混凝土布料機(jī)上料平臺走行裝置設(shè)計計算

我公司生產(chǎn)的可移動式混凝土運輸、澆筑設(shè)備——自行帶式混凝土布料機(jī)，小時澆筑強(qiáng)度可達(dá)270m3。為了解決混凝土布料機(jī)的供料問題，自行研制了可移動式上料平臺。

1）概述

混凝土布料機(jī)上料平臺是與混凝土布料機(jī)相配套的輔助設(shè)備。該設(shè)備每小時澆筑強(qiáng)度為270m3，由于其配套的運輸車數(shù)量很少，配以普通自卸汽車就不得不設(shè)計一個與之配套的上料平臺。根據(jù)我公司布料機(jī)的工作特點，要求上料平臺結(jié)構(gòu)可靠，且移動要靈活方便，要達(dá)到以上要求。其行走裝置的設(shè)計就顯得尤為重要。

2）設(shè)計計算

2.1 上料平臺主要結(jié)構(gòu)簡介

上料平臺主要由平臺梁、平臺柱、平臺鋪板、牽引裝置、走行裝置、轉(zhuǎn)換裝置及欄桿等組成。走行裝置是上料平臺的附屬裝置，主要是承擔(dān)上料平臺的短距離運輸，根據(jù)上料平臺的使用要求，行走裝置的設(shè)計將直接關(guān)系到平臺的使用性能。

2.2 走行平臺的方案及結(jié)構(gòu)選擇

根據(jù)上料平臺的工作特點和性質(zhì)，要求上料平臺在工作狀態(tài)要可靠，而在運輸狀態(tài)下要靈活、方便。考慮到平臺的自重很大，一般情況下，在運輸狀態(tài)要采用4點支承。但如果在運輸狀態(tài)下采用4點支承，會使整個行走裝置變得復(fù)雜，且轉(zhuǎn)向亦不靈活，這樣勢必增加其成本，現(xiàn)場運輸時也不方便，所以在方案選擇時，采用兩點支承，這樣只需采用較大承載力的履帶即可滿足要求，且配合轉(zhuǎn)換裝置可以很方便地實現(xiàn)工作狀態(tài)和運輸狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換。因此，只要履帶在設(shè)計過程中能滿足要求。選用兩點支承的方案即可簡化結(jié)構(gòu)，降低成本，又可有效地滿足施工要求。

在進(jìn)行結(jié)構(gòu)選擇時，由于在施工過程中，上料平臺通常只作短距離運輸，所以行走裝置的懸掛可選用結(jié)構(gòu)比較簡單的剛性懸掛，即選用強(qiáng)度和剛度都很可靠的正方形箱形結(jié)構(gòu)，懸掛與車輪軸采用固定式聯(lián)接，車輪軸通過軸承與輪胎連接。

2.3 走行裝置的設(shè)計計算

2.3.1 剛性懸掛的設(shè)計計算

懸掛在運輸狀態(tài)或由工作狀態(tài)向運輸狀態(tài)轉(zhuǎn)變時，它不能始終保持與地面垂直，當(dāng)其與地面呈一定夾角時，將受到因自重而引起的彎矩作用，所以，懸掛同時承受平臺自重產(chǎn)生的軸心力和由于自重引起的彎矩的作用，因此，懸掛裝置是一個壓彎桿件。對于壓彎桿件，在進(jìn)行設(shè)計計算時，只需對其穩(wěn)定性計算即可滿足要求。穩(wěn)定性計算如下：

N/ψA+βmxMmax/γsWx(1-0.8N/NEX)≤[f]

式中：N-懸掛的軸心壓力(N)；

Mmax-懸掛所受的彎矩；

N-懸掛截面積(mm2)；

NEX-歐；拉臨界力；

λx-構(gòu)件對X的長細(xì)比；

ψ—彎矩作用平面內(nèi)的軸心受壓構(gòu)件穩(wěn)定系數(shù)；

WX彎矩作用平面內(nèi)較大受壓纖維的毛截面慣性矩；

βmx-計算彎矩作用平面內(nèi)穩(wěn)定性時的等效彎矩系數(shù)；

βmx=1-0.2N/NEX

γX-懸掛的截面塑性發(fā)展系數(shù)。對于受靜力、荷載或間接承受動載荷的結(jié)構(gòu)取γx=1.05。

通過對懸掛的穩(wěn)定性計算，確定其截面為350mm×350mm，板厚16mm。

2.3.2 車輪軸的設(shè)計計算

車輪軸在工作狀態(tài)下只起支承上料平臺自重的作用，并不傳遞動力，且在工作時軸是不轉(zhuǎn)動的。屬固定心軸，只承受彎矩的作用。因此在設(shè)計計算過程中，車輪軸只作強(qiáng)度計算和剛度的校核。我們選用車輪軸為空心軸，則其強(qiáng)度的計算按公式(進(jìn)行：

σ=10M/d3×1/(1-γ4)≤[σ-1]

式中：

σ—軸計算截面上的工作應(yīng)力(MPa)；

d—軸的直徑(mm)

M—軸在計算截面上的彎矩(N?mm)；

γ—空心軸內(nèi)徑d0與外徑d之比，

γ=d0/d

[σ-1]許用疲勞應(yīng)力(MPa)。

軸剛度的校核是計算軸在工作狀態(tài)下的變形量，使其不得超過許用限度，即：

Y≤[Y] (8)

式中：

Y—計算變形量；

[Y]—許用變形量；[Y]＝(0.003～0.005)ι。

ι—軸的總長度。

軸的變形量的計算很復(fù)雜。通常用簡單方法來計算，通過簡化計算軸的變形量可由公式(9)求得：

式中：i—計算變形處的變形量(撓度Y)mm；

M—軸所承受的彎矩(N?mm)；

M'—在計算變形處加單位力Fi＝1N或

單位力矩M'＝1N?mm時軸上引起的彎矩(N?mm)；

E—材料彈性模量，對于鋼E＝2.1×105MPa；