25米混凝土泵车悬臂与车架组件建模及有限元分析
摘要
随着国民经济的快速发展，建筑结构的的大型化和复杂化对混凝土机械提出了越来越高的要求。具有众多优点和较高经济效益的混凝土泵车得到了普及和应用，混凝土泵车已成为当今建筑施工企业必不可少的专用设备。本文首先介绍了混凝土泵车的结构和特点，重点对混凝土泵车的回转机构和回转液压部分及臂架进行了设计；同时对回转头部件与油缸相连的部件进行了强度校核，并根据泵车零部件标准确定了回转头的主要尺寸及组成部件。回转机构采用液压马达驱动减速器带动回转支承进行旋转，回转头安装在回转支承上随着回转支承转动，从而带动臂架在回转平台上在0~360°范围内转动，臂架展开收拢及其混凝土浇注时定位均是由变幅油缸推（拉）动变幅机构的运动来实现的。最后对25米混凝土泵车悬臂与车架组件建模及ansys有限元分析设计.
关键词：混凝土泵车；回转机构；回旋驱动部分；ansys有限元分析
Abstract
With the rapid development of the national economy, the large scale and complexity of the building structure put forward higher and higher requirements for the concrete machinery. The concrete pump car with many advantages and higher economic benefits has been popularized and applied, and the concrete pump has become a necessary special equipment for the construction enterprises. This paper first introduces the structure and characteristics of the concrete pump car, focuses on the design of the rotary mechanism, the revolving hydraulic part and the arm frame of the concrete pump car, and checks the strength of the parts connected to the back part and the cylinder, and determines the main dimensions and components of the revolving head according to the spare parts standard of the pump car. The rotary mechanism uses the hydraulic motor to drive the decelerator to drive the rotary support to rotate. The rotary head is mounted on the rotary support and rotates with the rotary support, thus driving the arm frame to rotate on the rotary platform in the 0~360 degree range, the arm frame is closed and the concrete casting is positioned by the variable amplitude cylinder to push and change the amplitude mechanism. The movement is achieved. Finally, the modeling and ANSYS finite element analysis of the cantilever and frame components of concrete pump truck are carried out.
Key words: concrete pump truck, slewing mechanism, gyration drive part, ANSYS finite element analysis
目录
摘要 I
Abstract II
1 绪论 1
1.1 概述 1
1.2 国内外混凝土泵车的发展概况 1
1.2.1 国外混凝土泵车的发展概述 1
1.2.2 我国混凝土泵车的发展概况 2
1.2.3 混凝土泵车技术的发展趋势 3
1.3 混凝土泵车的选择与技术管理 3
2泵车的基本组成及主要技术参数确定 5
2.1 混凝土泵车的基本组成与构造 5
2.1.1 混凝土泵车基本组成 5
2.1.2 混凝土泵车构造 5
2.2 主要性能参数的确定 6
3 混凝土泵车总体结构设计方案 7
3.1 底盘系统设计与选型 7
3.2 泵送系统设计 7
