混凝土攪拌車(chē)攪拌筒設(shè)計(jì)

1、混凝土攪拌車(chē)攪拌筒設(shè)計(jì)混凝土攪拌運(yùn)輸車(chē)攪拌筒的研究與設(shè)計(jì)本文主要包括以下內(nèi)容：1 、緒論部分2 、攪拌筒的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及受力分析3 、驅(qū)動(dòng)功率的計(jì)算4 、攪拌筒螺旋葉片的設(shè)計(jì)5 、攪拌筒螺旋葉片的三維造型設(shè)計(jì)山大興邦技術(shù)中心制摘要混凝土攪拌運(yùn)輸車(chē)結(jié)構(gòu)上主要由獨(dú)立的汽車(chē)底盤(pán)和混凝土攪拌裝置兩部分 組成。一般汽車(chē)底盤(pán)主要起到運(yùn)輸和對(duì)攪拌筒提供動(dòng)力的作用，而攪拌裝置則 是裝載混凝土及對(duì)其起攪拌和卸料的作用。本文著重對(duì)混凝土攪拌運(yùn)輸車(chē)的攪 拌筒筒體及其內(nèi)部攪拌葉片進(jìn)行研究與設(shè)計(jì)。混凝土攪拌運(yùn)輸車(chē)攪拌筒筒體的結(jié)構(gòu)一般是由三部分組成，即由前、后錐 段筒體和中段圓柱筒體焊接而成。本文在設(shè)計(jì)攪拌筒筒體時(shí)，主要通過(guò)

2、計(jì)算機(jī) 輔助設(shè)計(jì)得到攪拌筒體相關(guān)的幾何尺寸，然后通過(guò)ANSYS軟件重點(diǎn)對(duì)其進(jìn)行靜態(tài)受力分析，得到相關(guān)的應(yīng)力、位移分布云圖和變形圖，這對(duì)設(shè)計(jì)攪拌筒筒體 時(shí)進(jìn)行選材和幾何結(jié)構(gòu)尺寸優(yōu)化起到重要的驗(yàn)證依據(jù)。混凝土的攪拌和卸料主 要取決于攪拌筒中的兩條螺旋葉片，因此螺旋葉片的設(shè)計(jì)對(duì)攪拌運(yùn)輸車(chē)就顯得 格外重要。本文通過(guò)對(duì)葉片的理論設(shè)計(jì)計(jì)算進(jìn)行編程，得到葉片的等分點(diǎn)值， 然后利用Pro甩軟件對(duì)其進(jìn)行造型設(shè)計(jì)。將螺旋葉片在攪拌筒的不同部位進(jìn)行 分段，結(jié)合程序運(yùn)算的每段數(shù)據(jù)，對(duì)螺旋葉片分別進(jìn)行造型設(shè)計(jì)和擬合，最終 得到了兩條準(zhǔn)確的螺旋葉片。另外，在對(duì)螺旋葉片的擬合問(wèn)題上，本文的設(shè)計(jì) 解決了實(shí)際制造中，螺旋葉片銜

3、接不上，用鋼筋逼焊在一起，產(chǎn)生應(yīng)力不均等 相關(guān)的問(wèn)題。最后，將建模技術(shù)應(yīng)用于混凝土運(yùn)輸車(chē)攪拌筒的研究，對(duì)其設(shè)計(jì)、制造有 重要的指導(dǎo)意義。這種研究思想和方法，在眾多企業(yè)激烈的競(jìng)爭(zhēng)中，確保了混 凝土的質(zhì)量和滿足不同工作環(huán)境的需求，使得混凝土運(yùn)輸車(chē)的研制向著高效率、 高技術(shù)、高質(zhì)量及智能化控制的方向發(fā)展，對(duì)于研究和開(kāi)發(fā)其它高性能機(jī)械產(chǎn) 品具有一定的指導(dǎo)意義和實(shí)用參考價(jià)值。104目錄一、緒論 61.1混凝土攪拌運(yùn)輸車(chē)的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì) 61.2混凝土攪拌運(yùn)輸車(chē)的結(jié)構(gòu)及工作原理 71.2.1混凝土攪拌運(yùn)輸車(chē)的結(jié)構(gòu) 71.2.2混凝上攪拌運(yùn)輸車(chē)的工作原理 91.3混凝土攪拌運(yùn)輸車(chē)的類型和特點(diǎn) 101.

4、3.1混凝土攪拌運(yùn)輸車(chē)的類型 101.3.2混凝土攪拌運(yùn)輸車(chē)的特點(diǎn) 101.4本文主要研究?jī)?nèi)容 11二、攪拌筒的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及受力分析 122.1攪拌筒的結(jié)構(gòu)和工作原理 122.2攪拌筒的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算 132.2.1攪拌筒的幾何容積 132.2.2攪拌筒的有效容積計(jì)算 132.2.3攪拌筒各參數(shù)的確定 142.3攪拌筒筒體的有限元分析 172.3.1攪拌筒工作狀態(tài)的受力分析 172.3.2用ANSYS寸攪拌筒筒體進(jìn)行建模及分析182.3.3用ANSYS寸攪拌筒封頭法蘭進(jìn)行分析 352.4本章小結(jié) 41三、驅(qū)動(dòng)功率的計(jì)算 423.1攪拌力矩曲線 423.2驅(qū)動(dòng)阻力矩計(jì)算 423.2.1拌合料與筒壁間

5、的摩擦力矩 M筒摩 433.2.2拌合料與攪拌葉片間的摩擦阻力矩 M葉摩443.2.3流動(dòng)阻力矩 45324由筒體的轉(zhuǎn)動(dòng)引起的偏載，對(duì)攪拌筒的阻力矩453.3攪拌筒驅(qū)動(dòng)功率的計(jì)算 46四、攪拌筒螺旋葉片的設(shè)計(jì) 484.1攪拌筒螺旋葉片的工作原理 484.2攪拌筒螺旋葉片的曲線、曲面設(shè)計(jì) 484.2.1攪拌筒螺旋葉片的螺旋曲線的選擇 484.2.2攪拌筒螺旋葉片的螺旋曲面的選擇 504.3攪拌筒螺旋葉片的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) 544.3.1前錐段螺旋葉片的計(jì)算 544.3.2圓柱段螺旋葉片的計(jì)算 614.3.3后錐段螺旋葉片的計(jì)算 624.4攪拌筒螺旋葉片的展開(kāi)計(jì)算 674.4.1計(jì)算錐的建立 674

