攪拌車設(shè)計計算書講訴

1、混凝土攪拌運輸車設(shè)計計算書湖北匯合專用汽車有限公司二一四年五月二十日混凝土攪拌運輸車設(shè)計計算書一.上車的設(shè)計計算。1. 攪拌筒幾何容積的確定根據(jù)中機(jī)函2015 7號文件關(guān)于規(guī)范混凝土攪拌運輸車公告管理要求的通知中第1條1、2、3款要求：1）混凝土攪拌運輸車應(yīng)符合下表規(guī)定：車型最大總質(zhì)量（kg）攪拌筒攪動容量（m3）攪拌筒幾何容量（m3）二軸混凝土攪拌運輸車w16000 aW4w 7.72）混凝土攪拌運輸車的攪拌筒填充率應(yīng)不小于51.5 % （填充率定義:攪拌筒攪動容量與幾何容量之比，用百分比表示）。3）混凝土攪拌運輸車的攪動容量應(yīng)符合下式要求：攪動容量w載質(zhì)量（kg ） /混凝土密度（kg/m

2、3 ） X110% 注：混凝土密度采用 GB/T 26408-2011混凝土攪拌運輸車推薦的2400kg/m3。根據(jù)上述要求：HH5142GBJ型混凝土攪拌運輸車攪拌筒幾何容積 攪拌容積（攪拌容積二載質(zhì)量（kg） /混凝土密度（kg/m3 ）應(yīng)滿 足如下要求：Vd/ V j 0.515V 51.5%V V j=3.5*1.1/7.45*100%=51.67% 結(jié)論：綜上所述，HH5142GBJ型混凝土攪拌運輸車攪拌筒的設(shè)計符合 國標(biāo)要求。3傳動系統(tǒng)的計算選擇3.1設(shè)計輸入?yún)?shù)根據(jù)客戶意見或產(chǎn)品改進(jìn)計劃提出產(chǎn)品的性能要求HH5142GBJ型混凝土攪拌運輸車驅(qū)動系統(tǒng)需要滿足下表所示設(shè)計輸入?yún)?shù)要求

3、。表3.13.5方攪拌車驅(qū)動系統(tǒng)輸入?yún)?shù)參數(shù)名稱參數(shù)符號單位數(shù)值備注攪拌裝載方量Vm 33.5攪拌桶最咼轉(zhuǎn)速n jR/mi n14發(fā)動機(jī)最咼轉(zhuǎn)速n mR/mi n2500發(fā)動機(jī)額疋轉(zhuǎn)速n eR/mi n1900混凝土密度p iKg/m 32.45*1033.2攪拌車工作狀況如圖3.1所示：01階段：攪拌筒加料工況；12階段：攪拌筒運料工況；23階段：攪拌筒卸料工況；34階段：攪拌筒空筒返回工況;攪拌簡軀動獨題N.圖3.1攪拌筒工況載荷曲線由圖可見，攪拌筒在卸料初始階段，攪拌筒所需驅(qū)動扭矩最大，攪拌筒 液壓系統(tǒng)設(shè)計時以滿足此階段超載時所需的驅(qū)動力來設(shè)計。3.2參數(shù)計算321最大阻力矩的確定在超載

4、且攪拌筒處于最高轉(zhuǎn)速的工況時，攪拌筒所受的阻力矩為最大阻力矩，目前工程計算阻力矩Mj主要有兩種方法：(1 )經(jīng)驗公式Mjs=2764.64+5336.36V(3-1)式中V-攪拌筒混凝土裝載方量。Vj=V( (T j+1 )(3-2 )式中，T j-攪拌筒超載量，取10% ；將式中(2-2 )代入式(2-1 )，得到式：Mjs=2764.64+5336.36V(t j+1)(3-3)此公式來源混凝土攪拌輸送車攪拌筒驅(qū)動阻力矩和驅(qū)動功率的計 算，公式推導(dǎo)數(shù)據(jù)來源陜西中大機(jī)械集團(tuán)有限責(zé)任公司所提供實驗數(shù) 據(jù)，計算得到值為為穩(wěn)定狀態(tài)的1.21.4倍，并已考慮長時間行駛后(混凝土沉淀)攪拌筒啟動時的峰

