【正文】 哈爾濱工業(yè)大學華德應用技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 1 第 1 章 緒 論 選題的目的和意義 隨著世界經(jīng)濟的不斷發(fā)展 ,人們對施工質(zhì)量的不斷提高以及現(xiàn)代環(huán)保意識的不斷增強 ,商品混凝土應運而生 。 商品混凝土的發(fā)展從根本上改變了傳統(tǒng)上工地自制混凝土 ,用翻斗車或自卸車進行輸送 ,就近使用的落后生產(chǎn)方式 ,建立起一種新的生產(chǎn)方式 ,即許多施工工地所需要的混凝土 ,都由專業(yè)化的混凝土工廠或大型混凝土攪拌站集中生產(chǎn)供應 ,形成以混凝土制備地點為中心的供應網(wǎng) 。 由于混凝土工廠便于應用現(xiàn)代電子技術(shù) ,使用計算機控制生產(chǎn) ,可以得到精確配比和均質(zhì)拌合的混凝土 ,使混凝土質(zhì)量大大提高 ,所以對于整 個施工工程起到良好的促進作用 。 但是混凝土的商業(yè)化生產(chǎn) ,勢必把混凝土從廠站輸送到各個需求工地 ,工地之間的距離不等，有些供應點甚至很遠。當混凝土的輸送距離（或輸送時間）超過某一限度時，仍然使用一般的運輸機械進行輸送，混凝土就可能在運輸途中發(fā)生分層離析，甚至初凝現(xiàn)象，嚴重影響混凝土質(zhì)量，這是施工所不允許的。因此，為適應商品混凝土的輸送，發(fā)展了一種混凝土專用運輸機械 —— 混凝土攪拌運輸車。它兼有載運和攪拌混凝土的雙重功能，可在運送混凝土的同時對其進行攪拌或攪動，因此能保證輸送的混凝土質(zhì)量，允許適應延長運距（或運送時間 ）。攪拌運輸車主要由底盤、取力器、攪拌筒、攪拌筒驅(qū)動裝置（減速器、液壓傳動部分）、供水系統(tǒng)、進料及出料系統(tǒng)卸料溜槽、卸料振搗器、操縱系統(tǒng)等組成。 而攪拌筒驅(qū)動裝置是攪拌運輸車的核心部件，其工作原理是將液壓馬達輸出的轉(zhuǎn)矩，通過減速器平穩(wěn)可靠地以一定轉(zhuǎn)速傳遞給攪拌筒，對混 哈爾濱工業(yè)大學華德應用技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 2 凝土進行攪拌；卸料時，減速器反轉(zhuǎn)，混凝土被筒內(nèi)螺旋葉片攪動，均勻卸出。并且可保證混凝土攪拌運輸車滿載預拌混凝土的攪拌筒在整個運輸過程中都轉(zhuǎn)動，且不受汽車發(fā)動機工作轉(zhuǎn)速變化、以及車輛的行走速度的影響，從而避免運輸過程中出現(xiàn)因道路變化而使汽車速度頻 繁變化而導致攪拌筒的攪拌速度忽高忽低，筒內(nèi)混凝土流動不均勻，從而產(chǎn)生嚴重的離析，坍塌度變大，破壞混凝土品質(zhì)。因此，攪拌筒的驅(qū)動裝置設(shè)計就尤為重要了。 國內(nèi)外 研究發(fā)展狀況 從傳動方式分析 在 70 年代以前生產(chǎn)的運輸車，其攪拌筒的傳動幾乎都是采用鏈輪鏈條。因為輸送車在承載運輸時，用于承載攪拌筒的底盤，會隨著路面的起伏而產(chǎn)生變形，所以攪拌筒的末級傳動就只能柔性連接，才能免除底盤的變形對攪拌筒的影響。但是對于在開式傳動的鏈條壽命，在正常使用條件下，一般只有 3年左右，而且平時還必須對其進行潤滑和保養(yǎng) ，為了對這一薄弱環(huán)節(jié)進行改進， 80 年代初經(jīng)過試驗和改革，開始推廣攪拌筒直接驅(qū)動的結(jié)構(gòu)。即為現(xiàn)在大多數(shù)攪拌車都已經(jīng)采用的液壓傳動。目前主要有兩種方式：一種是通過發(fā)動機驅(qū)動液壓泵、液壓馬達，然后直接驅(qū)動攪拌筒，而不需要機械的減速機購的全液壓驅(qū)動方式，另一種也是通過發(fā)動機驅(qū)動液壓泵、液壓馬達，所不同的是液壓馬達必須通過機械的減速機構(gòu)驅(qū)動方式，被稱作液壓 — 機械傳動。從攪拌車的工況特點來看，全液壓系統(tǒng)是最為理想的，它不但可使整個傳動系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)和工作性能和工作性能上比較完善，而且由于省去了機械部分而使結(jié)構(gòu)更加緊湊輕巧。 