混凝土布料機上料平臺走行裝置設計計算

我公司生產的可移動式混凝土運輸、澆筑設備——自行帶式混凝土布料機，小時澆筑強度可達270m3。為了解決混凝土布料機的供料問題，自行研制了可移動式上料平臺。

1）概述

混凝土布料機上料平臺是與混凝土布料機相配套的輔助設備。該設備每小時澆筑強度為270m3，由于其配套的運輸車數量很少，配以普通自卸汽車就不得不設計一個與之配套的上料平臺。根據我公司布料機的工作特點，要求上料平臺結構可靠，且移動要靈活方便，要達到以上要求。其行走裝置的設計就顯得尤為重要。

2）設計計算

2.1 上料平臺主要結構簡介

上料平臺主要由平臺梁、平臺柱、平臺鋪板、牽引裝置、走行裝置、轉換裝置及欄桿等組成。走行裝置是上料平臺的附屬裝置，主要是承擔上料平臺的短距離運輸，根據上料平臺的使用要求，行走裝置的設計將直接關系到平臺的使用性能。

2.2 走行平臺的方案及結構選擇

根據上料平臺的工作特點和性質，要求上料平臺在工作狀態(tài)要可靠，而在運輸狀態(tài)下要靈活、方便?？紤]到平臺的自重很大，一般情況下，在運輸狀態(tài)要采用4點支承。但如果在運輸狀態(tài)下采用4點支承，會使整個行走裝置變得復雜，且轉向亦不靈活，這樣勢必增加其成本，現場運輸時也不方便，所以在方案選擇時，采用兩點支承，這樣只需采用較大承載力的履帶即可滿足要求，且配合轉換裝置可以很方便地實現工作狀態(tài)和運輸狀態(tài)之間的轉換。因此，只要履帶在設計過程中能滿足要求。選用兩點支承的方案即可簡化結構，降低成本，又可有效地滿足施工要求。

在進行結構選擇時，由于在施工過程中，上料平臺通常只作短距離運輸，所以行走裝置的懸掛可選用結構比較簡單的剛性懸掛，即選用強度和剛度都很可靠的正方形箱形結構，懸掛與車輪軸采用固定式聯接，車輪軸通過軸承與輪胎連接。

2.3 走行裝置的設計計算

2.3.1 剛性懸掛的設計計算

懸掛在運輸狀態(tài)或由工作狀態(tài)向運輸狀態(tài)轉變時，它不能始終保持與地面垂直，當其與地面呈一定夾角時，將受到因自重而引起的彎矩作用，所以，懸掛同時承受平臺自重產生的軸心力和由于自重引起的彎矩的作用，因此，懸掛裝置是一個壓彎桿件。對于壓彎桿件，在進行設計計算時，只需對其穩(wěn)定性計算即可滿足要求。穩(wěn)定性計算如下：

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-構件對X的長細比；

ψ—彎矩作用平面內的軸心受壓構件穩(wěn)定系數；

WX彎矩作用平面內較大受壓纖維的毛截面慣性矩；

βmx-計算彎矩作用平面內穩(wěn)定性時的等效彎矩系數；

βmx=1-0.2N/NEX

γX-懸掛的截面塑性發(fā)展系數。對于受靜力、荷載或間接承受動載荷的結構取γx=1.05。

通過對懸掛的穩(wěn)定性計算，確定其截面為350mm×350mm，板厚16mm。

2.3.2 車輪軸的設計計算

車輪軸在工作狀態(tài)下只起支承上料平臺自重的作用，并不傳遞動力，且在工作時軸是不轉動的。屬固定心軸，只承受彎矩的作用。因此在設計計算過程中，車輪軸只作強度計算和剛度的校核。我們選用車輪軸為空心軸，則其強度的計算按公式(進行：

σ=10M/d3×1/(1-γ4)≤[σ-1]

式中：

σ—軸計算截面上的工作應力(MPa)；

d—軸的直徑(mm)

M—軸在計算截面上的彎矩(N?mm)；

γ—空心軸內徑d0與外徑d之比，

γ=d0/d

[σ-1]許用疲勞應力(MPa)。

軸剛度的校核是計算軸在工作狀態(tài)下的變形量，使其不得超過許用限度，即：

Y≤[Y] (8)

式中：

Y—計算變形量；

[Y]—許用變形量；[Y]＝(0.003～0.005)ι。

ι—軸的總長度。

軸的變形量的計算很復雜。通常用簡單方法來計算，通過簡化計算軸的變形量可由公式(9)求得：

式中：i—計算變形處的變形量(撓度Y)mm；

M—軸所承受的彎矩(N?mm)；

M'—在計算變形處加單位力Fi＝1N或

單位力矩M'＝1N?mm時軸上引起的彎矩(N?mm)；

E—材料彈性模量，對于鋼E＝2.1×105MPa；