【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 取末端軟管的長(zhǎng)度為，重量為 。 臂架五設(shè)計(jì)流程圖 人對(duì)末端軟管的拽引力折合為 初步取臂架五的鋼板厚度為,由于其為薄壁箱型結(jié)構(gòu)，為懸臂梁。 薄壁箱型 由于臂架五的縱向截面非規(guī)則形狀。故估取， 可估算臂架五的單位長(zhǎng)度重量： 按臂架五長(zhǎng)度為計(jì)算，臂架五的總重量為： ，各臂架鉸接處受力最大時(shí)，即是該臂架水平時(shí)。此時(shí)臂架的重心離鉸接點(diǎn)最遠(yuǎn)，油缸的支撐力也是最大。 臂架五鉸接點(diǎn)附近的箱型結(jié)構(gòu)強(qiáng)度計(jì)算： 鉸接點(diǎn)附近的箱型：； 臂架的抗彎強(qiáng)度初步計(jì)算： 臂架五的鉸接端最大拉應(yīng)力計(jì)算：采用鋼板的抗拉強(qiáng)度為 滿足 臂架五受力圖 其中，；；； 由Pro/E建模，測(cè)算得 由此可得， 動(dòng)載系數(shù) 即臂架油缸五的最大推力負(fù)載為 實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)，考慮油缸的負(fù)荷裕量，取第五臂架油缸的為的型號(hào)。按工程車輛液壓缸的標(biāo)準(zhǔn)選型即可。不再詳細(xì)設(shè)計(jì)。 臂架鉸接處用柱銷，尺寸按以下材料性能計(jì)算：取材料為SiMn鋼，抗拉強(qiáng)度，屈服點(diǎn)，斷后伸長(zhǎng)率，鋼材退火或高溫回火供應(yīng)狀態(tài)布氏硬度，安全系數(shù)取。 橫向力F作用時(shí)， 若柱銷的直徑太小，對(duì)臂架的撕裂性顯著增加，因此，可以將此銷的尺寸加大，并作為空心銷，柱銷外徑尺寸定為。 ： 臂架四受力圖 設(shè)計(jì)計(jì)算方法如同臂架五的設(shè)計(jì)。 初定； 臂架四的箱型截面， 鋼板厚度為 單位長(zhǎng)度重量 由三維軟件測(cè)算得： ；。 由動(dòng)載荷及油缸裕量，選取臂架四油缸為的型號(hào) 臂架間鉸接處用柱銷 柱銷尺寸按以下材料性能計(jì)算：取材料為SiMn鋼，抗拉強(qiáng)度σb≥885MPa屈服點(diǎn)σs≥ 735 MPa，斷后伸長(zhǎng)率δ5≥ 15%，鋼材退火或高溫回火供應(yīng)狀態(tài)布氏硬度HBS≤ 229 安全系數(shù)取 橫向力F作用時(shí)， 因此，柱銷尺寸定為 臂架的抗彎強(qiáng)度初步計(jì)算： 鉸接點(diǎn)附近的箱型：； 臂架五的鉸接端最大拉應(yīng)力計(jì)算： 滿足鋼板抗拉強(qiáng)度要求。 第三臂架為折彎臂架。 臂架三 由臂架折疊時(shí)空間上避免干涉，故第三節(jié)臂架設(shè)計(jì)為折彎式。折彎距離為 相應(yīng)管路也應(yīng)該滿足空間上不干涉的基本要求。 初定臂架三長(zhǎng)度為，鋼板厚度為 臂架三的箱型截面。 臂架三受力圖 ；。 由裕量和動(dòng)載，所以取液壓缸型號(hào)為 臂架間鉸接處用柱銷 柱銷尺寸按以下材料性能計(jì)算：取材料為SiMn鋼，安全系數(shù)取橫向力F作用時(shí)，因此，柱銷尺寸定為臂架的抗彎強(qiáng)度初步計(jì)算： ； 臂架三的鉸接端最大拉應(yīng)力計(jì)算： 采用鋼板的抗拉強(qiáng)度為 滿足抗彎強(qiáng)度，抗扭強(qiáng)度的計(jì)算如下： 抗扭截面系數(shù)計(jì)算公式如下： 滿足抗扭強(qiáng)度要求。 