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混凝土泵車底架設計特點及製造技術淺析

2019-11-28 12:13   评论:24 点击:946
混凝土泵車的底架大多由回轉底座、支腿、擺動油缸、伸縮油缸構成。作為混凝土泵車的首要受力構件,其底架結構大多設計成箱形結構,其內部又兼有油箱和水箱,它的設計公道與否,直接影響著混凝土泵車的可靠性、整機穩定性和整機自重 。在BAUMA CHINA2004國際展覽會上,很多國際著名的國內外企業都揭示出了本身的新產品或拳頭產品,同時也顯示出了底架的設計製造水平及造型風格。伴隨著國內工程機械的快速發展,國內混凝土泵車底架的設計製造技術同國外先進水平的差距已愈來愈小。同時國內廠家在底架結構工藝性及設計方麵的研究也取得了長足的進步,結合多年來對泵車結構件的設計製造方麵的工作心得和多次參加大型展覽會的親身體會,談談我國當前混凝土泵車底架的設計製造技術,和同國外先進水平所麵臨的差距。

一、混凝土泵車底架結構的特點及首要連接方式

混凝土泵車的底架結構首要由回轉底座及支腿構成,回轉底座首要作為聯結下車底盤,承擔上車臂架的工作重量及震動;支腿的感化是保證混凝土泵車在工作中的安全性和穩定性。由於混凝土泵車不像起重機那樣安裝平衡重,是以當泵車的水平外伸量較大時,就會產生很大的傾覆力矩,這些傾覆力矩首要靠支腿的反力來平衡,是以,要求支腿要有足夠的結構尺寸,足夠的撐持麵積。同時回轉底座及支腿還要有足夠的強度和抗疲憊性。

底架結構按照支腿的伸展撐持方式首要分為:前後擺動型支腿 、前後伸縮型支腿、前伸縮後擺動型支腿。

前後擺動型支腿形式的底架結構,支腿的張開是繞回轉底座的鉸點擺動來完成的,工作穩定性好,結構製造簡單,但在泵車的兩側必須留有足夠的空間 ,作業場地受到了一定的限製 。由於受到整車外形尺寸的限製,及整車工作穩定性的啟事 ,國內外混凝土泵車生產廠家大多采用此種結構形式。

前後伸縮型支腿也稱XH型支腿,是指支腿在回轉底座的箱形框架內水平伸展及回縮 ,泵車擺布兩側的支腿可以呈X形立體交叉,也可以平行伸縮。由於受到泵車寬度尺寸的影響,其支腿的結構尺寸及伸展長度受到很大的限製,對回轉底座箱形框架的製造精度要求較高,同時其全部底架結構的重量也相對重一些,且需采用內置式油缸,拆裝維修困難,所以在37米以上級別係列已很少有廠家采用 。隻是在泵車發展的初期階段被大多數廠家使用,但是由於其具有更為靈活的作業空間,現在仍然有廠家在應用這類結構形式。如意大利CIFA37米泵車、MEBC037米泵車。

前伸縮後擺動型支腿結構的特點就是在回轉底座的前端部連接伸縮型支腿 ,後部連接擺動型支腿,由於該型的底架結構結合了前兩者的優點 ,重量降低且具有狹窄工地施工的上風,被愈來愈多的廠家所采用。2004年徐工重型就在國內首家推出了前伸縮後擺動型支腿結構的泵車HB40,其國外的生產廠家首要有德國PM公司42米以下級別係列、韓國全進40米以下級別係列等。

二、混凝土泵車底架設計製造中的難點及重點

回轉底座作為底架結構中的首要連接結構 ,由於結構的複雜性,即要保證工作中的動強度及剛性,又要使焊縫具有耐震動的能力,所以如何有效的精確計算,得出全部回轉底座的應力分布是設計中的難點。徐工重型大力開展有限元方麵的研究,對回轉底座的計算進行了成功的探索,取得了寶貴的設計經驗 。同時回轉底座內部又大多設計成油箱及水箱 ,如何避免焊接區域延時裂紋的產生是製造中的難點;有效避免焊縫的滲漏也是製造工作中一大重點。磁粉探傷加煤油滲漏檢測法及其超聲波檢測法都是很好的檢測方法。具體采用何種經濟的方法,國內廠家還要根據本身設備情況進行比較分析並終究確定。

一般情況下,混凝土泵車底架回轉區域由於連接回轉撐持及回轉減速機,為了保證回轉減速機及回轉撐持具有良好的齧和特性 ,回轉部位均設計具有較大的剛度,在該區域的設計各廠家都探索出了有效的解決辦法 ,廣泛采用的辦法是薄座圈板加筋增加整體剛性的辦法和厚座圈鋼板的連接方法。

意大利CIFA公司在這方麵進行了很好的探索,該公司采用了厚座圈板整體鑄鋼的方案,使簡體與座圈板的焊縫整體下移,既保證了回轉區域的高剛性,又有效解決了座圈板焊接變形的題目。

