混凝土布料机毕业设计(论文)开题报告

毕业设计(论文)开题报告题目：HBZ L23轮胎式自泵混凝土布料机设计开发

（底盘总体设计开发）

课题类

学生姓名：

吕伟伟学

号：200521050427班级：汽机学院机制05-4班

专业（全称）：机械设计制造及其自动化

指导教师：

游小平张伟2009年3月

一、本课题设计（研究）的目的：

本课题的主要目的:通过毕业设计,使学生掌握工程机械产品设计的基本方法、基本技巧和基本过程,熟悉计算机辅助设计和技术文件的写作方法.HBZL23轮胎式自泵混凝土布料机的总体设计及计算和主要零部件的设计技巧.

二、设计（研究）现状和发展趋势（文献综述）：

1我国混凝土泵及布料车的发展现状

在我国，50年代就曾从国外引进过混凝土输送泵，如武汉长江大桥施工中曾使用过苏联的252型混凝土输送泵，由于当时条件不充分，连续出现故障，没有引起施工单位的重视。60年代初，上海重型机械厂，曾仿制过苏C-284型排量为每小时40立方米的固定泵，但未能推广应用。1972年建筑机械研究所与沈阳振动器厂合作进行混凝土输送泵的研制工作，与1973年试制成功排量为每小时8立方米的HB-8型固定活塞式混凝土输送泵，后来又研制了HB-15型双缸液压活塞混凝土输送泵，未能投入生产，等等。诸如上述，在60年代至80年代初有许多厂家都通过仿制、自主开发和结合国外技术的方式，制造出了各种排量，工作方式的混凝土输送泵，有的还通过了国家鉴定，却都未能得到广泛应用。

直到1982年湖北建筑机械厂与日本石川岛播磨重工业会社合作，引进了IPF-85B 型混凝土输送泵车，自主研制了HBT-60拖式混凝土输送泵，在通过国家级技术鉴定，进行批量生产，大量投放市场后才结束了我混凝土输送泵业一页空白的局面。

我国混凝土输送泵在施工工程中大规模应用是在1979年上海宝山钢铁总厂工程开始，宝钢工程从日本三菱重工引进DC-S115B混凝土输送泵车，并配以6立方米的混凝土运输搅拌车，在各种大型钢筋混凝土基础和其它工程上广泛应用，取得较好的效果，并累计了较丰富的经验。此后，南京金陵饭店用德国施维因公司德PB550-HDD15混凝土输送泵车进行了高达108米的高层建筑混凝土施工，效果良好。接着上海宾馆、联谊大厦、北京地铁等各大工程都成功地应用了混凝土输送泵，大大推广了使用混凝土输送泵进行建筑行业混凝土施工的先进方法。

[1]时下已经进入了21世纪，混凝土输送泵（车）的发展也突飞猛进，国内此类产品型谱和生产企业不断增加，产品性能、质量都在迅速提升。混凝土输送泵（车）规格更全，档次更高，泵车布料臂架朝更长的方向发展，由过去的37ｍ占主流，逐步过渡到42～45ｍ为主，47～56ｍ同样受到市场青睐。随着工程进度的加快，泵送排量也有增大的要求，过去排量在60～80ｍ3/h的占60％左右，现在排量要求80～120ｍ3/h的工程越来越多。液压系统向集成方向发展，普遍采用开式系统及恒功率控制，特别是大流量的泵，开式系统具有油温低、可靠性高、维修方便等诸多优势。同时，全液压控制技术、计算机控制技术取得了突破性进展。在今后混凝土输送泵还要从更多的方面发展，诸如提高设备的节能、环保性能、进一步重视混凝土泵可靠性的研究等等。

[1]随着我国经济建设步伐的加快，许多大型的工程建设项目相继上马，市场对混凝土机械的需求呈猛增势态。同时，国家已出台禁止在城市市区使用现场搅拌混凝土的政策，使混凝土泵车等混凝土机械火爆起来。这些有利的外部条件，为混凝土泵车的发展提供了广阔的空间。目前，混凝土泵车市场虽然销量仍然较小，但技术含量和产品附加值较高，整个国内市场在三一、中联等国内企业的带动下发展迅速。中国的混凝土泵车具有以下两个特点：一是需求快速增长，市场空间扩大。近年来，国内基础设施建设的持续发展带动了国内商品混凝土行业的腾飞，施工规模和范围的扩大更

