《混凝土搅拌运输车CAD》由会员分享，可在线阅读，更多相关《混凝土搅拌运输车CAD（51页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、武汉汽车工业大学硕士学位论文混凝土搅拌运输车CAD姓名：刘学鹏申请学位级别：硕士专业：汽车设计与制造指导教师：金先龙19991101A b s t r a c tT h i sp a p e rd e a l sw i t ht h em i x i n gd e v i c eo ft h ec o n c r e t em i x e rv e h i c l e ，w h i c hp l a y sa ni m p o r t a n tr o l ei nu n l o a d i n 2a n dm i x i n g ，t h es t y l eo fv a n ei nt h
2、 ev e h i c l ew a sA r c h i m e d e ss p i r a l ，h o w e v e r , i td o e s n w o r kw e l l ，S Ol o g a r i t h ms p i r a lv a n e c o m e si n t ob e i n g ，n o w a d a y s ，t h em o s ti d e a lv a n ei sc o m b i n a t o r i a lv a n e T h et h e s i sd e s i g n saS e r i e so fs t a n d a
3、r dp r o d u c t sb v A u t o C A DD e v e l o p m e n tS y s t e m T h ee m p h a s i si st h em o d e lo ft h ev a n e ，t h ed i f f i c u l t yi su s i n gA u t o C A Di nV c + + p l a t f o r m。汽车。】：聪学院刘学鹅第2 页武汉汽乍r 业火学硕十论文第一章搅拌筒设计简介一搅拌车设计的必要性在建筑施工中，为了把混凝土从制备地点及时送到施工现场进行浇灌，必颈使用运输机械。传统上工地自制混凝土，就近使
4、用，常用翻斗车或自卸车进行输送。当自从出现商品混凝土以后，建立起一种新的生产方式，即许多施工工地所需要的混凝土，都由专业化的混凝土工厂或大型混凝土搅拌站集中生产供应，形成以混凝土制各地点为中心的供应网。因而，把混凝土从厂站输送到各个需求工地之间的距离相应加长，有些供应点甚至很远。当混凝土的运输距离( 或运送时间) 超过一定的距离时，仍然使用一般的运输机械进行运输，混凝土就有可能在运输途中发生分层离析，甚至处凝等现象严重影响混凝土的质量，这是旌工所不允许的。因此，为适应商品混凝土的运输，发展了一种混凝土专用运输机械混凝土搅拌输送车。混凝土搅拌输送车实际上就是在载重汽车或专用运输底友上，安装着一种
5、独特的混凝土搅拌装置的组合机械，它兼有载运和搅拌混凝土的双重功能，可以在运送混凝土的同时对其进行搅拌或扰动。因此，能保证运输的混凝土质量，允许适当延长运距( 或运送时间) 。混凝土搅拌输送车的搅拌和卸料作用是由搅拌筒完成的，搅拌筒的设计对于性能的影响极大，不同的搅拌筒尺寸，搅拌简的斜角，螺旋叶片及材料，其工作的性能，制造价位，生产成本有很大的差别，为此，有必要对搅拌筒设计进行一个系统的，完全的讨论。二搅拌筒设计发展概况搅拌筒是混凝土搅拌运输车的主要作业装置。拌筒的结构形状和叶片的曲线，都直接影响混凝土的输送和搅拌质量，以及进料和出料的速度。1 2 1 阿基米德螺旋叶片据F 本文献报道，一九六五
