【正文】 king arm、the intensity of weld bead、the intensity of each oticplacode and so on. In the end make kinematic analysis to the working group and use CAD to finish the designing drawings of the operation mechanism. 3石家莊鐵道大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)第1章 緒論從60年代起，在西方發(fā)達(dá)國家中，濕噴技術(shù)開始逐漸推行，各種濕式混凝土噴射機(jī)也陸續(xù)開發(fā)出來，所謂濕噴，其基本原理是將加水?dāng)嚢韬玫某善坊炷良尤霛袷絿娚錂C(jī)，輸送至噴嘴處，經(jīng)摻加速凝劑后形成料束噴至施工面。最后對工作機(jī)構(gòu)整體進(jìn)行運(yùn)動分析，應(yīng)用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)完成了濕噴機(jī)工作機(jī)構(gòu)的全套設(shè)計(jì)圖紙。其次根據(jù)工作范圍確定了各臂的長度，選擇了工作機(jī)構(gòu)的材料和進(jìn)行了工作臂各部分質(zhì)量的估算，在此基礎(chǔ)上確定了各工作臂的臂厚和截面尺寸，跟著根據(jù)各工作臂的俯仰角度和回轉(zhuǎn)角度選定液壓缸的型號和工作尺寸。本課題深入研究了濕噴機(jī)的工作機(jī)構(gòu)，并借鑒德國大象集團(tuán)和瑞士西卡集團(tuán)（Aliva) SikaPM500濕噴機(jī)設(shè)計(jì)的先進(jìn)技術(shù)，設(shè)計(jì)了新型的工作機(jī)構(gòu)。 混凝土濕噴機(jī)工作機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與仿真 摘要混凝土噴射機(jī)是地下工程，巖土工程，市政工程等領(lǐng)域內(nèi)廣泛使用的一種施工設(shè)備，是鉆爆法施工中初期支護(hù)的施工機(jī)械。而其工作機(jī)構(gòu)是較為復(fù)雜的多自由度機(jī)構(gòu)，制約著其工作的范圍和工作的靈活性。首先，研究了一般隧道的高度和結(jié)構(gòu)，確定了濕噴機(jī)的工作范圍，接著對濕噴機(jī)整體工作系統(tǒng)進(jìn)行了分析研究，在此基礎(chǔ)上提出了工作機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案。再根據(jù)自重進(jìn)行各工作臂強(qiáng)度和剛度的校核、焊縫強(qiáng)度的校核、各耳板處強(qiáng)度的校核等。關(guān)鍵詞：混凝土濕噴機(jī) 工作機(jī)構(gòu) 設(shè)計(jì)Abstract Concrete sprayer is a construction equipment which is extensive use in underground engineering geotechnical engineering and construction works, and is a construction machinery which is used to primary support in the way of drilling and blasting method. The operation mechanism is a more plex institution of multiple degree of freedom, which restrict working range and flexible capable of teamwork. the topic study the operation mechanism of humid concrete sprayer indepth ,and anlehnungs the design advanced technology of humid concrete sprayer from The elephant group of German and Aliva SikaPM500, and designed new operation mechanism.Above all, we research the average height and structure of the tunnel and determine humid concrete sprayer’s working range，then analysis the humid concrete sprayer’s overall work system，on the basis e up with the design proposal of the operation mechanism。