混凝土攪拌車攪拌實驗系統(tǒng)仿真設(shè)計論文

1、<p>　　混凝土攪拌車攪拌實驗系統(tǒng)仿真設(shè)計</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　1.緒論</b></p><p>　　1.1混凝土攪拌車的介紹 ------------------------------------------ 4</p><p>　　

2、1.2課題研究背景 ------------------------------------------------ 6</p><p>　　1.3混凝土攪拌車攪拌系統(tǒng)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 -------------------------- 7</p><p>　　1.4本文研究內(nèi)容及方法 ------------------------------------------ 8</p&g

3、t;<p>　　2.攪拌筒的結(jié)構(gòu)設(shè)計</p><p>　　2.1攪拌筒的工作原理 ------------------------------------------- 10 </p><p>　　2.2攪拌筒的整體構(gòu)成 ------------------------------------------- 10</p><p>　　2.3拌筒主要結(jié)

4、構(gòu)尺寸參數(shù)的確定 --------------------------------- 11</p><p>　　2.4切割法求裝載容積 ------------------------------------------- 13</p><p>　　2.5積分法求裝載容積 ------------------------------------------- 14</p>&

5、lt;p>　　2.6攪拌筒幾何容積計算 ----------------------------------------- 18</p><p>　　2.7滿載時拌筒的重心位置 --------------------------------------- 18</p><p><b>　　3.驅(qū)動功率的計算</b></p><p>　　

6、3.1攪拌力矩曲線 ----------------------------------------------- 19</p><p>　　3.2驅(qū)動阻力矩計算 --------------------------------------------- 19</p><p>　　3.3攪拌筒驅(qū)動功率的計算 --------------------------------------- 2

7、3</p><p>　　螺旋葉片的設(shè)計及仿真</p><p>　　4.1螺旋葉片上螺旋角的確定 ------------------------------------- 24</p><p>　　4.2攪拌葉片的母線方程 ----------------------------------------- 27</p><p>　　4.3攪拌

8、葉片設(shè)計 ----------------------------------------------- 29</p><p>　　4.4攪拌葉片的仿真設(shè)計和模態(tài)分析 ------------------------------- 33</p><p>　　4.5攪拌葉片結(jié)構(gòu)應(yīng)力分析 --------------------------------------- 37</p>

9、<p>　　參考文獻 ------------------------------------------------------ 43</p><p>　　致謝 ----------------------------------------------------------- 44 </p><p>　　附錄 -------------------------------

10、---------------------------- 44</p><p>　　摘要：混凝土攪拌運輸車是用于解決商品混凝土運輸?shù)倪\輸工具。它兼有載運和攪拌混凝土的雙重功能，可在運送混凝土的同時對其進行攪拌或攪動，因此能在保證輸送的混凝土質(zhì)量的同時適當延長運距(或運送時間)。所以大力發(fā)展商品混凝土和攪拌運輸車有明顯的社會效益和適用價值。而我國混凝土運輸車起步較晚，到70年代才開始試生產(chǎn)。目前，攪拌運輸車的理論研

11、究及生產(chǎn)在我省及整個西北地區(qū)均處于空白。因此攪拌運輸車的理論研究及開發(fā)勢在必行。攪拌運輸車的攪拌筒之所以具有攪拌和卸料的功能，主要是因為拌筒內(nèi)部特有的兩條連續(xù)螺旋葉片在工作時形成螺旋運動，從而推動混凝土沿攪拌筒軸向和切向產(chǎn)生復(fù)合運動的結(jié)果。因此兩條葉片的螺旋曲線的形式及結(jié)構(gòu)直接影響攪拌筒的工作性能。本論文基于物料在螺旋葉片上的攪拌出料機理對螺旋葉片的工作原理、主要技術(shù)參數(shù)進行理論分析和計算，同時對前錐段、后錐段的螺旋葉片進行展開設(shè)計；對

12、拌筒進行幾何設(shè)計。攪拌筒既是攪拌運輸車運輸混凝土的裝載容器，又是攪拌混凝土的工作裝置。幾何設(shè)計是攪拌筒結(jié)構(gòu)設(shè)計的基礎(chǔ)，它包括幾何容積計算、外形尺寸的確定、攪拌筒有效容積及滿載時重心位置計算。為使混凝土攪拌運輸車的攪拌裝置系列化，</p><p>　　關(guān)鍵詞：混凝土攪拌運輸車 拌筒 液壓系統(tǒng) 功率鍵合圖 幾何設(shè)計 </p><p>　　數(shù)學模型 螺旋葉片 動態(tài)特性 展開 仿真

13、</p><p><b>　　指導(dǎo)老師簽名：</b></p><p>　　Design of the Structure of the Truck Mixer and Digital</p><p>　　Simulation of its Hydraulic System</p><p>　　Student name:F

14、u Hao Min Class:078105207</p><p>　　Supervisor:Xing Pu</p><p>　　Abstract:The truck mixer is a vehicle for transportation concrete. It is fulfilled two actions,conveying concrete and mixin

15、g concrete. These actions not only ensure the quality of the concrete, but also make the conveying distance longer. But in the northwest area of our country, research on the field of the truck mixer is little. So the tru

16、ck mixer must be developed strongly in order to meet the need of the rising concrete market. Three important parts are studied in this thesis. Firstly, the h</p><p>　　Key words:Truck Mixer Drum Spread

17、 Hydraulic System </p><p>　　Mathematic Models Structure Design Helix-vanes</p><p>　　Power Bond Graph Dynamic Characteristics Simulation</p><p>　　Signature of Superv

18、isor:</p><p><b>　　1.緒論</b></p><p>　　1.1 混凝土攪拌車的介紹</p><p>　　商品混凝土的發(fā)展從根本上改變了傳統(tǒng)上工地自制混凝土，用翻斗車或自卸卡車進行輸送，就近使用的落后生產(chǎn)方式，建立起一種新的生產(chǎn)方式，即許多施工工地所需要的混凝土，都由專業(yè)化的混凝土工廠或大型混凝土攪拌站集中生產(chǎn)供應(yīng)，形成以混

19、凝土制備地點為中心的供應(yīng)網(wǎng)。由于混凝十工廠便于應(yīng)用現(xiàn)代電子技術(shù)，使用計算機控制生產(chǎn)，可以得到精確配比和均質(zhì)拌合的混凝土，使混凝土質(zhì)量大大提高，所以對于整個施丁工程起到良好的促進作用。但是混凝土的商品化生產(chǎn)，勢必把混凝土從廠站輸送到各個需求工地之間的距離相應(yīng)加長，有些供應(yīng)點甚至很遠。當混凝土的輸舒巨離(或輸送時間)超過某一限度時，叮燃使用一般的運輸機械進行輸送，混凝土就可能在運輸途中發(fā)生分層離析，甚至初撇見象，嚴重影響混凝土質(zhì)量，這是施工

20、所不允許的。因此為了適應(yīng)商品混凝土的輸送，發(fā)展了一種運送混凝土的專用機械—混凝土攪拌運輸車(以下簡稱攪拌運輸車)。圖1.1所示就是這種攪拌運輸車的外形和基本結(jié)構(gòu)。攪拌運輸車多作為混凝十工廠或攪拌站的配套運輸機械，通過攪拌運輸車將混凝土工廠、攪拌站與許多施工工地聯(lián)系起來，如與混凝土輸送泵配合使用，在施工現(xiàn)場進行“接力”輸送，則可以完全不再需</p><p>　　攪拌運輸車實際上就是在載重汽車或?qū)Ｓ眠\載底盤上安裝一種