5、值。 現(xiàn)以 Ks=0.8 的系數(shù)對公式( 3-3 ) 進(jìn)行修正，得式( 3-4 )：Mj=KsMjs=2212+4269Vj(3-4 )式中 Vj- 攪拌筒超載混凝土裝載方量。Vj=V( (T j+1 )(3-5 )式中T j攪拌筒超載量；將式( 3-5 )代入( 3-4 )，得到式：Mj=2212+4269V( T j+1 )( 3-6 )將 V=3.5 帶入式( 3-6) ，計算得到 Mj=18647.65N.M。3.2.2 攪拌筒最大驅(qū)動功率的確定 最高轉(zhuǎn)速超載工況攪拌功率 :Pjm=2 n X n jMj/60/1000(3-7 )計算得到 Pjm=27.33KW3.3 設(shè)計選型設(shè)計思

6、路： 如圖 3.2 所示，攪拌筒必須滿足扭矩和轉(zhuǎn)速要求。 其中液壓 馬達(dá)輸出扭矩并經(jīng)減速機(jī)放大滿足攪拌筒輸出扭矩要求； 液壓油泵輸出 流量驅(qū)動減速機(jī)， 經(jīng)減速機(jī)滿足攪拌筒輸出轉(zhuǎn)速要求， 其中減速機(jī)起轉(zhuǎn) 速、扭矩傳遞作用。液壓馬達(dá)輸出扭矩的關(guān)鍵參數(shù)為壓力和排量；而液 壓油泵輸出的關(guān)鍵參數(shù)為輸入轉(zhuǎn)速和排量。液壓馬達(dá)參數(shù)設(shè)計時， 先預(yù) 取發(fā)動機(jī) PTO 口最大穩(wěn)定轉(zhuǎn)速，然后計算液壓油泵最大排量，選型后 驗證發(fā)動機(jī) PTO 口最大穩(wěn)定轉(zhuǎn)速。攪拌筒轉(zhuǎn)速1 1 1舷機(jī)艇機(jī)襤由泵1 1廠1壓力(排量Ra轉(zhuǎn)速1扌幢J1圖3.2設(shè)計思路3.3.1減速機(jī)的選取選擇減速機(jī)型號 HL4F-B/P2300, i=103

7、，最大扭矩2400N.M滿足攪拌筒扭矩傳遞要求。3.3.2液壓馬達(dá)的選取初選系統(tǒng)最大工作壓力差 Pm=30MP 。馬達(dá)最大輸出轉(zhuǎn)速n m為：n m= n ji(3-8)計算得到 n m=14*103=1442r/min 。馬達(dá)最大輸出扭矩 Mm二Mj/I(3-9 )計算得到 Mm=18647.65/103=181.05N.M。則馬達(dá)計算排量 Vm=2 n Mm/ ( P* n mm )( 3-10 )式中n mm-液壓馬達(dá)機(jī)械效率，取值 0.95。計算得到 Vm=6.28*181.05/(30*0.95) =39.89ml/r。選擇海特克馬達(dá) HAA2FM45 ，排量為 Vm=45ml/r ，

8、最高工作轉(zhuǎn) 速 3200r/min ， 40MPa 壓差作用下輸出扭矩 258N.M 。海特克馬達(dá)HAA2FM45馬達(dá)最大工作壓力 Pm校核： Pm=2 n Mm/ (Vm* n mm )( 3-11 )計算得到厶 Pm=6.28*181.05/(45*0.95) =26.59Pa。查液壓馬達(dá) HAA2FM45 樣本手冊， 額度輸出扭矩為 258N.m 。所 選用液壓馬達(dá)能滿足減速機(jī)驅(qū)動力設(shè)計要求。3.3.3 液壓泵的選取選擇海特克油泵 HP2VC45HW ，確定 ,液壓泵的最大工作壓力差 Pp Pm+dp(3-12 )其中 Pm為液壓馬達(dá)的最大工作壓力差，為30MPa , dp為油泵與馬達(dá)之