6、.4.2前錐段螺旋葉片的展開(kāi)計(jì)算 704.4.3圓柱段螺旋葉片的展開(kāi)計(jì)算 734.4.4后錐段螺旋葉片的展開(kāi)計(jì)算 744.5本章小結(jié) 77五、攪拌筒螺旋葉片的三維造型設(shè)計(jì) 785.1用Pro/E對(duì)攪拌筒螺旋葉片進(jìn)行三維造型設(shè)計(jì) 785.1.1用pro/E繪制攪拌筒的螺旋線 785.1.2用Pro/E對(duì)螺旋葉片進(jìn)行三維造型 875.1.3螺旋葉片在攪拌筒三段中的銜接 935.2本章小結(jié) 95一、緒論1.1混凝土攪拌運(yùn)輸車(chē)的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)隨著建筑業(yè)的發(fā)展，混凝土使用量也不斷增加，而我國(guó)混凝土主要用于城 市公共設(shè)施、民用住房的建筑中。目前，從商品混凝土的年消耗量來(lái)看，小、 中等城市約為1003

7、00萬(wàn)m3而大城市約為300 500萬(wàn)m3要將這些商品混 凝土從攪拌站運(yùn)到施工現(xiàn)場(chǎng)，混凝土攪拌運(yùn)輸車(chē)就起著關(guān)鍵的一個(gè)環(huán)節(jié)。假設(shè) 按每輛攪拌運(yùn)輸車(chē)運(yùn)輸預(yù)拌混凝土每年可達(dá) 1.5萬(wàn)m3計(jì)，那么就需要大概幾十 甚至幾百輛混凝土攪拌運(yùn)輸車(chē)來(lái)服務(wù)于每個(gè)城市，因此就產(chǎn)生了一個(gè)特殊運(yùn)輸 行業(yè)一混凝土運(yùn)輸業(yè)。自進(jìn)入21紀(jì)以來(lái)，混凝土攪拌運(yùn)輸車(chē)在我國(guó)也進(jìn)入了高速的發(fā)展時(shí)期，成 為當(dāng)今建筑業(yè)的“寵兒”。由于混凝土攪拌運(yùn)輸車(chē)的發(fā)展是由汽車(chē)專業(yè)分工細(xì)化 的結(jié)果，隨著市場(chǎng)上混凝土需求量的增大，這塊市場(chǎng)已被眾多企業(yè)看好。隨著 全民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和國(guó)家在基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)方面力度的加大，如項(xiàng)目數(shù)量和規(guī) 模擴(kuò)張速度明顯的加快，這就

8、給混凝土攪拌運(yùn)輸車(chē)提供了廣闊的市場(chǎng)前景。盡 管市場(chǎng)前景較好，但是國(guó)內(nèi)混凝土攪拌運(yùn)輸車(chē)行業(yè)仍存在混亂的局面，面臨如 下的問(wèn)題：(1) 生產(chǎn)混凝土攪拌運(yùn)輸車(chē)的企業(yè)較多，在國(guó)內(nèi)有限的銷(xiāo)售市場(chǎng)上，競(jìng)爭(zhēng)顯 得特別激烈，企業(yè)的利潤(rùn)受到嚴(yán)重的影響，從長(zhǎng)期來(lái)看，對(duì)企業(yè)的發(fā)展不利。(2) 國(guó)家對(duì)混凝土攪拌運(yùn)輸車(chē)市場(chǎng)管控不嚴(yán)，導(dǎo)致運(yùn)營(yíng)混亂，缺少規(guī)范，部 分生產(chǎn)廠家的應(yīng)收貨款有限，普遍存在資金周轉(zhuǎn)困難。(3) 新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)很多是模仿國(guó)外產(chǎn)品，真正自主開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品不多。雖然存在較多的問(wèn)題，但由于該行業(yè)正處于旺勢(shì)，近幾年國(guó)內(nèi)對(duì)混凝土攪 拌運(yùn)輸車(chē)每年的需求量都在增長(zhǎng)，因此，上述的好多問(wèn)題有的將會(huì)被掩蓋。若 國(guó)內(nèi)企業(yè)把握住了

9、該行業(yè)發(fā)展的黃金時(shí)段搞好研發(fā)設(shè)計(jì)，強(qiáng)化企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力， 那么，當(dāng)市場(chǎng)回落到來(lái)的時(shí)候，生產(chǎn)混凝土攪拌運(yùn)輸車(chē)的企業(yè)也健康發(fā)展起來(lái) 了。反之，若同某些行業(yè)那樣，在價(jià)格上互相競(jìng)爭(zhēng)，則很有可能導(dǎo)致整個(gè)行業(yè) 陷入困境。目前，我國(guó)市場(chǎng)上的混凝土攪拌運(yùn)輸車(chē)裝載量多為為6一 10m3,以生產(chǎn)地來(lái)來(lái)分，有3種類型：(1) 國(guó)產(chǎn)的汽車(chē)底盤(pán)，如陜汽德龍、內(nèi)蒙奔馳、山東斯太爾等重型車(chē)底盤(pán)。 安裝國(guó)產(chǎn)攪拌筒和引進(jìn)技術(shù)生產(chǎn)的驅(qū)動(dòng)裝置，這種配置的車(chē)型價(jià)格和維修費(fèi)較 低，配件有保障，但容易出現(xiàn)問(wèn)題，故障頻繁。(2) 采用進(jìn)口的驅(qū)動(dòng)裝置和底盤(pán)，其它配件用國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的安裝。其底盤(pán)采用 日產(chǎn)、日本產(chǎn)三菱、歐洲奔馳、沃爾沃等15t級(jí)的汽車(chē)

10、底盤(pán)；驅(qū)動(dòng)裝置的液壓泵、 液壓馬達(dá)、液壓閥等關(guān)鍵部件從國(guó)外進(jìn)口。這種配置價(jià)格高于國(guó)產(chǎn)，而且系統(tǒng) 具有較高的可靠性，在國(guó)內(nèi)使用者較多。(3) 整車(chē)進(jìn)口，質(zhì)量較好，但價(jià)格、配件都比較昂貴、技術(shù)服務(wù)不方便。1.2混凝土攪拌運(yùn)輸車(chē)的結(jié)構(gòu)及工作原理1.2.1混凝土攪拌運(yùn)輸車(chē)的結(jié)構(gòu)混凝土攪拌運(yùn)輸車(chē)種類較多，不同的種類在結(jié)構(gòu)上也有許多差異，但從基 本的原理來(lái)看，大多都是由專用的混凝上攪拌裝置和汽車(chē)運(yùn)載底盤(pán)兩大部分組 成。我國(guó)市場(chǎng)上的混凝土攪拌運(yùn)輸車(chē)多采用由生產(chǎn)企業(yè)制造的二類通用底盤(pán)， 其裝用的控制機(jī)構(gòu)主要有攪拌筒前、后支架、攪拌筒、操縱機(jī)構(gòu)、液壓系統(tǒng)、 取力器、減速機(jī)、清洗系統(tǒng)等?；炷翑嚢柽\(yùn)輸車(chē)的外形如圖

