【正文】 頭法蘭盤的外圓柱面上所有節(jié)點(diǎn)添加上關(guān)于 X 軸的力矩 4500N。 圖 前錐邊界設(shè)置 圖 前錐邊界添加完成 經(jīng)查閱相關(guān)文獻(xiàn)和對(duì)混凝土攪拌運(yùn)輸車工作周期的分析可知：攪拌運(yùn)輸車整個(gè)工作周期中在攪拌筒剛剛反轉(zhuǎn)出料的瞬間扭矩最大，根據(jù)一般 8m3 攪拌運(yùn)輸車的瞬間扭矩情況，本文設(shè)置扭矩為 4500N。所以，攪拌筒的前錐、圓柱和后錐部分面上所有的節(jié)點(diǎn)均受到約束，故只在前錐上添加約束即可。 用 ANSYS 對(duì)攪拌筒封頭法蘭進(jìn)行分析 攪拌筒的封頭法蘭盤處強(qiáng)度分析的實(shí)體建模和攪拌筒的建模完全相同，所以不需要重新建模， 只要在 ANSYS 中利用對(duì)稱設(shè)置生成一個(gè)完整的攪拌筒實(shí)體模型，然后新建一個(gè)封頭法蘭分析模型，即添加邊界條件和載荷，其他建模的處理，如網(wǎng)格的劃分，材料屬性的設(shè)置等都與筒體的建模處理方法相同。在 ANSYS 分析過(guò)程中，設(shè)計(jì)者可根據(jù)設(shè)計(jì) 要求的不同，分別查看需要的變形或應(yīng)力變化圖。 32 圖 設(shè)置變形圖對(duì)話框 圖 節(jié)點(diǎn)變形圖 (3)查看應(yīng)力和位移云圖。 (2)查看變形圖。 31 圖 自重加載完成 (l)執(zhí)行 Utility Menu→ Select→ Everything 命令，使整體模型選中進(jìn)行計(jì)算。 ? ? ? ? NgMMMF in321 ???????????? 圖 載荷輸入 圖 端蓋法蘭加載完成 (4)由于攪拌筒具有自重，在加上是斜置在底盤上，故自重會(huì)對(duì)前段和圓柱段下半部分產(chǎn)生較大的作用力，而后錐自重影響較小，可忽略。 圖 后錐載荷輸入 圖 后錐載荷加載完成 同理，分別加載前錐和圓柱段的載荷如下圖 和 所示。= ?? 13cos33 gMF =? ? eosl3186。 由此可得出 : ?? 13cos11 gMF =? ? eos13186。 ?前錐G =。 攪拌筒部分自身的重力也可利用 Pro/e ， 繪 制 實(shí) 體 測(cè) 出 ，?后錐G 。攪拌筒的斜置角為13 186。圓柱段?2V ， M2 =。 26 圖 托輪邊界設(shè)置 圖 托輪邊界設(shè)置完成 (3)由于分析的是攪拌筒半邊模型，故需要在攪拌筒的周邊截面上加上一個(gè)對(duì)稱約束，執(zhí)行 Main Menu→ Solution→ Define Loads→ Apply→ Structural→ Displacement→ Symmetry → On Areas 命令，彈出對(duì)話框，依次選擇截面后單擊 OK，完成對(duì)稱約束的添加，如圖 所示 27 圖 添加對(duì)稱載荷 (1)載荷的計(jì)算 由于攪拌筒的受力很復(fù)雜，為了能夠了解受力最大時(shí)刻的應(yīng)力分布及變形情況，并且在分析結(jié)果的精度要求不高的情況下，可以把混凝土因重量而對(duì)攪拌筒產(chǎn)生的壓力分為前錐、中間圓柱段、后錐三段來(lái)分別施加加載。 25 圖 法蘭邊界設(shè)置 圖 法蘭邊界設(shè)置完成 (2)對(duì)于兩個(gè)托輪則只是限制攪拌筒在 Y、 Z方向上的位移和轉(zhuǎn)動(dòng)，對(duì) X 方向的位移和轉(zhuǎn)動(dòng)則沒有限制。