是促进了工程机械以及相关混凝土输送机械的高速发展，为混凝土泵车提供了较大的市场空间。混凝土泵车是建筑行业的重要工具，随着国内商品混凝土行业和建设机械租赁业务的快速发展，施工规模和范围的扩大，以及西部大开发和东北老工业基地的相机开工建设，带动了混凝土输送机械的高速发展，混凝土泵车的市场空间也得到了进一步扩大。随着国内商品混凝土行业和机械租赁业务的快速发展，混凝土泵车在工业、民用建筑、国防施工、基础施工、交通及能源等工程建设中得到越来越广泛的应用，促进了混凝土泵车市场的快速发展，形成了较大的市场供求空间。目前，我国混凝土泵车使用单位正在迅速增加，泵车生产企业和产量不断增加，产品性能、质量都在迅速提升。近两年混凝土泵车的市场需求量快速增加，增长幅度超过了100％。我国的混凝土泵车用户数量增加也十分明显。团体用户主要是年生产能力在30万m3以上有资质的商品混凝土供应商、行业内规模比较大的建设施工单位、各类有一定经济实力和经营规模的施工机械租赁企业、从原建设施工单位分离出来的设备管理部门等；个体用户主要是沿海发达地区的个体搅拌站和个体机械租赁部。目前在国内团体用户约在1000家以上。二是国产混凝土泵车主导市场格局。目前，国内混凝土泵车市场可以为分两种类型，一种是以上海、广东、北京为代表的发达地区，这些地区竞争较为激烈、市场稳定，第二种是中西部等欠发达地区，这些地区市场刚刚起步，处于兴起阶段。随着臂架等核心技术的研制成功，特别是随着近年来混凝土泵送技术的产业化，中国的泵车市场，民族品牌的市场占有率终于赶超国外品牌，由过去的10％转变为90％，从而主导了我国的混凝土泵车市场。其中，三一和中联的泵车就占据了国内市场的大半份额，成为国产泵车的一线品牌和全球瞩目的长臂架、大排量泵车制造企业。中联在2001年就曾与沃尔沃公司合作研发出了新一代智能型混凝土泵车，并迅速完成了臂长37～56m的系列卉发、设计和生产。还有徐重52m混凝土泵车、三一66m长臂泵车等产品层出不穷。目前，我国混凝土泵车生产企业已达10余家，年总生产能力600辆，主要集中在东风、中联重科、三一重工、辽宁海诺、安徽星马、上海普斯特和山东鸿达建工集团等企业，产量占全行业的95％。混凝土泵车国产化的趋势也在愈加强化。[1]

2混凝土泵车及布料机的发展趋势

在未来混凝土泵的发展主要方向是：提高主机性能和作业效率，降低使用威本，提高舒适性以及适应法规要求

主液压系统

目前国内主流泵送液压系统有3种。一种是全液压液控信号换向．电控油泵排量调节的开式系统，主要为三一重工所采用；第二种是以中联重科为代表的电信号换向．液控油泵排量调节的开式系统，几乎成为国内大多数混凝土拖泵的标准配置。绝大多数的液压系统均为双回路系统．即泵送和摆动回路分别由主油泵和恒压泵(或齿轮泵)供油。第三种系统是闭式系统。闭式系统成本较高但换向；中击小，目前主要用在泵车上，在拖泵上基本已被淘汰。开式系统也可以研究出冲击小的系统，比如三一重工所开发的。但对其他一些厂家来说．与其花几年时间研究系统，不如直接采用成熟的闭式系统快速占领市场。这就是为什么国内大多数厂家的泵车采用闭式系统的原因。由于采用P LC控制油泵排量具有调节方便的优点成本也低，以后普通开式系统的油泵排量控制将会全部采用电比例调节即传统的LRDH2控制方式将会被LRDU2代替。

泵车主机智能化管理系统

欧3欧4标准的电控发动机将成为混凝土泵车的标准配置，这不仅意味着排放标准的提高，柴油机的工作转速将有所下降，有利于发动机在最佳燃油消耗区附近工作，同时又降低噪声。相应地为了保持机器作业效率的不变，油泵的排量将加大。

