混凝土布料機(jī)上料平臺(tái)走行裝置設(shè)計(jì)計(jì)算
我公司生產(chǎn)的可移動(dòng)式混凝土運(yùn)輸、澆筑設(shè)備——自行帶式混凝土布料機(jī)，小時(shí)澆筑強(qiáng)度可達(dá)270m3。為了解決混凝土布料機(jī)的供料問(wèn)題，自行研制了可移動(dòng)式上料平臺(tái)。
1）概述
混凝土布料機(jī)上料平臺(tái)是與混凝土布料機(jī)相配套的輔助設(shè)備。該設(shè)備每小時(shí)澆筑強(qiáng)度為270m3，由于其配套的運(yùn)輸車數(shù)量很少，配以普通自卸汽車就不得不設(shè)計(jì)一個(gè)與之配套的上料平臺(tái)。根據(jù)我公司布料機(jī)的工作特點(diǎn)，要求上料平臺(tái)結(jié)構(gòu)可靠，且移動(dòng)要靈活方便，要達(dá)到以上要求。其行走裝置的設(shè)計(jì)就顯得尤為重要。
2）設(shè)計(jì)計(jì)算
2.1 上料平臺(tái)主要結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介
上料平臺(tái)主要由平臺(tái)梁、平臺(tái)柱、平臺(tái)鋪板、牽引裝置、走行裝置、轉(zhuǎn)換裝置及欄桿等組成。走行裝置是上料平臺(tái)的附屬裝置，主要是承擔(dān)上料平臺(tái)的短距離運(yùn)輸，根據(jù)上料平臺(tái)的使用要求，行走裝置的設(shè)計(jì)將直接關(guān)系到平臺(tái)的使用性能。
2.2 走行平臺(tái)的方案及結(jié)構(gòu)選擇
根據(jù)上料平臺(tái)的工作特點(diǎn)和性質(zhì)，要求上料平臺(tái)在工作狀態(tài)要可靠，而在運(yùn)輸狀態(tài)下要靈活、方便?？紤]到平臺(tái)的自重很大，一般情況下，在運(yùn)輸狀態(tài)要采用4點(diǎn)支承。但如果在運(yùn)輸狀態(tài)下采用4點(diǎn)支承，會(huì)使整個(gè)行走裝置變得復(fù)雜，且轉(zhuǎn)向亦不靈活，這樣勢(shì)必增加其成本，現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)輸時(shí)也不方便，所以在方案選擇時(shí)，采用兩點(diǎn)支承，這樣只需采用較大承載力的履帶即可滿足要求，且配合轉(zhuǎn)換裝置可以很方便地實(shí)現(xiàn)工作狀態(tài)和運(yùn)輸狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換。因此，只要履帶在設(shè)計(jì)過(guò)程中能滿足要求。選用兩點(diǎn)支承的方案即可簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，降低成本，又可有效地滿足施工要求。
在進(jìn)行結(jié)構(gòu)選擇時(shí)，由于在施工過(guò)程中，上料平臺(tái)通常只作短距離運(yùn)輸，所以行走裝置的懸掛可選用結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單的剛性懸掛，即選用強(qiáng)度和剛度都很可靠的正方形箱形結(jié)構(gòu)，懸掛與車輪軸采用固定式聯(lián)接，車輪軸通過(guò)軸承與輪胎連接。
2.3 走行裝置的設(shè)計(jì)計(jì)算
2.3.1 剛性懸掛的設(shè)計(jì)計(jì)算
懸掛在運(yùn)輸狀態(tài)或由工作狀態(tài)向運(yùn)輸狀態(tài)轉(zhuǎn)變時(shí)，它不能始終保持與地面垂直，當(dāng)其與地面呈一定夾角時(shí)，將受到因自重而引起的彎矩作用，所以，懸掛同時(shí)承受平臺(tái)自重產(chǎn)生的軸心力和由于自重引起的彎矩的作用，因此，懸掛裝置是一個(gè)壓彎桿件。對(duì)于壓彎桿件，在進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，只需對(duì)其穩(wěn)定性計(jì)算即可滿足要求。穩(wěn)定性計(jì)算如下：
N/ψA+βmxMmax/γsWx(1-0.8N/NEX)≤[f]
式中：N-懸掛的軸心壓力(N)；
Mmax-懸掛所受的彎矩；
N-懸掛截面積(mm2)；
NEX-歐；拉臨界力；
λx-構(gòu)件對(duì)X的長(zhǎng)細(xì)比；
ψ—彎矩作用平面內(nèi)的軸心受壓構(gòu)件穩(wěn)定系數(shù)；
WX彎矩作用平面內(nèi)較大受壓纖維的毛截面慣性矩；
βmx-計(jì)算彎矩作用平面內(nèi)穩(wěn)定性時(shí)的等效彎矩系數(shù)；
βmx=1-0.2N/NEX
γX-懸掛的截面塑性發(fā)展系數(shù)。對(duì)于受靜力、荷載或間接承受動(dòng)載荷的結(jié)構(gòu)取γx=1.05。
通過(guò)對(duì)懸掛的穩(wěn)定性計(jì)算，確定其截面為350mm×350mm，板厚16mm。
2.3.2 車輪軸的設(shè)計(jì)計(jì)算
車輪軸在工作狀態(tài)下只起支承上料平臺(tái)自重的作用，并不傳遞動(dòng)力，且在工作時(shí)軸是不轉(zhuǎn)動(dòng)的。屬固定心軸，只承受彎矩的作用。因此在設(shè)計(jì)計(jì)算過(guò)程中，車輪軸只作強(qiáng)度計(jì)算和剛度的校核。我們選用車輪軸為空心軸，則其強(qiáng)度的計(jì)算按公式(進(jìn)行：
σ=10M/d3×1/(1-γ4)≤[σ-1]
式中：
σ—軸計(jì)算截面上的工作應(yīng)力(MPa)；
d—軸的直徑(mm)
M—軸在計(jì)算截面上的彎矩(N?mm)；
γ—空心軸內(nèi)徑d0與外徑d之比，
γ=d0/d
[σ-1]許用疲勞應(yīng)力(MPa)。
軸剛度的校核是計(jì)算軸在工作狀態(tài)下的變形量，使其不得超過(guò)許用限度，即：
Y≤[Y] (8)
式中：
Y—計(jì)算變形量；
[Y]—許用變形量；[Y]＝(0.003～0.005)ι。
ι—軸的總長(zhǎng)度。
軸的變形量的計(jì)算很復(fù)雜。通常用簡(jiǎn)單方法來(lái)計(jì)算，通過(guò)簡(jiǎn)化計(jì)算軸的變形量可由公式(9)求得：
式中：i—計(jì)算變形處的變形量(撓度Y)mm；
M—軸所承受的彎矩(N?mm)；
M'—在計(jì)算變形處加單位力Fi＝1N或
單位力矩M'＝1N?mm時(shí)軸上引起的彎矩(N?mm)；
E—材料彈性模量，對(duì)于鋼E＝2.1×105MPa；