6、年以前F 1 本生产的混凝土搅拌输送车，在输送坍落度为5 厘米左右的混凝土时，出料很困难，操作人员必汽乍丁i 程学院刘学鹏第5 页武汉汽乍 ：业大学硕士论文颁借助铁棒和铁铲爿能将料扒出。经过分析研究发现其主要原因是受叶片的曲线形状的影响。在传统的拌筒设计结构中，叶片都采用等螺距的阿基米德螺旋线。使阿基米德曲线的叶片与筒壁各部分的交角随拌筒各部分的直径的不同而有所变化。阿基米德的叶片与拌筒轴线的头角是不同的，在拌筒的中间部分，叶片与轴线的央角较大，混凝土就易从叶片上滑下；在拌筒出料处，叶片与轴线的兴角减小，混凝土就不易从叶片上滑下而淤积在叶片表面。这种结构形状的叶片就使拌筒出料困难了。1 2 2
7、 对数螺旋叶片为了改善拌筒的出料性能，经过一系列的试验研究后。将拌简的叶片曲线改为对数螺旋曲线，这样就能使叶片在拌筒各部分的交角保持不变，混凝土在拌筒的出料性能就得到了改善。1 2 3 组合螺旋叶片。近年来，为了加快在输送低坍落度混凝土时的出料速度，使拌筒内的料卸得干净，经过不断的探索，又对叶片作了进步的改进。这种新结构的叶片曲线，是把筒壁底部的叶片下滑角改为6 0 度，能保证3 i H 昆；疑l ：进行充分的搅拌；在拌筒出料V J 处的叶片下滑度增人至7 5度，能确保混凝土的出料既快又净。汽乍I 程学院刘学鹏第6 页武汉汽午I 。业大学硕十论文为了研制出理想的搅拌叶片，除了对叶片的曲线进行理
8、论分析和使用 小一I 饽机外还需通过实验的方法验证。实验的方法是把筒壁的结构按比例缩小。用透明的有机玻璃制成模型，然后模拟筒壁的实际工况进行运转，并用灰代替混凝土进行搅拌。为了观察搅拌是介质的运动轨迹，可在搅拌的扶质内掺加颜色或带颜色的塑料小球。采用这种方法，可以获得最佳的半筒结构形状和理想的叶片曲线。搅拌叶片除了曲线的形状各不相同外，断面形状也分为L 形或U 等不同种类。一般来说，为了减少叶片的磨损，增加使用寿命，在叶片的上缘都焊有耐磨的钢丝。有的产品在拌筒的出料口上还加设了二片可装拆的辅助出料叶片，这种辅助出料能使拌筒出料时保持其连续和均匀。拌筒和叶片在工作时，其各部分的搅拌工况不同，因而
9、它们的磨损也不相删。为了使拌筒的结构更为合理，根据等寿命的设计原则，西德的利勃海尔( L I E B H E R R ) 最近生产的混凝土搅拌运输车，它的拌筒和叶片是用不同厚度的耐磨钢板焊接而成 三搅拌筒设计1 ，3 1 搅拌筒设计原则：A 结构应简单，紧凑，轻便，以尽量降低上车自重，这有利于提高搅拌运输车对混凝土的有效装载容量和相对减少上车的功率消耗。B 结构的布置要适应底盘的狭长体形和高度限制，应尽量降低搅拌筒和搅拌运输车的整车高度和重心，以保证搅拌运输车的行使稳定性和通过性。1 3 2 搅拌筒设计要求搅拌简既是搅拌运输车运送混凝土的装载容器，又是搅拌混凝土的工作装罱。所以对它的设计有以下
10、基本要求：A 有足够的有效装载容积：B 满满足规定的搅拌和装，卸料性能：c 在结构| J 适应运载底盘和运输中进行搅拌工作的特点：D 要有适当的使用寿命( 耐磨损性能) 。汽乍工程学院刘学鹏第7 页武汉汽车 = 业大学硕士论文搅拌简的设计分几何设计和金属结构设计两部分内容，几何设汁烂金J 禹结构设计的基础。1 3 3 搅拌筒几何设计本论文采用梨形卧置搅拌筒设计，下面介绍搅拌筒的几何设计：A 搅拌筒的儿何设计包括搅拌筒壳体的J L N 容积计算，外形控制尺寸( 最大直径和长度) 的确定和搅拌筒内螺旋叶片曲线参数的选择：B 搅拌筒的几何容积搅拌运输车的梨型搅拌筒几何容积，通常与起设计的最大装载容积
11、存在如下关系：形 0 5 0 6 5式中v 一对预拌混凝土运输方式，此值为预拌混凝土的设计额定装载容积：对混凝土干拌合料搅拌运输，此值为干料的最大装载容积：式中v 卜搅拌筒的几何容积。根据实验得知，混凝土的出料系数为f = 0 。0 5 ，所以搅拌运输车装干料或装预拌混凝土其实际运载重量是不同的必须依据搅拌运输车的工作制度，在底盘选择计算时予以考虑。C 搅拌筒壳体的控制尺寸梨型搅拌筒的外形比较复杂，沿轴线方向的断面直径是变化的。巾部直径最大，两边逐渐收缩。小容量的搅拌筒壳体，通常仅用两个不对称的截圆锥体对接而成，而较大容量的搅拌简则在两段截锥体问加一段圆柱体，以扩大装载容积，同时避免搅拌筒中部