初定臂架長(zhǎng)度為，鋼板厚度為 臂架二的箱型截面。 臂架二受力圖 ；。 所以臂架二的油缸二推力必須大于 臂架的抗彎強(qiáng)度初步計(jì)算： ； 臂架五的鉸接端最大拉應(yīng)力計(jì)算： 采用鋼板的抗拉強(qiáng)度為 滿足抗彎強(qiáng)度。由于臂架三的抗扭合格，因此臂架二的抗扭不用再加以校核。 臂架鉸接用柱銷 柱銷尺寸按以下材料性能計(jì)算：取材料為SiMn鋼，安全系數(shù)取橫向力F作用時(shí)，因此，柱銷尺寸定為 初定臂架一長(zhǎng)度為 鋼板厚度為10mm 臂架一的箱型截面。 臂架的抗彎強(qiáng)度初步計(jì)算： ； 臂架一的鉸接端最大拉應(yīng)力計(jì)算： 采用鋼板的抗拉強(qiáng)度為 滿足抗彎強(qiáng)度。臂架三的抗扭合格，因此臂架一的抗扭不再加以校核。 臂架一受力圖 油缸推力 因此，油缸的額定推力應(yīng)該大于 運(yùn)用Pro/E對(duì)設(shè)計(jì)的臂架系統(tǒng)的各臂架及相關(guān)輔件進(jìn)行精確的設(shè)計(jì)，然后在MECAMISM中仿真，得出準(zhǔn)確的結(jié)論，然后重新校核臂架油缸的推力及各臂架的最大拉應(yīng)力及扭轉(zhuǎn)應(yīng)力是否滿足要求。 在Pro/E Mechanica(M)中仿真必須注意到，臂架系統(tǒng)建模不應(yīng)該過(guò)于復(fù)雜，尤其是其中的裝配輔件不應(yīng)過(guò)多，否則會(huì)出現(xiàn)計(jì)算量過(guò)大，不能快速而準(zhǔn)確的計(jì)算出仿真結(jié)果。將主要的結(jié)構(gòu)件進(jìn)行正確的裝配，其余臂架上的附屬構(gòu)件、臂架附管、附管中的混凝土等的質(zhì)量先進(jìn)行初步計(jì)算，同時(shí)計(jì)算的還有附加載荷，如風(fēng)載、人對(duì)末端軟管的拉力等。然后以等質(zhì)量鋼板的形式平均地加在各段臂架上。管路為標(biāo)準(zhǔn)125A管，其中混凝土的體積為定值?；炷恋谋碛^密度取。 臂架負(fù)載的等效代替 對(duì)于臂架五的運(yùn)動(dòng)過(guò)程局部分析。取油缸五型號(hào)為，其額定推力約為,取仿真的初始位置為臂架處于水平時(shí)的位置。我們可以得出。臂架五的末端運(yùn)動(dòng)速度在終點(diǎn)時(shí)上升至約為，加速度保持在，總體慣性力滿足正常的工作要求。 仿真參量圖 臂架五仿真曲線圖 。 臂架二油缸受力仿真初始位置圖 對(duì)于臂架二的運(yùn)動(dòng)過(guò)程及油缸二受力分析。取油缸五型號(hào)為，取仿真的初始位置為臂架二、三、四處于水平時(shí)的位置。運(yùn)動(dòng)終點(diǎn)為臂架全部伸直時(shí)。我們可以得出。臂架五的末端運(yùn)動(dòng)速度在終點(diǎn)時(shí)上升至約為，加速度保持在，總體慣性力滿足正常的工作要求。 臂架二的運(yùn)動(dòng)仿真圖 。 各臂架重量臂架重量/kg臂架一臂架二臂架三臂架四臂架五計(jì)算過(guò)程估取值（按中部截面）1520688588439127Pro/E三維模型測(cè)量值1702835604426154 其誤差率分別為：；；； ，分析其誤差率，進(jìn)行數(shù)據(jù)修訂。 各臂架油缸載荷油缸型號(hào)/t油缸一油缸二油缸三油缸四油缸五詳細(xì)計(jì)算1151087131Pro/E仿真1281177234其誤差率分別為：；；； 選取臂架油缸按仿真值選取。