搅拌车计算书(共10页)

1、1、拌筒容积，砼容积及其重心位置(wi zhi)计算：1.1、拌筒几何(j h)形状： 图 一 拌筒几何形状(xngzhun)如图一所示，其中为前锥段；为中间段；为后锥段；为封头段；k为导料筒段。 本说明书中把直径用字符D表示，轴向长度用字符L表示。相应有如图一所示的D0、D1、D2、D3和D4以及L0、L1、L2、和L3。0为直线BD与OZ的夹角。1.2、本次设计的拌筒几何尺寸： 考虑到结构部分中包括反锥体的综合影响，因此在计算拌筒的相关数据时，忽略这一部分。拌筒几何尺寸如下： D0 D1 D2 D3 D4 550 1120 2140 2140 1716 L0 L1 L2 L3 0 350

2、1870 1200 780 160 其中 0 又称为拌筒倾角。1.3 、拌筒容积与砼容积：1.3.1 、拌筒容积V0 设拌筒，段几何容积为 V1 ，V2，V3 ，则： V0 V1 V2V3 /12(Z4/D2)(D23-D13) +/4D22L2+/12(Z2/D3)(D33-D43) 4.03+4.30+2.29 10.6 M3 图 二 各尺寸(ch cun)如图二所示：1.3.2 、砼容积(rngj)： 见图三，用BB剖面(pumin)切拌筒任意位置，该位置的砼面积为Si，设用Vi表示在dZ上的砼容积，则： Vi = Si dZ 设把拌筒按此方法割为几段，设砼总容积用VC表示，则： n V

3、C Sidi i=1dZ = (L1+L2+L3)/n Si = 2(Ri2i/RicosiRisini1/2) = Ri2(icosisini) 0 i Vc = 7.4 m3 图 三1.4、重心位置计算：1.4.1 、砼重心位置计算： n n 如图三, ZC（ ZiSidi）/Vc yc ( YiSidi）/Vc i=1 i=1 其中yi是微段上Vi的质心到x轴的距离： (Zc，yc) = (2415.6，216.9)1.4.2 、拌筒壳体重心计算： 在图三的坐标下，段拌筒壳体的y轴重心坐标皆为0： 第段是锥台部分，如图四所示，设其重心为（0，Zg），则 Zg1 = M/V1 M=Mi =

4、0Zz y2ZdZ Mi：微段对y轴之矩 y =( y2- y1)/ZZZ+Zz/(y2- y1)y1 得M的积分显示： Z M(y2 - y1) 21/4+2/3y1/(y2-y1) +1/2y12/(y2-y1) 2Z22 (Yz,Zz) 代入具体数据得M4.53 m3 dz (0,Zg) Zg=M/V1=4.53/4.03 Z =1.124 m Y (y1,0) 图 四同理可求出第段锥台部分(b fen)的Z向坐标： M = (1.070.858) 21/4+2/30.858/(1.07-0.858) +1/20.8582/(1.07-0.858) 20.782 =0.96 Zg3=L1

5、+L2+L3M/V3=1.87+1.2+0.78-0.96/2.29=3.43根据(gnj)几何关系可知，园柱段重心为： Zg2=L1+L2/2=1.87+1.2/2=2.47 m因此(ync): (Zg1,Yg1)=(1124,0) (Zg2,Yg2)=(2470,0) (Zg3,Yg3)=(3430,0)1.4.3、拌筒与砼合重心: 设拌筒与砼合重心用(Zg,Yg)表示 则 Yg=Yc=-216.9 设段拌筒部分的金属板体积分别为Vm1,Vm2,Vm3可求出: Vm1=9.64.510-3=0.043m3 Vm2=8.064.510-3=0.029m3 Vm3=4.734.510-3=0.