21、獨特的混凝土攪拌裝置的組合機械，它兼有載運和攪拌混凝土的雙重功能，可以在運送混凝土的同時對其進行攪動或攪拌。因此能保證輸送混凝土的質(zhì)量，允許適當延長運距(或運送時間)?；跀嚢柽\輸車的上述工作特點，通?？梢愿鶕?jù)對混凝土運距長短、現(xiàn)場施工條件以及對混凝土的配比和質(zhì)量的要求等不同情況，采取下列不同的工作方式:</p><p>　　(1)預(yù)拌混凝土的攪動運輸</p><p>　　這種運輸方式是攪

22、拌運輸車從混凝土工廠裝進已經(jīng)攪拌好的混凝土，在運往工地的路途中，使攪拌筒作大約1-3r/min的f氏速轉(zhuǎn)動，對運輸運的混凝土不停地進行攪動，以防止出現(xiàn)離析等現(xiàn)象，從而使運到工地的混凝土質(zhì)量得到控制，并相應(yīng)增長運距。但這種運輸方式其運距(或運送時間)不宜過長，應(yīng)控制在預(yù)拌混凝土開始初凝以前，具體的運距或時間視混凝土配比和道路、氣候等條件而定。</p><p>　　混凝土拌合料的攪拌運輸</p><

23、;p>　　這種運輸方式又有濕料和干料攪拌運輸兩種情況。濕料攪拌運輸是指攪拌運輸車在配料站按混凝土配比同時裝入水泥，砂石骨料和水等拌合料，然后在運送途中使攪拌筒以8-12r / min的“攪拌速度”轉(zhuǎn)動，對混凝土拌合料完成攪拌作業(yè)。干料注水攪拌運輸是指在配料站按混凝土配比分別向攪拌筒內(nèi)加入水泥、砂石等干料，再向車內(nèi)水箱加入攪拌用水。在攪拌運輸車駛向工地途中的適當時候向攪拌筒內(nèi)噴水進行攪拌。也可根據(jù)工地的澆灌要求運干料到現(xiàn)場后再注水攪

24、拌。</p><p>　　混凝土拌合料的攪拌運輸，比預(yù)拌混凝土的攪動運輸能進一步延長對混凝土的輸送距離(或時間)，尤其是混凝土干料的注水攪拌運輸可以將混凝土送到很遠的地方。另外，這種運輸方式又用攪拌運輸車代替了混凝土工廠的攪拌工作，因而可以節(jié)約設(shè)備投資，相對提高生產(chǎn)率。但是，攪拌運輸車的攪拌卻難以獲得象混凝土工廠生產(chǎn)的那樣和易性好均勻一致的混凝土，所以，在對混凝土的質(zhì)量要求愈來愈嚴格的現(xiàn)代建筑施工中，對預(yù)拌混凝土

25、的攪動運輸是攪拌運輸車的主要工作方式。</p><p>　　從上述幾種工作方式看出，攪拌運輸車能根據(jù)工作條件的需要靈活應(yīng)用，可以充分發(fā)揮其特點。它不但配合商品混凝土的生產(chǎn)，而且反過來發(fā)展了商品混凝上的生產(chǎn)工藝，把混凝土從工廠的“集中攪拌”又延伸到許多攪拌運輸車的所謂“分散攪拌”，因而擴大了混凝土工廠的服務(wù)范圍，與一般的運輸機械相比，它有較大的靈活性、適應(yīng)性，并有較高的生產(chǎn)率，成為現(xiàn)代混凝土施工中的有效運輸工具。&

26、lt;/p><p>　　1.2 課題研究背景</p><p>　　隨著我國國民經(jīng)濟的迅速發(fā)展，高速公路建設(shè)、城市基礎(chǔ)建設(shè)、房地產(chǎn)開發(fā)也急劇發(fā)展。在以國家“十一五”規(guī)劃、中西部大開發(fā)戰(zhàn)略的大背景下，以及北京申辦2008年29屆夏季奧運會成功的帶動下，加大城市建設(shè)成為不變的潮流。</p><p>　　建設(shè)容量的加大，就意味著混凝土的消費量加大?；炷烈呀?jīng)成為現(xiàn)代社會文明的基

27、石，越來越發(fā)揮著不可替代的作用。伴隨著我國政府頒布的終結(jié)現(xiàn)場攪拌混凝土條文的實施， 從2006年起，我國240多個城市要全面使用商品混凝土，作為城市中唯一合理的運輸預(yù)拌混凝土工具，混凝土攪拌運輸車的作用就顯得尤為重要。</p><p>　　雖然混凝土攪拌車的市場前景異常樂觀，但是我國混凝土攪拌車生產(chǎn)的一些薄弱環(huán)節(jié)尤其是基礎(chǔ)理論方面研究的薄弱卻不容忽視。本課題針對中國重汽集團專用汽車公司生產(chǎn)的混凝土攪拌車（如圖1.

28、2）目前還存在著攪拌葉片使用壽命短、攪拌振動噪聲大、攪拌效果和出料速度不理想、出料殘余率高等問題和隱患而立題并開展研究的。并得到國家自然科學基金-基于流變學的混凝土攪拌葉片理論研究、山東省自然科學基金-基于流變學的混凝土攪拌車攪拌系統(tǒng)設(shè)計理論研究的資助。</p><p>　　圖1.2 8.5LP混凝土攪拌運輸車</p><p>　　1.3 混凝土攪拌車攪拌系統(tǒng)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀</p&

29、gt;<p><b>　　1、國內(nèi)方面：</b></p><p>　　1965年上海華東建筑機械廠引進了我國第一臺混凝土攪拌車。我國混凝土攪拌車的開發(fā)生產(chǎn)始于二十世紀八十年代初期，開始基本上是引進散件組裝，或者通過技貿(mào)方式引進技術(shù)生產(chǎn)與部分零部件引進相結(jié)合的生產(chǎn)制造模式。從1982年開始，一些企業(yè)相繼引進國外的先進生產(chǎn)技術(shù)，經(jīng)過20年的發(fā)展，產(chǎn)品國產(chǎn)化率不斷提高，產(chǎn)量也有了很大

30、的提高。在產(chǎn)品系列上，形成了3 m3、4 m3、5 m3、6 m3、8 m3、10 m3、12 m3等品種，8 m3以下正在逐漸淘汰，向著10 m3、12 m3甚至更大容積發(fā)展，但整機性能與國外相比還有一定差距。如今，國內(nèi)生產(chǎn)企業(yè)對混凝土攪拌車的攪拌系統(tǒng)研究主要是引進消化國外的技術(shù)或者仿制國外產(chǎn)品為主，自主開發(fā)很少，在理論方面的研究比較匱乏，國內(nèi)企業(yè)的生產(chǎn)多靠測繪和技術(shù)引進，甚至在攪拌葉片的生產(chǎn)安裝過程中，局部敲打、硬性整合現(xiàn)象屢見不鮮