11、1.1所示。圖1.1混凝土攪拌運(yùn)輸車(chē)混凝土攪拌運(yùn)輸車(chē)的基本結(jié)構(gòu)1. 取力裝置一般國(guó)產(chǎn)中小型混凝土攪拌運(yùn)輸車(chē)采用普通載重汽車(chē)底盤(pán)、液壓一機(jī)械傳 動(dòng)共用動(dòng)力的取力方式，而大容量的攪拌運(yùn)輸車(chē)采用獨(dú)立驅(qū)動(dòng)的取力方式。取 力裝置的功能是通過(guò)控制取力裝置的開(kāi)關(guān)把發(fā)動(dòng)機(jī)中的動(dòng)力取出，經(jīng)液壓系統(tǒng) 將動(dòng)力傳給攪拌筒，在運(yùn)輸或進(jìn)料過(guò)程中，攪拌筒須正向旋轉(zhuǎn)(從車(chē)尾看順時(shí)針旋轉(zhuǎn))，方便進(jìn)料和攪拌混凝土 ；在出料過(guò)程中，攪拌筒須反向旋轉(zhuǎn)(從車(chē)尾看逆時(shí)針旋 轉(zhuǎn))，以便快速出料。整個(gè)工作完成后，關(guān)閉取力裝置的開(kāi)關(guān)即可。2. 液壓系統(tǒng)該系統(tǒng)把用取力器從發(fā)動(dòng)機(jī)得到的動(dòng)力，轉(zhuǎn)成液壓能，再通過(guò)馬達(dá)輸出轉(zhuǎn)成機(jī)械能，從而將動(dòng)力提供給攪

12、拌筒驅(qū)使其轉(zhuǎn)動(dòng)。3. 減速機(jī)由于攪拌筒轉(zhuǎn)速較低，故通常用減速機(jī)把馬達(dá)輸出的轉(zhuǎn)速減速后，傳遞給 攪拌筒驅(qū)使其轉(zhuǎn)動(dòng)。4. 操縱機(jī)構(gòu)(1) 操縱機(jī)構(gòu)可控制攪拌筒旋轉(zhuǎn)方向，使攪拌筒在進(jìn)料和運(yùn)輸過(guò)程中，正 向旋轉(zhuǎn)；在出料過(guò)程中，反向旋轉(zhuǎn)。(2) 操縱機(jī)構(gòu)可控制其轉(zhuǎn)速滿足每個(gè)環(huán)節(jié)需要。5. 攪拌裝置攪拌筒和支撐其輔助件構(gòu)成攪拌裝置整體。攪拌筒是裝載混凝土的容器， 混凝土拌合料在其轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中沿?cái)嚢柰矁?nèi)壁的螺旋葉片的螺旋方向運(yùn)動(dòng)，在葉 片作用下卷起和跌落，使混凝土不斷的攪拌混合。在進(jìn)料或運(yùn)輸中，攪拌筒正 轉(zhuǎn)，混凝土在葉片的作用下向筒底運(yùn)動(dòng)，進(jìn)行攪拌 ；在出料時(shí)，攪拌筒反轉(zhuǎn)，混 凝土在葉片的作用下向筒口外卸料。

13、由上可見(jiàn)螺旋葉片的作用是非常重要的，工作過(guò)程中受到?jīng)_擊力和磨損比 較嚴(yán)重，其完好程度會(huì)使混凝土攪拌的不均勻。另外，螺旋葉片的角度設(shè)計(jì)若 不合理，很有可能使混凝土發(fā)生離析現(xiàn)象。6. 清洗系統(tǒng)攪拌筒的清洗主要靠清洗系統(tǒng)來(lái)完成，由于其具有水箱，有時(shí)在運(yùn)輸過(guò)程 中對(duì)干料進(jìn)行拌水。另外液壓系統(tǒng)的冷卻也是通過(guò)清洗系統(tǒng)來(lái)完成。1.2.2混凝上攪拌運(yùn)輸車(chē)的工作原理本文研究的混凝土攪拌運(yùn)輸車(chē)的工作原理是經(jīng)過(guò)取力裝置將汽車(chē)底盤(pán)的 動(dòng)力取出，用其驅(qū)動(dòng)液壓系統(tǒng)的變量泵，把機(jī)械能轉(zhuǎn)成液壓能傳遞給定量馬達(dá)， 然后通過(guò)馬達(dá)再將轉(zhuǎn)速傳給減速機(jī)進(jìn)行減速，由減速機(jī)將轉(zhuǎn)速傳給攪拌筒驅(qū)動(dòng) 其轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)混凝土進(jìn)行攪拌和卸料的作用

14、。實(shí)際上是在專用運(yùn)載底盤(pán) 上通常會(huì)安裝一種獨(dú)特的組合機(jī)構(gòu)，它兼有攪拌和載運(yùn)混凝土的雙重作用，即 能夠?qū)⒒炷恋倪\(yùn)載和攪拌同時(shí)進(jìn)行。因此，保證了運(yùn)載混凝土的質(zhì)量，可以 允許適當(dāng)延長(zhǎng)運(yùn)送時(shí)間，由于其上述的工作特點(diǎn)，一般根據(jù)對(duì)混凝土運(yùn)輸距離 的長(zhǎng)短、施工現(xiàn)場(chǎng)條件以及對(duì)混凝土質(zhì)量和配比不同情況的要求等，分別采取 不同的工作方式。一般有兩種工作方式：(1) 預(yù)拌混凝土的攪動(dòng)運(yùn)輸將在混凝土攪拌站己經(jīng)攪拌好的混凝土直接裝入攪拌運(yùn)輸車(chē)進(jìn)行運(yùn)送，在運(yùn)途中，攪拌筒大約以1 一 3r/min轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)，使筒內(nèi)混凝土得到不斷攪動(dòng)，以預(yù)防了離析現(xiàn)象，從而保證了混凝土質(zhì)量。但這種 方式運(yùn)輸混凝土的距離不宜過(guò)長(zhǎng)，一般控制在混

15、凝土初凝以前，根據(jù)混凝土配 比和路況、天氣等條件可定出運(yùn)距或時(shí)間。(2) 混凝土拌合料的攪拌運(yùn)輸一般有兩種情況：干料和濕料攪拌運(yùn)輸 干料注水?dāng)嚢柽\(yùn)輸-在配料站將沙石、水泥等干料按混凝土配比加入攪拌 筒內(nèi)，再將攪拌用水加入車(chē)內(nèi)水箱。在運(yùn)途中適當(dāng)?shù)木嚯x或時(shí)間將水噴向攪拌 筒內(nèi)，對(duì)混凝土進(jìn)行攪拌，也可到工地后攪拌。 濕料攪拌運(yùn)輸一在配料站將沙石骨料、水泥和水等混凝土拌合料按配比 同時(shí)裝入攪拌筒內(nèi)，攪拌筒在運(yùn)輸途中以 8一 12r/min的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)，對(duì)拌合料 進(jìn)行攪拌，完成攪拌作業(yè)。上述兩種方式相比，后者更能延長(zhǎng)對(duì)混凝上的運(yùn)距(或時(shí)間)，特別是混凝土干料的注水?dāng)嚢柽\(yùn)輸，能夠滿足遠(yuǎn)距離的混凝輸送。第二種

