混凝土泵车转台有限元分析及优化

发布时间：2020-04-11 15:56

【摘要】：混凝土泵车是工程建筑领域中应用非常广泛的大型机械,集运输和浇筑为一体,具有高效性、便捷性和节能性的特点,在业界享有很高的口碑。随着国家经济的快速发展,我国的基础建造业进入到了蓬勃发展的阶段。混凝土泵车作为建筑行业中必不可少的设备,开始被大量使用。建设中的使用,促进了企业间的竞争,推进了混凝土泵车的创新研究。混凝土泵车开始向经济化、节能化、轻量化的方向发展。转台作为泵车的一部分,它的作用是将臂架系统和转塔系统连接起来,并对臂架系统进行固定和支撑。转台共有三个连接处,上部分与臂架末端用臂架连接套铰接,中间部分与臂架变一油缸连接,下部分与回转支承用高强度螺栓固定连接。回转装置转动时,带动转台和与臂架一起在水平面内旋转。臂架工作时工况繁多,对转台施加的载荷也随之变化,如果转台的刚度和强度设计不合理就会导致转台开裂,所以对转台的有限元分析和优化是十分必要的。本文在满足安全可靠的基础上,利用有限元软件对转台进行轻量化(板厚优化)处理。首先,对混凝土泵车进行简单概述,介绍了泵车的基本组成和工作原理,通过大量阅读文献,了解混凝土泵车的国内外发展现状,掌握转台的工作原理及在泵车中的作用,利用材料力学知识计算转台承受的载荷。其次,用Hyper Mesh软件对转台模型进行有限元网格的划分,对转台通过简化、抽中面、波尔运算、附属性将转台的几何模型转化为有限元模型,转化后的模型导入ANSYS分析软件中。再次,利用ANSYS软件对转台的有限元模型进行分析,先进行原结构静力分析,得到结构的位移及应力场,掌握了结构的位移及应力分布情况,根据结构的位移及应力计算结果,发现结构位移及应力普遍偏小,还有优化空间,为下一步优化做准备。最后,应用ANSYS软件中优化模块(OPT)对结构进行板厚的迭代优化,得到了结构优化后板厚、位移、应力等计算结果,并对优化板厚进行圆整,再次提交计算,再保证结构可靠性前提下,降低结构重量,使结构材料得到充分应用。
【图文】：

混凝土泵车

1.1.1 混凝土泵车概述混凝土泵车是集泵送，布料，支撑机构为一体的工程机械，是将混凝土泵安装在汽车底盘上，将行驶、运输合为一体的一种高效的混凝土运送设备[1]。混凝土泵车臂架具有变幅、折叠、弯曲和回转功能[2]。浇筑工作时，混凝土泵车在混凝土泵的推动下将混凝土沿运输管道运送到施工的位置，进行直接浇筑，从而使得浇筑效率大大提升。目前，工程机械行业进入了快速发展的阶段，我国的工程建设也更是进入了前所未有的繁荣发展阶段。混凝土泵车作为专业的工程机械设备，在工程建设中更是扮演者相当重要的角色，广泛应用于水利工程、桥梁建设、高楼等领域。其具有高效、便捷、低成本的特点，能够大大缩短施工周期，使其成为了工程建设中不可缺少的关键设备[3]。下图 1.1 是混凝土泵车实图。

臂架,长臂,短臂

表 1.1 臂架种类臂架长度（m）臂架类型用途13-28 短臂架施工场地狭窄环境，操作起来比较灵活31-47 长臂架 7 层以下的普通住宅楼51-61 超长臂架较高的建筑和桥梁当前市面上最常见的泵车多为短臂架和长臂架。根据泵送方式可以分为挤压式、活塞式、气罐式和水压隔膜式[5]。根据分配阀类型可以分为闸板阀和 S 阀等。根据臂架的折叠方式可以分为 R 型、Z 型（用于短臂架和中长臂架，展开和折叠迅速）RZ综合型（兼具 Z 型和 R 型的优势，，使用最多），如图 1.2。根据支腿的伸缩形式可以分为前摆伸缩型、X 型、XH 型、后摆伸缩型、SX 弧型、V 型腿等[6]。
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU646

【参考文献】