31、。雖然國內(nèi)一些高校也在這一領(lǐng)域進行研究，如武漢理工大學、西安建筑科技大學等。但他們主要是對攪拌筒進行設(shè)計繪制，對于攪拌葉片設(shè)計，數(shù)值模擬研究很少。</p><p><b>　　2、國外方面：</b></p><p>　　19世紀40年代出現(xiàn)以蒸汽為動力源的木制多面體拌筒的自落式攪拌機，19世紀80年代用鋼鐵件代替木板。20世紀初開始改良為圓柱形攪拌筒。1926年美國生

32、產(chǎn)出攪拌容積為3m3的第一臺混凝土攪拌車。早期的攪拌葉片一般都是采用阿基米德螺旋線，1965年以后日本開始采用對數(shù)螺旋線設(shè)計制造攪拌葉片，后來又在此基礎(chǔ)上對局部葉片的螺旋角進行了修正，逐漸形成了現(xiàn)在這種梨形拌筒（前后部分為圓錐形，中間部分為圓柱形）-混合螺旋線攪拌葉片的混凝土攪拌車。2000年，美國的CHRISTENSON RONALD E在原來攪拌筒的基礎(chǔ)上，在底錐添加輔助攪拌葉片改進了傳統(tǒng)的攪拌葉片；2005年澳大利亞的KHOURI

33、 ANTHONY JAMES采用兩條螺旋鋼板焊接作為內(nèi)筒壁，合成樹脂作為外筒壁，改進了傳統(tǒng)的三段式攪拌筒，不過這種攪拌筒制造起來比較困難。近年來，澳大利亞VULCAN、美國的馬克西姆等公司推出了超長攪拌筒的前卸式攪拌車，拌筒前錐加長，架在駕駛室上方，于駕駛室前方出料。成為攪拌車市場快速增長的產(chǎn)品，但攪拌葉片設(shè)計仍然沿承了對數(shù)螺旋線葉片設(shè)計方法。</p><p>　　目前，國外的攪拌設(shè)備研究逐漸向著多功能、自動監(jiān)控

34、、多樣化、成套化發(fā)展，如單、雙臥軸式攪拌機、振動式攪拌機、強制式攪拌機，多種混凝土攪拌樓等。攪拌車研究更傾向于上裝技術(shù)、耐磨材料的研究。針對國內(nèi)外現(xiàn)狀，本文改變傳統(tǒng)的攪拌葉片母線所采用的螺旋線方程，使攪拌葉片和攪拌筒之間的連接方式和安裝參數(shù)得到了改善，提出了用有限元軟件對攪拌葉片進行數(shù)值模擬和參數(shù)優(yōu)化。試驗驗證了理論方法的可行性。</p><p>　　1.4本文研究內(nèi)容及方法</p><p&g

35、t;<b>　　1、研究目的</b></p><p>　　通過對攪拌葉片的設(shè)計分析，找出攪拌葉片的薄弱環(huán)節(jié)，對攪拌葉片進行改進，延長攪拌葉片的使用壽命、提高出料速度、降低出料殘余率、降低生產(chǎn)成本，達到更好的攪拌出料效果。</p><p><b>　　2、研究意義</b></p><p>　　一輛混凝土攪拌車的售價在40～8

36、0萬之間，其中一個混凝土攪拌系統(tǒng)造價大約10萬元。平均使用3年左右即告報廢。而混凝土攪拌輸送車的攪拌和卸料作用是由攪拌裝置—攪拌筒完成的，攪拌葉片更是關(guān)鍵中的關(guān)鍵，攪拌葉片的性能好壞直接決定攪拌運輸車的性能，進而影響著基礎(chǔ)建設(shè)的質(zhì)量。因此研究攪拌出料過程葉片的磨損、提高攪拌葉片使用壽命、提高葉片的攪拌質(zhì)量具有重要的的經(jīng)濟效益和社會效益。</p><p>　　充分的文件檢索和實際調(diào)研表明，了解螺旋葉片出料機理分析是

37、設(shè)計攪拌裝置的基礎(chǔ)。也是生產(chǎn)具有更好攪拌性能但又不降低混凝土質(zhì)量的基礎(chǔ)。沖擊小、響應(yīng)決而且效率高的液壓系統(tǒng)是攪拌運輸車傳動系統(tǒng)設(shè)計的關(guān)鍵。</p><p>　　攪拌運輸車的攪拌筒之所以具有攪拌和卸料的功能，主要是因為拌筒內(nèi)部特有的兩條連續(xù)螺旋葉片在工作時形成螺旋運動，從而推動混凝土沿攪拌筒軸向和切向產(chǎn)生復(fù)合運動的結(jié)果。因此兩條葉片的螺旋曲線的形式及結(jié)構(gòu)直接影響攪拌筒的工作性能。本論文應(yīng)用靜力學、運動學的原理闡述螺

38、旋葉片的工作原理并對主要技術(shù)參數(shù)進行理論分析。為螺旋葉片的結(jié)構(gòu)設(shè)計提供理論依據(jù)。</p><p>　　攪拌筒既是攪拌運輸車運輸混凝上的裝載容器，又是攪拌混凝土的工作裝置。幾何設(shè)計是攪拌筒結(jié)構(gòu)設(shè)計的基礎(chǔ)，它包括幾何容積計算、外形尺寸的確定、攪拌筒有效容積及滿載時重心位置計算。本論文對攪拌筒進行幾何設(shè)計。</p><p>　　螺旋葉片的幾何參數(shù)直接影響攪拌筒的攪拌和卸料性能。目前，應(yīng)用于攪拌運

39、輸車的拌筒葉片螺旋面的形式有:正螺旋面、圓錐對數(shù)螺旋面兩種。本論文對攪拌筒內(nèi)螺旋葉片曲線參數(shù)的選擇及展開進行計算，并加以攪拌系統(tǒng)的仿真設(shè)計與運動模擬。</p><p>　　2.攪拌筒的結(jié)構(gòu)設(shè)計</p><p>　　攪拌運輸車攪拌筒絕大部分都采用梨型結(jié)構(gòu)，通過支承裝置斜臥在機架上，可以繞其軸線轉(zhuǎn)動，攪拌筒的后上方只有一個筒口分別通過進出料裝置進行裝料或卸料。圖2.1為其外部結(jié)構(gòu)圖。整個攪拌筒

40、的殼體是一個變截面而不對稱的雙錐體，外形似梨型，底段錐體較短，端面封閉并焊接著法蘭，通過連接法蘭用螺栓與減速器聯(lián)結(jié)。上段錐體的過渡部分有一條環(huán)行滾道，它焊接在垂直于攪拌筒軸線的平面圓周上，整個攪拌筒通過連接法蘭和環(huán)形滾道頃斜臥置在固定與機架上的減速器殼體和一對支承滾輪所組成的三點支承結(jié)構(gòu)上，由減速器帶動平穩(wěn)的繞其軸線轉(zhuǎn)動。在攪拌筒滾道圓周上部，通常設(shè)有鋼帶護繞，以限制攪拌筒在汽車顛簸行駛時向上跳動。機架由水平框架、前臺、后臺和門形支架組

41、成，攪拌裝置的各部分都組裝在它上面，形成一個整體。最后通過水平框架與載運底盤大梁用螺栓連接在一起。</p><p>　　2.1攪拌筒的工作原理</p><p>　　攪拌筒的工作原理用圖2.1.1 來說明。圖為通過攪拌筒軸線的垂直剖面示意圖。其中(a),(b)為剖開攪拌筒的兩部分，斜線代表螺旋葉片， 為其螺旋升角，為攪拌筒軸線與底盤平面的夾角。我們設(shè)定圖a所示方向為“正向”，圖b所示方向為“