6、021m3注:1、这三段筒壳的金属板厚均为4.5 2、利用图四,可知锥台表面积为: S锥=2(Y2-Y1)1/2+Y1/(Y2-Y1)Z2 3、第一锥段 y1=560 y2=1070 z2=1870 第三锥段 y1=858 y2=1070 z2=780计算Zg的公式为: Zg=Vc2.4Zc+(Vm1Zg1+Vm2Zg2+Vm3Zg3)7.8 Vc2.4+(Vm1+Vm2+Vm3)7.8 其中2.4是砼容量重,即 2.4 T/m3 7.8是金属容量,即 7.8 T/m3 代入数据后得: (Zg,Yg)=(2402,-216.9 ) 满载搅拌时,其状态如图九所示,当 =36 时: (Zg,Yg)

7、=(2402,-175.5)注:段壳体重可分为: Gm1=Vm17.8=0.0437.8=0.335 T Gm2=Vm27.8=0.0297.8=0.226 T gm3=vm37.8=0.0217.8=0.164 T 壳体总重Gm=Gm1+Gm2+Gm3=0.725 T 空载壳体重心(Zm,Ym)=(2044,0)2、搅拌叶片和辅助出料叶片2.1、搅拌叶片方程 采用斜园锥对数螺旋线和阿基米德螺旋线相结合的方程式。2.1.1、对数螺旋线方程 如图五所示，斜锥上点的轨迹(guj)方程为： x=0exp(sin/tg)sincosy=0exp(sin/tg)sinsinz=0exp(sin/tg)c

8、os 式中 -圆锥(yunzhu)顶角的一半 -螺旋(luxun)线的螺旋角 0 -圆锥顶到圆台小头的母线长 -空间曲线r与Z轴夹角 d-空间曲线长度 -参数，2/ni 图 五 图 六2.1.2、阿基米德螺旋线方程 如图六所示，点的轨迹方程： x=Rcos y=Rsin z=Rctg2.2、搅拌叶片具体折段参数 由2.1.1和2.1.2节的方程可以求出图七中A点的轨迹，尔后可根据给定的1,2,3以及， 和分别求出B，C和D点的轨迹。ZB=ZA-cos1YB=YA-sin1ZC=ZA-cos2YC=YA-sin2ZD=ZA-cos3YD=YA-sin3 图 七2.3、叶片(ypin)参数的变化

9、通常(tngchng)，螺旋升角以及叶片高度在轴线方向是变化(binhu)的。本次设计给出每段筒体的入口处升角和叶片各折段高度以及相应的1、2、3；并给出每段筒体出口处各相应值。其变化规律皆设为沿轴线Z方向按线性变化。 例如：设第锥段入口处B1，出口处B2 则B1（B1B2)/L1(Z-0cos ）对于Z0exp(sin/th)cos可导出： (th/sin)ln(Z/0cos)当在轴线上为变量时：=1/sinZ2Z1E/cos2Fln(Z/0COS)tg(F1/Z)dz 其中: E=(B2-B1)/L1 F=B1+E(Z-0cos) 上、下限Z10cos Z20cos+L1 本次设计按下述顺

10、序给出数据文件：（分四组进口处1，2，3 （按角度值输入）出口处1，2，3进口处AB,AC,AD （按mm值输入）出口处AB,AC,AD出口处，出口处,度量数增量 120，102.84， 88.99 120，99.03， 85.51 120，99.03， 85.51 120，97.16， 92.54 100，255.08，285.04 100，318.64，382.99 76, 74.5, 1 74.5，68， 1 120,97.16,92.54 90,90,90 90,90,90 90,90,90 100,401.17,450.44 100,401.17,450 100,401.17,450

11、 100,240,240 68,72,1 60,72,12.4、辅助出料叶片 辅助出料叶片的作用是使砼料出料更均匀些. 本设计按下述顺序给出辅助出料叶片数据: 入口处叶片高 出口处叶片高(即:辅助叶片末尾处高) 入口处螺旋角 出口处螺旋角 辅助叶片转过的角度。 165.0, 140.0, 75.5, 74.5,95辅助叶片的高度及螺旋角仍按轴向Z线性变化。3、搅动力矩M的计算:3.1、砼静止角 图八所示曲线为实验曲线,其下滑角即为 开始下滑的临界角,也即我们这里讨论的静止角。 参考其它设计资料，取砼静止角36 图 八 图 九3.2、搅动(jio dng)力矩M 低速(d s)搅动状态拌筒转速