為了使底架中支腿結構的抗疲憊性能更強,在支腿結構的設計中廣泛使用了超高強度鋼材諸如WELDOX700、WELDOX960等新材料,同時其首要受力焊縫大多處理成坡口角形凸焊縫 ,加強了焊縫因震動而引發的疲憊特性,使應力集中的程度降至最小。所以支腿結構主受力焊縫如何處理應作為一個重點來把握。

回轉底座與支腿鉸點的連接區域 ,是底架結構的最危險區域,是以,回轉底座與支腿連接鉸點的結構設計是底架結構設計的又一個重點。由於受計算方法、經驗及實驗手段的影響。在底架結構鉸點的設計上呈現出多樣化及個性化的趨勢 :意大利ANTONELLI公司在鉸點的設計方麵就傾向於箱形結構 ,這類設計思想與製造難度比較符合國內廠家的思路,成為浩繁廠家模仿的籃本。意大利CIFA公司則采用了厚板對接的連接結構,由於這類結構有其折疊空間小的優點,仍然有不少廠家采用。這類結構形式在焊接中就需要很好的處理厚板與薄板件的對接、厚板焊前預熱題目。德國PM公司在鉸點結構的處理上最有特色一博采眾長,多樣化,其42米以下級別係列采用了厚薄板對接的連接方式,42米以上級別係列則采用了箱形的連接結構,可見其設計及製造技術研究的具體化、深進化。

三、設計優化理論和計算方法在設計 、製造中的利用

混凝土泵車設計所使用的計算理論和計算方法,對底架中支腿及回轉底座結構設計的影響也非常大。著名企業都有本身的科研機構,對混凝土泵車的底架的計算理論、製造工藝等都有深進的研究,早已廣泛使用FEM(有限元法)等新的計算方法,大大減輕了整機的重量。我國很多企業也使用FEM等計算方法 ,但一般都隻是驗算。所使用的計算理論基本上還是按照七八十年代起重機車架的計算方法 ,很多局部結構的設計都是憑經驗或簡單的計算。另外,我們對焊接、彎形等工藝所產生的內應力、變形等的研究也很少,很多研究隻是停留在理論上,很少在產品設計中使用,導致我們的很多產品在技術水平、實物質量上有很大的差異。

底架結構由於承受了整車的傾覆彎距及泵送係統的震動,其局部的損壞多是以局部結構的疲憊破壞為主。由於混凝土泵車工作工況的惡劣性及複雜性,所以深進研究底架結構特別是鉸點區域等高應力區域的疲憊特性、開展底架結構的優化研究,將是設計工作的重中之重;有效減少焊接應力,如何避免油箱、水箱等焊接區域延時裂紋的產生將是製造工作中所麵臨的首要課題。

底架結構是混凝土泵車的首要構成部分,它的外觀造型、重量、直接影響整機的造型和性能。新材料的出現、液電技術和製造工藝的快速發展,為混凝土泵車的發展提供了巨大的催化劑,同一造型風格的係列化混凝土泵車支腿結構形式為參數化設計提供了可能。為了減少我國產品同國外先進水平的差距,首先,我們應當加強對計算理論、製造工藝、支腿結構形式對整車的穩定性的影響等方麵的優化研究,對產品在使用過程中出現的題目進行總結,並上升為理論高度;其次,不斷完善工裝、工藝,進步員工的技術水平,變粗糙生產為精細化生產,進步產品的實物質量;最後,在新產品的設計過程中講求實用性和經濟性,並富有創造性和賦予新意,當產品發展到一定程度,創造性和新意更能進步客戶的購買欲,更能體現本身產品差異性和核心競爭力。

四、混凝土泵車底架結構的發展趨勢

從BAUMACHINA2004國際展覽會及各種大型展覽會上也可以得出:各廠家為了顯示本身的技術實力,紛紛推出更長的布料臂架泵車,42米以上級別係列由於受結構尺寸、整車高度、穩定性等方麵的影響,各廠家又趨與一致,基本上都采用了前後擺動型支腿結構的連接方式。

由於新材料的利用、計算方法及實驗手段的更加完善,底架結構的設計更加靈巧化、藝術化、製造更加簡便。

德國Waitzinger公司推出的完美造型與藝術風格的“飛龍”式支腿結構的36米泵車 ,體現了設計及藝術的完美同一。施維英推出的超級X弧形撐持係統,其整體化的穩定裝配避免了反跳現象,且在節約泵車施工空間和減重兩方麵都有較大突破,使使用功能與造型設計又取得了巨大奔騰。

單邊撐持係統等專有技術的利用,使其在狹小街道或受限製的工地上的施工成為現實。如德國SCHWING公司的EASY係統及德國PM公司的OSS係統等,均采用安全鎖定裝配控製布料杆的回轉範圍,實觀支腿的單側撐持。

隨著機電液技術的發展,底架結構形式的靈活設計,使泵車適應多種工地工況成為可能。為了實現產品的差異性和爭奪到更大的賣點 ,在底架的結構設計中各廠家紛紛推出本身的特色,向多樣化、個性化、專有化發展。

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