42、反向”。工作時，攪拌筒繞其自身軸線轉(zhuǎn)動，混凝土因與筒壁和葉片的摩擦力和內(nèi)在的粘著力而被轉(zhuǎn)動的筒壁沿圓周帶起來，但在達到一定高度后，必在其自重G作用下，克服上述摩擦力和內(nèi)聚力而向下翻跌和滑移。由于攪拌筒在連續(xù)的轉(zhuǎn)動，所以混凝土即在不斷的被提升而又向下滑跌的運動中，同時受筒壁和葉片所確定的螺旋形軌道的引導(dǎo)，產(chǎn)生沿攪拌筒切向和軸向的復(fù)合運動，使混凝土一直被推移到螺旋葉片的終端。</p><p>　　當攪拌筒做圖a所示方

43、向的“正向”轉(zhuǎn)動時，混凝土將被葉片連續(xù)不斷的推送到攪拌筒的底部，同時到達筒底的混凝土勢必又被攪拌筒的端壁頂推翻轉(zhuǎn)回來，這樣在上述運動的基礎(chǔ)上又增加了混凝土上下層的軸向翻轉(zhuǎn)運動，達到了攪拌筒對混凝土進行充分攪拌的目的。</p><p>　　當攪拌筒做圖b所示方向的 “反向”轉(zhuǎn)動時，葉片的螺旋運動方向也相反，這時混凝土被葉片引導(dǎo)向攪拌筒口方向移動直至筒口卸出，從而達到卸料目的。</p><p>

44、;　　圖2.1.1攪拌工作原理</p><p>　　2.2攪拌筒的整體構(gòu)成</p><p>　　混凝土攪拌車由汽車底盤和混凝土攪拌運輸專用裝置組成。我國生產(chǎn)的混凝土攪拌運輸車的底盤多采用整車生產(chǎn)廠家提供的二類通用底盤。其專用機構(gòu)主要包括取力器、攪拌筒前后支架、減速機、液壓系統(tǒng)、攪拌筒、操縱機構(gòu)、清洗系統(tǒng)等。</p><p>　　工作原理是，通過取力裝置將汽車底盤的動

45、力取出，并驅(qū)動液壓系統(tǒng)的變量泵，把機械能轉(zhuǎn)化為液壓能傳給定量馬達，馬達再驅(qū)動減速機，由減速機驅(qū)動攪拌裝置，對混凝土進行攪拌。 </p><p><b>　　取力裝置</b></p><p>　　國產(chǎn)混凝土攪拌運輸車采用主車發(fā)動機取力方式。取力裝置的作用是通過操縱取力開關(guān)將發(fā)動機動力取出，經(jīng)液壓系統(tǒng)驅(qū)動攪拌筒，攪拌筒在進料和運輸過程中正向旋轉(zhuǎn)，以利于進料和對混凝土進行攪

46、拌，在出料時反向旋轉(zhuǎn)，在工作終結(jié)后切斷與發(fā)動機的動力聯(lián)接。</p><p><b>　　液壓系統(tǒng)</b></p><p>　　將經(jīng)取力器取出的發(fā)動機動力，轉(zhuǎn)化為液壓能（排量和壓力），再經(jīng)馬達輸出為機械能（轉(zhuǎn)速和扭矩），為攪拌筒轉(zhuǎn)動提供動力。</p><p><b>　　減速機</b></p><p>

47、;　　將液壓系統(tǒng)中馬達輸出的轉(zhuǎn)速減速后，傳給攪拌筒。</p><p><b>　　操縱機構(gòu)</b></p><p>　?。?）控制攪拌筒旋轉(zhuǎn)方向，使之在進料和運輸過程中正向旋轉(zhuǎn)，出料時反向旋轉(zhuǎn)。</p><p>　?。?）控制攪拌筒的轉(zhuǎn)速。</p><p><b>　　攪拌裝置</b></p&

48、gt;<p>　　攪拌裝置主要由攪拌筒及其輔助支撐部件組成。攪拌筒是混凝土的裝載容器，轉(zhuǎn)動時混凝土沿葉片的螺旋方向運動，在不斷的提升和翻動過程中受到混合和攪拌。在進料及運輸過程中，攪拌筒正轉(zhuǎn)，混凝土沿葉片向里運動，出料時，攪拌筒反轉(zhuǎn)，混凝土沿著葉片向外卸出。葉片是攪拌裝置中的主要部件，損壞或嚴重磨損會導(dǎo)致混凝土攪拌不均勻。另外，葉片的角度如果設(shè)計不合理，還會使混凝土出現(xiàn)離析。</p><p><

49、;b>　　清洗系統(tǒng)</b></p><p>　　清洗系統(tǒng)的主要作用是清洗攪拌筒，有時也用于運輸途中進行干料拌筒。清洗系統(tǒng)還對液壓系統(tǒng)起冷卻作用。</p><p>　　2.3拌筒主要結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)的確定</p><p>　　攪拌筒既是攪拌運輸車的運輸混凝土的裝載容器，又是攪拌混凝土的工作裝置。所以對它的設(shè)計有以下基本要求:有足夠的有效的裝載容量:滿足規(guī)

50、定的攪拌和裝卸料性能；在結(jié)構(gòu)上適應(yīng)運載底盤和運輸中攪拌工作特點；具有適當?shù)氖褂脡勖?耐磨性能)。攪拌筒設(shè)計分幾何設(shè)計和金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計兩部分，幾何設(shè)計是金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計的基礎(chǔ)，本節(jié)主要介紹拌筒的幾何設(shè)計。</p><p>　　圖2.3攪拌筒截面圖</p><p>　　由于攪拌筒是斜置安裝在運載底盤上，因此其結(jié)構(gòu)尺寸受到運載混凝土的容積、所選底盤結(jié)構(gòu)尺寸及保證運送混凝土的質(zhì)量等因素的的影響，如攪拌筒

51、的斜置角α，混凝土表面與攪拌筒軸線的夾角α0，前后錐的錐角α1、α2。同時運輸車必須保證在坡度為14%的路面上行駛且出料口面對下坡方向時不產(chǎn)生外溢，取</p><p>　　根據(jù)中華人民共和國建筑工業(yè)行業(yè)標準，攪拌筒的斜置角α的取值可參照下表2.3</p><p><b>　　表2.3</b></p><p>　　根據(jù)文獻，將各形狀參數(shù)化為主參數(shù)

52、r(攪拌筒最大半徑，根據(jù)交通法規(guī)的要求Y2小于等于1.25m)可得:</p><p>　　為進料口半徑，取值范圍250-310mm</p><p>　　中圓的長度要結(jié)合攪拌筒的額定容積確定。</p><p><b>　　前半錐角</b></p><p><b>　　后半錐角</b></p>

53、;<p>　　2.4切割法求裝載容積</p><p>　　圖2.4是混凝土攪拌輸送車攪拌筒的側(cè)面圖，它是由圓柱、圓臺和球缺結(jié)合成的筒體。在攪動過程中，進料口和出料口之間由于高度為A一B的葉片將混凝土拌合料擋住，不會從A一B處流出。若混凝土拌合料是理想的流體，它應(yīng)從B點形成一水平面。因攪拌筒中心線與水平面之間成一傾角a，這樣，混凝土拌合料在攪拌筒內(nèi)構(gòu)成一種特殊形狀的體積。</p><

