【摘要】：混凝土泵車是一種重要的工程建筑機械,其主要功能是將混凝土料輸送到澆筑位置并進行澆筑。隨著我國基礎(chǔ)建設(shè)的快速發(fā)展以及勞動力資源成本提高,混凝土泵車的應(yīng)用越來越廣泛,臂架作為混凝土泵車的主要工作部件,臂架結(jié)構(gòu)設(shè)計是泵車整機設(shè)計的關(guān)鍵。本文以某型號混凝土泵車為研究對象,對其臂架結(jié)構(gòu)進行分析及優(yōu)化設(shè)計。本文推導了混凝土泵車臂架結(jié)構(gòu)強度及鉸點力理論計算模型。建立泵車臂架變幅機構(gòu)鉸點位置優(yōu)化的計算模型,采用加權(quán)法將變幅液壓缸的等效應(yīng)力最小化以及臂架危險截面等效應(yīng)力最小化的多目標函數(shù)轉(zhuǎn)化為單目標函數(shù),將鉸點的位置尺寸作為優(yōu)化設(shè)計變量,對鉸點位置尺寸、臂架危險截面等效應(yīng)力以及液壓缸等效應(yīng)力進行約束,借助MATLAB遺傳算法工具箱進行優(yōu)化。在鉸點位置優(yōu)化的基礎(chǔ)上,運用ANSYS有限元軟件中的參數(shù)化建模語言建立了混凝土泵車臂架的有限元模型。根據(jù)混凝土泵車典型工況對模型進行有限元計算。將有限元模型提取的危險截面的等效應(yīng)力以及鉸點力與理論解析計算的危險截面的等效應(yīng)力以及鉸點力進行對比,驗證有限元模型的正確性。運用APDL編寫的優(yōu)化程序?qū)Ρ密嚤奂芙孛娉叽邕M行優(yōu)化,在滿足臂體剛度、強度前提下完成泵車輕量化設(shè)計,使臂架自身的重量減輕了8.6%。
【學位授予單位】：燕山大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TU646
【圖文】：

圖 1-1 泵車的結(jié)構(gòu)1-1 所示，臂架首端通過鉸孔與轉(zhuǎn)臺鉸接，臂體上附著輸送水泥膠軟管與金屬輸送管相連，轉(zhuǎn)臺與下車相接使泵車具有回轉(zhuǎn)裝在下車上，泵車運行時輸送動力機構(gòu)為水泥的運輸提供動前，支腿伸出承載整個泵車的載荷，以免泵車運行過程中發(fā)時臂架通常折疊起來，常用的折疊方式主要有 R 型、Z 型以及式在性能上有著不同的優(yōu)缺點[8]。由于下車一般都是大型運輸移動性能優(yōu)越。所以在一般規(guī)模較大的施工現(xiàn)場時都采用泵。泵車早已成為混凝土作業(yè)現(xiàn)場中必不可少的施工設(shè)備。凝土泵車及其臂架發(fā)展概況凝土泵車及臂架國外發(fā)展現(xiàn)狀早提出了混凝土泵的概念，在 20 世紀初德國對混凝土泵進行

第 2 章 混凝土泵車臂架理論解析計算工作臂強度與剛度分析工作臂結(jié)構(gòu)次課題研究的對象為 5 節(jié)臂泵車，具體結(jié)構(gòu)如圖 2-1 所示，泵車的臂架臂體以及附著在臂體上的輸送管，連接各個節(jié)臂的連桿，改變各個臂液壓缸以及控制臂架回轉(zhuǎn)角度的轉(zhuǎn)臺。各個節(jié)臂均由六塊鋼板焊接而是兩片單層板，左右兩板各由鋼板及加強板組成。各個節(jié)臂之間依靠傳遞作用力，一節(jié)臂的末端與轉(zhuǎn)臺相連接，各個節(jié)臂通過銷軸連接的，每個臂體上都有鉸接孔用來安裝液壓缸及連桿，通過連桿將液壓缸施加于臂體上從而達到臂架形態(tài)的變化從而適應(yīng)復雜的作業(yè)工況，泵著輸送管泵送到想要達到的預期位置并進行澆筑。

2.1.3 工作臂的強度分析本次課題研究的混凝土泵車各部件材料均采用WELDOX900E，其材料的許用應(yīng)力按照公式（2-1）進行計算[32-33] nsb0 .5 0.35 （2-1）式中s ——材料最小屈服強度，s =700MPa；b ——材料的抗拉強度，b =940MPa；n——安全系數(shù)，n=1.34； ——許用應(yīng)力。將上述數(shù)據(jù)代入公式（2-1）可得WELDOX900E 的許用應(yīng)力 506MPa。2.1.3.1 工況一強度分析泵車在工況一時各節(jié)臂的危險截面及基本的受力情況如圖 2-2 所示。根據(jù)材料力學及理論力學的相關(guān)知識我們可以得出泵車臂架結(jié)構(gòu)五個危險截面。將各個節(jié)臂的重力和輸送管及管內(nèi)混凝土的重力均集中施加在各個節(jié)臂的重心上。

【參考文獻】

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本文編號：2745258