【導(dǎo)讀】和折疊伸縮的布料臂架系統(tǒng)等組成的高效混凝土澆筑設(shè)備。應(yīng)性、靈活便捷的操作和機(jī)構(gòu)、結(jié)構(gòu)的高可靠性。論文以農(nóng)村實際建設(shè)為依托，以設(shè)計出優(yōu)質(zhì)、高效18米?？刂圃O(shè)計等方面中的關(guān)鍵技術(shù)問題進(jìn)行了研究。

　　

【正文】 分析知在臂架處于圖 315的狀態(tài)是臂架 3產(chǎn)生的彎矩是最大的，而此狀態(tài)鉸接處的彎矩 M 為 m 根據(jù)文獻(xiàn)[14,144]表 437HSG系列工程液壓缸的結(jié)構(gòu)、型號說明和技術(shù)規(guī)格查得選用 HSG125/90AEEZ1行程為 800mm的工程液壓缸。選擇該液的主要數(shù)據(jù)依據(jù)如下： FL? ? 式中 F—— 液壓缸的最大推力 由上算出 ?， L長度合適，可以增加臂架的穩(wěn)定性。因此選擇HSG125/90AEEZ1液壓缸 （ 1） 節(jié)臂 2鉸接處銷釘直徑 d及其桿 2截面尺寸的計算 銷釘直徑 d d2的計算 用于支撐臂架 2的桿 2的 力偶 長度 L4可通過 Pro/E軟件測出來如圖316： 圖 316 臂架 2支撐桿簡圖 通過 Pro/E可分析出m10604 .L ? N80552110603853854 ??? ..LMF s 式中 Fs—— 銷釘 1承受的剪切力 銷釘采用 45鋼，它的抗拉強(qiáng)度MPa600?sσ、屈服強(qiáng)度MPa355?bσ 30 ? ? ? ? ? ? MPa26535135530600503050 ??????? ... bs ? ? 24 5M Pa33553 ??? b?? 計算銷釘 1的直徑 d1： 由剪切強(qiáng)度條件： ? ?τFA ss ? 得： m0460102452 8055 214102452 4 661 .ππ Fd S ???????? 根據(jù)力的相互作用原理可知，在節(jié)臂 1與節(jié)臂 2鉸接處銷釘 2承的剪切力與銷釘 1承受剪切力大小相等方向相反。因此有m046021 .dd ?? 桿 2截面的尺寸的計算： 根據(jù)分析節(jié)臂 2支撐桿桿 2的長度為 317，其立體圖如圖 318所示 圖 317 節(jié)臂 2支撐桿桿 2簡圖 圖中 ?、 sd1未知、274 .sd? 由許用壓應(yīng)力強(qiáng)度條件： 31 ? ?bssbs σFA ? ? ? ? ? 71? 102 sdsdAbs ??? 01600 .Sd ? 得 ： . ...1 68 0 5 5 2 0 2s d 0 6 m2 0 0 1 6 1 6 2 4 5 1 0??? ? ? ? 由壓桿的穩(wěn)定可知： ? ?22lEIFcr ??? （ 324） stscr nFF ?? （ 325） . 310 016 sdI 6?? （ 326）式中 Fcr—— 壓桿的臨界力 nst —— 安全因數(shù)，? E——45彈性模量，GPa210E I—— 慣性矩 μ—— 壓桿長度系數(shù)， μ 1? 聯(lián)立（ 324）、（ 325）、（ 326）式子并帶入數(shù)據(jù)可得： m05101 .sd ? 綜上可知取 sd1的大值，m0601 .? 根據(jù)計算結(jié)果可畫出桿 2的具體圖形如圖 318所示 32 圖 318 支撐桿 2立體圖 銷釘 5直徑 d d d5的計算 節(jié)臂 2鉸接處連 接桿 1銷釘?shù)氖茏畲罄r的受力簡圖如圖 319所示 圖 319 節(jié)臂 2鉸接處連接桿 1銷釘?shù)氖茏畲罄r的受力簡圖 N78647508408432805521211 ....LLFF s ??????? 采用 45鋼，它的抗拉強(qiáng)度 σs≧ 600MPa、屈服強(qiáng)度 σb≧ 355MPa [σ]=(+)/n=（ 600﹢ 355） /=265Mpa [τ]=[σs]/3189。=/3189。