12、尺寸过大。在满足几何容积的条件下，搅拌筒壳体中部的最大直径，沿轴线方向的长度，搅拌筒筒口的直径，截锥体的锥顶角以及与之有关的搅拌筒斜置角度，是搅拌简壳体设计时应当控制的几何参数。D 搅拌桶的斜置角度。搅拌简的斜置角度虽然不是搅拌筒壳体本身的几何参数，但它汽车一1 ：程学院刘学鹏第8 页止汉汽1 iI 业人学硕十论文影响着搅拌筒的有效装载量，工作性能( 搅拌，卸料) ，支承性能( 对底盘的载荷分柿) 搅拌运输车的进出料高度( 筒口高度) 等，因而也对搅拌筒的L 何参数起制约作用。在设计时，必须将搅拌简的几何参数与其斜置角联系起来考虑，选择适度。一般在搅拌筒斜置较小时，搅拌简的有效装载容积会下降，
13、搅拌性能变差，但有利于卸料，搅拌筒支承点的载荷比较均匀，进出料高度低，这时为满足设计要求装载容量，往往需要增加搅拌筒的长度或直径。当搅拌筒的斜置角度较大时，上述情况相反。罔i l l J “ ，一般搅拌筒的轴线与底盘平面的斜置夹角在1 0 。2 0 。之I B J ，是搅拌筒的装载容量和上述影响因素以及所选底盘长度而定，装载容量愈小此角愈大，而装载容量愈大，此角愈小。如大容量搅拌筒又采用半拖挂式专用底盘，此角可减小到1 0 。，本论文中，选取此角为1 80为保持搅拌筒在斜置时上部有平直的高度和一定的卸料性能，搅拌筒两端截锥体的锥顶角度一般都与其斜置角度相对应，相差无几，在本论文中，此角为1 7
14、 。E 搅拌筒中部的最大直径搅拌运送车犁形搅拌筒的课题各部分的尺寸比例和形状怎样最好，是一直在研究的问题。具有关实验资料认为：犁形搅拌筒壳体一中部具有较大直径。而底部裁锥较短，使搅拌筒中下部的外形接近球体形状为最佳，这时，不仅搅拌效果好，搅拌效率高，而且也因搅拌筒重心适当前移。对合理分配运载底盘前后桥负荷，提高搅拌输送车的装载能力是有利的。但是我们知道，搅拌筒中部最大直径首先受运载底盘宽度的局限，也受搅拌筒重心高度对整车稳定性影响的限制，当然还要考虑到国家交通和运输发规对车辆通过性的有关规定。另外，这一尺寸还与搅拌桶两端锥体的锥顶角有关，直接涉及搅拌简的工作性能和装载量，因此在确定这一最大直径
15、时，必须综合考虑上述因素。据统计，使用普通载重汽车底盘的搅拌输送车，其犁形搅拌筒的中部最大直径一般都在2 米左右，小容量的搅拌筒可略小。F 搅拌筒沿轴线方向的长度汽乍I 。样学院刘学鹏第9 页武汉汽车一业大学硕士论文搅拌简沿轴线方向的长度应参考载重量，由已确定的中部最大直径锥顶们斜置角等几何参数用计算或绘图方法求得，但这一尺寸受选定汽车底盘长度的限制，应根据搅拌装置各组成部分( 如水箱，专用发动机等) 在上车的稚局情况和支承点进行调整。1 3 4 搅拌筒金属结构设计整个搅拌筒是一个金属板材的焊接构件，它的壳体和叶片都是I I I 钢板经模J K 成型后分段焊接而成。为了满足机械强度、使用寿命和
16、工作性能等方i j 的要求，在其结构设计中，除进行必要的强度计算外，一些具体结构形式还要结合工作特点予以设计。l 强度设计和材料选择梨型搅拌筒的结构形式属于一个两段支承的变截面空一I i , 壳体，而内部又有螺旋叶片。工作时，受简体自重和承载混凝土总重造成的弯矩，和回转驱动而引起的扭矩的双重作用，由于混凝土在搅拌筒内的流态呈不规律变动，又因混凝土性质而不同，所以这种外载荷也是变化的，另外，搅拌筒在汽车行驶时还要增加严重的动载作用，因而搅拌简无论从结构上还是受力状态上都是比较复杂的。目前企图利用力学方法进行精确的强度计算还有困难。因为尚有未被揭示的因素，妨碍这种设计计算达到准确无误的程度。目前，在我国都是按简化的受弯扭联合作用的空心同进行粗略的强度计算，然后通过结构实验，对上述计算结果进行修正或反之，以类比或仿形法进行设计，然后进行粗略的强度验算或实验修正。这里还应指出，由于抗磨损是搅拌筒筒壁的主要矛盾之一，按抗磨耗寿命计算所确定的筒壁材料和厚度，往往大火超过
