性顯著增加，因此，可以將此銷的尺寸加大，并作為空心銷，柱銷外徑尺寸定為。 4.3 第三臂架的設計

39、 第三臂架為折彎臂架，如圖4-3所示。 圖4-3 臂架三 由臂架折疊時空間上避免干涉，故第三節(jié)臂架設計為折彎式。折彎距離為 相應管路也應該滿足空間上不干涉的基本要求。 初定臂架三長度為，鋼板厚度為。 臂架三的箱型截面，，受力情況如圖4-4所示。 式(4.9） 估算連接件和油缸 式(4.10） 圖4-4 臂架三受力圖 ；； 式(4.11） 由余量和動載，所以取液壓缸型號為 臂架間鉸接處用柱銷 柱銷尺寸按以下材料

40、性能計算：取材料為SiMn鋼，安全系數(shù)取 橫向力F作用時， 式(4.12） 因此，柱銷尺寸定為 臂架的抗彎強度初步計算： ； 式(4.13） 式(4.14） 臂架三的鉸接端最大拉應力計算： 式(4.15） 采用鋼板的抗拉強度為 滿足抗彎強度，抗扭強度的計算如下： 式(4.16） 抗扭截面系數(shù)計算公式如下：

41、 式(4.17） 滿足抗扭強度要求。 要下半部分的私信我，還有proe圖和CAD圖 參考文獻 [1] 李慶暉. 混凝土泵車臂架強度分析與動力學仿真[碩士學位論文].吉林大學，2005 [2] 尹騰飛. 混凝土泵送系統(tǒng)液壓沖擊的理論分析與實驗研究[碩士學位論文].武漢理工大學，2006 [3] 張代明. 混凝土泵液壓換向系統(tǒng)仿真與高低壓轉(zhuǎn)換裝置的研究[碩士學位論文].西安建筑科技

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47、 7.2平面布置圖