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混凝土泵车臂架的参数化设计目的和意义

随着改革开放我国工业的迅速发展，我国将进一步加大水利、公路、铁路等基础设施建设的投资，南水北调、西气东输、西电东送、青藏铁路等一批大战略性工程相继启动，同时也进行大量的城市道路、城镇住宅的开发和和建设，这都需要大量的商品混凝土。根据国家产业政策，到2006年，城市建设基本实现商品混凝土商品化，商品混凝土臂架式泵车的需求量将至少增长一倍。因此，无论是现在，还是将来，商品混凝土臂架式泵车在我国都有很大的应用市场。

商品混凝土臂架式泵车的臂架由许多节臂杆组成，对于大范围作业的多节臂臂架式泵车，人工控制不仅要求操作工人技术水平高，且劳动强度大。尤其实在高层建筑上或建筑底层基础的施工过程中，臂架式泵车操作者往往无法看到施工现场，只能靠哨声或旗语等指挥，控制起来比较麻烦。在这些商品混凝土施工现场，布料软管大距离移动由机械系统完成，小距离移动则需要2～3名工人拖动布料管移动，移动起来非常费力，如果能够实现商品混凝土智能浇筑，则必将大大降低工人的劳动强度，提高劳动生产率，有较高的经济效益和社会效益。

我国商品混凝土臂架式泵车自主开发能力弱，很多关键部件都依赖进口，这在很大程度上降低了我们产品的竞争力。商品混凝土臂架式泵车租赁资料显示，但从数量上看，我国从国外进口的商品混凝土臂

架式泵车逐年上升，如果能够对臂架结构参数进行优化，提高臂架式泵车的使用寿命、减轻重量、减低臂架摆动，系统分析对臂架式泵车臂架结构进行动力学和运动学分析，分析参数变化对臂架性能的影响，增强我们产品的竞争力，这必将扭转不利局面。因此对臂架式泵车臂架的参数化设计有重大意义。

商品混凝土臂架式泵车行业的蓬勃发展迫使国内各大臂架式泵车企业开发、研制符合国内工程要求的,具有自己专利的产品，然而商品混凝土臂架式泵车结构复杂，如今还没有一套完整、全面的总体设计方法应用于商品混凝土臂架式泵车设计中，作为当代大学生应该提高自身的创新能力，在总结归纳了国内外各种商品混凝土臂架式泵车各种典型结构的基础上完成了商品混凝土臂架式泵车的参数划设计,主要包括:①臂架式泵车的总体结构优化；②臂架式泵车的布料装置的选择；③臂架式泵车的主要技术参数计算；④臂架式泵车臂架的稳定性分析.商品混凝土泵送的新技术,新设备和新型材料不断涌现,可以说这成为了商品混凝土臂架式泵车总体设计中必不可少的一部分，这些产品不同程度的代表了商品混凝土泵送设备未来发展的趋势，也成为设计，制造人员在设计商品混凝土臂架式泵车时必须考虑的问题。

仿真技术是近年来发展起来的一种计算机辅助设计方法。将计算机动画仿真应用于工程实际，将会使设计和分析工作变成直观、实际的过程。该文给出了商品混凝土臂架式泵车固定式布料杆构计算机仿真

方法，主要包括三方面的工作:①臂架式泵车固定式布料杆构的运动仿真；②固定式布料杆构包络图仿真；③商品混凝土臂架式泵车性能曲线仿真。固定式布料杆构计算机仿真通过简化的模型的运动，来模拟机械部件的动作，能直观地显示机构运动是否发生干涉，结构的尺寸设计是否合理。然后将信息反馈回来，修改设计方案，再仿真,直到结构设计合理。性能仿真可预测机械的工作性能,事先进行修正,直到达到最优。

