正文 混凝土湿喷机工作机构设计与仿真

石家庄铁道大学毕业论文

混凝土湿喷机工作机构设计与仿真

The design and simulation of wet

shotcreting machine’s

operation mechanism

2010 届机械工程分院

专业机械工程及自动化

学号 20060515

学生姓名王亚光

指导教师汪西应

完成日期 2010年 6 月 3日

摘要

混凝土喷射机是地下工程，岩土工程，市政工程等领域内广泛使用的一种施工设备，是钻爆法施工中初期支护的施工机械。而其工作机构是较为复杂的多自由度机构，制约着其工作的范围和工作的灵活性。本课题深入研究了湿喷机的工作机构，并借鉴德国大象集团和瑞士西卡集团（Aliva)Sika-PM500湿喷机设计的先进技术，设计了新型的工作机构。

首先，研究了一般隧道的高度和结构，确定了湿喷机的工作范围，接着对湿喷机整体工作系统进行了分析研究，在此基础上提出了工作机构的设计方案。其次根据工作范围确定了各臂的长度，选择了工作机构的材料和进行了工作臂各部分质量的估算，在此基础上确定了各工作臂的臂厚和截面尺寸，跟着根据各工作臂的俯仰角度和回转角度选定液压缸的型号和工作尺寸。再根据自重进行各工作臂强度和刚度的校核、焊缝强度的校核、各耳板处强度的校核等。最后对工作机构整体进行运动分析，应用计算机辅助设计技术完成了湿喷机工作机构的全套设计图纸。

关键词：混凝土湿喷机工作机构设计

Abstract

Concrete sprayer is a construction equipment which is extensive use in underground engineering geotechnical engineering and construction works, and is a construction machinery which is used to primary support in the way of drilling and blasting method. The operation mechanism is a more complex institution of multiple degree of freedom, which restrict working range and flexible capable of teamwork. the topic study the operation mechanism of humid concrete sprayer in-depth ,and anlehnungs the design advanced technology of humid concrete sprayer from The elephant group of German and Aliva Sika-PM500, and designed new operation mechanism.

Above all, we research the average height and structure of the tunnel and determine humid concrete sprayer’s working range，then analysis the humid concrete sprayer’s overall work system，on the basis come up with the design proposal of the operation mechanism。Secondly according to the working range ,we make sure the length of each working arm, the material of operation mechanism and estimate the quality of each working arm，and on this basis make sure the thick and the sectional dimension of each working arm .then according to the totilting range and rotation angle, making sure the Types and size of hydraulic cylinder. and check the intensity and rigidity of each working arm、the intensity of weld bead、the intensity of each oticplacode and so on.In the end make kinematic analysis to the working group and use CAD to finish the designing drawings of the operation mechanism.

目录

第1章绪论 (1)

1.1混凝土湿喷机国内外研究现状 (1)

1.2 湿喷机喷射混凝土的作用和特点及发展前景 (2)

1.3 混凝土湿喷机组成 (3)

第2章混凝土湿喷机工作机构设计 (4)

2.1 初步运动分析 (4)

2.2结构设计 (6)

2.2.1 机组外形尺寸 (6)

2.2.2工作机构的基本结构 (6)

2.2.3 各工作臂截面尺寸的确定 (7)

第3章工作机构强度计算 (9)

3.1工作臂强度校核 (9)

3.1.1大臂外套强度校核 (9)

3.1.2 大臂内套尺寸校核 (10)

3.1.3中间臂尺寸校核 (11)

3.1.4小臂外套尺寸校核 (12)

3.1.5小臂内套尺寸校核 (12)

3.1.6四杆机构尺寸的确定 (14)

3.2 液压缸的选择和耳板及销轴的校核 (15)

3.2.1液压缸的选择 (15)

3.2.2液压缸销轴及耳板的校核 (17)

3.3伸缩臂静态刚度计算 (28)

3.3.1大臂静态刚度计算 (28)

3.3.2中间臂截面剪应力计算 (29)

3.3.3计算单位长度扭转角 (30)

3.3.4大臂重叠部分的强度计算 (30)

3.3.5 整体工作机构静态下头部最大挠度 (32)

第4章运动分析 (35)

第5章：结束语 (38)

参考文献 (39)

致谢 (40)

附录A: (41)

外文翻译 (41)