由于誤差值并沒(méi)有超出，故不用再修改臂架的鋼板厚度或者箱型結(jié)構(gòu)。 連桿編號(hào)與油缸編號(hào)相對(duì)應(yīng)。 連桿受力連桿受力/KN連桿二連桿三連桿四連桿五直連桿117072034088彎連桿129093540363 連桿材料的選取，四個(gè)直連桿和四個(gè)彎連桿均為高強(qiáng)抗拉鋼板焊接而成。鋼板材料為瑞典SSAB公司的WELDOX960鋼板，屈服極限 連桿柱銷尺寸按以下材料性能計(jì)算：取材料為SiMn鋼，安全系數(shù)取橫向力F作用時(shí)，因此，柱銷尺寸定為。 銅基無(wú)油軸承 無(wú)油軸承直徑，長(zhǎng)度， 承壓面積： 最大承載能力為： 而臂架二在臂架一鉸接點(diǎn)處的最大負(fù)荷為，小于軸承能承受的最大承壓能力。其安全系數(shù)，滿足使用要求。由于連桿為受壓狀態(tài)，為了保證連桿不被壓潰，在連桿之間設(shè)計(jì)了兩道加強(qiáng)筋作為支撐。 連桿結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 。 直連桿二受力云圖 彎連桿結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 ，與直連桿鉸接的孔的承壓面積較小，其尺寸由直連桿寬度和臂架二的內(nèi)側(cè)寬度共同決定。承壓面積： 最大承載能力為： 而直連桿二在直連桿一鉸接點(diǎn)處的最大負(fù)荷為，小于軸承能承受的最大承壓能力。其安全系數(shù)，滿足使用要求。 為了防止彎連桿與油缸二的活塞桿、直連桿二在臂架二運(yùn)動(dòng)時(shí)發(fā)生干涉，將彎連桿二的加強(qiáng)筋設(shè)計(jì)為如圖所示的型式，最大限度的保證了其結(jié)構(gòu)的抗彎曲強(qiáng)度。 。，滿足強(qiáng)度要求，其安全系數(shù)較高的原因是為了保證整個(gè)臂架的剛度，防止末端因臂架各部件的變形而發(fā)生較大的擺動(dòng)幅度。 彎連桿二受力云圖 通用型液壓缸典型結(jié)構(gòu)有三種，拉桿型液壓缸、焊接型液壓缸和法蘭型液壓缸。臂架油缸選型：雙作用無(wú)緩沖式液壓缸和焊接型液壓缸 焊接型液壓缸缸筒與后端蓋為焊接連接，缸筒與前端蓋連接有內(nèi)螺紋、內(nèi)卡環(huán)、外螺紋、外卡環(huán)、法蘭、鋼絲擋圈等多種形式。焊接型液壓缸的特點(diǎn)是外形尺寸較小，能承受一定的沖擊負(fù)載和嚴(yán)酷的外界工作條件。但由于受到前端蓋與缸筒用螺紋、卡環(huán)或鋼絲擋圈等連接強(qiáng)度的制約，缸筒內(nèi)徑不能太大和額定壓力不能太高。此處臂架油缸設(shè)計(jì)選擇內(nèi)卡環(huán)型式 液壓缸的主要性能參數(shù)：公稱壓力，也稱額定壓力，是液壓缸用以長(zhǎng)期工作的壓力。國(guó)標(biāo)ISO33221975取為，最高允許壓力（）、缸筒內(nèi)徑。,滿足上述要求?；钊谐蹋河蒊SO43931978選取L=32302014=1216mm，取。據(jù)液壓缸的供油壓力和負(fù)載（推力或拉力），缸筒內(nèi)徑D可按下列公式初步計(jì)算：液壓缸的負(fù)載為推力： (m)液壓缸實(shí)際使用推力（N）液壓缸的負(fù)載率，一般取液壓缸的總效率，一般取，P液壓缸的供油壓力，一般為系統(tǒng)壓力。