16、方式的混凝土攪拌運(yùn)輸車(chē)從某種程度上，基本替代了混凝土工廠，為使用者不僅在設(shè)備上節(jié)省 了投資，而且使生產(chǎn)率也大大提高。但是，在混凝土和易性，均勻等質(zhì)量上存 在著問(wèn)題，不像攪拌站生產(chǎn)的混凝土那樣好，所以，為保證混凝土的質(zhì)量，滿 足現(xiàn)代建設(shè)施工的要求，第一種運(yùn)輸方式自然成了攪拌運(yùn)輸車(chē)首選主要工作方 式。1.3混凝土攪拌運(yùn)輸車(chē)的類型和特點(diǎn)1.3.1混凝土攪拌運(yùn)輸車(chē)的類型混凝土攪拌運(yùn)輸車(chē)的分類標(biāo)準(zhǔn)較多，但無(wú)論哪種形式的分類，從基本的結(jié) 構(gòu)原理上來(lái)看，一般都是由汽車(chē)運(yùn)載底盤(pán)和攪拌專用裝置兩大部分組成。由此 可把攪拌運(yùn)輸車(chē)按如下分類：(1) 根據(jù)攪拌裝置進(jìn)行攪拌傳動(dòng)的不同形式，可分為 ：液壓傳動(dòng)、機(jī)械傳動(dòng)

17、和機(jī)械一液壓傳動(dòng)等形式的攪拌運(yùn)輸車(chē)。(2) 根據(jù)運(yùn)載底盤(pán)不同的結(jié)構(gòu)形式，可分為：半拖掛式專用底盤(pán)和普通載重 底盤(pán)兩種形式的攪拌運(yùn)輸車(chē)。(3) 根據(jù)動(dòng)力不同的配置形式，可以分：獨(dú)立驅(qū)動(dòng)和共用動(dòng)力的兩種攪拌運(yùn) 輸車(chē)。1.3.2混凝土攪拌運(yùn)輸車(chē)的特點(diǎn)1. 專業(yè)性強(qiáng)對(duì)于預(yù)拌混凝土必須由專用的混凝土攪拌運(yùn)輸車(chē)來(lái)的運(yùn)輸，要求自動(dòng)完成 裝料和卸料，運(yùn)途中要對(duì)筒內(nèi)的預(yù)拌混凝土不斷地進(jìn)行攪動(dòng)，防止離析或板結(jié) 現(xiàn)象，以保證預(yù)拌混凝土到施工場(chǎng)地的質(zhì)量。而對(duì)于拌合料則要求攪拌運(yùn)輸車(chē) 具有水箱裝置，根據(jù)運(yùn)輸?shù)木嚯x，在途中適機(jī)加水進(jìn)行混合攪拌，可不受距離 限制。2. 服務(wù)性強(qiáng)預(yù)拌混凝土的運(yùn)輸?shù)姆?wù)對(duì)象大多為建筑工地，故一

18、切工作都圍繞用戶對(duì) 工地施工的進(jìn)度來(lái)安排。只要用戶施工需要，就立即將預(yù)拌混凝土送到用戶指 定的地點(diǎn)，能夠做到隨叫隨到，不影響施工進(jìn)度，也不會(huì)造成預(yù)拌混凝土的浪 費(fèi)，同時(shí)還會(huì)增加企業(yè)的信譽(yù)度。3. 時(shí)間性強(qiáng)預(yù)拌混凝土生產(chǎn)出來(lái)后，應(yīng)在 2h以內(nèi)使用到工作面上(對(duì)時(shí)間要求因預(yù)拌 混凝土的型號(hào)不同而不同，有些特殊型號(hào)的預(yù)拌混凝土必須在 20min內(nèi)使用)， 在使用時(shí)間內(nèi)混凝土攪動(dòng)不能停止，直到某一工作面完工為止，其間供應(yīng)連續(xù)，不能中斷。這些要求必須一環(huán)扣一環(huán)地嚴(yán)格滿足，否則會(huì)影響工程的質(zhì)量，沒(méi) 有“靈活掌握”的余地。4. 運(yùn)輸距短混凝土的運(yùn)輸距離因使用的時(shí)間性而被限制了，再加之交通法規(guī)和道路車(chē) 況的不

19、同程度，混凝土的運(yùn)輸距離一般控制在 20k m以內(nèi)。1.4本文主要研究?jī)?nèi)容通過(guò)對(duì)混凝土攪拌運(yùn)輸車(chē)的文獻(xiàn)閱讀及上網(wǎng)查閱，了解了國(guó)內(nèi)外的攪拌運(yùn) 輸車(chē)的現(xiàn)狀，隨著經(jīng)濟(jì)的復(fù)蘇和發(fā)展，國(guó)家基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)和城市化快速發(fā)展, 混凝土攪拌運(yùn)輸車(chē)的研究也隨之發(fā)展，為了滿足不同地區(qū)，不同建筑工地環(huán)境 的需求，這就使得混凝土攪拌運(yùn)輸車(chē)向著高效率、多品種、低能耗以及智能化 等方向發(fā)展，本文主要研究的方向是針對(duì)提高攪拌運(yùn)輸車(chē)的工作效率、低能耗 進(jìn)行的研究。攪拌筒是混凝土攪拌運(yùn)輸車(chē)的重要組成部分，同時(shí)也是設(shè)計(jì)研究的重要部 分。攪拌筒的外形尺寸是進(jìn)行設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，根據(jù)用戶或場(chǎng)地等多方面的要求， 這就提供了對(duì)攪拌筒的容量和強(qiáng)度

20、設(shè)計(jì)要求。根據(jù)這些大方面的要求就可進(jìn)行 攪拌筒筒體的外形幾何尺寸、容量，材料選擇等方面的設(shè)計(jì)。本文主要是應(yīng)用 計(jì)算機(jī)的輔助設(shè)計(jì)及專業(yè)的軟件來(lái)完成整個(gè)攪拌筒筒體的結(jié)構(gòu)及受力分析。攪拌螺旋葉片是混凝土攪拌運(yùn)輸車(chē)的核心組成之一，也是本文研究的主要 對(duì)象之一?，F(xiàn)有混凝土攪拌運(yùn)輸車(chē)的攪拌葉片多數(shù)在制造上存在一定的問(wèn)題， 如葉片連接不光順，葉片焊接時(shí)存在應(yīng)力，葉片螺旋角度不精準(zhǔn)等一系列問(wèn)題, 而本文則主要針對(duì)這些問(wèn)題進(jìn)行逐一的解決和改善?；炷翑嚢柽\(yùn)輸車(chē)的螺旋葉片的設(shè)計(jì)在混凝土的攪拌和卸料上起著非常關(guān) 鍵的作用。目前，市場(chǎng)上的攪拌運(yùn)輸車(chē)有的在攪拌質(zhì)量上存在問(wèn)題，有的在卸 料上時(shí)間耗費(fèi)長(zhǎng)，殘留在攪拌筒內(nèi)的混