355=245MPa 計算銷釘 3的直徑 d3 由剪切強(qiáng)度條件： As≧ Fs/[τ]得： 33 .s3 664F 4 86 47 50d 0 04 7 m2 24 5 10 2 24 5 10?? ????? ? ? ? 根據(jù)力的相互作用可知，銷釘 3與銷釘 4承受大小相等方向相反的剪切力。又根據(jù)銷釘?shù)氖芰唸D 可知 F 小于 F1 ，故取d5=d4=d3= 桿 1截面尺寸的計算 桿 1受到最大拉力時，它的截面形狀如圖 320： 圖 320 桿 1受到最大拉力時的截面形狀圖 圖中材料為 45， H= ][11 ?? ?? AF A1=2sd 1 [σ]=265 MPa 式中 —— 桿 1受的最大拉力， F1 = 通過上述式子可求得 Sd1≧ ，取 因為桿 1主要承受拉應(yīng)力因此它的壓應(yīng)力和壓桿穩(wěn)定性就不行計算和校核。根據(jù)計算結(jié)果可畫出桿 1如圖 321 34 圖 321 桿 1立體圖 節(jié)臂 1尺寸及其鉸接零件尺寸的計算 1 臂架截面高度 y的計算 第 1節(jié)臂架垂臂架承受的垂直方向的載荷主要有：臂架 1自重、臂架 臂架 臂架管及其臂架管內(nèi)混凝土的重力。圖 222中： F=F1+F2 = F1=G12L12/L22Kd= F2=（ G1 +G2 +G3 +G4 +G5 +G6） Kd= 式中 G12—— 節(jié)臂 1的臂架管及其管內(nèi)混凝土的重量 G1—— 節(jié)臂 2及節(jié)臂 3的臂架管及其管內(nèi)混凝土的重量 G2—— 節(jié)臂 3的軟管及其管內(nèi)混凝土和人工牽引力等效作用力 G3—— 節(jié)臂 3的重量 G4—— 節(jié)臂 2與節(jié)臂 3鉸接處液壓缸和支撐桿的重量 G5—— 節(jié)臂 2的重量 G6—— 節(jié)臂 1與節(jié)臂 2鉸接處驅(qū)動液壓缸及其支撐桿的重量 L11—— 節(jié)臂 1 的臂架管及其管內(nèi)混凝土重心相對節(jié)臂 1 與基座鉸接處的距離 L21—— 節(jié)臂 1 的臂架管支撐點到節(jié)臂 1 與基座鉸接處的距離 Kd—— 動載荷系數(shù)，一般取 Kd= 其中 35 G12=（ 3+2++） 52kg/m G1=(7+++） 52kg/m G3 =109kg G2= G4=392N G5=3087N G6=1019N L12=L21/2= L21= 節(jié)臂 1上的載荷分布簡圖如圖 322： 圖 322 節(jié)臂 2上的載荷分布簡圖 與節(jié)臂 2相同節(jié)臂 1采用的也是 h= Q550低合金高強(qiáng)度鋼板。在以基座與節(jié)臂 1鉸接處為笛卡爾坐標(biāo)原點時， X YZ軸的分布如圖 31所示。根據(jù)材料力學(xué)分析在考慮臂架自身重量時，臂架承受的彎有兩部分組成： 1臂架自身重力產(chǎn)生的彎矩 M B、 2節(jié)臂 節(jié)臂36 臂架管及其管內(nèi)混凝土重力對臂架產(chǎn)生的彎矩 M A。 通過受力分析得 MA=F（ Lx)+Mb3+Mb2=（ )++ = （ 327） MB=? ???? 2)(x Kdhgyd xx ?=(+x178。/2） （ 328） Mx =MA+MB （ 329） Iy[σ]=Mxy （ 330） Iy=2hy179。/12 (331) 式中 ρ—— Q550鋼板的密度， ρ=7850kg/m179。 h—— Q550鋼板的厚度， h= Kd—— 動載荷系數(shù)， Kd= [σ]—— Q550的許用應(yīng)力 σs—— Q550的屈服強(qiáng)度， σs=530MPa σb—— Q550的抗拉強(qiáng)度， σb =670MPa Mb3—— 節(jié)臂 3與節(jié)臂 2鉸接處的彎矩， Mb3=m Mb2—— 節(jié)臂 2與節(jié)臂 1鉸接處的彎矩， M b2=m 其中 [σ]=(σs+σb)/n 聯(lián)立式子（ 327）、（ 328）、（ 329）、（ 330）、 (331)并帶入相應(yīng)的數(shù)據(jù)可得出式子： 2027840y178。=+y(x+x178。