但這種系統(tǒng)因攪拌筒終端驅(qū)動所需的低速大扭矩液壓馬達和相應的連接裝置尚未完善解決，暫時還沒有辦法應用。而液壓機械傳動系統(tǒng)與全機械式傳統(tǒng)系統(tǒng)相比，在結(jié)構(gòu)上更趨合理 ,所以現(xiàn)在被廣泛的應用。 哈爾濱工業(yè)大學華德應用技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 3 1． 從攪拌車產(chǎn)地方面分析 現(xiàn)今混凝土攪拌車以產(chǎn)地來區(qū)分，有一下 3 種類型 :一是用國產(chǎn)汽車底盤，如山東斯太爾、內(nèi)蒙奔馳、重慶紅巖等重型車底盤，安裝利用引進技術(shù)生產(chǎn)的驅(qū)動裝置及國產(chǎn)混凝土貯罐。這樣的配置較低，配件供應有保障，修理費用也較低，但使用中的故障率較高。二是底盤和驅(qū)動裝置進口，其他在國內(nèi)生產(chǎn)安裝。這種車型的底盤可以采 用日本產(chǎn)三菱、五十鈴、日產(chǎn)、日野、或歐洲產(chǎn)奔馳、沃爾沃、依維柯、等 15t 級的汽車底盤；驅(qū)動裝置的關(guān)鍵部件如液壓泵、液壓閥、液壓馬達等從國外名牌廠家進口；其他如混凝土貯罐等在國內(nèi)生產(chǎn)組裝。這樣的配置價格高于全國產(chǎn)，但系統(tǒng)的可靠性較高，由國內(nèi)生產(chǎn)廠家提供技術(shù)支援，配件供應可以保證，性能價格比比較高，因此在國內(nèi)得到比較廣泛的采用。三是全進口車，質(zhì)量無可非議，但價格昂貴、配件昂貴、技術(shù)服務部應及時；還有一些在東南亞拼裝生產(chǎn)的雜牌車則質(zhì)次價高，配件及服務均無障礙。 雖然上面所述的第二個產(chǎn)地的混凝土攪拌運輸車在國內(nèi)比較 受歡迎，但是問題也顯而易見：核心部件 — 攪拌筒驅(qū)動裝置 完全靠進口，國內(nèi)企業(yè)缺乏制造和產(chǎn)品的研發(fā)能力，這大大的提高了產(chǎn)品的成本。所以混凝土攪拌運輸車的核心部件研發(fā)方面的空白急需彌補，這就是未來幾年的研究方向。 設(shè)計的要求 攪拌筒驅(qū)動裝置 的具體要求包括： 首先應滿足 混凝土攪拌運輸車 的功能要求，還要滿足工作可靠、傳動精度高、體積小、結(jié)構(gòu)簡單、尺寸緊揍、重量輕、成本低、工藝性好、使用和維護方便等要求。 論文研究的主要內(nèi)容 1)通過對混凝土攪拌輸送車的市場調(diào)研，了解國內(nèi)外攪拌車傳動部分的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢。 哈爾濱工業(yè)大學華德應用技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 4 2)攪拌車傳動部分研究及設(shè)計。借鑒其他行業(yè)減速器、液壓回路的先進技術(shù)，參考同行業(yè)的設(shè)計產(chǎn)品，通過對液壓驅(qū)動系統(tǒng)和減速器的主要實現(xiàn)方案進行對比研究，得出最佳的液壓驅(qū)動系統(tǒng)，并對液壓系統(tǒng)進行了參數(shù)的匹配設(shè)計、計算、校核以及根據(jù)市場的具體情況對系統(tǒng)各元件進行選型。 3)攪拌筒恒速控制系統(tǒng)研究。通過對比目前存在的各種恒速控制形式，并從控制性能、控制方案可實現(xiàn)性、性價比等多個方面進行了對比研究，最終確定出在目前情況下最合適的恒速控制方案。 4)攪拌車液壓驅(qū)動系統(tǒng)的沖擊問題研究。通過測試重點分析了沖擊問題產(chǎn)生的原因以及 采取何種措施能夠方便、有效的解決系統(tǒng)的沖擊問題。 哈爾濱工業(yè)大學華德應用技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 5 第二章 混凝土攪拌運輸車簡介 混凝土攪拌輸送車是一種用于長距離輸送混凝土的機械設(shè)備。