21、凝土較多，那么，如何設(shè)計(jì)攪拌螺旋葉 片才能使混凝土攪拌運(yùn)輸車(chē)在整個(gè)工作過(guò)程中效率更高些，從上述情況來(lái)看， 研究混凝土攪拌運(yùn)輸車(chē)的攪拌筒及內(nèi)部的攪拌葉片就顯得非常重要。二、攪拌筒的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及受力分析2.1攪拌筒的結(jié)構(gòu)和工作原理混凝土攪拌運(yùn)輸車(chē)的攪拌筒大多數(shù)采用的是不標(biāo)準(zhǔn)的梨形結(jié)構(gòu)，本課題也 采用此結(jié)構(gòu)，攪拌筒通過(guò)支撐輔助裝置斜臥在底盤(pán)車(chē)架的后臺(tái)上，可以繞其軸 線轉(zhuǎn)動(dòng)，攪拌筒的后上方只有一個(gè)筒口分別通過(guò)進(jìn)、出料裝置進(jìn)行裝料或卸料 其外形如圖2.1所示。圖2.1攪拌筒外形結(jié)構(gòu)示意圖1 一裝料斗；2 一環(huán)形滾道;3 一滾筒殼體;4 一連接法蘭;5 一減速器；6 一機(jī)架;7 一支撐滾輪:8 一調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu);

22、9 一活動(dòng)卸料溜槽;10 一固定卸料溜槽整個(gè)攪拌筒的筒體是一個(gè)變截面不對(duì)稱的雙錐體，外形似梨形，分別由前段錐體，圓體和后段錐體構(gòu)成。前段錐體較短，端面封閉并焊接法蘭，通過(guò)連 接法蘭與減速器連接。后段錐體的過(guò)度部分有一條環(huán)形滾道，它焊接在垂直于 攪拌筒軸線的平面圓周上，整個(gè)攪拌筒通過(guò)連接法蘭和環(huán)形滾道斜臥置在固定 機(jī)架上的減速器殼體和由一對(duì)滾輪支撐所組成的三點(diǎn)支撐座結(jié)構(gòu)上，由減速器 帶動(dòng)攪拌筒平穩(wěn)的繞其軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。在環(huán)形滾道上還設(shè)計(jì)了一條保護(hù)鋼帶，它的 作用是汽車(chē)在惡劣的道路上顛簸行駛時(shí)防止攪拌筒跳動(dòng)。安裝機(jī)架是由水平框 架、前臺(tái)、后臺(tái)和門(mén)形支架組成，通過(guò)相對(duì)應(yīng)位置的若干個(gè)螺栓將攪拌筒與汽 車(chē)底盤(pán)

23、相連接， 使攪拌筒牢牢的固定在底盤(pán)上，防止其搖擺竄動(dòng)。2.2攪拌筒的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算2.2.1攪拌筒的幾何容積攪拌筒由兩個(gè)不對(duì)稱的圓錐臺(tái)和一段圓柱體組成，故它們的體積就是攪拌 筒的幾何容積。對(duì)于封頭部分內(nèi)部焊有一加強(qiáng)錐，且球缺高度小，球體半徑大， 其幾何容積很小，可忽略，而且拌筒內(nèi)部有兩條螺旋葉片，厚度較小，也可忽 略。因此計(jì)算出來(lái)的幾何容積比實(shí)際幾何容積略大。由幾何關(guān)系，得計(jì)算公式 如下：V總=V（前錐圓臺(tái)）+V（中段圓柱）+V（后錐圓臺(tái)）；2V圓柱-二R H有效容積計(jì)算，首先根據(jù)攪拌筒截面的幾何形狀，如圖2.2所示圖2.2攪拌筒截面示意圖由圖2.2中可看出攪拌筒的軸向橫截面被化簡(jiǎn)后的形狀，并且

24、在圖中的每 個(gè)線段頂點(diǎn)處標(biāo)上字母，以便計(jì)算時(shí)容易區(qū)分。圖中坐標(biāo)原點(diǎn)在攪拌筒后錐筒 口的中心上，即線段AH的中點(diǎn)，其中Yix Y4x是四條直線的表達(dá)式。在實(shí)際的設(shè)計(jì)中，混凝土攪拌筒的有效容積一般都比選定有效容積大些，因?yàn)閿嚢柰?內(nèi)有攪拌葉片和其它一些輔助攪拌的設(shè)計(jì)，它們也有一定的體積，再加上攪拌 運(yùn)輸車(chē)在運(yùn)輸中不可能將混凝土裝的很滿，以免由路面，施工場(chǎng)地，車(chē)速等外 界因素引起的混凝土外溢，故設(shè)計(jì)中會(huì)有有意將有效容積加大處理。在設(shè)計(jì)時(shí)， 計(jì)算攪拌筒各部分的體積時(shí)，直接利用AUTOCA畫(huà)出其截面真實(shí)大小的模型，測(cè)出各點(diǎn)的坐標(biāo)值，然后利用 Pro/E繪制出三維實(shí)體模型，直接便可測(cè)出各部 分的體積。2.

25、2.3攪拌筒各參數(shù)的確定1. 攪拌筒斜置角度攪拌筒的斜置角度的大小直接決定攪拌筒的有效裝載量，它雖不是拌筒殼 體本身參數(shù)，但拌筒的工作性能（攪拌、卸料），支承性能（對(duì)底盤(pán)的載荷分布）、 進(jìn)出料高度等受它影響。綜合考慮上述因素，參考國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有同類型車(chē)（容量為8mV（前錐圓臺(tái)）、V（后錐圓臺(tái)）的值為兩個(gè)圓錐的體積之差。2.2.2攪拌筒的有效容積計(jì)算實(shí)際應(yīng)用中的攪拌筒是斜置的，其中心線與水平面之間成一傾角，假設(shè)混凝土 拌合料是理想流體，在攪拌筒內(nèi)應(yīng)形成一水平面，因此混凝土拌合料在攪拌筒 內(nèi)形成了特殊的不規(guī)則體積。一般可通過(guò)兩種方法計(jì)算它的體積：一是切割法,即將混凝上拌合料縱向切成若干薄片，其斷面成弓