12、n1=2 r/min 高速(o s)出料状态拌筒转速 n2=14 r/min搅动力矩不仅与砼坍落度有关而且与砼实际所处的运动状态有关，难以精确计算。通常假定搅动状态下，砼处于图九状态，图中的角即为砼静止角，砼重心C点将随之抬高3D图得到：罐体满载重心距罐体中心线为-272（罐体转动到0时力臂，以下均按照272计算）力臂：Yc =-272COS36=-220（忽略，罐体转动到36时力臂，0时做大）砼最大比重2400 Kg/m3用Gc表示砼的最大重量，则 阻力矩 Mz=VGcYcsin Mz102400 Kg9.80.272m 17923.5 Nm所需液压马达输出扭矩M MMz/(i ) i-减速

13、比 i=100 -总效率 取=0.85 MMz/(i )=17923.5/(1000.85) =149.55 Nm3.3、油马达驱动力矩校核 采用SAUER公司生产的22系列油马达 扭矩计算公式：MVgP/(20) Nm Vg: 排量ml/r p: 压差 bar : 效率油马达能提供的扭矩为： M0=69.8(210-10)0.95/(20) =211 Nm参考3.2节，显然 M0 M1 油马达适用3.4、对液压功率及系统实际压力的计算：3.4.1、液压功率(gngl)N 计算公式 N2Mn/60000 KW M: 扭矩 NM n: 转速(zhun s) r/min 搅动(jio dng)状态

14、 n=2rpm N=2Mzn/60000=2 17723.52/60000 =3.75 KW 最大转速 n=14 rpm N=2Mzn/60000=26.28 KW4.2、系统实际压力： 计算公式： P20M/(Vg) bar Vg=69.8 ml/r =0.95 参照3.2节 M149.55 NM 若给定回油压力为10bar: 系统实际压力 PP1020M/(Vg)+10 =20149.55/(69.80.95)10 =151.8 bar4.3、整车重心计算：4.3.1、坐标系统 建立如图示所示的坐标系，主梁上平面为X轴，前支座中心线为Y轴。4.3.2、重心表示法 用字符及相应的园点表示该系

15、统各部件的重心在该坐材系下，静止与搅动状态的各有关数据见表一。 在图十坐标中的有关数据 表 一序 名 称静 止搅 动号重量坐标(x,y)重量坐标(x,y)1油 泵61-500,1752油 马 达40-400,6003减 速 器245-130,7204供水系统300-300,8005液压油箱50-500,6506满载拌筒158801750,10101740,10547空载拌筒15402100,13608付 车 架9342110,809走 台 板2181900,23010进 出 料2953955,143011托 轮613350,90012底 盘966080,-27013计入三人重200按表一数据，

16、求出图十坐标系下的整车重心(Xg,Yg) 满载： 总重 GGi=26620 静止(jngzh)时： 重心（Xg,Yg）=（1000,504） 搅动(jio dng)时： 重心（Xg,Yg）=（994,530） 空载(kn zi)： 总重 GGi=12220 重心（Xg,Yg）（485,39）若以地平面为X轴，仍以前支座中心线为Y轴，同时考虑后重心的降低，可得表二： 表 二满 载 静 止满 载 搅 动空 载XcYcXcYcXcYc1000151499415404851149车大梁离地高度 1010大梁离地 11105、稳定性计算：5.1、稳定性的有关概念 i、稳定幅B 如图十一所示：G为整车某时

17、刻的重心位置，e为偏距 B(GN的长度) 即为稳定幅 图 十一(ShY) 稳定(wndng)幅B的计算公式公式： B(LR-LE)/2)Ls/L+LF/2-ecos = tg-1(LR-LF)/21/L) ii、稳定(wndng)角 如图十二所示： G G为重心位置； B为稳定幅； H H为G的离地高度； 即为此状态下的稳定角。 B 图 十二5.2、稳定性的有关规定 我国GB 725887机动车运行安全技术条件第17条规定：车辆在空载静止条件下，最大侧倾稳定角不小于35。5.3、稳定性的有关计算： 搅拌车在空载静止条件下稳定角的计算： 首先计算稳定幅B值： 已知: LF2065 LR2165(轮胎宽为310mm) L=3880 e=0 由4.2及图十可能：Ls485+(3880-1903)=2462 =tg-1=(2165-2065)1/21/3880=0.738 B=(502460/3880+2065/2-0)cos0.738 =1064.13 然后计算稳定角： =tg-1(B/H)=tg-11064.13/(1110+39) =42