低质心混凝土搅拌车设计原理与结构.pdf

T ECHNI C F OR UM 技 术论 坛 l 2 o 1 2 o 3 低质心混凝土搅拌车设计原理与结构 De s i g n P r i n c i p l e a n d St r u c t u r e o f L o w Ce n t r oi d C o n c r e t e M i x e r 张庆平 ZHANG Qi n g- P i n g 山东迅力特种汽车有限公司 山东临清 2 5 2 6 0 0 摘要 ：针对市场上大容量 混凝 土搅拌车质心高 的结构特 点 ，介绍 了一种 能改善整车行 驶稳 定性的 低质心混凝土搅拌车的主要结构和特点。 关键词：混凝土搅拌车 双滚道 六托轮低质心 大容量结构 工作原理 Abs t r a c t Ba s e d o n t h e f e a t u r e s o f l a r g e v o l u m e c o n c r e t e mi xe r i n t h e ma r ke t ，t h e ma i n s t r u c t u r e a nd f e a t u r e s o f a l o w c e n t r o i d c o n c r e t e m i x e r wh i c h c a n i mp r o v e t h e d r i v i ng s t a bi l i t y wa s i n t r o d u c e d K e y wo r d s c o n c r e t e m i x e r ； do u bl e r o l l r a o d； s i x r i di n g wh e e l ； l o w c e n t r o i d； l a r g e v o l u m e ； s t r u c t u r e ； wo r k p r i n c i p l e 中图分类号 ：U 4 6 9 6 5 0 3 文献标识码 ：B 文章 编号 ：1 0 0 4 0 2 2 6 ( 2 0 1 2 ) 0 3 0 0 7 4 0 2 近几年 ，国家加大了城市基础设施建设 ，城镇居 民的居住条 件也 得到 了极大的改善 ，带动 了混凝 土搅拌车的需求量显著增 大。根据国家规定 ，禁止在建筑工地现场进行预拌混凝土的配制 和搅拌 ，必须使用搅拌站 的预拌混凝土 ，这就增大了预拌混凝土 的运输量 ，需要更多的大容量混凝土搅拌运输车 ，而大容量混凝 土搅拌运输车存在着罐体质心高 ，整车行驶稳定性较差的问题 ， 新近研制的低质心混凝土搅拌车可 以有效地解决这一难题。本文 将对低质心混凝土搅拌车设计原理与结构进行重点介绍 ，供 同行 参考 。 1混凝土搅拌车组成 传统混凝土搅拌车主要由汽车底盘、液压驱动系统、供水系 统、副车架、搅拌筒 、操纵系统、加料装置、出料装置及相关附 件组成( 见图1 ) 。由于我国混凝土搅拌车大容量罐体是由小容量罐 体衍变而来 ，车型结构并没有太大的变化 ，只是在动力、车架方 面有所加强，大容量罐体安置在副车架上 ，无疑使罐体的质心增 高了很多，带来了行驶稳定性变差等诸多问题。 汽车底盘 供水系统 搅拌筒 副车架操纵装置进料漏斗变幅机构 液压驱动系统 排料槽 图1 传统混凝搅拌车结构 第一作者 ：张庆平 ，女 ，1 9 6 9 年 生 ，工程师 ，现从事专用汽车设 计开发与管理工作。 2低质心混凝土搅拌车设计原理与结构特点 2 1设计思路 混凝土搅拌车是搅拌筒按照规定的旋向旋转 ，进而实现其搅 拌功能的。搅拌筒前部由减速机支撑 ，后部由一个滚道 ，两个托 轮支撑 。在重负荷作用下，受不均布载荷的影响 ，经常会出现副 车架局部开裂、托轮轴承疲劳埙坏的现象。低质心混凝土搅拌车 针对此 问题 ，通过改变副车架结构以降低质心着手 ，在罐体上设 计成双滚道6 托轮结构 ，从而使混凝土搅拌车在重负荷下承载面积 加大 ，每个托轮的承载力减小 ，搅拌筒变形量减小，各托轮轴承 长时间使用不易损坏 ，运转更平稳。如图2 所示。 辅助双托轮 辅助滚道主滚道 主双托轮 图2低质 心混凝土搅拌车结构 2 2低质心混凝土搅拌车结构特点 传统混凝土搅拌车副车架结构采用前后贯通型( 图3 ) ，受国家 标准 G B 1 5 8 9 2 0 0 4道路车辆外廓尺 寸、轴荷及质量限值限 制 ，搅拌筒的高度不能超出国家标准。低质心混凝土搅拌车通过 调整副车架结构( 图4 ) ，降低罐体前锥最低处局部副车架高度 ，使 布置在前支座上的减速机与搅拌筒的安装高度降低 ，即搅拌车罐 体的质心得到降低 ，同时还可以适当增加搅拌筒的倾斜角度 ，使 罐体的有效容积增大 ，且不会使搅拌车高度超过规定值。 