26、形，把所有薄片的體積累加 起來(lái)，得出它的體積。那么為了提高計(jì)算精度，必須切的越多越好，這無(wú)疑增 加了運(yùn)算量，而且計(jì)算的結(jié)果為近似值 ；另一種是公式法，即根據(jù)幾何關(guān)系， 用積分公式推導(dǎo)進(jìn)行計(jì)算。其特點(diǎn)是公式復(fù)雜，計(jì)算容易出錯(cuò)，沒(méi)有切割法那 么容易理解，但計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確度高些而且運(yùn)算量相對(duì)要小些。攪拌筒各部分的）的參數(shù)和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)局發(fā)布的混凝土機(jī)械攪拌輸送車(chē)型式和基本參數(shù)試行標(biāo)準(zhǔn)，取攪拌筒斜置角為13。2. 拌筒最大直徑根據(jù)有關(guān)實(shí)驗(yàn)表明：梨型攪拌筒殼體的中部直徑大，而底錐較短，使攪拌筒 中下部的外形接近球體形狀為最佳，這時(shí)，不僅攪拌效果好，攪拌效率高，而 月攪拌筒重心適當(dāng)前移，對(duì)攪拌功能和車(chē)的整體是有

27、利的。所以，拌筒的最大 直徑不能超過(guò)底盤(pán)的最大寬度，應(yīng)盡量接近底盤(pán)的寬度，使攪拌筒形接近球體 形狀，這樣不僅有以上好處，而且在容量一定的條件下可以縮短拌筒長(zhǎng)度，降 低攪拌運(yùn)輸車(chē)整車(chē)的高度，改善了攪拌運(yùn)輸車(chē)的整體性能。3. 前后錐半錐頂角為保持?jǐn)嚢柰苍谛敝脮r(shí)，后錐上部有平直的高度和一定的卸料性能，后錐 半錐角的取值應(yīng)接近拌筒的斜置角，參考國(guó)內(nèi)現(xiàn)在同類車(chē)的經(jīng)驗(yàn)值，前錐半錐 頂角的值一般為20o一 25o,后錐的為14.2。一 16.10。4. 筒各部分壁厚和材料的確定為了盡量減輕攪拌筒上的自重，提高拌筒有效裝載量，并保證筒壁及葉片 有足夠的強(qiáng)度和抗磨損能力，現(xiàn)在一般都使用高強(qiáng)耐磨合金制作攪拌筒殼體

28、和 螺旋葉片，參考同類車(chē)的選材，采用 16Mn鋼。攪拌筒殼體和葉片都是按工作時(shí) 磨損程度的不同來(lái)分段，以不同厚度的鋼板焊接而成，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和使用結(jié) 果來(lái)看，拌筒中、底部的筒壁受混凝土壓力最大，拌拌運(yùn)動(dòng)劇烈，磨損也最嚴(yán) 重。參考有關(guān)資料和模擬國(guó)內(nèi)外同類車(chē)攪拌筒體的壁厚，攪拌筒前錐段和圓柱 段采用6mm厚 16Mn鋼板，后錐部分考慮到攪拌過(guò)程中受混凝上壓力較小，磨損 相對(duì)小，故采用4mn厚的16Mn鋼。因封頭安裝支承軸，承受拉、壓、彎、扭等 十分復(fù)雜的外力作用，故取封頭壁厚為 6mm后錐軌道采用鑄鋼材料。同時(shí)，攪 拌葉片在攪拌運(yùn)輸過(guò)程中，亦受到較嚴(yán)重的磨損，故采用4mm? 16Mn鋼板。5. 攪

29、拌筒外形幾何尺寸設(shè)計(jì)計(jì)算攪拌輸送車(chē)?yán)嫘螖嚢柰驳臍んw各部分的尺寸和形狀的設(shè)計(jì)，是一個(gè)比較復(fù)雜的問(wèn)題。攪拌筒傾斜放置在汽車(chē)底盤(pán)上，其軸線與混凝土表面有一夾角，根I據(jù)經(jīng)驗(yàn)或采用比照法，預(yù)先確定拌筒尺寸，然后進(jìn)行有效容量校核，很難得出 理想的拌筒尺寸。本文采用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)進(jìn)行循環(huán)計(jì)算，以得出較理想的拌 筒尺寸。攪拌筒的有效容積校核是根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（報(bào)批稿）的規(guī)定，即梨形攪拌 筒的有效容積與幾何容積比值（攪拌筒的填充率）應(yīng)滿足：V _51.5%式（2-1 ）VjV有效容積（攪拌筒能夠運(yùn)輸?shù)念A(yù)拌混凝土量）V幾何容量當(dāng)攪拌筒有效容積8m3，拌筒的斜置角13o,混凝土密度為2450Kg/m3（- 般為1800

30、 一 2450Kg/m3）;鋼板密度為7900Kg/m3等已知參數(shù)輸入到程序界面， 運(yùn)行后得到一系列的攪拌筒幾何尺寸數(shù)據(jù)，然后執(zhí)行容積校核循環(huán)程序，即得 到一組最佳數(shù)據(jù)。yl=550mm y2=1150mmy3=762mmLl=2259.45mmL2=1213.68mm L3=934.8mm后錐半角a1=15o前錐半角a2=23o由上面數(shù)據(jù)，利用 AUTOCA和ProfE軟件, 作出攪拌筒各部分有效容積真實(shí)大小的三維實(shí)體模型，在測(cè)量前，將實(shí)體模型 的密度設(shè)置成混凝土密度，這樣就能測(cè)出其體積和重量等相關(guān)參數(shù)。由圖2.3測(cè)量可得攪拌筒后錐段的有效容積：V1=2.67m3其混凝土質(zhì)量:M1=6533

31、.4Kg、 心匚”徑 回8弋心品 IP W X.雀圖2.3后錐段的有效容積由圖2.4測(cè)量可得攪拌筒圓柱段的有效容積：V2=3.56m3其混凝土質(zhì)量:M2=8733.9Kgr話刃曲 1 - Tr./FCTRmMid） 蜩 &AQ 価 JAW 甩用祖T叩 T*（X）冒口mi 咖 、：h巾卜第j % T弋冃詁厲寸t咒2ttFI - tH = f 450DGQ&gr e TOTI1亦悩I(yè)fl s師上那丿口晏沁冊(cè)走豊心;圖2.4圓柱段的有效容積由圖2.5測(cè)量得攪拌筒前錐段的有效容積：V3=2.34m3其混凝土質(zhì)量:M 3 =5733.4Kg甲劑可=5口叱養(yǎng)訥1璃定暫*01一良n 己存的起盤(pán)竹0住船 2*

32、3* I cm544BiHn 鼻卓衛(wèi) 匸2歸如0訊掃公蟻/ *_3B.CT354*B*Hn012 E Cm54i|B*WCrT jN ?皓如sh+to公蟻/ a*- m Fuse* 總 Sn井晴足咒甘譽(yù)5.T33*1W51.5%J規(guī)田叩 AAOF 井師妙 ilii 五視序呼 XMl） wnai WftQp A錢(qián)辺彗T鬥品卻:己圖2.5前錐段的有效容積同理，利用三維軟件可測(cè)得，攪拌筒的幾何容積：Vj=13.52m3那么根據(jù)公式（2-1）可得：V 2.673.56 2.34Vj13.52式中V（包含螺旋葉片體積）的值要比實(shí)際的值大些，從計(jì)算結(jié)果看，完全滿足攪 拌筒的填充率要求。2.3攪拌筒筒體的有

