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《山东大学》 2016年
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三桥50米泵车支撑部件的开发

于志家  
【摘要】:臂架式混凝土泵车简称混凝土泵车,是在载重汽车底盘上安装动力装置、泵送和搅拌装置、臂架装置以及其他辅助装置的机器。由于混凝土泵车的臂架具有可伸缩、回转等功能,同时汽车底盘可以自行移动、转场,具有泵送施工高效灵活的特点。因此,在现代混凝土施工中大都采用混凝土泵车进行泵送施工作业。二十世纪八十年代我国开始进行混凝土泵车的生产,当时的湖北建筑机械厂从日本引进技术进行泵车的生产,成为我国首家生产混凝土泵车的厂家,开启了我国混凝土泵车的制造进程。至今经过了三十余年的发展,我国臂架式混凝土泵车已经日臻成熟,产品的设计水平、生产制造能力、产品质量及全球市场占有率等都有了很大的提高。国内大规模的基础设施建设以及商品混凝土的蓬勃发展,促进了混凝土输送机械的高速发展。国内混凝土机械企业也因此从产值及产量上跃居世界工程机械企业前列。在展示各自技术实力的同时,国内市场主流厂家也投入大量的资金和精力在结构轻量化的研究与应用、碳纤维臂架技术、关键件的耐磨技术、臂架及整机的主动减震技术、系统的智能控制技术、结构疲劳研究等一批重大关键技术上,并取得了巨大的突破。在臂架系统方面,近几年三桥49米、50米泵车,四桥56米泵车相继推出,受到用户的普遍欢迎,并且销量增长迅速。泵送系统方面,输送缸的直径呈逐渐增大的趋势,从直径230mmm到260mm再到280mmm,同时理论泵送方量目前最大已经达到200m3/h。同时通过采用新的耐磨材料、新制造工艺以及新的产品技术,解决了泵送系统易损件磨损过快、产品使用寿命过短、易损件更换过于频繁等产品质量问题,大大提高了产品的使用寿命。在混凝土泵车的节能技术方面,通过计算机自动根据负荷情况设定匹配的耗油模式,使泵送时整机的油耗进一步降低,从而为用户节约大量的产品使用成本。在产品的智能化及自动化方面,混凝土泵送系统的自动高低压切换技术、泵送排量无级调节技术、功率匹配技术、防倾翻控制技术以及自动退活塞技术等已经得到了广泛的应用。未来,混凝土泵车将朝着智能臂架、防倾翻保护、故障自诊断等高智能及可靠性方面持续发展。本文以三桥50米泵车支撑部件的开发为例,首先介绍了目前行业内几种常见的支腿结构形式,并逐一分析了各种结构形式的优劣势,最终选择了前X后摆式支腿结构。然后对臂架折叠状态、全伸状态的合重心进行了计算,计算了下车部分的合重心,进行了臂架折叠状态时整车合重心的计算,确定了支腿的展开长度尺寸。通过对臂架全伸状态整车稳定圆的求解,确定了泵车的前后跨距及纵跨距。通过图示法对支腿最大支反力的工况进行了分析,并在此工况下求解前、后支腿的最大支撑反力,并进行了支腿内力的分析以及剪力、弯矩的计算,做出剪力、弯矩图。其次,依据已知的图纸、数据,利用PROE建立三维模型,将模型导入Ansys有限元分析软件中,然后对曲面模型进行参数的设定。通过ANSYS Workbench模块直接对模型进行网格划分。在约束时,将支腿与底架连接处采用铰点约束来代替底架对支腿产生的作用,用一根弹簧来代替支腿与底架联接的油缸,把前面计算得到的支腿反力加载到垂直油缸安装孔处,然后通过ANSYS Workbench求解,得到该工况下支腿整体应力分布云图、变形云图和屈曲云图。然后对计算结果进行分析,最终前、后支腿的应力、变形及屈曲均符合产品设计要求。然后依据QC/T 718-2008《混凝土泵车》及GB/T26409-2011《活动式混凝土泵》中的试验要求,分别进行整车全支撑抗倾翻稳定性试验、整车右单侧支撑抗倾翻稳定性试验、整车抗倾翻稳定性试验时活动支腿抬起量测量。对上面三个试验所测结果进行记录并分析,最终得出结论:该款泵车的抗倾翻稳定性符合国家验证规范要求。为检测支撑部件的实际应力是否达到设计要求,进行了结构应力试验。对多种不同工况均进行了测试,经过测试得出结论:各测点的应力值满足设计要求。最后,对论文及实验的整体工作进行了总结,本文所做的理论计算、软件分析、实验测试工作,为今后的泵车支撑部件的研究提供了大量的理论依据和实测方法,并且在实际工作中得到了应用。
【学位授予单位】:山东大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TU646

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