其中，底盤法蘭是與減速器相連，為了防止產(chǎn)生不必要的應(yīng)力，通常把減速器設(shè)計(jì)成可以在 X軸、 Z軸方向作輕微的轉(zhuǎn)動(dòng) (一般范圍為士 4o)，從而增加對(duì)力外的緩沖，也就是說(shuō)，在法蘭上只限制 X、 Y、 Z 方向的位移和 X 方向的轉(zhuǎn)動(dòng)。執(zhí)行 Main Menu→ Preprocessor→ Meshing→ Mesh→ Areas→ Free 命令，彈出對(duì)話框，然后單擊 Pick All 按鈕，完成自動(dòng)劃分網(wǎng)格的設(shè)置，如圖 所示。先執(zhí)行 Main Menu→ Preprocessor→ Meshing→ Size→ Cntrls→ Manual Size→ Global→ Size 命令，彈出如圖 對(duì)話框，然后輸入單元大小為 ，單擊 OK，完成單元大小的設(shè)置。 23 圖 加混凝土水平線的實(shí)體模型 （ 1） 設(shè)置單元大小。 22 圖 攪拌筒半邊實(shí)體模型 （ 7） 模型完善。將這些點(diǎn)按筒體外形繪出要旋轉(zhuǎn)的實(shí)體截面線段，執(zhí)行Main Menu→ Preprocessor→ Modeling→ Create→ Lines→ Lines Straight Line命令，然后單擊 OK 按鈕，依次選擇要連接的線段，得到如圖 所示的模 21 圖 創(chuàng)建旋轉(zhuǎn)線段 （ 6） 生成實(shí)體模型。逐個(gè)將點(diǎn)輸入后，單擊 OK按鈕，生 成如圖 所示的關(guān)鍵點(diǎn)。選攪拌筒的前錐小端圓心為坐標(biāo)原點(diǎn)， x 軸沿著拌筒的旋轉(zhuǎn)中心線朝著后錐的方向?yàn)檎?，建立坐?biāo)系，將筒體在 x 軸上半邊橫截面上所有點(diǎn)的坐標(biāo)求出，然后再 ANSYS 中繪制這些點(diǎn)。執(zhí)行 Utility Menu→ Preprocessor→ Material Props→Material Models 命令，彈出對(duì)話框如圖 所示，單擊 Structural→ Linear→ Elastic→ Isotropic 后，按順序輸入材料 16Mn“彈性模量 ”和“泊松比 ”，然后單擊 OK 完成設(shè)置。執(zhí)行 Utility Menu→ Preprocessor→ Real Constants→Add/Edit/Delete 命令，彈出對(duì)話框，單擊 Add，再單擊 OK，彈出如圖 對(duì)話框，輸入厚度 6，單擊 OK 完成單元設(shè)置。選擇“ Structural Shell”和“ 4node181”選項(xiàng)，單擊 OK鍵。執(zhí)行 Utility Menu→Preprocessor→ Element Type→ Add/Edit/Delete 命令，彈出 [Element Type]對(duì)話框。 (1)設(shè)置單元選項(xiàng)。 用 ANSYS 對(duì)攪拌筒筒體進(jìn)行建模及分析 由于攪拌筒是一個(gè)繞軸旋轉(zhuǎn)的實(shí)體，且形狀和受力都是對(duì)稱的，在 ANSYS中可通過(guò)設(shè)置參數(shù)來(lái)對(duì)對(duì)稱實(shí)體模型進(jìn)行局部分 析，這樣可節(jié)省建模時(shí)間，簡(jiǎn)化分析難度，因此下面的分析就只對(duì)一半模型進(jìn)行分析。 (5)不考慮圓柱段表面開孔的影響 。 (3)由于整個(gè)攪拌筒在工作 時(shí)除了旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)以外，還隨著底盤運(yùn)動(dòng)，動(dòng)載荷很復(fù)雜，所以可以用靜載荷來(lái)代替動(dòng)載荷，其結(jié)果再乘以一個(gè)系數(shù)作為最后結(jié)果，這樣可以簡(jiǎn)化建模的復(fù)雜性 。 本文在利用 ANSYS 對(duì)攪拌筒的受力進(jìn)行分析時(shí)，對(duì)攪拌筒作了如下的假設(shè) : (1)攪拌筒體是由前、后兩個(gè)錐殼 (其中后錐上有一個(gè)環(huán)行滾道 )，一個(gè)柱殼、一個(gè)半球殼及球殼上的發(fā)蘭組成的 。另外，筒體在汽車行使過(guò)程中 還會(huì)增加不規(guī)則的動(dòng)載作用，因而筒體無(wú)論從結(jié)構(gòu)上還是受力狀態(tài)上都是比較復(fù)雜的。 攪拌筒筒體的有限元分析 17 混凝土攪拌運(yùn)輸車的筒體是一個(gè)金屬板筒體的焊接構(gòu)件，為了滿足機(jī)械強(qiáng)度的要求，也需要進(jìn)行強(qiáng)度校核。由上面數(shù)據(jù)，利用 AUTOCAD 和 ProfE 軟件，作出攪拌筒各部分有效容積真實(shí)大小的三維實(shí)體模型，在測(cè)量前，將實(shí)體模型的密度設(shè)置成混凝土密度，這樣就能測(cè)出其體積和重量等相關(guān)參數(shù)。 yl=550mm y2=1150mm y3=762mm Ll= L2= L3= 后錐半角 a1 =15186。混凝土密度為 2450Kg/m3 (一般為 1800 一 2450Kg/m3 )。本文采用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)進(jìn)行循環(huán)計(jì)算，以得出較理想的拌筒尺寸。 攪拌輸送車?yán)嫘螖嚢柰驳臍んw各部分的 尺寸和形狀的設(shè)計(jì)，是一個(gè)比較復(fù)雜的問(wèn)題。后錐軌道采用鑄鋼材料。參考有關(guān)資料和模擬國(guó)內(nèi)外同類車攪拌筒體的壁厚，攪拌筒前錐段和圓柱段采用 6mm厚 16Mn 鋼板，后錐部分考慮到攪拌過(guò)程中受混凝上壓力較小，磨損相對(duì)小，故采用 4mm 厚的 16Mn 鋼。 為了盡量減輕攪拌筒上的自重，提高拌筒有效裝載量，并保證筒壁及葉片有足夠的強(qiáng)度和抗磨損能力，現(xiàn)在一般都使用高強(qiáng)耐磨合金制作攪拌筒殼體和螺旋葉片，參考同類車的選材，采用 16Mn 鋼。一 25186。所以，拌筒的最大直徑不能超過(guò)底盤的最大寬度，應(yīng)盡量接近底盤的寬度，使攪拌筒形接近球體形狀，這樣不僅有以上好處，而且在容量一定的條件下可以縮短拌筒長(zhǎng)度，降低攪拌運(yùn)輸車整車的高度，改善了攪拌運(yùn)輸車的整體性能。綜合考慮上述因素，參考國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有同類型車 (容量為 8 3m )的參數(shù)和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)局 發(fā)布的《混凝土機(jī)械攪拌輸送車型式和基本參數(shù)》試行標(biāo)準(zhǔn)，取攪拌筒斜置角為 13186。在設(shè)計(jì)時(shí)，計(jì)算攪拌筒各部分的 體積時(shí)，直接利用 AUTOCAD 畫出其截面真實(shí)大小的模型，測(cè)出各點(diǎn)的坐標(biāo)值，然后利用 Pro/E 繪制出三維實(shí)體模型，直接便可測(cè)出各部分的體積。