33、限元分析2.3.1攪拌筒工作狀態(tài)的受力分析混凝土攪拌運(yùn)輸車(chē)的筒體是一個(gè)金屬板筒體的焊接構(gòu)件，為了滿足機(jī)械強(qiáng) 度的要求，也需要進(jìn)行強(qiáng)度校核。本文采用殼體理論進(jìn)行筒體的強(qiáng)度校核，首 先筒體在工作時(shí)，受有自身的重量、混凝土重量和回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)而引起的扭矩作用， 其次由于混凝土在筒體內(nèi)的流態(tài)呈不規(guī)則變動(dòng)，又因混凝土性質(zhì)而不同，這種 外載荷也是變化的。另外，筒體在汽車(chē)行使過(guò)程中還會(huì)增加不規(guī)則的動(dòng)載作用， 因而筒體無(wú)論從結(jié)構(gòu)上還是受力狀態(tài)上都是比較復(fù)雜的。為了便于工程計(jì)算， 也要進(jìn)行一些簡(jiǎn)化，這樣就可以用比較少的工作量，計(jì)算得出可供參考的結(jié)果。本文在利用ANSY對(duì)攪拌筒的受力進(jìn)行分析時(shí)，對(duì)攪拌筒作了如下的假設(shè)：

34、(1) 攪拌筒體是由前、后兩個(gè)錐殼(其中后錐上有一個(gè)環(huán)行滾道)，一個(gè)柱殼、 一個(gè)半球殼及球殼上的發(fā)蘭組成的；(2) 假定只有封頭法蘭和半球殼受扭矩，絕大部分薄殼所有橫截面上都沒(méi)有扭矩，也就是絕大部分薄殼處于無(wú)扭矩狀態(tài)；(3) 由于整個(gè)攪拌筒在工作時(shí)除了旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)以外，還隨著底盤(pán)運(yùn)動(dòng)，動(dòng)載荷 很復(fù)雜，所以可以用靜載荷來(lái)代替動(dòng)載荷，其結(jié)果再乘以一個(gè)系數(shù)作為最后結(jié) 果，這樣可以簡(jiǎn)化建模的復(fù)雜性；(4) 根據(jù)靜載荷假設(shè)，邊界條件為前端法蘭固定，后端滾道由兩個(gè)滾輪支撐；(5) 不考慮圓柱段表面開(kāi)孔的影響；(6) 不考慮混凝土與筒壁之間的摩擦力和沖擊力。2.3.2用ANSYS寸攪拌筒筒體進(jìn)行建模及分析1.攪

35、拌筒的實(shí)體建模由于攪拌筒是一個(gè)繞軸旋轉(zhuǎn)的實(shí)體，且形狀和受力都是對(duì)稱的，在ANSYS中可通過(guò)設(shè)置參數(shù)來(lái)對(duì)對(duì)稱實(shí)體模型進(jìn)行局部分析，這樣可節(jié)省建模時(shí)間，簡(jiǎn) 化分析難度，因此下面的分析就只對(duì)一半模型進(jìn)行分析。最后可利用對(duì)稱性看 到完整的分析圖形。(1) 設(shè)置單元選項(xiàng)。在 ANSYS 11.0中，設(shè)計(jì)置單元類型。執(zhí)行 Utility Menu Preprocessor Element Type Add/Edit/Delete命令，彈出Element Type對(duì)話框。單擊 Add按鈕，彈出如圖2.6對(duì)話框。選擇“ Structural Shell ”和“4node181 ”選項(xiàng)，單擊0K鍵。A圖2.6單

36、元設(shè)置對(duì)話框 殼體厚度設(shè)置。執(zhí)行 Utility Menu Preprocessor Real Constants Add/Edit/Delete 命令，彈出對(duì)話框，單擊 Add,再單擊OK彈出如圖2.7對(duì)話 框，輸入厚度6,單擊OK完成單元設(shè)置。曲 Vk4lh1 ffarr WTHM-o-aC3 TiPwwfla *1由41 bkB Abbf3Clrit審1、 * * I* a Q talti!誹TO Lnada.圖2.7殼體厚度設(shè)置 設(shè)置材料屬性。執(zhí)行 Utility Menu Preprocessor Material Props Material Models 命令，彈出對(duì)話框如圖 2

37、.8所示，單擊 Structural Lin ear Elastic Isotropic 后，按順序輸入材料16Mn “彈性模量2.le11 ”和“泊 松比0.27”，然后單擊OK完成設(shè)置。him=鳴Ji* lam圖2.8材料屬性設(shè)置(4) 生成關(guān)鍵點(diǎn)。選攪拌筒的前錐小端圓心為坐標(biāo)原點(diǎn)，x軸沿著拌筒的旋轉(zhuǎn)中心線朝著后錐的方向?yàn)檎?，建立坐?biāo)系，將筒體在x軸上半邊橫截面上所有點(diǎn)的坐標(biāo)求出，然后再 ANSYS中繪制這些點(diǎn)。執(zhí)行 Ma in Me nu Preprocessor Modeli ng Create Key poi nts In active CS 命令，彈出圖 2.9 對(duì)話框。逐個(gè) 將點(diǎn)

38、輸入后，單擊0K按鈕，生成如圖2.10所示的關(guān)鍵點(diǎn)。bl*pn LiliricwilwifLrli Bl一網(wǎng)aANSY 氣E查晝刮s*! tj i m. J11iBh 虐EJ|41dLaja n “ o圖2.9創(chuàng)建關(guān)鍵點(diǎn) halflv H VHias.1 |i 駐3譏IB HAiI W Ft B fli EplflC*n*hl vtlq*CfiRllMlt V lIu*fcppl7C uiftl圖2.16法蘭邊界設(shè)置圖2.17法蘭邊界設(shè)置完成對(duì)于兩個(gè)托輪則只是限制攪拌筒在 丫、Z方向上的位移和轉(zhuǎn)動(dòng)，對(duì) X方 向的位移和轉(zhuǎn)動(dòng)則沒(méi)有限制。在 ANSYS選擇兩個(gè)托輪上的所有節(jié)點(diǎn)執(zhí)行 MainMenu

39、 Soluti on Define Loads Apply Structural Displaceme nt OnNodes命令，彈出如圖2.18所示對(duì)話框，對(duì)邊界進(jìn)行設(shè)置，完成后單擊OK按鈕， 邊界添加完成，如圖2.19所示。圖2.18托輪邊界設(shè)置圖2.19托輪邊界設(shè)置完成(3) 由于分析的是攪拌筒半邊模型，故需要在攪拌筒的周邊截面上加上一個(gè)對(duì)稱約束，執(zhí)行 Mai n Me nu Solution Defi ne Loads Apply StructuralDisplacement Symmetry B.COn Areas命令，彈出對(duì)話框，依次選擇截面后單擊OK完成對(duì)稱約束的添加，如圖2.2

