攪拌車設(shè)計(jì)計(jì)算書

混凝土攪拌運(yùn)輸車設(shè)計(jì)計(jì)算書湖北集合專用汽車2023年五月二十日混凝土攪拌運(yùn)輸車設(shè)計(jì)計(jì)算書一.上車的設(shè)計(jì)計(jì)算。1.依據(jù)中機(jī)函［2023］7號文件《關(guān)于標(biāo)準(zhǔn)混凝土攪拌運(yùn)輸車《公告》11、2、3款要求:混凝土攪拌運(yùn)輸車應(yīng)符合下表規(guī)定：車型

〔kg〕≤16000a

量〔m3〕≤4

量〔m3〕≤7.751.5％(填充率定義：攪拌筒攪動(dòng)容量與幾何容量之比，用百分比表示)。混凝土攪拌運(yùn)輸車的攪動(dòng)容量應(yīng)符合下式要求：攪動(dòng)容量≤載質(zhì)量〔kg〕/混凝土密度〔kg/m3〕×110%GB/T26408-2023《混凝土攪拌運(yùn)輸車推舉的2400kg/m3。依據(jù)上述要求J型混凝土攪拌運(yùn)輸車攪拌筒幾何容積攪拌容積〔攪拌容積=載質(zhì)量〔kg〕/混凝土密度〔kg/m3〕〕應(yīng)滿足如下要求：V/Vd

≥0.515V≤V/1.1=3.6m3dV——設(shè)計(jì)額定攪拌容積即裝載容積(m3)Vm3)d021V——攪拌筒幾何容積(m3)jHH5142GBJ3.5m3。2.攪拌筒設(shè)計(jì)尺寸的計(jì)算HH5142GBJ型混凝土攪拌運(yùn)輸車攪拌容積與攪拌筒幾何容積確實(shí)認(rèn)，先對攪拌筒的設(shè)計(jì)尺寸進(jìn)展計(jì)算并進(jìn)展校核。JG/T5094-1997《混凝土攪拌運(yùn)輸車》，攪拌筒的斜置角α13.5o。由于運(yùn)輸車必需保證在坡度為14%的路面上行駛且出料口面對下拌軸線的夾角0arctan(0.14)82.1攪拌罐體圖23攪拌筒目前一般承受梨形，底部〔稱為前錐〕是較短的錐形，中部是圓柱形，上部〔后錐〕是較長的錐形，爭論覺察：攪拌筒中下部的外形接近球體外形為最正確，這時(shí)，不僅攪拌效果好，攪拌效率高，而且也送車的裝載力量是有利的。因此，設(shè)計(jì)時(shí)，后錐加上前錐上封頭的長度2.1所示：231設(shè)前錐長為L1

，中圓柱長為L

，后錐長為L

，中圓半徑r，則依據(jù)交通法規(guī)的要求攪拌筒的最大半徑，r1.25m，取r1.0mLcr1 1Lcr3 2

2-12-2依據(jù)《混凝土機(jī)械攪拌輸送車型式和根本參數(shù)》試行標(biāo)準(zhǔn)中要求：c11.4~1.8，c20.7~0.97，結(jié)合我司制作前后錐的下料工藝，選取下料鋼板利用率最大時(shí)數(shù)值，取c1值為1.55，c20.772-1、2-2公式計(jì)算L11550mm，L2長度770mm。2.1中r1為后錐后段安裝進(jìn)料口位置的半徑，r2為進(jìn)料口半徑，250-310mm275mm，r3為前錐與封頭結(jié)合部位封頭的半徑。r1=r-L1xtanα1 2-3r3=r-L3xtanα2 2-413123錐角α114.2o~18.1o，前錐角α2取值范圍為15o~22o，結(jié)合我司制作前后錐的下料工藝，選取下料鋼板利用率最大時(shí)數(shù)值，1值為oα2值為o4公式計(jì)算1半徑為，r3700mm。131232后錐角α1=17o，前錐角α2