圖中坐標(biāo)原點(diǎn)在攪拌筒后錐筒口的中心上，即線段 AH 的中點(diǎn)，其中 ? ? ? ?xYxY 41 ~ 是四條直線的表達(dá)式。攪拌筒各部分的有效容積計(jì)算，首先根據(jù)攪拌筒截面的幾何形狀，如圖 。另一種是公式法，即根據(jù)幾何關(guān)系，用積分公式推導(dǎo)進(jìn)行計(jì)算。一般可通過(guò)兩種方法計(jì)算它的體積 :一是切割法，即將混凝上拌合料縱向切成若干薄片，其斷面成弓形，把所有薄片的體積累加起來(lái)，得出它的體積。 HRV 2??圓柱 ? ?hrV 22 HR31 ?? ?圓錐 V(前錐圓臺(tái) )、 V(后錐圓臺(tái) )的值為兩個(gè)圓錐的體積之差。因此計(jì)算出來(lái)的幾何容積比實(shí)際幾何容積略大。 12 攪拌筒的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算 攪拌筒的幾何容積 攪拌筒由兩個(gè)不對(duì)稱的圓錐臺(tái)和一段圓柱體組成，故它們的體積就是攪拌筒的幾何容積。在環(huán)形滾道上還設(shè)計(jì)了一條保護(hù)鋼帶，它的作用是汽車在惡劣的道路上顛簸 行駛時(shí)防止攪拌筒跳動(dòng)。前段錐體較短，端面封閉并焊接法蘭，通過(guò)連接法蘭與減速器連接。9一活動(dòng)卸料溜槽 。 6一 機(jī)架 。4 一連接法蘭 。2一環(huán)形滾道 。其外形如圖 所示。目前，市場(chǎng)上的攪拌運(yùn)輸車有的在攪拌質(zhì)量上存在問(wèn)題，有的在卸料上時(shí)間耗費(fèi)長(zhǎng)，殘留在攪拌筒內(nèi)的混凝土較多，那么，如何設(shè)計(jì)攪拌螺旋葉片才能使混凝土攪拌運(yùn)輸車在整個(gè)工作過(guò)程中效 率更高些，從上述情況來(lái)看，研究混凝土攪拌運(yùn)輸車的攪拌筒及內(nèi)部的攪拌葉片就顯得非常重要?，F(xiàn)有混凝土攪拌運(yùn)輸車的攪拌葉片多數(shù)在制造上存在一定的問(wèn)題，如葉片連接不光順，葉片焊接時(shí)存在應(yīng)力，葉片螺旋角度不精準(zhǔn)等一系列問(wèn)題，而本文則主要針對(duì)這些問(wèn)題進(jìn)行逐一的解決和改善。本文主要是應(yīng)用計(jì)算機(jī)的輔助設(shè)計(jì)及專業(yè)的軟件來(lái)完成整個(gè)攪拌筒筒體 的結(jié)構(gòu)及受力分析。攪拌筒的外形尺寸是進(jìn)行設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，根據(jù)用戶或場(chǎng)地等多方面的要求，這就提供了對(duì)攪拌筒的容量和強(qiáng)度設(shè)計(jì)要求。 本文主要研究?jī)?nèi)容 通過(guò)對(duì)混凝土攪拌運(yùn)輸車的文獻(xiàn)閱讀及上網(wǎng)查閱，了解了國(guó)內(nèi)外的攪拌運(yùn)輸車的現(xiàn)狀，隨著經(jīng)濟(jì)的復(fù)蘇和發(fā)展，國(guó)家基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)和城市化快速發(fā)展，混 10 凝土攪拌運(yùn)輸車的研究 也隨之發(fā)展，為了滿足不同地區(qū)，不同建筑工地環(huán)境的需求，這就使得混凝土攪拌運(yùn)輸車向著高效率、多品種、低能耗以及智能化等方向發(fā)展，本文主要研究的方向是針對(duì)提高攪拌運(yùn)輸車的工作效率、低能耗進(jìn)行的研究。