3.3 臂架系统设计 8
3.3.1 臂架系统分析 8
3.3.2 臂架形式设计 8
3.3.3 臂架变幅机构及液压油缸的设计 8
3.4 支腿油箱设计 8
3.5 回转机构设计及回转台选型计算 9
3.5.1 回转轴承的选型计算 9
3.5.2 回转减速机的选型计算 9
3.5.3 回转限位装置设计 9
3.6 操纵控制系统设计 10
4 回转机构设计 11
4.1回转机构与回转支承装置简述 11
4.1.1 全回转机构由三部分组成： 11
4.1.2 回转支承装置的类型 12
4.1.3 回转机构的布置型式选择 12
4.2 回转支承装置的选择 13
4.2.1 载荷的确定 13
4.2.2 回转支承装置的受力分析 13
4.2.3 回转支承装置的强度计算 15
4.2.4 回转支承联接螺栓选型及强度校核 16
4.3 回转驱动装置的传动分析 18
4.3.1 回转阻力矩计算 18
4.3.2 马达轴回转功率 20
4.3.3 回转小齿轮设计（参照机械设计手册齿轮设计） 20
4.4 减速器的选择(参照减速机设计选用手册 张展编) 23
4.4.1 明确选择所需技术要求 23
4.4.2 根据机械强度选规格，应满足: 23
4.4.3 校核热功率，应满足： 23
4.4.4 校核瞬时尖峰载荷 23
5 基于ANSYS的车架有限元建模 24
5.1 有限元法简介 24
5.2 ANSYS软件简介 26
5.3 车架几何模型建立 26
5.3.1车架几何模型简化 26
5.3.2 车架几何模型建立 27
5.4 车架有限元模型建立 28
5.4.1 网格划分前处理 28
5.4.2 车架有限元网格的划分 29
6 车架有限元静态分析 30
6.1 混凝土泵车车架刚度理论 30
6.1.1 混凝土泵车车架弯曲刚度 30
6.1.2 混凝土泵车车架扭转刚度 30
6.2 车架载荷分类与处理 30
6.2.1 静载荷 30
6.2.2 动载荷 31
6.3 车架工况的有限元分析 31
6.3.1 满载弯曲工况 31
6.3.2 满载扭转工况 32
6.3.3 紧急制动工况 33
6.3.4 紧急转弯工况 34
7 车架有限元模态分析 35
7.1 模态分析简介 35
7.2 模态分析基本理论 36
7.3 车架的模态分析 36
7.4 车架模态分析结果评价 41
参考文献 43
1 绪论
1.1 概述
混凝土泵车是在拖式混凝土输送泵的基础上发展起来的一种专用机械设备，混凝土泵车的应用，将混凝土输送和浇注工序合二为一，节约了时间，节省了劳动力；同时完成水平和垂直输送，省去了起重环节，不需再设混凝土中间运转，保证了混凝土质量，与混凝土运输车相配合，实现了混凝土输送过程完全机械化大大提高了运输效率。
混凝土泵车是将混凝土泵安装在混凝土泵车底盘上，利用柴油发动机的动力，通过动力分动箱将动力传给液压泵，然后带动混凝土泵工作。混凝土通过布料杆，可送到一定的高度与距离。对于一般性的建筑物施工，混凝土泵车有着独特的优越性，它移动方便，输送幅度与高度适中，可节省一台起重机，因此在一般建筑工地很受欢迎。
1.2 国内外混凝土泵车的发展概况
1.2.1 国外混凝土泵车的发展概述
混凝土泵的研究最早开始于德国，1907年德国就开始研究混凝土泵，并取得专利权。此后，1913年美国制造出混凝土泵样机也取得专利。1932年荷兰人库依曼制造出卧式缸的库依曼型混凝土泵，成功的解决了混凝土泵的构造原理问题，大大提高了工作的可靠性。此后混凝土泵即进入小规模的试用阶段。第二次世界大战之，各国陆续开始经济恢复工作， 建筑工程规模日益扩大，混凝土泵的销路较好，应用日渐增多。五十年代中叶，联邦德国的托克里特公司首先发展了用水作为工作液体的液压泵，使混凝土泵车进入一个新的发展阶段。1959年，联邦德国的施维英(Schwing)公司生产出第一台全液压的混凝土泵，它用油作为工作液体来驱动活塞和阀，使用后用压力水冲洗泵和输送管。这种液压泵功率大、排量大、运输距离远，可做到无级调节，泵的活塞还可逆向动作以减少堵塞的可能性，因而使混凝土泵的设计、制造和泵送施工技术日趋完善。此后，为了提高棍凝土泵的机动性，在六十年代中期又研制了混凝土泵车，并配备了可以回转和伸缩的布料杆，使混凝土泵的浇筑工作更加灵活多变。在活塞式混凝土泵不断完善的过程中，美国的查伦奇一考克兄弟 (Chollenge-ookBors)公司于1963年又研制了一种新型的挤压式混凝土泵。这种泵的工作原理与活塞式混凝土泵迥然不同，它是利用转动的滚轮挤压软管中的混凝土混合物而进行输送的。混凝土泵按驱动方式分为活塞式混凝土泵和挤压式混凝土泵两种。活塞式混凝土泵是应用最早也是最有发展前途的一种混凝土泵。活塞式混凝土泵中，根据驱动力的不同， 又有机械式活塞泵和液压式活塞泵之分。挤压式混凝上泵在六十年代后期盛行，但是由于这种混凝土泵的排量较小，输送距离不如活塞式大，因而应用逐渐减少。混凝土泵根据能否移动以及移动的方式，分为固定式、拖动式和混凝土泵车式。
参考文献
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