在國內(nèi)，目前由于種種原因，干噴機(jī)仍是主要的噴射作業(yè)設(shè)備。在一些國際招標(biāo)的大型水利工程中，如二灘水電站，黃河小浪底工程，三峽工程等，均是采用濕式混凝土噴射機(jī)作業(yè)。近幾年來，國內(nèi)一些單位也開始開發(fā)研制出幾種濕式混凝土噴射機(jī)，但生產(chǎn)規(guī)模尚有待于擴(kuò)大。它的工作原理與瑞士阿利瓦280機(jī)型相似，其轉(zhuǎn)子由電動機(jī)經(jīng)減速器帶動旋轉(zhuǎn)。SPZ6型濕式混凝土噴射機(jī)分別在北京城建大柳樹工地及甘肅金川有色金屬公司進(jìn)行了工業(yè)實(shí)驗(yàn)，取得了優(yōu)良的效果，并于1996年12月通過了中國有色金屬工業(yè)總公司的技術(shù)鑒定，1998年8月獲國家專利權(quán)TK961型濕式混凝土噴射機(jī)是鐵道科學(xué)研究院西南分院近年來研制的一種轉(zhuǎn)子活塞式濕噴機(jī)。該機(jī)的主要優(yōu)點(diǎn)是無余氣排放，送料連續(xù)性好。并獲國家專利。這采用了一種葉輪喂料裝置，具有工作可靠，使用壽命長，適應(yīng)骨料粒徑范圍大等優(yōu)點(diǎn)?？傮w來說濕式混凝土噴射機(jī)主要優(yōu)點(diǎn)是：大大降低了機(jī)旁和噴嘴外的粉塵濃度，消除了對工人健康的危害。干式混凝土噴射機(jī)一般不超過5m^3/h?；貜椂鹊?。采用濕噴技術(shù)。濕噴時(shí)，由于水灰比易于控制，混凝土固化程度高，故可大大改善噴射混凝土的口質(zhì)，提高混凝土的均勻性，而干噴時(shí)，混凝土的水灰比是由噴射手根據(jù)經(jīng)驗(yàn)及肉眼觀察來進(jìn)行調(diào)節(jié)的，混凝土的品質(zhì)在很大程度上取決于機(jī)手操作真確與否。各國也正在加大對濕噴機(jī)的研究投入，作為濕噴機(jī)主要工作部件的工作機(jī)構(gòu)也理所應(yīng)當(dāng)?shù)某蔀樵O(shè)計(jì)的重點(diǎn)。它是使用混凝土噴射機(jī)，按一定的混合程序，將摻有速凝劑的細(xì)石混凝土，噴射到巖壁表面上，并迅速固結(jié)成一層支護(hù)結(jié)構(gòu)，從而對圍巖起到支護(hù)作用。它的靈活性也很大，可以根據(jù)需要粉刺追加厚度。隨著噴射混凝土原材料、速凝劑、施工工藝、機(jī)械的研究和應(yīng)用，噴射混凝土無論是作為新材料，還是新的施工工藝，將有更為廣闊的發(fā)展前景。噴射混凝土的特點(diǎn)：噴射混凝土具有強(qiáng)度增長快黏結(jié)力強(qiáng)、密度大、抗?jié)B性好的特點(diǎn)。與普通模鑄混凝土相比，噴射混凝土施工將輸送、澆注、搗固幾道工序合而為一，更不需模板，因而施工快速、簡潔。由于噴射混凝土有如此多的優(yōu)點(diǎn)，所以把它機(jī)械化提高其噴射的效率是十分必要的，混凝土噴射機(jī)應(yīng)運(yùn)而生發(fā)展前景：德國大象集團(tuán)的這種濕噴機(jī)從結(jié)構(gòu)和功能上來說都是相當(dāng)?shù)某墒炝?，本設(shè)計(jì)主要是借鑒此型號的濕噴機(jī)工作機(jī)構(gòu)，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)和研究，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)在設(shè)計(jì)時(shí)怎樣減輕工作機(jī)構(gòu)的質(zhì)量、怎樣設(shè)計(jì)各個(gè)鉸接部分從而使活動范圍更加的大而靈活、如何增強(qiáng)工作機(jī)構(gòu)的穩(wěn)定性等是設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，針對這些問題本設(shè)計(jì)采用了箱型截面設(shè)計(jì)、平面四桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動等方法來實(shí)現(xiàn)最初構(gòu)想。 