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1、50m车载伸缩式皮带机设计技术汇报,华北水利水电大学 2013年06月,一、项目背景及成果二、设计技术路线三、车载伸缩式皮带机设计技术四、主要技术性能参数五、样机成本预算六、创新点七、样机制造关键技术,一、项目背景及成果,1.项目背景 2010年12月，华北水利水电大学与贵方签订合同，为贵方设计车载伸缩式皮带输送机。课题组经过调研、现场考察、方案论证、设计、绘图等，已完成设计任务，并按照合同要求进行技术交接。2.项目成果 研发报告；设计计算说明书；设计图纸；使用维护说明书；实验大纲；外购件清单；外协、外购件选型资料；成本控制预算书等。,3.牵引式胎带机,4.自行式胎带机研制现状,4.自行式胎带
2、机研制现状,5.起重机轮胎式底盘,中联重科RT750,徐州久发 QRY70,徐工集团 RT60,三一重工 SRC550,二、设计技术路线,（1）查阅资料、调研等；（2）现场设备考察；（3）设计、计算、绘图等；（4）底盘现场考察；（5）设计资料定稿及整理。,三、车载伸缩式皮带机设计技术,3.1 车载伸缩式皮带机结构组成3.2 布料系统3.3 上料系统3.4 上车系统3.5 底 盘,3.1 车载伸缩式皮带机结构组成,结构组成：车载伸缩式皮带输送机主要由布料系统、上料系统、上车系统、轮胎式底盘系统、液压系统及电控系统等组成。,3.2 布料系统,布料系统主要由臂架（基础臂、中间臂、前臂）及其伸缩机构、
3、布料皮带输送系统、变幅油缸等组成。,3.2.1布料皮带输送系统,布料皮带输送系统主要由电动滚筒（带制动器）、输送带、改向滚筒、上下托辊、张紧装置、清扫器、防偏装置、料斗及溜管等组成。,3.2.1布料皮带输送系统,电动滚筒选用菱形胶面带制动器的结构形式，型号为8063，滚筒线速度3.15m/s，电机功率30kW，滚筒直径630mm，长950mm。,3.2.1布料皮带输送系统,输送带选用尼龙环形带，较好地解决了漏浆、跑偏等问题，也提高了皮带的使用寿命；带宽600mm，3层，1.2mm/层，上胶4.5mm，下胶1.5mm。改向滚筒采用光面结构，其张紧装置采用螺杆传动，行程100 mm，且张紧装置可以
4、防止混凝土浆流向螺杆。,3.2.1布料皮带输送系统,前臂、中臂以及基础臂的上托辊均采用45槽形拆装式结构，满足了环形带的安装要求。,前臂上托辊,中臂上托辊,基础臂上托辊,3.2.1布料皮带输送系统,前臂、中臂以及基础臂的下托辊均采用V型托辊，倾角10。,前臂下托辊,基础臂下托辊,中臂下托辊,3.2.1布料皮带输送系统,空段清扫器,尾部清扫器,弹簧清扫器,3.2.1布料皮带输送系统,卸料护罩,钢丝编织高压橡胶溜管,卸料漏斗,3.2.2布料臂架伸缩机构,布料臂架伸缩机构主要由液压马达(带减速装置)、驱动滚筒、被动滚筒、动滑轮、定滑轮、钢丝绳（5根）及其绳端固定装置等。,3.2.2布料臂架伸缩机构,
5、布料臂架伸缩机构工作原理,3.2.2布料臂架伸缩机构,伸缩机构钢丝绳驱动装置,3.2.3布料臂架设计计算,布料臂架材料选用低合金结构钢390D冷拔无缝方型、矩形钢管、45无缝钢管。,3.2.3布料臂架设计计算,3.2.3布料臂架设计计算,布料臂架有限元计算模型,3.2.3布料臂架设计计算,最大应力265MPa许用应力293 MPa，满足强度要求。,3.2.3布料臂架设计计算,3.2.3布料臂架设计计算,最大变形1075mm 许用变形2500mm，满足刚度要求。,3.2.3布料臂架设计计算,中间臂上滑道应力云图,中间臂上滑道变形云图,中间臂下滑道应力云图,中间臂下滑道变形云图,3.2.3布料臂架