商品混凝土臂架式泵车被列为商品商品混凝土施工的主要设备，它可以一次同时完成现场商品混凝土的输送和布料作业，具有泵送性能好，布料范围大，机动灵活和转移方便等特点。商品混凝土商品化在国外发展很快，到20世纪80年代，在一些经济发达的国家，商品商品混凝土已经在商品混凝土生产总量中占有绝对比重。例如，美国占84%，日本占78%，英国占57%。今年来，在我国的北京、上海、广州、大连、厦门等大城市，商品商品混凝土的使用量较大，占这些城市商品混凝土总用量的60-80%左右，已接近或达到发达国家的水平。国内外实践表明，采用商品混凝土一般可以提高劳动生产率一倍以上，节约水泥10～15%，降低工程成本5%左右。伴随着商品商品混凝土的迅速发展，商品混凝土输送机械、搅拌输送机械及商品混凝土施工技术也都迅速发展。

目前国内生产的商品混凝土布料杆有手动和机动两种。在20世纪

80年代中期手动机械式布料杆问世，它的布料半径10m，臂架采用两节臂水平折叠式，能作360度回转1989年至1991年我国研制成功了HG28型独立式船用液压布料杆。该布料杆半径28m，折叠方式为四节臂卷绕式，有手动电动和有线遥控三种操作方式，其技术水平基本达到国外同类产品80年代出的水平。1991年至1992年研制了HG30型独立式塔布料杆，采用液压驱动，布料范围大，适用大跨度的厂房和电站。20世纪90年代，我国出现了内爬式布料杆，按传动方式可分为机械式和液压式两种。1996年7月建设部北京建筑机械综合研究所开发了HGY10型全液压式商品混凝土固定式布料杆。它的优点是结构紧凑，移动灵活，操作方便。现代商品混凝土臂架式泵车臂架向智能化发展,在结构上用有限元分析的方法进行优化设计。

国外臂架式泵车发展趋势:臂架式泵车在操纵，臂架结构，支腿型式，电控、以及其他细节上进行技术改进，反映臂架式泵车臂架在方便实用，臂架展开方式灵活，在智能化方向上了迈2上新的台阶。30m级别的商品混凝土臂架式泵车仍然受市场欢迎，臂架展开方式灵活，臂架式泵车支腿设计呈现出多样化、个性化的特点，并且开发了功能臂架式泵车或特殊功能的泵送产品。商品混凝土臂架式泵车在获取动力的技术方面，国外已经研发了多种型式。综上所述国外商品混凝土臂架式泵车向智能化、多功能化、大型兼小型化方向发展，对布料杆操作采用新技术，无限遥控技术，计算机控制技术，电液比例技术，负荷传感技术。

在国外，商品混凝土臂架式泵车设计制造技术已发展到很高的水平，产品已形成系列化。如施维英公司生产的商品混凝土臂架式泵车臂架的垂直高度16～62m共13个品种，其商品混凝土的输送量很大，臂架节数二节，三节，最多有四节。普茨迈斯特公司生产的商品混凝土臂架式泵车臂架的长度也有13个品种，臂架的垂直高度16-62m，臂架节数最多为5节，国外商品混凝土臂架式泵车的发展，主要得益于汽车工业和机械工业的发展，特别是大型臂架式泵车所使用的底盘驱动型式，汽车的发展促使超长臂大型臂架式泵车的形成。

1．课题的构想与思路

本课题对臂架式泵车臂架进行运动学和动力学分析、参数设计及结构构优化，改善臂架式泵车的结构和功能，提高臂架式泵车的使用寿命、减轻重量、减低臂架摆动、疲劳寿命，分析参数变化对臂架性能的影响。在此基础上进行整体优化达到如下目的：臂架的应力分布更合理，承载能力提高。重量降低臂架工作更平稳，动作更灵巧。臂架抗疲劳能力加强，寿命提高，保证了臂架式泵车工作的可靠性。2．主要设计内容

采用运动学和动力学的知识对臂架式泵车臂架运动学和动力学分析。

在上述分析的基础上进行参数化设计，为臂架式泵车臂架选择合理的臂长和转角。