它是在載貨汽車或?qū)Ｓ眠\載底盤上安裝一種獨特的混凝土攪拌裝置，兼有運載和攪拌混凝土的雙重功能，可以在運送混凝土的同時對其進行攪拌或攪動，以保證混凝土通過長途運輸后，仍不致產(chǎn)生離析現(xiàn)象。 目前使用的汽車式混凝土攪拌輸送車可以實現(xiàn)混凝土的攪動輸送和混凝土拌和料的攪拌輸送方式。一般的施工工地都設(shè)有混凝土攪拌站，所以多用預拌混凝土 攪動輸送的工作方式，攪拌筒做大約 13r/min 的低速轉(zhuǎn)動，輸送的平均運距在 8 12km 較為合適，輸送時間過長，會使混凝土坍塌度降低過多，出料困難。 攪拌車分類 混凝土攪拌輸送車已按裝載容量的大小形成系列，按攪拌筒公稱容量大小而言，攪拌車可區(qū)分為 、 12m179。等 10 個檔次 ； 相對于攪拌筒的幾何容積來說，混凝土料的充盈率一般為5560%。通常，按公稱容積分為一下三種 : 1)輕型，公稱容積為 m179。以下，由翻斗車或普通載重卡車為底盤改 裝而成。 2)中型，公稱容積為 46 m179。，由重型載重卡車為底盤改裝而成。 3)重型，公稱容積為 9 m179。以上，由大功率三軸式重型卡車為底盤制成。 雖然不同的機型在結(jié)構(gòu)上有差異，但從基本結(jié)構(gòu)上來看，他們都是有相對獨立的混凝土攪拌裝置 (又稱上車 )和運載底盤 (又稱下車 )兩大部分組成，因此，按上述兩基本組成部分的主要特征，又可將混凝土攪拌輸送車作如下分類： 1)按運載底盤結(jié)構(gòu)形式分，有普通載貨汽車底盤和專用半拖掛式底盤兩種類型。 哈爾濱工業(yè)大學華德應用技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 6 2)按混凝土攪拌裝置傳動形式分，有機械傳動的混 凝土攪拌輸送車、液壓傳動的混凝土攪拌輸送車和機械一液壓傳動的混凝土攪拌輸送車。 從國內(nèi)外資料來看，大量使用的中輕型容量 (38 m179。)攪拌輸送車均為重型載重汽車底盤、機械一液壓傳動的混凝土攪拌輸送車，采用機械傳動的只有 3 m179。以下的攪拌輸送車，而采用半拖式專用底盤只有 12m3或更大容量的攪拌輸送車。 本文設(shè)計的 8m179。攪拌運輸車即采用 載重汽車底盤、機械 — 液壓傳動 系統(tǒng)。 攪拌車技術(shù)要求 混凝土攪拌輸送車與其它輸送車輛的明顯區(qū)別在于其滿載預拌混凝土的攪拌筒在整個運輸過程中都必須轉(zhuǎn) 動，分別完成正轉(zhuǎn)進料或反轉(zhuǎn)卸料以及途中攪動。輸送車的恒速傳動要求實際上可歸結(jié)為在運輸混凝土的途中攪拌筒的轉(zhuǎn)動 (即攪動 )應當做到“一轉(zhuǎn)二慢三恒速”。 轉(zhuǎn)，指的是在整個運輸過程中攪拌筒必須轉(zhuǎn)動。攪拌筒如若停轉(zhuǎn)l0min 甚至更短的時間，筒內(nèi)的混凝土就會出現(xiàn)凝結(jié)、粘結(jié)的情況，如不及時處理，將可能造成整筒混凝土報廢。 慢，指的是攪動轉(zhuǎn)速要慢。《混凝土攪拌輸送車技術(shù)條件》(QC/T6672020)要求 :輸送車從進料到輸送卸料完畢，允許的最長時間為90min，且攪拌筒按規(guī)定連續(xù)運轉(zhuǎn)不大于 300 轉(zhuǎn)。攪拌行 駛時，最高車速不得超過 50km/h。這里所指的 300 轉(zhuǎn)是一次輸送全過程中攪拌筒總的轉(zhuǎn)速。它包括了進料、途中攪動、卸料等多個工況下攪拌筒相應的轉(zhuǎn)數(shù)。由于講究快速進料和卸料，實際允許途中攪動工況的攪拌筒轉(zhuǎn)速就很低了。各個輸送車制造廠均將自家產(chǎn)品的這一指標限定在 1 3r/min。籍此即可防止所運混凝土攪拌過熟，坍塌度損失過大 。又可杜絕行駛過程中因為高速旋轉(zhuǎn)攪拌筒內(nèi)混凝土造成的對汽車其他部件的損壞，同時減低在此期間攪拌筒的驅(qū)動功率，具有明顯的節(jié)能意義，也有利于發(fā)動機功率偏小的輸送車加速或爬坡。 