=21o，L

、L、r、r

、r、r、α、α0AUTOCADPro/E軟件，作出攪拌筒各局部有效容積真實(shí)大小的三維實(shí)體模型，這樣就能測出其體積。2.2后錐段的有效容積2.2測量可得攪拌筒后錐段的有效容積:V1=1.0m32.3前錐段的有效容積2.3測量可得攪拌筒前錐段的有效容積:V3=1.04m3依據(jù)上述第一局部確定的攪拌容積3.5m3可以得出中筒局部有效裝載容積應(yīng)當(dāng)為：V2=V-V1-V3=1.46m32.4中筒段的有效容積示意圖圓柱截段計(jì)算公式由V2計(jì)算出L2長度為875mm。綜上可以計(jì)算出攪拌筒的各部位尺寸如所示：L1=1550mm，L2=875mm，L2=770mm，r=1000mm，r1=530mm，r2=275mm，r3=700mm，具體尺寸見圖1.5攪拌筒各部位尺寸尺寸示意圖：2.5攪拌筒各部位尺寸尺寸示意圖攪拌筒幾何容積計(jì)算校核：攪拌筒幾何容積計(jì)算公式：Vj=πL3〔r2+r32+r*r3〕/3+πL1〔r2+r12+r*r1〕/3+πr2L2代入以上數(shù)據(jù)，得出HH5142GBJ型混凝土攪拌運(yùn)輸車攪拌筒的幾何容積為：Vj=7.45m3。HH5142GBJ型混凝土攪拌運(yùn)輸車攪拌筒的填充率為：Vd/Vj=3.5*1.1/7.45*100%=51.67%＞51.5%。HH5142GBJ型混凝土攪拌運(yùn)輸車攪拌筒的設(shè)計(jì)符合國標(biāo)要求。傳動(dòng)系統(tǒng)的計(jì)算選擇設(shè)計(jì)輸入?yún)?shù)依據(jù)客戶意見或產(chǎn)品改進(jìn)打算提出產(chǎn)品的性能要求HH5142GBJ參數(shù)名稱參數(shù)符號單位數(shù)值備注攪拌裝載方量參數(shù)名稱參數(shù)符號單位數(shù)值備注攪拌裝載方量Vm33.5攪拌桶最高轉(zhuǎn)速ηjR/min14發(fā)動(dòng)機(jī)最高轉(zhuǎn)速ηmR/min2500發(fā)動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速ηeR/min1900混凝土密度ρiKg/m32.45*103攪拌車工作狀況3.1所示：0~1階段：攪拌筒加料工況；1~2階段：攪拌筒運(yùn)料工況；2~3階段：攪拌筒卸料工況；3~4階段：攪拌筒空筒返回工況；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(dòng)扭矩最大，攪拌筒液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)以滿足此階段超載時(shí)所需的驅(qū)動(dòng)力來設(shè)計(jì)。參數(shù)計(jì)算最大阻力矩確實(shí)定Mj主要有兩種方法：〔1〕閱歷公式Mjs=2764.64+5336.36V (3-1)V---攪拌筒混凝土裝載方量。Vj=V(σj+1〕 〔3-2〕式中，σj----10%；將式中〔2-2〕代入式〔2-1〕，得到式：Mjs=2764.64+5336.36V(σj+1) (3-3)此公式來源《混凝土攪拌輸送車攪拌筒驅(qū)動(dòng)阻力矩和驅(qū)動(dòng)功率的計(jì)1.2~1.4倍，并已考慮長時(shí)間行駛后〔混凝土沉淀攪拌筒啟動(dòng)時(shí)的峰值Ks=0.8〔3-3〕進(jìn)展修正，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(σj+1〕 〔3-5〕式中σj--攪拌筒超載量；將式〔3-5〕代入〔3-4〕，得到式：Mj=2212+4269V(σj+1〕 〔3-6〕V=3.5帶入式〔3-6)Mj=18647.65N.M。攪拌筒最大驅(qū)動(dòng)功率確實(shí)定最高轉(zhuǎn)速超載工況攪拌功率:Pjm=2πXηjMj/60/1000 〔3-7〕Pjm=27.33KW設(shè)計(jì)選型3.2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；而液取發(fā)動(dòng)機(jī)PTO口最大穩(wěn)定轉(zhuǎn)速，然后計(jì)算液壓油泵最大排量，選型后PTO口最大穩(wěn)定轉(zhuǎn)速。