54、;p><b>　　圖2.4</b></p><p>　　目前，據(jù)有關(guān)資料介紹，該容積計算均采用切割法。切割法就是根據(jù)圖紙給定的尺寸按比例作圖，在垂直攪拌筒軸線，將混凝土拌合料實體切成若干厚度為B的薄片，其斷面積Ai成弓形(如圖2.4.1)，把所有的簿片體積BAi、加起來，即為它的容積。切片越多、容積計算越精確，然而切得再多也僅是近似值。</p><p><

55、b>　　圖2.4.1</b></p><p>　　根據(jù)圖2.3寫出計算方程</p><p>　　攪拌筒內(nèi)混凝土任一弓形截面F(x)的方程: </p><p><b>　　式中</b></p><p>　　所以，攪拌筒中混凝土的有效容積為：</p><p>　　2.5積分法求裝載容

56、積</p><p>　　要求出圖2.4五個部分的混凝土拌合料在攪拌筒內(nèi)占有的體積，只要推導(dǎo)出圖2.5(粗實線包圍的部份)三種形狀的體積計算公式，那么攪拌筒的每段混凝土拌合料體積就可計算。</p><p>　　A B C</p><p><b>　　圖2.5</b></p>

57、<p>　　用Va、Vb、Vc表示三段的體積，圖2.5 A為圓柱截段(D代表直徑)，圖2.5 B為圓錐截段(D代表錐體的底直徑)，圖2.5 C為球缺截段(R1代表球半徑)。</p><p>　　下面分別三種體積的計算公式。</p><p>　?。?）Va的計算公式</p><p>　　若 為已知，可用代替</p><p>　?。?/p>

58、2）Vb的計算公式</p><p>　　根據(jù)圖2.5.1推出其中：</p><p>　?。╤為圓錐體頂點P到MN的距離）</p><p>　?。⊿1為圓錐截段弓形底面積）</p><p>　?。⊿2為MN截面積）</p><p><b>　　的計算分三種情況</b></p><

59、p><b>　　a.當，，為正值</b></p><p><b>　　式中， b.</b></p><p><b>　　c.</b></p><p><b>　　圖2.5.1</b></p><p><b>　　Vc的計算公式</

60、b></p><p>　　根據(jù)右圖2.5.2要求Vc還需知道R、</p><p>　　H、a、β的值。根據(jù)公式，有：</p><p>　　有了以上數(shù)據(jù)便可求出S1、S2，而：</p><p><b>　　圖2.5.2</b></p><p>　　根據(jù)圖2.5.3計算V1</p>

61、<p><b>　　圖2.5.3</b></p><p>　　根據(jù)圖2.5.4計算V2</p><p><b>　　圖2.5.4</b></p><p>　?。?）根據(jù)圖2.5.5計算V3</p><p><b>　　圖2.5.5</b></p>&l

62、t;p>　　2.6攪拌筒幾何容積計算</p><p>　　攪拌運輸車的梨形攪拌筒幾何容積Vj與其設(shè)計的最大裝載容積V存在如下關(guān)系:</p><p>　　V一公稱攪動容量，即運輸車能運輸?shù)念A(yù)拌混凝土經(jīng)搗實后的最大體積。</p><p>　　對混凝土拌合料攪拌運輸，此值為運輸車置于水平位置，攪拌筒能容納全部未經(jīng)攪拌的配料(包括水)要在充分攪拌時不產(chǎn)生外溢，并能生產(chǎn)

63、勻質(zhì)混凝土經(jīng)搗實后的最大體積。</p><p>　　Vj一攪拌筒的幾何容積。</p><p>　　2.7滿載時拌筒的重心位置</p><p><b>　　圖2.7</b></p><p>　　如圖2.7所示，混凝土任一截面I一I處為一弓形，設(shè)微分段重心G的位置為:</p><p><b>

64、;　　每段錐體重心：</b></p><p><b>　　總重心為：</b></p><p><b>　　3.驅(qū)動功率的計算</b></p><p><b>　　3.1攪拌力矩曲線</b></p><p>　　混凝土攪拌的過程力矩曲線變化規(guī)律如圖3.1所示：<

65、/p><p>　　圖3.1攪拌力矩曲線</p><p>　　0~1：加工工序，攪拌筒以14-18rmp正轉(zhuǎn)，在大約10min的加料的時間里，攪拌筒的驅(qū)動力矩隨著混凝土不斷被加入而逐漸增大，在即將加滿時，力矩反而略有下降；</p><p>　　1~2：運料工序，在卸料地點，攪拌輸送車停駛，攪拌筒從運拌狀態(tài)制動，轉(zhuǎn)入14-18rPm的反轉(zhuǎn)卸料工況，攪拌筒的驅(qū)動力矩在反轉(zhuǎn)開始

66、的極短時間內(nèi)陡然上升，然后迅速跌落下來； </p><p>　　4~5：卸料工序，攪拌筒繼續(xù)以14-18rPm的速度反轉(zhuǎn)，驅(qū)動力矩隨混凝土的卸出而逐漸下降； </p><p>　　5~6：空筒返回，攪拌筒內(nèi)加入適量清水，返程行駛中攪拌筒作3rPm的返向轉(zhuǎn)動，對其進行清洗，到達混凝土工廠，排出污水，準備下一個循環(huán)。</p><p>　　3.2驅(qū)動阻力矩計算 <

67、;/p><p>　　攪拌筒驅(qū)動阻力矩由拌筒與支承系統(tǒng)的摩擦阻力矩與拌筒攪拌阻力矩共同組成，其以拌筒攪拌阻力矩最難計算。</p><p><b>　　積分公式計算方法</b></p><p>　　a.拌合料與筒壁間的摩擦力矩，拌合料與筒壁或與攪拌葉片間的單位摩擦力f</p><p>　　式中，k1——粘著系數(shù)，kN/m2；&l

68、t;/p><p>　　k2——速度系數(shù)，kN/m2；</p><p><b>　　V——拌合料速度；</b></p><p>　　s——混合料的坍落度。</p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　b..拌合料與攪拌葉片間的摩擦阻力矩</p>&

69、lt;p>　　圖3.2螺旋葉片斷面投影</p><p>　　圖3.2為拌筒內(nèi)螺旋葉片的端面投影。任取一半徑r，該半徑對應(yīng)的葉片螺旋開角k(近似認為對應(yīng)于各r處的螺旋開角，均等于中徑上的螺旋開角)。</p><p>　　V2——拌合料與攪拌螺旋葉片間的相對滑移速度</p><p>　　式中：R1——攪拌螺旋葉片斷面投影最小半徑</p><p&

70、gt;　　R2——攪拌螺旋葉片斷面投影最大半徑</p><p><b>　　c.流動阻力矩</b></p><p><b>　　微元面積</b></p><p>　　設(shè)混凝土的單位平均流動阻力系數(shù)為p，則取微元面積上的法向阻力</p><p>　　周向阻力對攪拌筒軸線的阻力矩</p>