除了臂架的无线电遥控，电控系统在混凝土泵车中将得到越来越多的应用。目前混凝土泵的电子控制已经可以实现复杂的控制功能和智能功能，包括智能缓冲换向技术，降低噪声、冲击和臂架及尾胶管的抖动，延长臂架使用寿命，并提高操作的舒适性。进一步的发展，混凝土泵的各个功能，包括臂架和泵送控制，由一个中央计算机进行智能管理，并与电子控制的混凝土搅拌输送车协调，实现泵车、搅拌运输车的车队管理，使作业的效率最大化。

目前，液压泵控制装置与发动机管理系统基本上没有关联。发动机管理系统只按照液压系统负载的变化而自行作出反应，以便始终提供足够的功率储备。由此带来较高的噪声和较差的经济性。臂架系统混凝土泵送机械正在朝着规格更全、档次更高、泵送排量更大、布料臂架更长的方向发展。过去泵车的泵送排量多在120m／h左右，未来大型泵车的泵送排量将普遍达到160m／h以上甚~200m。／h。臂架的长度由过去的37m占主流，逐步过渡~1J42～45m为主，48m以上同样受到市场关注。

提高作业效率的另一个途径是优化臂架结构，减轻臂架装置的重量。德国普茨迈斯特公司分析过58m泵车第4节臂架的作业重量分配，结构件占30％，输送管道占21％，液压缸等占14~Jo，混凝土只占35％。所以减轻臂架系统的重量可以提高泵车的工作效率。国外已有采用高强度玻璃纤维塑料臂架液压缸的泵车。普茨迈斯特公司的70m泵车的布料杆和液压缸也采用了特殊的高强度材料。

目前臂架多路阀的控制几乎都采用L S负荷传感系统，优点是能精确灵敏地控制布料杆，既可单独控制任一节臂架，也可以用不同的速度同时操纵几节臂架。但L s 负荷传感系统的问题是，当几个执行元件同时工作时(如回转与臂架伸展)，若泵供油不足，压力较高的执行元件将减慢动作，甚至停止工作。原定的臂架运动轨迹将改变，作业效率降低，司机操作强度提高。博世力士乐公司推出的LUDV系统解决了这个问题。如果油泵供油小于执行元件的需求，系统将自动按比例分配流量。臂架的运动轨迹不变，操作轻松简便。负荷传感系统或LUDV系统与传统的节流控制相比虽然改善了臂架的操纵性能，减少了能量损失，但由于需要控制压差A P，仍然存在能量的

浪费。臂架控制最终将采用电子流量控制。臂架油泵和多路阀均为电比例控制。多路阀的内置式电子系统把阀芯位置信号即每片阀的所需流量告知中央计算机，计算机根据这些数据以及油泵的转速计算出油泵的控制电流。油泵的角度按流量需求变化，提供所需要的流量。这样执行元件的功率需求与实际相匹配，柴油机的油耗降低。采用电比例控制的斜盘式油泵终将代替目前流行的A7VO55负荷传感斜轴泵。

三混凝土泵及布料车的设计技术发展趋势

随着商品混凝土的大量使用，以及人们对工程自动化要求的不断提高，混凝土泵车新的研究方法和新技术不断涌现，为混凝土泵车技术的发展提供了新的机遇和发展动力

[5]通过对混凝土泵车布料机的计算机仿真我们可以更容易清晰优化布料机的任何不合理的地方，包括布料机构仿真，布料机构运动仿真，布料机构包络图仿真，混凝土泵车性能曲线等参数来进行优化，我们还可以运用混凝土泵车CPCWD软件系统来进行优化。[5]

现在对于混凝土泵车最为明显的新技术表现在布料机构自主规划控制及泵车浇筑自动化，整机的职能化控制及故障显示等等，新的结构也不断出现，脑阔弧形支腿，朴茨迈斯特FFH液压系统，HBT120A三级配混凝土泵，朴茨迈斯特SN系统等都体现了新技术的发展方向

四混凝土泵车及布料车的底盘的发展现状及趋势

[4]由于泵车的使用主要为原地施工状态，因此底盘的动力性能相当重要。泵车最重要的三大部件——底盘、泵和臂架中，国内客户或厂商还是更倾向于采用进口产品。

尤其是在选择泵车底盘时，更是特别青睐进口产品，这也是现在中国泵车企业底盘最突出的特点。[4]