/2) （ 232） 該方程在 Pro/E中求曲線的編程較復(fù)雜，本次設(shè)計采取取樣的方式： x軸每隔 (m)取一個點， y(m)只取正值。 y隨 x依式（ 332）變化得表（ 26）： 表 36 y隨 x依式（ 232）變化表 x 0 4 y 37 2 節(jié)臂 橫截面寬度的計算 根據(jù)節(jié)臂 2及其節(jié)臂 3計算先假定節(jié)臂 1的寬度為 在 Pro/E中畫出擬合出該曲線如圖 323： 圖 323 節(jié)臂 1截面高度變化曲線圖 通過 Pro/E可分析可知節(jié)臂 1的質(zhì)量 m=、水平方向的迎風(fēng)面積 s5 =178。 其型心距離坐標(biāo)原點距離為 L41=、臂架管的質(zhì)量 m=、水平方向的 迎風(fēng)面積 s 6 =178。 其型心坐標(biāo)具坐標(biāo)原點的距離為 L11= （ 1） 節(jié)臂 1的風(fēng)載荷的計算 風(fēng)力大小的計算 節(jié)臂 1風(fēng)載荷： Ffb1=c1Khqs5 =250= N Ffg1=c2Khqs6 =250= N 式中 c—— 風(fēng)載體型系數(shù)值， c1 = c2= Kh—— 高度修正系數(shù)， Kh= q—— 標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)壓值， （ N/m178。） q=250pa 風(fēng)力產(chǎn)生的水平彎矩的計算 Mf1=Ffb1 L41+Ffg1 L11+Ffb 2 （ L42+） +Ffg2 (L12+)+Ffb3 (L43 ++)+F fg3 （ L13++） =++（ +） + （ +） +（ ++） +402(4++) =m 38 式中 Mf2—— 風(fēng)力對節(jié)臂 2鉸接點處產(chǎn)生的彎矩 （ 2） 節(jié)臂 1制動載荷的計算 根分析得整個臂架一字展開水平澆注時的制動力是最大的，而這種狀態(tài) 下節(jié) 臂 3 端點的 切向 速度為 30 m/min, 切向加 速度為a3=178。 制動力的計算 Fzb1=ab1m== N 式中 Fzb1—— 節(jié)臂 1臂架部分因制動產(chǎn)生的慣性力 ab1—— 節(jié)臂 1質(zhì)心加速度 m—— 節(jié)臂 1的質(zhì)量 其中 ab1=a3(++)= m/s178。 Fzg1為節(jié)臂 1的臂架管因制動產(chǎn)生的慣性力 Fzg1=ag1m== N 式中 ag1—— 節(jié)臂 1的臂架管質(zhì)心加速度 m—— 節(jié)臂 1的臂架管質(zhì)量 其中 ag1=a3247。(++） =178。 制動力產(chǎn)生的水平彎矩 M z1的計算 Mz1=Fzb1L 41+Fz g1 L11+Fzb2 （ L42+） +Fz g2 （ L12+） +Fzb3(L4 3++)+F zg3 (L13++) =++（ +） + （ +） +(++)+(4++) =m （ 3） 截面寬度 z的計算 Iz[σ]=Mz （ 333) Iz=2hz179。/12 （ 334） M=Mz1+Mf1 (335) 39 h= 連立式子（ 333)、（ 334）、 (335)并帶入數(shù)據(jù)可求得節(jié)臂 3在水平方向承受的最大彎矩處的節(jié)臂寬度 z= 根據(jù)上述計算結(jié)果在 Pro/E中建立節(jié)臂 1的三維模型如圖 324： 圖 324 節(jié)臂 1三維模型圖 3 臂架鉸接處各部件的選擇及其計算 節(jié)臂 1與基座的鉸接簡圖如圖 325所示 圖 325 臂 1與基座的鉸接簡圖 （ 1） 液壓缸的選擇 根據(jù)上文的分析知在臂架處于圖 225的狀態(tài)是臂架 1產(chǎn)生的彎矩是最大的，而此狀態(tài)鉸接處的彎矩 M=223263Nm 根據(jù)《液壓氣動技術(shù)速查手冊》 P g155表 437HSG系列工程液壓缸的結(jié)構(gòu)、型號說明40 和技術(shù)規(guī)格查得選用 HSG250/125AEEZ1行程為 800 mm的工程液壓