前后贯通型剐车架 围3 前后贯通型副车架简图 图4 低质心混凝土搅拌车耐车架 2 2 1双滚道与6 托轮安装布置 低质心混凝土搅拌车为双滚道 ，6 个托轮 。滚道有主滚道和辅 助滚道之分 ，主滚道焊接在搅拌罐后锥中部 ，辅助滚道焊接在搅 拌罐中筒后部。主滚道下的2 对双托轮( 共4 个托轮) 分别安装在2 个 支座上，每对托轮的中心距相 等，能够使搅拌筒罐体 自动定心 ， 从而保证罐体轴线在搅拌车纵向对称面上 。辅助滚道下装有一对 辅助双托轮 ，能随着罐体的左右移动而偏摆 ，这样即使罐体和托 轮有 安装误差 ，也能保证6 个托轮均与滚道接触。由于双托轮具有 自动定心功能 ，使 自动定心的4 个托轮能 自动与罐体主滚道紧密接 触 ，增大了整车稳定性。由于双滚道6 个托轮结构增加了罐体的支 撑点 ，降低了每个托轮的承载力，大大减小了搅拌筒罐体在重负 荷下的变形量 ，减小了罐体应力，保证了罐体在重载荷下不被破 坏 ，同时缓解了滚道对托轮的瞬间冲击。克服了原罐体在高速转 动时托轮 产生 的噪音和 振动等缺陷 ，提高 了托轮轴承 的使 用寿 命 ，也从根本上降低了托轮高载荷、冲击大和罐体变形等问题。 2 2 2双滚道与6 托轮受力分析 传统的混凝土搅拌车罐体是 由前支座的减速机和后支座的2 个 托轮共3 个支撑点支撑。经计算 ，传统 的1 2 m 搅拌车满载时其后 支座受力约 为1 3 2 k N，即每个托轮承 受7 6 k N，若考虑整车满载时 运转瞬间工况 ，罐体滚道对托轮的瞬间压力应大于7 6 k N。因此 ， 搅拌车托轮经常处于重载工况之下。而双滚道6 托轮结构的罐体在 前后方向上共有3 个部位7 个支撑点支撑 ，缩短了支撑距离，降低 了滚道与托轮的受力和冲击 ，滚道与托轮的多点接触 ，也降低了 每个托轮的承载力。经计算 ，1 2 m 搅拌车满载情况下，主滚道使 用4 托轮承载结构后 ，每个托轮承受力约为3 9 k N，结果大大减小 了罐体在重负荷下的变形量 ，减小 了对搅拌车罐体 的应力集 中， 保证了罐体在重载荷下不易遭受破坏。有效地缓解 了因罐体径向 跳动对减 速机 瞬时产生的； 中 击力 ，大大提 高了减速机的使用寿 命 。由于主滚道受力大于辅助滚道 受力 ，因此在主滚道下装有两 对双托轮 ，在辅助滚道下装有一对辅助双托轮 。每个部位的支撑 力减小 ，使每个托轮的受力相应减小 ，大大延长了托轮轴承 的使 用寿 命。主滚道和辅助滚道材料采 用强度较高、焊接性 良好的 TE C HNI C F oRUM 技术 论坛l 2 o 1 2 o 3 3 5 钢，托轮材料为4 5 钢，表面进行淬火处理 ，延长其使用寿命。 3低质心混凝土搅拌车降低质心措施 低质心混凝土搅拌车通过改变副车架的结构将混凝土搅拌车 整车的质心高度降低，即把副车架分成前后2 个部分。在前支架即 罐体 前锥 的最低处 降低 局部副 车架高度 。降低高 度为8 0 N 1 2 0 m m，并通过布置加强梁加强局部副车架强度 ，提高副车架的整体 强度。加强梁选用与副车架相 同材料的矩形钢管 ，加强梁位置与 降低副车架交接处相对应 ，加强梁的长度略大于所降低的副车架 部分的长度 ，以增强副车架的整体强度 。搅拌车罐体质心降低至 8 0 N1 2 0 1 11 1 1 1 后 ，显著提高了搅拌车行驶稳定性 ，避免了不平路段 由于质心高而易造成的翻车事故。 副车架前后两段与主机纵梁采用u型螺栓、连接座连接 ，加 强梁与主机纵梁用直螺栓、连接座进行连接 。加强梁与主机纵梁 的连接点数量应尽可能多。u型螺栓材料选用合金结构4 0 C r 。 该结构 由于罐体安装位置低 ，可以适当增加其倾斜角度 ，这 样既能增大罐体有效容积 ，又不会使搅拌车 整车 高度超过规定 值。同样的底盘能增大罐体 的搅动容量近2 m ，约增加 了搅动容 量的1 7 。这样可以使同样的底盘装载效率提高近1 7 ，给用户带 来更大的收益 。 4 总结 低质心混凝土搅拌车( 图5 ) 通过调整副车架结构降低了整车的 质心高度 ，提高了搅拌车的装载容积 。经试验 ，罐体在重负荷下 变形小 、运转平稳、故障频率低。该车以其装载多、行使稳定性 好、副车架受力情况得到了改善和副车架不易开裂等优点而受到 广大用户的青睐 ，特别适合于不平整路况商品混凝土的运输。该 车型已申请 了两项实用新型专S EI ( 专利号 ：Z L 2 0 1 1 2 0 0 4 1 8 8 4 7 ； 专利号 ：Z L 2 0 1 1 2 0 0 4 1 8 8 5 1 ) 。 图5 低质心混凝土搅拌车 参考文献 1 吴虹飞 一种新型的双托轮承载结构【 J 专用汽车， 2 0 0 8 ( 7 ) ： 6 0 6 1 收稿日期：2 0 1 1 - 1 2 0 8