9、間的壓力損失，取 0.5MPa。計算的到 Pp30.5MPa。液壓泵的流量按液壓馬達(dá)的最大輸入流量和泄露量來確定， 液壓泵 的最大流量 Qp 為：Qp Qm/ n pv(3-13 )計算得到 Qm=1442*45/( 1000*0.95) =68.31L/min。代入式(3-13 )中得到 Qp 68.31 L/min /0.95=71.91 L/min。從而可得到油泵排量 Vp Qp/ n v(3-14)式中 n v- 為發(fā)動機(jī)在液壓系統(tǒng)最大載荷時的最高穩(wěn)定速度，查 發(fā)動機(jī)萬有特性曲線，取值 2100r/min ，此轉(zhuǎn)速發(fā)動機(jī)最大扭矩 1090N.M 。計算得到 71.91 L/min *1

10、000 ml / L /2100 r/min34.24ml/r。選擇海特克HP2VC45HW 變量柱塞泵，高壓溢流閥設(shè)定壓力40MPa , 最高工作轉(zhuǎn)速3600r/min ，排量Vp=45ml/r 。當(dāng)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速為 2100r/mi n 時，油泵流量滿足攪拌筒 14r/mi n 的最高轉(zhuǎn)速需求。力士樂變量柱塞泵最大輸入扭矩為：Mp=Vp Pp/2 n n pm (3-15 )式中n pm為柱塞泵機(jī)械效率，取值 0.92 。計算得到 Mp=45*30.5(2*3.14*0.92) =237.56N.m。3.4校核驗算3.4.1減速機(jī)輸出軸校核出于主軸軸承最大承壓能力限制，由PMP減速機(jī)樣本可以得

11、到：HL4F-B/P2300減速機(jī)徑向最大承受載荷為：Frad=75KN,則設(shè)計方案中:滿載時 P=9.96*9.8=97.61KN,a =13.5 b仁910.5mm b2=2124.5mmF3=P/ (1+b2b1 ) cos a(3-16 )計算 F3=30.25 KNF1=P-F3cos( a )=97.61-30.25*cos13.5. =68.03KN(3-17 ) F2=F3sin(a)=30.25*sin13.5 =12.35KN(3-18 )Frad=F1sin(a )+F2cos(a )=Psin(a )=97.61*sin13.5 =39.85KNV 75KN(3-19

12、)Fax=F1cos(a)-F2sin(a)=Pcos(a )-F3=97.61*cos13.5 -30.25=20.38KNV 24KN。(3-20 )通過校核得知，HL4F-B/P2300減速機(jī)滿足攪拌筒工況設(shè)計要求。3.4.2發(fā)動機(jī)PTO輸出驗算當(dāng)負(fù)載力矩大小相同時， 液壓系統(tǒng)馬達(dá)排量小則系統(tǒng)壓力大， 對發(fā)動機(jī)輸出扭矩的要求也大，以下將驗算發(fā)動機(jī)PTO 口輸出扭 矩要求。發(fā)動機(jī)PTO口最大輸出扭矩 Mb。為：Mbo= Mp / n eo (3-21 )式中n eo為傳動軸機(jī)械效率，取值 0.92；計算得到 MBO =526.35/0.92=572.11N.M。發(fā)動機(jī)在PTO最大扭矩為572.11N.M時，能穩(wěn)定輸出2100r/min 的轉(zhuǎn)速。發(fā)動機(jī)PTO輸出功率驗算： 最大負(fù)載時，液壓泵輸入功率 Ppi 為：式中n p為液壓泵總效率，取值 0.9計算得到 Ppi=45*0.95*2100*30/ (60*0.9)=49.88KW。 最大負(fù)載時，要求發(fā)動機(jī)輸入功率 Pei 為：Pei=Ppi/n eo(3-23 )計算的到 Pei=49.88/0.92=54.21KW。玉柴130匹馬力發(fā)動機(jī)額定功率 94.89KW能滿足攪拌筒旋 轉(zhuǎn)最大功率需求。3.5 總結(jié)通過對攪拌筒負(fù)載分析計算， 得到超載攪拌筒最高轉(zhuǎn)速時，3.4方攪