3.2設(shè)計(jì)思路減速機(jī)的選取HL4F-B/P2300，i=1032400N.M。滿足攪拌筒扭矩傳遞要求。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ηm為：ηm=ηji (3-8)計(jì)算得到ηm=14*103=1442r/min。馬達(dá)最大輸出扭矩Mm=Mj/I 〔3-9〕計(jì)算得到Mm=18647.65/103=181.05N.M。Vm=2πMm/〔△P*ηmm〕〔3-10〕式中ηmm---0.95。計(jì)算得到Vm=6.28*181.05/〔30*0.95〕=39.89ml/r。HAA2FM45Vm=45ml/r，最高工作轉(zhuǎn)3200r/min，40MPa258N.M。HAA2FM45馬達(dá)最大工作壓力△Pm校核：△Pm=2πMm/〔Vm*ηmm〕 〔3-11〕計(jì)算得到△Pm=6.28*181.05/〔45*0.95〕=26.59Pa。HAA2FM45258N.m選用液壓馬達(dá)能滿足減速機(jī)驅(qū)動(dòng)力設(shè)計(jì)要求。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0.5MPa。計(jì)算的到△Pp≥30.5MPa。Qp為：Qp＞Qm/ηpv 〔3-13〕計(jì)算得到Qm=1442*45/〔1000*0.95〕=68.31L/min。代入〔3-13〕中得到Qp＞68.31L/min/0.95=71.91L/min。從而可得到油泵排量Vp＞Qp/ηv (3-14)式中ηv---為發(fā)動(dòng)機(jī)在液壓系統(tǒng)最大載荷時(shí)的最高穩(wěn)定速度，查2100r/min，此轉(zhuǎn)速發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩1090N.M。計(jì)算得到＞71.91L/min*1000ml/L/2100r/min＞34.24ml/r。HP2VC45HW40MPa，3600r/minVp=45ml/r。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為2100r/min14r/min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/2πηpm〔3-15〕式中ηpm0.92。計(jì)算得到Mp=45*30.5〔2*3.14*0.92〕=237.56N.m。校核驗(yàn)算減速機(jī)輸出軸校核減速機(jī)樣本可以得到：HL4F-B/P2300減速機(jī)徑向最大承受載荷為：Frad=75KN,HL4F-B/P2300減速機(jī)軸向最大承受載荷為：Fax=24KN,9.96噸，則設(shè)計(jì)方案中：滿載時(shí)P=9.96*9.8=97.61KN,α=13.5°b1=910.5mmb2=2124.5mmF3=P/〔1+b2/b1〕cosα 〔316〕KNF1=P-F3cos〔α〕=97.61-30.25*cos13.5.°=68.03KN〔317〕F2=F3sin〔α〕=30.25*sin13.5°=12.35KN 〔318〕Frad=F1sin〔α〕+F2cos〔α〕=Psin〔α〕=97.61*sin13.5°=39.85KN＜75KN 〔319〕Fax=F1cos〔α〕-F2sin〔α〕=Pcos〔α〕-F3=97.61*cos13.5°-30.25=20.38KN＜24KN。 〔320〕通過校核得知，HL4F-B/P2300減速機(jī)滿足攪拌筒工況設(shè)計(jì)要求。PTO輸出驗(yàn)算PTO口輸出扭矩要求。PTOMBO為：MBO=Mp/ηeo 〔321〕計(jì)算得到MBO=526.35/0.92=572.11N.M。2100r/min的轉(zhuǎn)速