混凝土搅拌车搅拌实验系统仿真设计
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摘要：混凝土搅拌运输车是用于解决商品混凝土运输的运输工具。它兼有载运和搅拌混凝土的双重功能，可在运送混凝土的同时对其进行搅拌或搅动，因此能在保证输送的混凝土质量的同时适当延长运距(或运送时间)。所以大力发展商品混凝土和搅拌运输车有明显的社会效益和适用价值。而我国混凝土运输车起步较晚，到70年代才开始试生产。目前，搅拌运输车的理论研究及生产在我省及整个西北地区均处于空白。因此搅拌运输车的理论研究及开发势在必行。搅拌运输车的搅拌筒之所以具有搅拌和卸料的功能，主要是因为拌筒内部特有的两条连续螺旋叶片在工作时形成螺旋运动，从而推动混凝土沿搅拌筒轴向和切向产生复合运动的结果。因此两条叶片的螺旋曲线的形式及结构直接影响搅拌筒的工作性能。本论文基于物料在螺旋叶片上的搅拌出料机理对螺旋叶片的工作原理、主要技术参数进行理论分析和计算，同时对前锥段、后锥段的螺旋叶片进行展开设计；对拌筒进行几何设计。搅拌筒既是搅拌运输车运输混凝土的装载容器，又是搅拌混凝土的工作装置。几何设计是搅拌筒结构设计的基础，它包括几何容积计算、外形尺寸的确定、搅拌筒有效容积及满载时重心位置计算。为使混凝土搅拌运输车的搅拌装置系列化，以满足用户要求，借用计算机程序语言对其进行设计。基于功率键合图的建模方法，利用大型软件Matlab的仿真工具箱Simulink，对混凝土搅拌运输车液压系统进行设计分析，同时建立系统动态仿真模型，用此来模拟液压系统工作过程，更好地反映系统中各输出变量随输入变量的变化关系。尤其是对辅助泵调节斜盘角度系统、变量主泵控制系统及恒速控制系统进行详细的分析，为液压系统的进一步优化设计提供有益的借鉴。
关键词：混凝土搅拌运输车拌筒液压系统功率键合图几何设计数学模型螺旋叶片动态特性展开仿真
指导老师签名：Design of the Structure of the Truck Mixer and Digital
Simulationof its Hydraulic System
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Supervisor:
Abstract:The truck mixer is a vehicle for transportation concrete. It is fulfilled two actions,conveying concrete and mixing concrete. These actions not only ensure the quality of the concrete, but also make the conveying distance longer. But in thenorthwest area of our country, research on the field of the truck mixer is little. So the truck mixer must be developed strongly in order to meet the need of the risingconcrete market. Three important parts are studied in this thesis. Firstly, thehelix-vanes of the truck mixer are designed following the principles of the flowing state of the concrete on the helix-vane. Secondly, the drum of the truck mixer is designed base on its working characteristic. Thirdly, with the widely used soft ware package SIMULINK the mathematic models of the hydraulic system driving the truck mixer are established on the found of the theory and method of power bond graph. The dynamic characteristics of the hydraulic system are simulated numerically, and some significant results are presented.
Key words:Truck Mixer Drum Spread Hydraulic System
Mathematic Models Structure Design Helix-vanes
Power Bond Graph Dynamic Characteristics Simulation
Signature of Supervisor:
目录
1.绪论
1.1混凝土搅拌车的介绍 ------------------------------------------ 4 1.2课题研究背景 ------------------------------------------------ 6 1.3
1.4本文研究内容及方法 ------------------------------------------ 8
2.搅拌筒的结构设计
2.1搅拌筒的工作原理 ------------------------------------------- 10 2.2搅拌筒的整体构成 ------------------------------------------- 10 2.3拌筒主要结构尺寸参数的确定 --------------------------------- 11 2.4切割法求装载容积 ------------------------------------------- 13 2.5积分法求装载容积 ------------------------------------------- 14 2.6搅拌筒几何容积计算 ----------------------------------------- 18
2.7满载时拌筒的重心位置 --------------------------------------- 18
3.驱动功率的计算
3.1搅拌力矩曲线 ----------------------------------------------- 19 3.2驱动阻力矩计算 --------------------------------------------- 19
3.3搅拌筒驱动功率的计算 --------------------------------------- 23
4.螺旋叶片的设计及仿真
4.1螺旋叶片上螺旋角的确定 ------------------------------------- 24 4.2搅拌叶片的母线方程 ----------------------------------------- 27 4.3搅拌叶片设计 ----------------------------------------------- 29 4.4搅拌叶片的仿真设计和模态分析 ------------------------------- 33 4.5搅拌叶片结构应力分析 --------------------------------------- 37
参考文献------------------------------------------------------ 43致谢 ----------------------------------------------------------- 44附录 ----------------------------------------------------------- 44
1.绪论