這些要求必須一環(huán)扣一環(huán)地嚴(yán)格滿足，否則會(huì)影響工程的質(zhì)量，沒有“靈活掌握”的余地。只要用戶施工需要，就立即將預(yù)拌混凝土送到用戶指定的地點(diǎn)，能夠做到隨叫隨到，不影響施工進(jìn)度，也不會(huì)造成預(yù)拌混凝土的浪費(fèi)，同時(shí)還會(huì)增加企業(yè)的信譽(yù)度。而對(duì)于拌合料則要求攪拌運(yùn)輸車具有水箱裝置，根據(jù)運(yùn)輸?shù)木嚯x，在途中適機(jī)加水進(jìn)行混合攪拌，可不受距離限制。 (3)根據(jù)動(dòng)力不同的配置形式，可以分 :獨(dú)立驅(qū)動(dòng)和共用動(dòng)力的兩種攪拌運(yùn)輸車。由此可把攪拌運(yùn)輸車按如下分類 : 9 (1)根據(jù)攪拌裝置進(jìn)行攪拌傳動(dòng)的不同形式，可分為 :液壓傳動(dòng)、機(jī)械傳動(dòng)和機(jī)械一液壓傳動(dòng)等形式的攪拌運(yùn)輸車。但是，在混凝土和易性，均勻等質(zhì)量上存在著問(wèn)題，不像攪拌站生產(chǎn)的混凝土那樣好，所以，為保證混凝土的質(zhì)量，滿足現(xiàn)代建設(shè)施工的要求，第一種運(yùn)輸方式自然成了攪拌運(yùn)輸車首選主要工作方式。 上述兩種方式相比，后者更能延長(zhǎng)對(duì)混凝上的運(yùn)距 (或時(shí)間 )，特別是混凝土干料的注水?dāng)嚢柽\(yùn)輸，能夠滿足遠(yuǎn)距離的混凝輸送。在運(yùn)途中適當(dāng)?shù)木嚯x或時(shí)間將水噴向攪拌筒 內(nèi)，對(duì)混凝土進(jìn)行攪拌，也可到工地后攪拌。但這種方式運(yùn)輸混凝土的距離不宜過(guò)長(zhǎng)，一般控制在混凝土初凝以前，根據(jù)混凝土配比和路況、天氣等條件可定出運(yùn)距或時(shí)間。因此，保證了運(yùn)載混凝土的質(zhì)量，可以允許適當(dāng)延長(zhǎng)運(yùn)送時(shí)間，由于其上述的工作特點(diǎn)，一般根據(jù)對(duì)混凝土運(yùn)輸距離的 長(zhǎng)短、施工現(xiàn)場(chǎng)條件以及對(duì)混凝土質(zhì)量和配比不同情況的要求等，分別采取不同的工作方式。 混凝上攪拌運(yùn)輸車的工作原理 本文研究的混凝土攪拌運(yùn)輸車的工作原理是經(jīng)過(guò)取力裝置將汽車底盤的動(dòng)力取出，用其驅(qū)動(dòng)液壓系統(tǒng)的變量泵，把機(jī)械能轉(zhuǎn)成液壓能傳遞給定量馬達(dá)，然后通過(guò)馬達(dá)再將轉(zhuǎn)速傳給減速機(jī)進(jìn)行減速，由減速機(jī)將轉(zhuǎn)速傳給攪拌筒驅(qū)動(dòng)其轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)混凝土進(jìn)行攪拌和卸料的作用。 攪拌筒的清洗主要靠清洗系統(tǒng)來(lái)完成，由于其具有水箱，有時(shí)在運(yùn)輸過(guò)程中對(duì)干料進(jìn)行拌水。 由上可見螺旋葉片的作用是非常重要的，工作過(guò)程中受到?jīng)_擊力和磨損比較嚴(yán)重，其完好程度會(huì)使混凝土攪拌的不均勻。在進(jìn)料或運(yùn)輸中，攪拌筒正轉(zhuǎn)，混凝土在葉片的作用下向筒底運(yùn)動(dòng)，進(jìn)行攪拌 。 攪拌筒和支撐其輔助件構(gòu)成攪拌裝置整體。在出料過(guò)程中，反向旋轉(zhuǎn)。 由于攪拌筒轉(zhuǎn)速較