混凝土濕噴機(jī)組成移動式混凝土噴射機(jī)組由以下部件組成： 1. 剛性底盤 2. 液壓驅(qū)動電纜盤和50 m 動力電纜 3. 電動液壓動力組，55 kW, 噴射臂和混凝土泵提供動力 4. 液壓伸縮噴射臂 5. 液壓活塞式混凝土噴射泵 6. 變頻電動液態(tài)添加劑計(jì)量輸送泵 7. 液態(tài)速凝劑箱（或輔助水箱） 1 x 1000 L 8. 高壓清洗水泵 Rk 9. 電動螺桿式空氣壓縮機(jī) PM77E 型 10. 噴射附件 216。它廣泛用于隧道預(yù)加固、邊坡防護(hù)加固、基坑防護(hù)、結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)等，由于工作的平面都是不規(guī)則或立體拱形的結(jié)構(gòu)，要求濕噴機(jī)能夠向空間各個(gè)方向都能作業(yè)，所以濕噴機(jī)工作機(jī)構(gòu)是一個(gè)多自由度的工作機(jī)構(gòu)。／ 52?？傞L大約為13000mm,它采用鉸接式，每段之間用銷軸連接，俯仰用液壓缸提供動力，大臂和小臂的伸縮采用內(nèi)部嵌套液壓缸控制其伸縮。第1部分是聯(lián)接座，這部分的主要作用是連接工作機(jī)構(gòu)與汽車底盤，要有做夠的剛度和強(qiáng)度，底部圓周排列24個(gè)M24的螺母固定。第2部分是大臂，此部分可分為大臂外套和大臂內(nèi)套，可以調(diào)節(jié)噴射的高度，下面的油缸調(diào)節(jié)大臂的俯仰。第4部分是連桿機(jī)構(gòu)（如圖所示），這部分的作用是使小臂在水平面內(nèi)回轉(zhuǎn)，調(diào)整其噴射范圍。第5部分是小臂，此部分也是由小臂外套和小臂內(nèi)套組成，內(nèi)套和油缸連接實(shí)現(xiàn)其伸縮。中間連接部分的頭部尺寸設(shè)計(jì)的稍大一些，提高其承載能力，底部與回轉(zhuǎn)四桿機(jī)構(gòu)連接。 大臂內(nèi)套尺寸校核大臂內(nèi)套從C點(diǎn)開始彎矩最大點(diǎn)也在 C點(diǎn)截面如圖：計(jì)算橫截面對中性軸的慣性矩：所以此截面尺寸適合。如圖所示F點(diǎn)所受彎矩最大小臂外套截面尺寸：所以此截面尺寸適合。確定其它桿的尺寸，只要B點(diǎn)最后回轉(zhuǎn)在AE的右邊則滿足要求。則ED1關(guān)于EA對稱如圖D1點(diǎn)，以D1點(diǎn)為圓心DC為半徑畫圓，以A為圓心AC為半徑畫圓，兩圓相較于C1點(diǎn)，在直線AE右側(cè)找一合適的點(diǎn)確定為B1點(diǎn)，測得AB1=B1C1=400mm，可算出四桿機(jī)構(gòu)的尺寸。大臂伸縮液壓缸的選擇：因?yàn)榇蟊垡扉L和回縮，其行程特別長，故缸筒和套筒都應(yīng)有足夠的剛性，防止中間彎曲。時(shí)俯仰油缸受力最大：由圖可知F1=33320N，根據(jù)角度關(guān)系求得F=F1/176。校核6處軸和耳板:中間臂在水平方向上時(shí)端部的耳板和銷軸受力最大，受力分析為：由圖可知中間臂俯仰液壓缸受力最大時(shí)處于水平位置，可知液壓缸伸縮活塞頂端垂直方向受力F=29890N銷軸受力圖和彎矩圖為：銷軸校核：銷軸材料為45號鋼[σ]=360，[τ]=125如圖可知銷軸上最大彎矩處在軸的中點(diǎn)處，d=50mm銷軸抗彎強(qiáng)度校核： 銷軸抗剪強(qiáng)度校核：Q把銷軸當(dāng)作簡支梁分析求得的最大剪力A銷軸的截面面積銷孔拉板強(qiáng)度校核：知P=14945N，h=bb=26mm,δ=20mm,R=38mmP——拉板上的拉力δ——銷孔拉板厚度R——銷孔圓心到bb中點(diǎn)的距離K——與計(jì)算截面形狀有關(guān)的系數(shù)bb截面內(nèi)側(cè)應(yīng)力： 外側(cè)應(yīng)力：aa截面內(nèi)側(cè)應(yīng)力：外側(cè)應(yīng)力： [σ]為Q235鋼的許用應(yīng)力臂架剛度計(jì)算只考慮有效載荷的靜力（mg）,不計(jì)動力系數(shù)（φ1，φ2）。