40、0所示ANMAY t ttlQ11：汕 04然后執(zhí)行 Main Menu Solution f Define Loads f Apply f Structural f pressure f On Nodes命令，彈出對(duì)話框，單擊 Pick All 按鈕，彈出如圖2.21 所示對(duì)話框，然后輸入-62386.3，單擊OK按鈕，載荷加載完成，如圖 2.22所示。圖2.21后錐載荷輸入1: Us 2B圖2.22后錐載荷加載完成同理，分別加載前錐和圓柱段的載荷如下圖2.23和2.24所示rttHExr?PRESttM zoic3070SC172573?49106464721$939074G6Q25633

41、9S圖2.23圓柱段載荷加載$4747CX114?4fil3640SDlfi$?$3164Z9S7D6fi7703Zfi335ft圖2.24后錐段載荷加載(3) 由于攪拌筒斜置，使得每段筒體在攪拌筒前錐端蓋面和法蘭面上，產(chǎn)生一個(gè)力重力的分力F按上述同樣的方法，將它加載端蓋和法蘭面上，如2.25和2.26所示。F = Mi M2 M3gsin13 = 6533.4 8733.9 5733.49.8 sin13 =46296.5N圖2.25載荷輸入AN4Z965crmd ShapKODlo be plottedD xhtpa onlyDef + wdaforeJ 廠 Df + wdf dctApp

42、lyCtnctl圖2.28設(shè)置變形圖對(duì)話框DI5PLX匚KHEffTANJ971 D3KAY lf di Ipl 屠ZY4mp enAaikt ef du apl 吧ift ut Di tpl c MientI ar gXo r*t*.t|L onYCMP AJkdAt ef r*l*t i &n ZCnp dik*nt of rtt i otk vectorId StJM擊呻 T ol taL Nechiuii ! nUndi Irpl ar i d lha(P* IktyUndji Lpluad； b kyScil Fxt.ir*Dfarttadl俱p暑 osJ-jr|Anta COraJ

43、at4Itddi I i ijmI. Ot t i 華則gg內(nèi)LancciHob圖2.30設(shè)置位移和應(yīng)力云圖對(duì)話框WDOAL aomriwAN3T1P*L5UB 1EUT 14 ZOIOIS:汕：TIHI-LVSOT BST3*0 t10C30.601-04.1721-03.ZEftI-03,1441-01,43DI-DQ.W7I-D3圖2.31節(jié)點(diǎn)位移云圖ANHAY X4f ttHMf申”酉“！1fparti圖2.32節(jié)點(diǎn)的應(yīng)力云圖通過(guò)變形圖2.29可看出，攪拌筒在前錐和圓柱段的下半部分變形較為嚴(yán)重 些，故這里的選材應(yīng)適當(dāng)加厚些；由圖 2.31可看出，攪拌筒圓柱段的底部和后 錐段的上部變形位

44、移比較大些；由圖 2.32看出，變形部分的應(yīng)力和支撐點(diǎn)附近 的應(yīng)力比較大些。2.3.3用ANSYS寸攪拌筒封頭法蘭進(jìn)行分析攪拌筒的封頭法蘭盤(pán)處強(qiáng)度分析的實(shí)體建模和攪拌筒的建模完全相同，所以不 需要重新建模，只要在 ANSY防利用對(duì)稱設(shè)置生成一個(gè)完整的攪拌筒實(shí)體模型， 然后新建一個(gè)封頭法蘭分析模型，即添加邊界條件和載荷，其他建模的處理， 如網(wǎng)格的劃分，材料屬性的設(shè)置等都與筒體的建模處理方法相同。1. 邊界條件的添加由上述的假設(shè)可知，在攪拌筒的前錐段、圓柱段和后錐段上均不受扭矩作 用，底盤(pán)連接法蘭所傳遞來(lái)的力矩全部由封頭法蘭的球殼部分來(lái)承受。所以， 攪拌筒的前錐、圓柱和后錐部分面上所有的節(jié)點(diǎn)均受到

45、約束，故只在前錐上添 加約束即可。在 ANSYS界面中選擇前錐面上的所有節(jié)點(diǎn)，然后執(zhí)行Main Menuf Solution f Define Loads Apply Structural Displacement On Nodes命令，彈出選項(xiàng)框后單擊 Pick All按鈕彈出如圖2.33所示對(duì)話框，對(duì)邊界進(jìn) 行如圖中的設(shè)置，完成后單擊 0K按鈕，邊界添加完成，如圖2.34所示。圖2.33前錐邊界設(shè)置圖2.34前錐邊界添加完成2. 載荷的添加經(jīng)查閱相關(guān)文獻(xiàn)和對(duì)混凝土攪拌運(yùn)輸車(chē)工作周期的分析可知：攪拌運(yùn)輸車(chē)整個(gè)工作周期中在攪拌筒剛剛反轉(zhuǎn)出料的瞬間扭矩最大，根據(jù)一般8m3攪拌運(yùn)輸車(chē)的瞬間扭矩情況

46、，本文設(shè)置扭矩為4500N如果法蘭和封頭在出料瞬間的情況 下滿足強(qiáng)度要求，則在其他的工作情況下也不成問(wèn)題，所以本文就反轉(zhuǎn)出料的瞬間作強(qiáng)度分析，其載荷為在法蘭圓盤(pán)外圓柱面上所有節(jié)點(diǎn)關(guān)于X軸的一個(gè)力矩。根據(jù)模型的具體情況，在攪拌筒封頭法蘭盤(pán)的外圓柱面上所有節(jié)點(diǎn)添加上 關(guān)于X軸的力矩4500N。在ANSYS界面中，先選中封頭法蘭盤(pán)外圓柱面上的所有 節(jié)點(diǎn)，然后執(zhí)行Main Menu Soluti on Define Loads Apply Structural Force/Mome ntOn Nodes命令，彈出選項(xiàng)框后單擊 Pick All按鈕，彈出如圖2.35所示的對(duì)話 框然后選擇力矩輸入-4500即可，單擊OK完成力矩載荷的添加，如圖2.36所 示。圖2.35法蘭力矩設(shè)置圖2.36法蘭力矩添加完成3. 求解執(zhí)行Utility Menu Select Everything 命令，使整體模型選中進(jìn)行計(jì)算 求解。接著執(zhí)行 Main Menu Solution Solve Current LS 命令，單擊 OK直 到出現(xiàn)slove is done 后，再單擊close按鈕，計(jì)算完畢保存。4. 查看計(jì)算結(jié)果 查看變形圖。執(zhí)行 Mai n Me nu General postProe Plot Results Deformed Shape命令，彈出如圖2.28所示對(duì)話框，在“