（）由標(biāo)準(zhǔn)取D=280mm活塞桿伸出時(shí)的理論推力：當(dāng)活塞桿縮回時(shí)的理論拉力：上式中：D——活塞直徑（缸筒內(nèi)徑）（m）； d——活塞桿直徑（m）；——活塞無(wú)桿側(cè)有效面積（）；——活塞有桿側(cè)有效面積（）；——工作壓力（）；液壓缸負(fù)載率為實(shí)際使用推力（拉力）與理論額定推力（拉力）的比值： 用以衡量液壓缸在工作時(shí)的負(fù)載，通常采用 因此滿足使用要求。液壓缸的主要結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)：缸筒內(nèi)徑D=280,活塞桿內(nèi)徑d=140,按280GB/T234893選取混凝土泵車的臂架泵型號(hào)初選為：A2FO56，最大流量為112L/min活塞外推時(shí)，可達(dá)到的活塞最高線速度：活塞回縮時(shí)，活塞最高線速度由回油速度決定。其中：——活塞桿外推時(shí)的體積流量 ——活塞桿內(nèi)拉時(shí)的體積流量 活塞桿全部伸出的時(shí)間為：，約兩分鐘。另外，活塞的最高線速度，根據(jù)活塞和活塞桿選用的密封件是有所不同，液壓缸一般 液壓缸的效率機(jī)械效率，由各運(yùn)動(dòng)件摩擦損失所造成，在額定壓力下，通常取。容積效率，由各密封件泄露所造成，裝活塞環(huán)時(shí)，液壓缸主要零部件設(shè)計(jì)：A缸筒：內(nèi)卡環(huán)形式結(jié)構(gòu)緊湊，外形尺寸較小?？ōh(huán)削弱了缸筒壁厚，相應(yīng)的需加厚。裝拆時(shí)，密封件易被擦傷。為了防止端蓋移動(dòng)，采用隔套加擋圈或者用螺釘連接，但增加了徑向尺寸。缸筒設(shè)計(jì)計(jì)算：d活塞桿直徑(m)B缸筒壁厚計(jì)算缸筒壁厚值，可按下式計(jì)算：由時(shí)，缸筒材料的許用應(yīng)力（）材料為，材料的屈服強(qiáng)度——安全系數(shù) 通常取，根據(jù)液壓缸的重要程度和工作壓力大小等選取（工作壓力大，可選小一些）此處取n=2因此由標(biāo)準(zhǔn)值選取，缸筒外徑即可。為340mm對(duì)缸筒材料，一般要求有足夠的強(qiáng)度和沖擊韌性，對(duì)焊接的缸筒，還要有良好的焊接性能。目前，普遍采用的是熱軋或冷拔無(wú)縫鋼管。或由專業(yè)廠提供內(nèi)圓已經(jīng)過(guò)研磨和外圓已經(jīng)過(guò)精加工的高精度冷拔無(wú)縫鋼管，按所需長(zhǎng)度切割下料。再根據(jù)與端蓋的連接形式進(jìn)行加工，就可以清洗裝配。高精度冷拔無(wú)縫鋼管規(guī)格內(nèi)徑，壁厚，內(nèi)徑精度,壁厚差%，表面粗糙度 材料可選為：20，35，45。缸筒加工要求：缸筒內(nèi)徑可選用、或配合，內(nèi)徑的表面粗糙度：當(dāng)活塞選用橡膠密封件密封時(shí)，取為；當(dāng)活塞選用活塞環(huán)密封時(shí)，取為。缸筒內(nèi)徑的圓度和圓柱度可選取8級(jí)或9級(jí)精度。缸筒斷面的垂直度可選用7級(jí)精度。由液壓缸的安裝形式為耳環(huán)型或耳軸型時(shí)，后端蓋的耳環(huán)孔徑的中心對(duì)缸筒內(nèi)控軸線的垂直度可選取9級(jí)精度。為了防止腐蝕以及其它使用的特殊要求，缸筒的內(nèi)表面鍍鉻，鍍層厚度為，鍍后研磨或拋光。缸筒底部厚度計(jì)算 缸筒底部為平面時(shí)，其厚度可以按照四周鑲住的圓盤(pán)強(qiáng)度公式進(jìn)行近似的計(jì)算。式中缸筒底部厚度（m）——設(shè)計(jì)中由于要增加通油口，故取底部厚度為80mm，滿足強(qiáng)度要求（1） 活塞的結(jié)構(gòu)形式常用活塞的結(jié)構(gòu)形式分為整體活塞和分體活塞兩類，活塞的寬度一般由密封件、導(dǎo)向環(huán)（支撐環(huán)）的安裝溝槽來(lái)決定。