混凝土布料机上料平台走行装置设计计算

我公司生产的可移动式混凝土运输、浇筑设备——自行带式混凝土布料机，小时浇筑强度可达270m3。为了解决混凝土布料机的供料问题，自行研制了可移动式上料平台。

1）概述

混凝土布料机上料平台是与混凝土布料机相配套的辅助设备。该设备每小时浇筑强度为270m3，由于其配套的运输车数量很少，配以普通自卸汽车就不得不设计一个与之配套的上料平台。根据我公司布料机的工作特点，要求上料平台结构可靠，且移动要灵活方便，要达到以上要求。其行走装置的设计就显得尤为重要。

2）设计计算

2.1 上料平台主要结构简介

上料平台主要由平台梁、平台柱、平台铺板、牵引装置、走行装置、转换装置及栏杆等组成。走行装置是上料平台的附属装置，主要是承担上料平台的短距离运输，根据上料平台的使用要求，行走装置的设计将直接关系到平台的使用性能。

2.2 走行平台的方案及结构选择

根据上料平台的工作特点和性质，要求上料平台在工作状态要可靠，而在运输状态下要灵活、方便。考虑到平台的自重很大，一般情况下，在运输状态要采用4点支承。但如果在运输状态下采用4点支承，会使整个行走装置变得复杂，且转向亦不灵活，这样势必增加其成本，现场运输时也不方便，所以在方案选择时，采用两点支承，这样只需采用较大承载力的履带即可满足要求，且配合转换装置可以很方便地实现工作状态和运输状态之间的转换。因此，只要履带在设计过程中能满足要求。选用两点支承的方案即可简化结构，降低成本，又可有效地满足施工要求。

在进行结构选择时，由于在施工过程中，上料平台通常只作短距离运输，所以行走装置的悬挂可选用结构比较简单的刚性悬挂，即选用强度和刚度都很可靠的正方形箱形结构，悬挂与车轮轴采用固定式联接，车轮轴通过轴承与轮胎连接。

2.3 走行装置的设计计算

2.3.1 刚性悬挂的设计计算

悬挂在运输状态或由工作状态向运输状态转变时，它不能始终保持与地面垂直，当其与地面呈一定夹角时，将受到因自重而引起的弯矩作用，所以，悬挂同时承受平台自重产生的轴心力和由于自重引起的弯矩的作用，因此，悬挂装置是一个压弯杆件。对于压弯杆件，在进行设计计算时，只需对其稳定性计算即可满足要求。稳定性计算如下：

N/ψA+βmxMmax/γsWx(1-0.8N/NEX)≤[f]

式中：N-悬挂的轴心压力(N)；

Mmax-悬挂所受的弯矩；

N-悬挂截面积(mm2)；

NEX-欧；拉临界力；

λx-构件对X的长细比；

ψ—弯矩作用平面内的轴心受压构件稳定系数；

WX弯矩作用平面内较大受压纤维的毛截面惯性矩；

βmx-计算弯矩作用平面内稳定性时的等效弯矩系数；

βmx=1-0.2N/NEX

γX-悬挂的截面塑性发展系数。对于受静力、荷载或间接承受动载荷的结构取γx=1.05。

通过对悬挂的稳定性计算，确定其截面为350mm×350mm，板厚16mm。

2.3.2 车轮轴的设计计算

车轮轴在工作状态下只起支承上料平台自重的作用，并不传递动力，且在工作时轴是不转动的。属固定心轴，只承受弯矩的作用。因此在设计计算过程中，车轮轴只作强度计算和刚度的校核。我们选用车轮轴为空心轴，则其强度的计算按公式(进行：

σ=10M/d3×1/(1-γ4)≤[σ-1]

式中：

σ—轴计算截面上的工作应力(MPa)；

d—轴的直径(mm)

M—轴在计算截面上的弯矩(N?mm)；

γ—空心轴内径d0与外径d之比，

γ=d0/d

[σ-1]许用疲劳应力(MPa)。

轴刚度的校核是计算轴在工作状态下的变形量，使其不得超过许用限度，即：

Y≤[Y] (8)

式中：

Y—计算变形量；

[Y]—许用变形量；[Y]＝(0.003～0.005)ι。

ι—轴的总长度。

轴的变形量的计算很复杂。通常用简单方法来计算，通过简化计算轴的变形量可由公式(9)求得：

式中：i—计算变形处的变形量(挠度Y)mm；

M—轴所承受的弯矩(N?mm)；

M'—在计算变形处加单位力Fi＝1N或

单位力矩M'＝1N?mm时轴上引起的弯矩(N?mm)；

E—材料弹性模量，对于钢E＝2.1×105MPa；