[5]用户在选择泵车底盘时，除价格之外，还会考虑4个重要因素：首先是品牌。建筑领域竞争激烈，大多数泵车用户会认为知名品牌的车辆会给他们的业务竞标带来优势；第二车辆的可靠性。由于泵车的工作强度较大，对于底盘的耐用性和完好率要求非常高，一旦因底盘出现故障，所带来的不仅仅是维修费用，用户的经济收益也会受到严重的影响；第三是售后服务。泵车特殊的使用环境对售后服务的要求非常高，售后服务是否及时甚至会决定用户承揽的施工合同能否顺利完成。[5]

[9]随着市场的发展，泵车制造呈多元化的趋势，臂架长度越来越长，承载量也越来越大，所以在选定配套底盘时，泵车制造企业也相应提出一些要求：第一，发动机动力输出与上装设计要求匹配性。泵车上装设计者要根据设计上装的出口压力、扭矩要求选定合适的发动机功率。如果二者不匹配，就会出现泵车在实际工作中掉速等问题；第二，根据不同的设计重量，不同的臂架长度，选择正确的改装底盘。泵车设计不但要考虑其上装工作工况还要考虑其道路行驶时的安全性，所以要根据载荷的分布状况及国家法规的要求选择匹配的底盘形式。如：通常臂长在27m以下的泵车选用2轴底盘，臂长在27m～37m的泵车选用3轴底盘，臂长在42m～47m的泵车选用4轴底盘，臂长52m以上则需选用5轴或6轴底盘；第三，根据底盘生产厂提供的改装指导书实施整车的改装工作。底盘生产厂商也为泵车生产企业提供技术改造支持[9]

三、设计（研究）的重点与难点，拟采用的途径（研究手段）

设计课题重点：了解混凝土HBZL23轮胎式自泵混凝土布料机设计开发的整体结构与各部分的作用了解混凝土布料机底盘的选型设计。混凝土布料机的底盘的布置方式，驱动方式，支腿的设计底盘底架以及行走机构的设计开发，以及图纸的绘制以及各种构件的选型计算。

设计课题的难点：混凝土布料机的底盘的布置方式，驱动方式，支腿的设计底盘底架以及行走机构的设计开发，以及图纸的绘制以及各种构件的选型计算

研究手段：广泛搜集资料，学习泵车设计，底盘设计的相关知识。在设计过程中与同组的人充分交流，咨询老师，上网与专业人士交流

四、设计（研究）进度计划：

1、进行毕业生产实习同时收集毕业论文的相关资料第八学期第1-3周

2、整理资料并做开题报告，写出论文提纲第八学期第3周

3、消化整理资料，确定布料机底盘方案第八学期第4周

4、布料机底盘理论与分析计算第八学期第5周

5、底架与行走系统的配合性底盘设计第八学期第6周

6布料机底盘总装图设计第八学期第7-10周

7绘制零件图第八学期第10-13周

8整理说明书第八学期第14周

9整理论文资料并装订成册，做好校答辩前的准备工作第八学期第15周

10毕业答辩第八学期第16-17周

五、参考文献：

[1]胡文洲,史祺,CFA工程机械行业板块[J]中银国际证券有限责任公司2007（9）

[2]中联重科中联重工混凝土泵机手培训教材第二章[M]混凝土泵简介2005

[3]V.I.Teleshev,V.M.Danilov and M.V.Komarinsk ii泵车在水电站的应用2006

[4]江国耀混凝土的技术发展趋势和市场前景[J]上海博世力土乐[J]200808

[5]张国忠现代混凝土泵车及施工应用技术[M]中国建材出版社2004（11）226-232

[6]陈道南起重机课程设计[M]冶金工业出版社1993（2）

[7]姚怀新工程机械底盘液压驱动装置性能分析[J]长安大学工程机械学院2005

[8]S.A.Austin,C.I.Goodier and P.J.Robins低容量湿法喷射混凝土：泵站和喷涂拉夫堡大学英国2003

[9]周迎春泵车发展趋势浅谈[J]建设机械技术与管理2001（6）；14-15

[10]盛春芳我国混凝土机械发展历程及展望[J]建设机械技术与管理2000（1）

[11]穆晨拖式混凝土泵技术的发展[J]建筑机械1999（3）

[12]王佩君王峰PLC在混凝土输送泵控制系统中特殊应用[J]建筑机械2003（4）

[13]易晓刚计算机技术在混凝土输送泵控制上的应用[J]工程机械2000（7）

指导教师意见

签名：

月日

教研室（学术小组）意见

教研室主任（学术小组长）（签章）：

月日