恒速，指的 是攪拌筒的攪動轉(zhuǎn)速必須恒定，不受汽車發(fā)動機工作轉(zhuǎn)速變化的影響，與車輛的行走速度無關(guān)，從而避免運輸過程中出現(xiàn)因道路情況變化而使汽車速度頻繁變化而導致攪拌筒的攪動轉(zhuǎn)速忽高忽低，筒內(nèi)混 哈爾濱工業(yè)大學華德應用技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 7 凝土流動不均勻，破壞混凝土品質(zhì)。《混凝土攪拌輸送車技術(shù)條件》對混凝土均質(zhì)性有所規(guī)定 :輸送車裝入預拌混凝土，在規(guī)定的攪動轉(zhuǎn)速和輸送時間運送到交貨地點后，混凝土質(zhì)量應符合要求，即混凝土中砂漿密度的相當誤差之最大允許差值為 ； 單位體積混凝土中粗骨料質(zhì)量的相對誤差之最大允許差值為 5%； 每罐混凝土的坍塌度差值之最大允許差值為20mm。無疑 ，慢而恒定的攪動有助于直接滿足上述要求。 2. 3 結(jié)構(gòu)和組成原理 混凝土攪拌輸送車由汽車底盤和混凝土攪拌運輸專用裝置組成。我國生產(chǎn)的混凝土攪拌輸送車的底盤多采用整車生產(chǎn)廠家提供的二類通用底盤。運輸攪拌車主要由底盤、取力器、攪拌筒 (拌筒 )、發(fā)動機、減速機、液壓驅(qū)動系統(tǒng)、供水系統(tǒng)、裝 (進 )料及卸 (出 )料系統(tǒng)、卸料溜槽、卸料振搗器、操作平臺、操縱系統(tǒng)及防護設(shè)備組成。 液壓泵 圖 其工作原理 :通過取力裝置將汽車底盤的動力取出 ，并驅(qū)動液壓系統(tǒng)的變量泵，把機械能轉(zhuǎn)化為液壓能傳給定量馬達，馬達再驅(qū)動減速機，由減速機驅(qū)動攪拌裝置，對混凝土進行攪拌。因此，要求汽車底盤有足夠的載重能力和強勁的輸出功率 :一般要求發(fā)動機要有 230kW(300 馬力 )以上 哈爾濱工業(yè)大學華德應用技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 8 的功率，裝載量為 67 m179。的混凝土攪拌輸送車需選用 6X4 載質(zhì)量為 15t級的通用底盤，裝載量為 810 m179。的需選用雙前橋 8X4 載質(zhì)量為 20t 級的底盤，而裝載量為 1012 m179。的則要采用 6X4 的牽引車加半掛車的方式。 攪拌運輸車傳動部分簡介 混凝土攪拌運輸車攪拌筒驅(qū)動裝置主要由 行星齒 輪減速器 、液壓傳動部分組成，其工作原理是將液壓馬達輸出的轉(zhuǎn)矩，通過減速器平穩(wěn)可靠地以一定轉(zhuǎn)速傳遞給攪拌筒，對混凝土進行攪拌；卸料時，減速器反轉(zhuǎn)，混凝土被筒內(nèi)螺旋葉片攪動，均勻卸出。并且可保證混凝土攪拌運輸車滿載預拌混凝土的攪拌筒在整個運輸過程中都轉(zhuǎn)動，且不受汽車發(fā)動機工作轉(zhuǎn)速變化、以及車輛的行走速度的影響，從而避免運輸過程中出現(xiàn)因道路變化而使汽車速度頻繁變化而導致攪拌筒的攪拌速度忽高忽低，筒內(nèi)混凝土流動不均勻，從而產(chǎn)生嚴重的離析，坍塌度變大，破壞混凝土品質(zhì)。 驅(qū)動裝置有一套液壓系統(tǒng)， 根據(jù)油液循環(huán)的方式不同， 液壓驅(qū)動系統(tǒng)可分為開式循環(huán)系統(tǒng)和閉式循環(huán)系統(tǒng)，雖然開式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，但其能耗大，不經(jīng)濟，油箱容量大且液壓油中容易混入空氣，導致振動與噪音，因而使用壽命較短，目前在攪拌車上這類系統(tǒng)已逐步被淘汰?？紤]到攪拌筒旋轉(zhuǎn)功率大，并綜合節(jié)能、控制方便等因素，采用閉式系統(tǒng)是合理的，它結(jié)構(gòu)緊湊、油箱體積小、工作穩(wěn)定，只要保證系統(tǒng)散熱和可靠工作即可。液壓驅(qū)動系統(tǒng)原理圖 如圖 。 攪拌筒的驅(qū)動直接從汽車發(fā)動機前端飛輪軸通過取力器獲取動力，用 哈爾濱工業(yè)大學華德應用技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 9 斜盤式變量柱塞泵、定量柱塞馬達和換向閥共同組成閉式液壓調(diào)速、換向回路，通過與攪拌筒接合的 減速機進行增扭減