6、设计计算,基础臂上滑道应力云图,基础臂上滑道变形云图,基础臂上滑道应力云图,基础臂上滑道变形云图,3.2.3布料臂架设计计算,3.2.3布料臂架设计计算,3.2.3布料臂架设计计算,3.3 上料系统,上料系统主要由电动滚筒、输送带、上下托辊、张紧装置、清扫器（含空程清扫器）、防偏装置、金属结构以及电气控制系统等组成。,3.3 上料系统,上托辊组件,下托辊组件,张紧装置,3.3 上料系统,弹簧清扫器,空段清扫器,3.3 上料系统,上料系统车轮支撑装置,3.3 上料系统,上料系统下料漏斗及其支撑装置,3.3 上料系统,上料机架总体应力分布云图,上料机架总体变形图,最大应力190MPa许用应力293
7、MPa，满足强度要求；最大变形96mm 许用变形105mm，满足刚度要求。,3.3 上料系统,下料漏斗总体应力云图,下料漏斗总体变形图,3.4 上车系统,上车系统主要由活动配重、转台、驾驶室、机棚和防护罩等组成。,3.4.1 活动配重,活动配重主要由臂架、配重块、液压缸及其液压系统等组成。,3.4.2 转台,转台是胎带机的主要承力部件之一，它支撑着布料系统、上料系统、活动配重、司机室、机棚等。,3.4.3 驾驶室,驾驶室是在所购置底盘的基础上进行改进设计，主要改进驾驶室的安装位置及其内部有关的操作功能。,3.4.4 机棚,机棚主要用于保护液压、电控系统中的相关元件，它是在所购置底盘的基础上进行
8、改进设计，改进之处为机棚的安装位置及其相关的液压、电控系统元件等。,3.4.5 防护罩,防护罩主要用于防止胎带机运送的物料洒落在上车及其底盘上，并对其进行保护。,3.4.6 上车系统金属结构有限元分析,上车系统有限元实体计算模型,3.4.6 上车系统金属结构有限元分析,上车系统有限元网格模型,3.4.6 上车系统金属结构有限元分析,上车系统有限元加载模型,3.4.6 上车系统金属结构有限元分析,上车系统的应力分布图,3.4.6 上车系统金属结构有限元分析,上车系统中活动配重应力分布图,3.4.6 上车系统金属结构有限元分析,上车系统变形图,3.4.6 上车系统金属结构有限元分析,转台变形图,3
9、.5 底 盘,底盘选用徐工集团RT60越野轮胎起重机的底盘。额定起重量60t，底盘自重约30t。该底盘采用四轮驱动、全轮转向，采用原装进口康明斯电控发动机、自动变速箱、KESSLER车桥、德国力士乐专业配套开发的液压系统、CAN总线控制系统、故障诊断和安全报警装置，性能安全可靠。,3.5.1 底盘选型设计计算,底盘选型计算主要考虑因素为：回转轴承及车架承载能力、轮胎承载能力、液压支腿承载能力。胎带机整车自重约为94t，其中底盘自重为30t，布料臂架、上料系统、上车系统等自重约为64t。回转支撑采用单排四点接触球式，可360连续全回转，回转支承滚柱轨道密封可防水防尘。回转机构采用液压马达驱动，内
10、置行星齿轮减速装置，内置常闭式制动器，可驱动约80t上车系统。轮胎采用29.5R25子午线轮胎，承载能力大，专用越野花纹轮胎，适合越野轮胎起重机的各种使用工况要求。,3.5.1 底盘选型设计计算,在运输工况时，底盘回转支承处所承受最大垂直载荷65.8t，最大水平载荷1.78t，纵向最大倾覆力矩55.9tm，横向倾覆力矩6.2tm，横向风载引起的最大水平力矩为19.2tm。在购置底盘时，要求供货者必须依据此载荷对底盘及其轮胎进行校核，并给出具体计算结果。经初步计算，轮胎承受的最大载荷为32.3t，RT60采用的轮胎为29.5R25的子午线轮胎，最大承载能力为35.84t，因此满足使用要求。,3.
