混凝土泵車底架設計特點及制造技術淺析
混凝土泵車的底架大多由回轉(zhuǎn)底座、支腿、擺動油缸、伸縮油缸組成。作為混凝土泵車的主要受力構件,其底架結構大多設計成箱形結構,其內(nèi)部又兼有油箱和水箱,它的設計合理與否,直接影響著混凝土泵車的可靠性、整機穩(wěn)定性和整機自重。在BAUMA CHINA2004國際博覽會上,許多國際知名的國內(nèi)外企業(yè)都展示出了自己的新產(chǎn)品或拳頭產(chǎn)品,同時也顯示出了底架的設計制造水平及造型風格。伴隨著國內(nèi)工程機械的快速發(fā)展,國內(nèi)混凝土泵車底架的設計制造技術同國外先進水平的差距已越來越小。同時國內(nèi)廠家在底架結構工藝性及設計方面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制造方面的工作心得以及多次參加大型展覽會的切身體會,談談我國當前混凝土泵車底架的設計制造技術,以及同國外先進水平所面臨的差距。 一、混凝土泵車底架結構的特點及主要連接方式 混凝土泵車的底架結構主要由回轉(zhuǎn)底座及支腿構成,回轉(zhuǎn)底座主要作為聯(lián)結下車底盤,承擔上車臂架的工作重量及震動;支腿的作用是保證混凝土泵車在工作中的安全性和穩(wěn)定性。由于混凝土泵車不像起重機那樣安裝平衡重,因此當泵車的水平外伸量較大時,就會產(chǎn)生很大的傾覆力矩,這些傾覆力矩主要靠支腿的反力來平衡,因此,要求支腿要有足夠的結構尺寸,足夠的支撐面積。同時回轉(zhuǎn)底座及支腿還要有足夠的強度和抗疲勞性。 二、混凝土泵車底架設計制造中的難點及重點 回轉(zhuǎn)底座作為底架結構中的主要連接結構,因為結構的復雜性,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,所以如何有效的正確計算,得出整個回轉(zhuǎn)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面的研究,對回轉(zhuǎn)底座的計算進行了成功的探索,取得了寶貴的設計經(jīng)驗。同時回轉(zhuǎn)底座內(nèi)部又大多設計成油箱及水箱,如何避免焊接區(qū)域延時裂紋的產(chǎn)生是制造中的難點;有效避免焊縫的滲漏也是制造工作中一大重點。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(jīng)濟的方法,國內(nèi)廠家還要根據(jù)自身設備情況進行比較分析并最終確定。 一般情況下,混凝土泵車底架回轉(zhuǎn)區(qū)域由于連接回轉(zhuǎn)支撐及回轉(zhuǎn)減速機,為了保證回轉(zhuǎn)減速機及回轉(zhuǎn)支撐具有良好的嚙和特性,回轉(zhuǎn)部位均設計具有較大的剛度,在該區(qū)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以及厚座圈鋼板的連接方法。 為了使底架中支腿結構的抗疲勞性能更強,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,同時其主要受力焊縫大多處理成坡口角形凸焊縫,增強了焊縫因震動而引起的疲勞特性,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。 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(zhuǎn)底座結構設計的影響也非常大。知名企業(yè)都有自己的科研機構,對混凝土泵車的底架的計算理論、制造工藝等都有深入的研究,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。我國許多企業(yè)也使用FEM等計算方法,但一般都只是驗算。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,許多局部結構的設計都是憑經(jīng)驗或簡單的計算。另外,我們對焊接、彎形等工藝所產(chǎn)生的內(nèi)應力、變形等的研究也很少,許多研究只是停留在理論上,很少在產(chǎn)品設計中使用,致使我們的許多產(chǎn)品在技術水平、實物質(zhì)量上有很大的差異。 底架結構由于承受了整車的傾覆彎距及泵送系統(tǒng)的震動,其局部的損壞多是以局部結構的疲勞破壞為主。由于混凝土泵車工作工況的惡劣性及復雜性,所以深入研究底架結構特別是鉸點區(qū)域等高應力區(qū)域的疲勞特性、開展底架結構的優(yōu)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(qū)域延時裂紋的產(chǎn)生將是制造工作中所面臨的重要課題。 底架結構是混凝土泵車的重要組成部分,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(xiàn)、液電技術和制造工藝的快速發(fā)展,為混凝土泵車的發(fā)展提供了巨大的催化劑,統(tǒng)一造型風格的系列化混凝土泵車支腿結構形式為參數(shù)化設計提供了可能。為了減少我國產(chǎn)品同國外先進水平的差距,首先,我們應該加強對計算理論、制造工藝、支腿結構形式對整車的穩(wěn)定性的影響等方面的優(yōu)化研究,對產(chǎn)品在使用過程中出現(xiàn)的問題進行總結,并上升為理論高度;其次,不斷完善工裝、工藝,提高員工的技術水平,變粗糙生產(chǎn)為精細化生產(chǎn),提高產(chǎn)品的實物質(zhì)量;最后,在新產(chǎn)品的設計過程中講求實用性和經(jīng)濟性,并富有創(chuàng)造性和賦予新意,當產(chǎn)品發(fā)展到一定程度,創(chuàng)造性和新意更能提高客戶的購買欲,更能體現(xiàn)自己產(chǎn)品差異性和核心競爭力。 四、混凝土泵車底架結構的發(fā)展趨勢 從BAUMACHINA2004國際博覽會及各種大型展覽會上也可以得出:各廠家為了顯示自己的技術實力,紛紛推出更長的布料臂架泵車,42米以上級別系列由于受結構尺寸、整車高度、穩(wěn)定性等方面的影響,各廠家又趨與一致,基本上都采用了前后擺動型支腿結構的連接方式。 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(xiàn)了設計及藝術的完美統(tǒng)一。施維英推出的超級X弧形支撐系統(tǒng),其整體化的穩(wěn)定裝置避免了反跳現(xiàn)象,且在節(jié)約泵車施工空間和減重兩方面都有較大突破,使使用功能與造型設計又取得了巨大飛躍。 單邊支撐系統(tǒng)等專有技術的應用,使其在狹小街道或受限制的工地上的施工成為現(xiàn)實。如德國SCHWING公司的EASY系統(tǒng)及德國PM公司的OSS系統(tǒng)等,均采用安全鎖定裝置控制布料桿的回轉(zhuǎn)范圍,實觀支腿的單側支撐。 |
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