71、<p>　　d.由筒體的轉(zhuǎn)動引起的偏載，對攪拌筒的阻力矩</p><p>　　見圖3.2.1拌合料在隨拌筒攪拌的同時，由于拌合料受到與筒壁和攪拌葉片間的摩擦阻力矩的作用，使拌合料向轉(zhuǎn)動方向提升，其重心偏向轉(zhuǎn)動一側(cè)。出現(xiàn)偏心距e，對拌筒運動產(chǎn)生阻力矩。e值的精確確定目前還有困難，除與拌筒結(jié)構(gòu)有關(guān)外，還與拌合料的性質(zhì)有關(guān)。只能采取先近似計算，再用實驗驗證的方法確定。對拌合料來說，共受到三個力矩的作用：即偏心

72、力矩、與簡體的摩擦力矩、與葉片的摩擦力矩。由力矩平衡條件得：</p><p>　　圖3.2.1攪拌筒偏載示意圖</p><p>　　對簡體來說，又受到由于拌合料的偏心距，產(chǎn)生的阻力矩作用，在數(shù)值上等于。</p><p>　　2）Lieberherr的經(jīng)驗公式</p><p><b>　　實驗測得：</b></p&g

73、t;<p>　　式中：r——偏心距，一般取0.1m；F——混凝土重量</p><p>　　3.3攪拌筒驅(qū)動功率的計算</p><p>　　按求得的拌筒攪拌阻力矩，再根據(jù)傳動系統(tǒng)的總效率，拌筒與支撐系統(tǒng)的摩擦阻力矩及拌筒轉(zhuǎn)速n，即可求出攪拌筒的驅(qū)動功率N(kw)</p><p>　　式中：——攪拌筒支撐機構(gòu)所克服的摩擦阻力矩；一般取為4000-5000N

74、m</p><p>　　——攪拌筒攪拌阻力矩；</p><p>　　——機械效率，一般0.8-0.9</p><p>　　C——考慮峰值的影響系數(shù)，1.2-1.4；</p><p><b>　　n——轉(zhuǎn)速，rpm</b></p><p>　　設(shè)：當攪拌筒轉(zhuǎn)速為12 rpm時，設(shè)混凝土重量2400，

75、攪拌筒實際容積按5計算，則計算出攪拌筒的驅(qū)動功率為：</p><p>　　因為攪拌筒的驅(qū)動功率一般是從攪拌車發(fā)動機中直接取力，在計算攪拌車發(fā)動機功率時，要在攪拌筒驅(qū)動功率的基礎(chǔ)上，再加上汽車驅(qū)動功率、爬坡功率等。</p><p>　　4.螺旋葉片的設(shè)計及仿真</p><p>　　攪拌運輸車的攪拌筒所以有攪拌和卸料等工作性能，主要是因其內(nèi)部特有的兩條螺旋葉片推動混凝土

76、沿攪拌筒軸向和切向產(chǎn)生復(fù)合運動的結(jié)果。因此攪拌葉片的螺旋曲線直接影響攪拌與運輸混凝土的性能。在其幾何設(shè)計中，鑒于我國車輛在道路右側(cè)行駛的規(guī)定，攪拌運輸車攪拌筒旋轉(zhuǎn)方向為，面向車尾看，順時針旋轉(zhuǎn)時為進料、攪拌或攪動，逆時針旋轉(zhuǎn)時為出料，所以攪拌筒的兩條螺旋葉片應(yīng)為互錯180度的左旋螺旋葉片。如圖4.1。</p><p>　　母線(直線或曲線)在繞軸線作勻速圓周運動的同時，沿軸線方向作勻速或變速直線運動，該母線的運動

77、軌跡形成等螺距或變螺距螺旋面。母線為直線形成直紋螺旋面;母線為曲線形成非直紋螺旋面。攪拌運輸車中常用的螺旋面是直紋正螺旋面(母線和軸線正交)和直紋斜螺旋面(母線和軸線斜交)兩種螺旋面。圓柱面或圓錐面同該螺旋面的交線分別稱為圓柱螺旋線或圓錐螺旋線。螺旋線的切線和圓柱面或圓錐面的母線之間的夾角稱為螺旋角，用β表示。</p><p>　　圖4.1螺旋葉片內(nèi)部結(jié)構(gòu)</p><p>　　4.1螺旋葉

78、片上螺旋角的確定</p><p>　　由于不同的圓錐面(或圓柱面)與同一螺旋面相交的螺旋線是不同的，因此螺旋角也不同。在設(shè)計拌筒螺旋葉片結(jié)構(gòu)之前，螺旋葉片上螺旋角的確定就顯得格外重要。</p><p><b>　　a.螺旋角的表示</b></p><p>　　圖4.1.1給出了錐、柱螺線的視圖和內(nèi)壁展開圖。螺線上任意一點M的對</p>

79、;<p>　　應(yīng)的投影和展開位置用m、和M表示。中為M點平面投影m的位置角。圓錐段的圓錐面展開面為一扇形面，為扇形角，ε為M點在展開面上的位置角，所以=OM。</p><p>　　圖4.1.1螺旋線及展開圖</p><p>　　由上述幾何關(guān)系可知：。</p><p>　　設(shè)螺線上另一點N，其相應(yīng)的位置參量為。當N和點M無限接近的時候，直線MN就是M點切

80、線τ，而且</p><p><b>　　其螺旋角滿足：</b></p><p>　　b.內(nèi)外圓錐(或圓柱)上螺旋角的關(guān)系</p><p>　　斜螺旋面的任意一條母線n分別與內(nèi)錐、外錐相交于點1和2，內(nèi)、外錐的半錐角分別為θ1、θ2，以為原點建立坐標系，n線與x軸的夾角為µ。見圖4.1.2</p><p>　　圖

81、4.1.2螺旋線轉(zhuǎn)面投影圖</p><p>　　設(shè)母線n繞Z軸旋轉(zhuǎn)無限小角到達母線的位置，線與內(nèi)外錐分別相交于點1’和2’，Z軸分別和n、組成兩個縱截面，并轉(zhuǎn)面重疊投影。由圖4.1.2可知：</p><p>　　設(shè)P1和P2分別為點1和點2的螺旋角，由此可得出:</p><p><b>　　內(nèi)錐；</b></p><p>

82、;<b>　　外錐：</b></p><p>　　這就是同一螺旋面在不同圓錐面(圓柱面)上產(chǎn)生的螺旋線的螺旋角之間的關(guān)系式。</p><p>　　在進行分析時，經(jīng)常會用到下列幾種情況：</p><p>　　4.2攪拌葉片的母線方程</p><p>　　攪拌葉片在前錐和后錐部分采用的是對數(shù)螺旋線，其母線的方程為：</

83、p><p>　　其中為螺旋角，為初始極徑；為半錐角；為螺旋轉(zhuǎn)角。</p><p>　　當是一定值時，螺旋線為等角對數(shù)（圓錐）螺旋線；當是一個變量時，該螺旋線即為非等角對數(shù)螺旋線。</p><p>　　中圓攪拌葉片采用圓柱螺旋線，其母線方程為：</p><p>　　其中為圓柱底半徑，為螺旋轉(zhuǎn)角，為螺旋角。</p><p>　