11、5.1 底盘选型设计计算,满负荷作业时(即液压支腿全伸时)，底盘回转支承处所承受最大垂直载荷66.2t，最大水平载荷1.78t，纵向最大倾覆力矩155tm，横向倾覆力矩6.0tm，横向风载引起的最大水平力矩为41.3tm。经初步计算，当上车系统回转360时，液压支腿承受的最大载荷为41.68t；当上车系统回转30时，液压支腿承受的最大载荷为41.14t。在购置底盘时，要求供货者必须依据此载荷对液压支腿、回转轴承及车架进行校核，并给出具体计算结果。,四、主要技术性能参数,五、样机成本预算,1.设备主要材料为：Q390管材、45管材、Q345板材、HT200等，费用约30万元。2.主要外购件为RT
12、60越野式轮胎起重机底盘(约226万元)、皮带运输元件(电动滚筒、皮带、改向滚筒、托辊等)、布料臂架伸缩系统元件(摩擦滚筒及其驱动装置、钢丝绳、滑轮等)、配重油缸、变幅油缸、安全装置(起重力矩限制器、行程开关、风速仪等)等，费用约260万元。因此，设备材料、外购件费用约290万元(不包含制造、安装调试、样机试验、检测、鉴定等费用)。,六、创新点,1.本项目自主研发了50m车载伸缩式皮带机，解决了输送量80150m3/h、半径2250m、高度-1127m的混凝土布料技术难题。2.在移动布料机中首次采用电动滚筒，使皮带驱动装置结构紧凑、安装调试方便，且工作安全、可靠，解决了大型布料机现场快速拼装的
13、技术难题。3.首次在移动布料机中采用环形皮带以及与之相适应的可拆装式托辊装置、改向滚筒装置等，解决了布料时的漏浆问题，也便于调试输送带，并使其运行平稳；同时也有利于提高输送带的使用寿命。4.本项目布料臂架及上料桁架结构合理、工艺简便；皮带张紧及调试装置结构新颖、工作可靠；整台设备可短距离移动，作业范围大；设备远距离转场时，运输、拆装、调试方便，大大提高了施工效率。该成果与同类设备相比，具有节省人力、物力及财力的特点，并且安全可靠、操作方便、作业效率高，施工质量容易保证，有利于工程管理，经济效益、社会效益和环境效益显著，应用前景广阔。,七、样机制造关键技术,1.购置底盘时，明确该设备所需的底盘承
14、载能力、各轮胎及支腿最大承受载荷及其载荷分布（短距离行走、作业工况）；上车系统与底盘的连接尺寸核定，同时判断是否干涉；上车系统、布料系统、上料系统中的液压控制系统、电气控制系统与底盘控制系统的对接或者补充完善；司机室、机棚等改进问题；安全装置设定；建议上车转台、活动配重臂架（含液压缸）、变幅油缸、液压系统、电控系统等由底盘生产厂家系统考虑（制造、安装及调试等）。2.布料系统、上料系统中的金属结构制造时，必须满足设计要求，所有焊缝均采用等强焊缝，并确保焊缝质量；同时确保设备中的机械加工件质量。3.所有外购件的质量（特别是电动滚筒、输送带、臂架伸缩液压马达驱动组件、液压油缸、钢丝绳及其绳端固定装置等）一定要确保，即性能稳定、工作可靠。4.设备制造、安装、调试、试验以及试运行时，一定要做好各项准备工作，确保安全、研制成功。,谢 谢！,汇报结束，请批评指导！,