對(duì)長(zhǎng)行程的液壓缸為了避免負(fù)載的側(cè)向力，可以結(jié)合中隔圈來(lái)確定活塞的寬度。（2） 活塞的密封活塞的密封選用準(zhǔn)則取決于壓力、速度、溫度和工作介質(zhì)等因素?；钊Ｓ玫拿芊庥虚g隙密封、活塞環(huán)、O型密封圈、Y型密封圈、U型密封圈、V型密封圈等橡膠密封件。選用較多的是以O(shè)型密封圈或特殊的外形輪廓橡膠密封件作為副密封件和聚四氟乙烯主密封件組合在一起使用。這種組合式密封顯著提高了密封性能，降低了摩擦阻力，無(wú)爬行現(xiàn)象，具有良好的動(dòng)態(tài)及靜態(tài)密封性，耐磨損，使用壽命長(zhǎng)、安裝溝槽簡(jiǎn)單、拆裝方便。另一個(gè)特點(diǎn)是允許活塞外圓與缸筒內(nèi)壁有較大間隙。因?yàn)榻M合式密封能防止密封件擠入縫隙內(nèi)，這就降低了活塞與缸筒的加工要求。 T型格萊圈（3） 活塞的材料無(wú)導(dǎo)向環(huán)（支撐環(huán)）的活塞選用高強(qiáng)度鑄鐵HT200HT300、球墨鑄鐵和青銅等材料。有導(dǎo)向環(huán)（支撐環(huán)）的活塞：碳素鋼20號(hào)、35號(hào)及40號(hào)。本設(shè)計(jì)活塞材料采用40號(hào)碳素鋼（4） 活塞的加工要求 活塞結(jié)構(gòu)圖活塞外徑對(duì)內(nèi)孔的徑向跳動(dòng)公差值按7級(jí)或8級(jí)精度選取。端面T對(duì)內(nèi)孔軸線的垂直度公差值按7級(jí)精度選取?；钊鸇的圓柱度公差值按9級(jí)、10級(jí)和11級(jí)精度選取。如活塞有導(dǎo)向環(huán)（支撐環(huán)時(shí)），活塞外徑D的公差、表面粗糙度等加工要求降低。 導(dǎo)向環(huán)的作用：活塞的導(dǎo)向環(huán)（支撐環(huán)），具有精確的導(dǎo)向作用，并可吸收活塞運(yùn)動(dòng)時(shí)隨時(shí)產(chǎn)生的側(cè)向力。帶導(dǎo)向環(huán)（支撐環(huán)）的活塞，在缸筒內(nèi)運(yùn)動(dòng)是非金屬接觸。因此，摩擦系數(shù)小，啟動(dòng)時(shí)無(wú)爬行?；钊惭b了導(dǎo)向環(huán)（支撐環(huán)）后，能改善活塞與缸筒的同軸度，使間隙均勻，故減少了泄漏。導(dǎo)向環(huán)（支撐環(huán)）采用耐磨材料，使用壽命長(zhǎng)，磨損后易于更換。導(dǎo)向環(huán)能刮掉雜質(zhì)，防止雜質(zhì)嵌入密封圈。導(dǎo)向環(huán)（支撐環(huán)）用填充聚四氟乙烯或纖維復(fù)合材料制成，具有良好的承載能力。活塞的導(dǎo)向環(huán)（支撐環(huán)）有嵌入型、浮動(dòng)型和組合型等三種形式。 導(dǎo)向環(huán)結(jié)構(gòu)圖 泵車臂架油缸活塞導(dǎo)向環(huán)采用了浮動(dòng)型。用高強(qiáng)度塑料如聚四氟乙烯等制的導(dǎo)向環(huán)帶狀坯料，裝在活塞外圓的矩形截面溝槽內(nèi)，側(cè)向保持有間隙，導(dǎo)向環(huán)可在溝槽內(nèi)移動(dòng)。浮動(dòng)型導(dǎo)向環(huán)（支撐環(huán)）尺寸計(jì)算 活塞用導(dǎo)向環(huán)（支撐環(huán)）的數(shù)量及尺寸取決于活塞承受徑向力大小及導(dǎo)向環(huán)（支撐環(huán)）材料所允許的表面承壓