由臂架間隙引起的初始位移為變幅平面內(nèi)：回轉(zhuǎn)平面內(nèi)：、——在變幅平面和回轉(zhuǎn)平面內(nèi)相鄰各節(jié)臂之間的間隙，通常各節(jié)臂間隙大致相同，可取1~3mmK——伸縮臂的節(jié)數(shù)，因?yàn)閺牡诙?jié)臂開始有間隙，所以上面計(jì)算只涉及到k1節(jié)臂——各節(jié)臂伸出后第i+1節(jié)臂至臂端的長度——各節(jié)臂之間的套接長度由上可知變幅平面內(nèi)：回轉(zhuǎn)平面內(nèi)：（2）由臂端橫向力和彎矩產(chǎn)生的靜位移由于伸縮臂架是變截面構(gòu)件，利用位移相等條件折算當(dāng)量截面慣性矩計(jì)算當(dāng)量截面慣性矩 帶入公式求得=78995518變幅平面內(nèi)臂端由和產(chǎn)生靜位移，按線性理論計(jì)算臂端的位移由前面計(jì)算可知=7840N =25480Nm臂端由力產(chǎn)生位移為： =伸縮臂架在外力作用下的實(shí)際位移考慮間隙影響，臂架在外載荷靜力作用下所產(chǎn)生的臂端基本位移為：f=+=當(dāng)考慮臂架受軸向力作用時(shí)應(yīng)按非線性理論計(jì)算臂端實(shí)際位移。翼緣板剪應(yīng)力為：腹板剪應(yīng)力為：式中b,h——翼緣板和腹板的寬度，——翼緣板和腹板的厚度，——翼緣板和腹板的板厚中線所包圍的面積分析中間臂在水平面內(nèi)回轉(zhuǎn)90176。/mT——中間臂上所受的扭矩s——臂厚中線的全長G——材料的切變模量———截面中線所圍的面積δ——臂厚（1）導(dǎo)向塊所受支撐力 大臂內(nèi)套與大臂外套通過滑塊進(jìn)行接觸滑動，臂架套接處滑塊承受臂端傳來的彎矩和橫向里所引起的支撐力，在臂架套接處緊靠外節(jié)臂端部的一對滑塊受力最大，有前面計(jì)算可知 滑塊截面為則兩滑塊上所受的支撐力為解得F=39690Ｎ（2）翼緣板的局部彎曲應(yīng)力 由于伸縮臂導(dǎo)向滑塊，承受很大的集中力，所以在滑塊附近的翼緣板上產(chǎn)生局部彎曲應(yīng)力。將套接處間隙所引起的臂端初始位移和由外力產(chǎn)生的基本動位移所形成的附加彎矩加在相應(yīng)平面的彎矩中計(jì)算。 ——伸縮臂根部的最大彎矩A——伸縮臂根部的截面積 ——伸縮臂根部截面的截面模數(shù) ——伸縮臂對截面x軸和y軸的臨界力有以上數(shù)據(jù)計(jì)算可得： 整體工作機(jī)構(gòu)靜態(tài)下頭部最大撓度工作機(jī)構(gòu)整體受力為：計(jì)算各處撓度得： =轉(zhuǎn)角引起的撓度為：豎直平面內(nèi)的總撓度為:+++++230mm=第4章 運(yùn)動分析機(jī)構(gòu)運(yùn)動分析的任務(wù)是在已知機(jī)構(gòu)尺寸及原動件運(yùn)動規(guī)律的情況下，確定機(jī)構(gòu)中其他構(gòu)件上某些點(diǎn)的軌跡、位移、速度及加速度和構(gòu)件的角速度、角位移、及叫加速度。機(jī)構(gòu)運(yùn)動分析的方法很多，主要有圖解法和解析法。而當(dāng)需要精確地知道或了解機(jī)構(gòu)在整個(gè)運(yùn)動循環(huán)過程中的運(yùn)動特性時(shí)，采用解析法并借助計(jì)算機(jī)，不僅可獲得很高的計(jì)算精度及一系列位置的分析結(jié)果，并能繪出機(jī)構(gòu)相應(yīng)的運(yùn)動線圖，同時(shí)還可以把機(jī)構(gòu)分析和機(jī)構(gòu)綜合問題聯(lián)系起來，以便機(jī)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。00012000103001040010590176。≤≤90176?！堋?0176。≤≤30176?！堋?80176。主要介紹了混凝土濕噴機(jī)的研究背景與發(fā)展前景、在我國現(xiàn)代鐵路隧道施工中和地下巖土施工中的特殊優(yōu)點(diǎn)。根據(jù)工作范圍和實(shí)際的回轉(zhuǎn)角度確定了各臂的截面尺寸，對其進(jìn)行剛度和強(qiáng)度的校核；并對各處液壓缸連接處耳板的強(qiáng)度和大臂的穩(wěn)定性進(jìn)行了校核；小臂的回轉(zhuǎn)設(shè)計(jì)了平面四桿機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)180176。但我國對濕噴機(jī)的研究還是初級階段，主要存在的問題還是很多。但是濕噴混凝土質(zhì)量容易控制，噴射過程中的粉塵和回彈量很少，隨著對生產(chǎn)率和操作環(huán)境的要求越來越高，濕噴機(jī)的研究和發(fā)展必然會越來越快。并且在整個(gè)設(shè)計(jì)中閱讀了大量的文獻(xiàn)和了解了各種有關(guān)機(jī)械設(shè)計(jì)的手冊，學(xué)到了很多新知識，對以前所學(xué)的專業(yè)知識進(jìn)行了鞏固和加深，這對我們