84、　基于PRO/E的水泥攪拌筒葉片螺旋曲線的設(shè)計。筒體前錐和后錐采用具有等升角的對數(shù)螺旋葉片，圓柱段采用不等升角的阿基米德螺旋葉片。為了同時保證攪拌均勻和出料干凈，將前錐螺旋角設(shè)計為60°后錐螺旋角設(shè)計為≥75°</p><p>　　圖4.2所示的螺旋線方程為：</p><p>　　式中 ——螺旋線起點的極徑；</p><p><b>

85、　　——極徑；</b></p><p><b>　　θ——半錐角；</b></p><p>　　Ψ——極徑在坐標系xoy的投影與y軸的夾角，即圓錐對數(shù)螺旋線的螺旋轉(zhuǎn)角；</p><p>　　β——圓錐對數(shù)螺旋線的切線與圓錐母線的夾角，即圓錐對數(shù)螺旋線的螺旋角。</p><p>　　圖4.2.1所示的圓柱阿基米

86、德螺旋線的方程</p><p>　　式中 R——圓柱半徑；</p><p><b>　　Ψ——螺旋轉(zhuǎn)角；</b></p><p><b>　　β——螺旋角。</b></p><p>　　圖4.2 圖4.2.1 </p>

87、<p><b>　　4.3攪拌葉片設(shè)計</b></p><p>　　攪拌運輸車攪拌筒內(nèi)的兩條螺旋葉片，是攪拌運輸車設(shè)計的重要部件。它的結(jié)構(gòu)形狀對攪拌運輸車進、出料性能及混凝土的攪拌質(zhì)量有一定影響。目前，設(shè)計的攪拌運輸車螺旋葉片，多采用斜圓錐對數(shù)螺旋面。設(shè)計中，將空間螺旋面葉片分段展開成平面圖形。制造中根據(jù)設(shè)計的平面圖形下料經(jīng)鍛壓成型后，焊接在攪拌筒內(nèi)壁上。所以，葉片展開成平面圖形的

88、準確程度，是使攪拌運輸車性能達到要求的重要因素之一。而空間螺旋面理論上是不可展開曲面由于制造工藝的需要我們常常采用近似展開法加以處理。在設(shè)計時，采用制圖中的“三角形”法的原理并借用計算機對空間斜圓錐對數(shù)螺旋面葉片進行展開計算。</p><p>　　螺旋面理論上是不可展開曲面，由于制造工藝的要求，常采用近似展開法進行處理，以滿足制造要求。我們在設(shè)計中，利用將空間葉片第i點至第i十1兩等分點之間的一小段葉片，近似地看

89、作一梯形，如圖4.3所示。只要算出第i點至第i+1兩等分點之間葉片根部及頂部斜圓錐對數(shù)螺旋線上點C、B、D、A的坐標值，就可根據(jù)空間任意兩點間距離公式得出圖中任意兩點間的距離，即AB、BC、CD、DA、DB。</p><p>　　還可把第i點至第i+1兩等分點之間這一小段葉片展開，通過計算機進行循環(huán)計算，然后利用“三角形”法，將整個螺旋葉片展開。只要在螺旋葉片設(shè)計中，兩等分點之間的間隔控制在一定范圍內(nèi)，展開的螺旋

90、葉片平面圖，就可達到一定的精度要求。</p><p>　　圖4.3葉片頂部 葉片根面</p><p>　　本設(shè)計是在三段式梨形攪拌筒外形尺寸不變的前提下進行的。攪拌筒的外形優(yōu)化暫不考慮。根據(jù)攪拌葉片有三段擬合而成的特點，我們分別對前錐、中圓和后錐的葉片采取不同的型線規(guī)律。</p><p>　　圖4.3.1非等變角對數(shù)螺旋線正視圖和右視圖</p>&l

91、t;p>　　圖中標記A、B處是各段葉片的擬合接合點</p><p>　　表4.3攪拌葉片基本設(shè)計參數(shù)</p><p>　　知道了內(nèi)外螺旋線的方程，我們就可以在軟件中繪制出內(nèi)外螺旋線的圖形，然后利用掃略功能，做出攪拌葉片的實體模型,如圖4.3.2所示。</p><p>　　圖4.3.2葉片實體模型</p><p>　　表4.3.1 攪拌葉

92、片設(shè)計規(guī)律與參數(shù)</p><p>　　4.4攪拌葉片的仿真設(shè)計和模態(tài)分析</p><p>　　計算機仿真也是對一個數(shù)學模型進行的試驗研究，計算機仿真具有周期短，投入少，避免了實際試驗所承擔的成本浪費、試驗風險和危險。特別是用于大數(shù)據(jù)的計算更顯出其優(yōu)越性。</p><p>　　計算機仿真作為新的實驗研究的方式，可以為實際的試驗研究提供參考和思路。實驗研究和計算機仿真研

93、究相結(jié)合，相輔相成，取長補短，對于課題的研究非常有利。</p><p>　　我們在理論研究的基礎(chǔ)上，初步對設(shè)計的攪拌系統(tǒng)進行了數(shù)值模擬和仿真，下面是一些截圖基于在UG下建立的，如下圖所示的葉片與罐總成裝配模型，通過UG的仿真功能，實現(xiàn)了葉片與罐的運動仿真。</p><p>　　本文采用8.5LP混凝土攪拌車為模型進行研究如下圖所示。</p><p>　　其中，圖4.

94、4.1-4.4.3為攪拌筒各段圖，圖4.4.4為攪拌葉片造型圖；圖4.4.5-4.4.7為實體建模圖；圖4.4.8為運動仿真圖。</p><p>　　圖 4.4攪拌系統(tǒng)尺寸圖</p><p><b>　　建模過程如下：</b></p><p>　　圖4.4.1前錐 圖4.4.2中柱圖</p>&l

95、t;p>　　圖4.4.3后錐 圖4.4.4 攪拌葉片</p><p>　　圖4.4.5 前支撐 圖4.4.6 連接法蘭 </p><p>　　圖4.4.7攪拌罐三維實體裝配模型</p><p>　　圖4.4.8 運動模擬</p><p>　　模態(tài)分析是機械和結(jié)構(gòu)動力學

96、中一種極為重要的分析方法, 是將線性定常系統(tǒng)振動微分方程組中的物理坐標變換為模態(tài)坐標,采用有限元法形成系統(tǒng)的離散數(shù)學模型- 質(zhì)量矩陣和剛度矩陣,使方程組解耦,成為一組以模態(tài)坐標和模態(tài)參數(shù)描述的獨立方程,以便求出系統(tǒng)的模態(tài)參數(shù)的方法。經(jīng)過模態(tài)分析, 攪拌葉片的前六階振型如下圖所示。</p><p>　　第1階模態(tài)是一階橫向彎曲振動,攪拌葉片右側(cè)振幅較大,左端變形較??；第2階模態(tài)是一階縱向振動,葉片左端振幅很大,葉片

97、中部產(chǎn)生很大的彎曲應(yīng)力；第3階模態(tài)是葉片結(jié)構(gòu)的二階橫向彎曲即出現(xiàn)了扭轉(zhuǎn)和彎曲的復(fù)合變形, 葉片中部的振幅較大；第4階模態(tài)是葉片結(jié)構(gòu)的二階縱向彎曲即出現(xiàn)了葉片在水平面內(nèi)的左右扭轉(zhuǎn),葉片中部的變形量較大；第 5 階和第 6 階模態(tài)葉片結(jié)構(gòu)在各個方向均出現(xiàn)了大范圍的彎曲和扭轉(zhuǎn),葉片中部變形量較大。這些局部振型表明葉片各部位剛度存在不均勻的現(xiàn)象?；炷翑嚢柢囋跀嚢璧倪^程中受到新拌混凝土在各個方向上的沖擊作用, 這類載荷最易激發(fā)葉片結(jié)構(gòu)的彎曲模態(tài)

98、；當在路上行駛時, 由于路面的凹凸不平,葉片承受更多的非對稱載荷, 此時最易激發(fā)葉片結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)模態(tài)。因此, 攪拌葉片的彎曲及扭轉(zhuǎn)振動是其結(jié)構(gòu)動態(tài)特性的主要表現(xiàn)形式。</p><p>　　4.5攪拌葉片結(jié)構(gòu)應(yīng)力分析</p><p>　　ANSYS有限元的計算，就是將形狀復(fù)雜以及受力情況復(fù)雜的零件化分為有限數(shù)目的單元，再分別計算這些單元的受力和變形情況，然后將這些單元整合起來，就形成了整個零件

99、的受力變形圖。</p><p>　　螺旋葉片在各攪拌工況下進行應(yīng)力和變形分析；受力和變形如下列圖所示：</p><p>　　圖4.5 等角攪拌葉片應(yīng)力圖</p><p>　　圖4.5.1 等變角攪拌應(yīng)力圖</p><p>　　圖4.5.2 非等變角a攪拌應(yīng)力圖</p><p>　　圖4.5.3非等變角b攪拌葉片應(yīng)力圖

100、</p><p>　　圖4.5.4 非等變角c攪拌葉片應(yīng)力圖</p><p>　　圖4.5.5 等角出料葉片應(yīng)力圖</p><p>　　圖4.5.6 變等角出料葉片應(yīng)力圖</p><p>　　圖4.5.7 非等角a出料葉片應(yīng)力圖</p><p>　　圖4.5.8 非等角b出料葉片應(yīng)力圖</p><p

101、>　　圖4.5.9 非等角c出料葉片應(yīng)力圖</p><p>　　綜合上述分析得到：等角、等變角和非等角螺旋葉片的應(yīng)力與應(yīng)變情況如下表4.5所示：</p><p>　　表4.5等角、等變角和非等變角螺旋葉片的應(yīng)力與應(yīng)變</p><p>　　由上表可知作用在非等角對數(shù)螺旋葉片上的壓力和變形明顯小于其它幾種對數(shù)螺旋葉片的壓力和變形值正轉(zhuǎn)攪拌和反轉(zhuǎn)卸料時攪拌葉片的應(yīng)力

102、值遠遠低于材料的屈服應(yīng)力361MPa。葉片應(yīng)力越大摩擦力也就越大磨損也就越嚴重，變形越大振動更為嚴重同時變形使攪拌葉片的形狀改變達不到預(yù)期的攪拌和出料效果，由此可見非等變角對數(shù)螺旋葉片明顯優(yōu)于其它幾種對數(shù)螺旋葉片。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1]馮忠緒.混凝土攪拌理論與設(shè)備，北京人民交通出版 2001.8</p>

103、<p>　　[2]邢普，儀垂杰，郭健翔. 非等角對數(shù)螺旋線攪拌葉片的設(shè)計研究.工程機械</p><p><b>　　2006.4</b></p><p>　　[3]邢普，儀垂杰，郭健翔.混凝土攪拌車攪拌葉片仿真設(shè)計及模態(tài)分析.機械設(shè)</p><p>　　計與制造2007.8</p><p>　　[4]邢普 郭

104、健翔等 非等角對數(shù)螺旋線攪拌葉片的實驗研究 工程設(shè)計學報 </p><p><b>　　2008.1</b></p><p>　　[5]邢普 儀垂杰等 混凝土攪拌車攪拌葉片新型母線及應(yīng)用研究 建筑機械 </p><p><b>　　2007.2</b></p><p>　　[6]江繼輝.混凝十

105、攪拌輸送車攪拌筒攪拌過程的運動分析 工程機械 1991(2)</p><p>　　[7]程書良.混凝土攪拌車攪拌葉片的設(shè)計.建筑機械化 2002年第2期</p><p>　　[8]田利芳.混凝土攪拌運輸車結(jié)構(gòu)設(shè)計及液壓系統(tǒng)動態(tài)仿真.西安建筑科技大</p><p>　　學學位論文 2004.03.10.</p><p>　　[9]王明慶.前端卸

106、料攪拌輸送車的應(yīng)用與推廣 建筑機械 1988(12)</p><p>　　[10]R.V. Romen Studies on transfer process in mixing vessels: effects </p><p>　　of gas on solid-liquid hydrodynamics using modified Rushton turbine </p>

107、<p>　　agitators[J]. Bioprocess Engineering 17,1997.</p><p>　　[11]Chiara F. Ferraris Concrete Mixing Methods and Concrete Mixers: </p><p>　　State of the Art Journal of Research of the Na

108、tional Institute of </p><p>　　Standards and Technology J. Res. Natl. Inst. Stand. Technol. Volume </p><p>　　106, Number 2, March–April 2001 ( 391–399)</p><p>　　[12] M. DI PRISCO, L

109、. FERRARA, F. MEFTAH, Mixed mode fracture in plain </p><p>　　and reinforced concrete: someresults on benchmark tests. </p><p>　　International Journal of Fracture 103: 127–148, 2000.</p>&

110、lt;p><b>　　致謝</b></p><p>　　本文是在導(dǎo)師邢普博士精心的指導(dǎo)下完成的，作者的每一點進步無不傾注了邢老師的一番心血與教誨，在此，謹致以我衷心的感謝。</p><p><b>　　付昊旻</b></p><p><b>　　2011年5月</b></p>&l

111、t;p><b>　　附錄A</b></p><p><b>　　部分程序源代碼</b></p><p>　　NUMBER/r(5),h(4),bt(3),bt1(3),btn(3),i,j,st,stm(3),k(3),a1,a3,p,p1,p3,stn1 $$1一定義變量 ENTI

112、TY/ax,ps1(1021),ps2(1021),m(4),g(4),sl(6),pt(5),pt0(2),b(9),SPLN(2),$</p><p>　　ln(10),EN(K),CSYS1,CSYS2,CSYS3</p><p>　　pds1: $$2一生成輸入?yún)?shù)的對話框</p><p>　　'前錐小端半徑:',r(1),$&l

113、t;/p><p>　　'前錐高度:',h(1),$</p><p>　　'前錐最大螺旋角:',bt(1),$</p><p>　　'前錐最小螺旋角:',bt1(1),$</p><p>　　'前錐螺旋轉(zhuǎn)角:',k(1),$</p><p>　　'中圓半

114、徑:',r(2),$</p><p>　　'中圓高度:',h(2),$</p><p>　　'中圓最大螺旋角:',bt(2),$</p><p>　　'中圓最小螺旋角:',bt1(2),$</p><p>　　'中圓螺旋轉(zhuǎn)角:',k(2),$</p><

115、;p>　　'后錐小端半徑:',r(3),$</p><p>　　'后錐錐面段數(shù):',j,$</p><p>　　'后錐高度:',h(3),$</p><p>　　'后錐前錐面高度:',h(4),$</p><p>　　'后錐前錐面小端半徑:',r(4),$&