-传力杆植入机联结大梁及联结架设计【全套图纸】.doc

《-传力杆植入机联结大梁及联结架设计【全套图纸】.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《-传力杆植入机联结大梁及联结架设计【全套图纸】.doc（29页珍藏版）》请在三一文库上搜索。

1、 传力杆植入机联结大梁及联结架设计 第 1 页 共 29 页 1 绪论 全套图纸，加全套图纸，加527953900 1.1 高等级水泥混凝土路面的发展概况、现状和存在问题 1.1.1 我国高等级水泥混凝土路面的发展概况 1.1.1.1 我国水泥混凝土路面发展现状 水泥混凝土路面是公路路面的主要类型之一。如果从水泥混凝土被用来铺 设路面或小道时算起，那么水泥混凝土应该与 19 世纪初发明的彼特兰水泥同 龄了。不过，据有关资料记载，水泥混凝土真正作为路面材料只有 70、80 年 的历史。据不完全统计，1970 年我国的公路水泥混凝土路面只有约 200km，1980 年达到 1600km。1980

2、年以来，交通部通过水泥混凝土路面设计 理论、方法、参数的研究项目工作使我国水泥混凝土路面的修筑技术逐步完 善，质量也不断提高，特别是国家科委科技工作引导性项目我国水泥混凝土 路面发展对策及修筑技术研究在全国推广后，水泥混凝土路面得到迅速发展。 到 2004 年底，我国公路水泥混凝土路面和沥青混凝土路面总里程达到 44.2 万 多公里，其中水泥混凝土路面约占 58%，成为世界上水泥混凝土路面里程最长 的国家1。表 1 所列为引自交通部公路司的统计数据。 传力杆植入机联结大梁及联结架设计 第 2 页 共 29 页 年份 19701980199019961997199820002009 里程2001

3、60011373566256874083652115754336361 占当年建成 高级路面比 例 （%） 3.911.024.436.337.840.35371 表 1 我国水泥混凝土路面建设里程统计表 我国沥青资源相对匮乏且质量较差，而水泥资源丰富、价格便宜。鉴于此， 从“六五” 、 “七五”计划开始，交通部就对水泥混凝土路面给予高度重视和大 力推广。20 世纪 80 年代，交通部就对水泥混凝土路面曾给予 20 万元/km的补 助，取得了非常显著的效果。随着我国水泥混凝土路面造价的降低，建设水泥 混凝土路面比沥青路面造价节省，补助逐步取消2。 由表 1 可见，目前我国水泥混凝土路面每年建设

4、里程已经超过 1.5 万公里 （1996-2000 年年均建成 1.5 万公里） ，比 1990 年以前 40 年建设总和还要多。 从 1991 年到 2000 年的 10 年中，平均年增长速率为 26.1%，10 年净增 10 倍以 上3。我国目前在高速公路上水泥混凝土路面约占 25%左右，但在二、三级公 路上，不少地方已经是水泥混凝土路面占主导地位了。全国 2004 年新建高级 路面的比例已占 58%。水泥混凝土路面由于路面强度高、稳定性好、耐久性优 良，又由于它呈灰白色有利于夜间行车，故越来越被人们所广泛应用4 5。 1.1.1.2 我国水泥混凝土路面发展的三个阶段 1） 1977 年以

5、前第一阶段（摸索起步阶段） 1949-1966 年，我国主要借助于原苏联的建设经验和研究成果，制定了 1953 年版和 1966 年版的水泥混凝土路面设计规范 。 这一阶段的显著标志是发展极其缓慢，总里程在 1000km以内，主要是国 家经济实力有限，汽车保有量很少。一方面，客观需求小；另一方面，我国当 时的水泥工业落后，水泥价格与沥青基本持平，水泥混凝土路面造价比当时普 传力杆植入机联结大梁及联结架设计 第 3 页 共 29 页 遍采用的薄层沥青路面高许多倍。因此，水泥混凝土路面因受经济因素的制约 而占较少的比重。 2） 1978-1985 年第二阶段（技术开发阶段） 在我国 1978-19

6、85 年的科技规划中，交通部安排了水泥混凝土路面技术的 重大研究项目。以交通部规划设计院和同济大学为首，组织了全国大专院校、 公路、市政、民航等部门的设计、施工、科研约 40 多个单位，开展了长达 10 年的“联合攻关”研究，取得了可喜的成果。编写了“水泥混凝土路面设计理 论和参数”的研究报告，并于 1981 年 12 月通过专家鉴定。 在此基础上，以我国自己的研究成果为主，编写了第一部水泥混凝土路 面设计规范 （JTJ012-84） ，随后又编制了水泥混凝土路面施工与验收规范 （GBJ97-87） 。现在执行的城市道路设计规范 （CJJ37-90）中的第十章以及 民航和空军机场跑道设计的相关

7、标准，均是在上述研究成果基础上编写的。这 些研究成果、标准和规范的建立，对发展我国水泥混凝土路面技术起了重要作 用。 这一阶段，我国的水泥混凝土路面建设里程已达数千公里，研究工作的重 点偏向于设计理论和设计参数。在施工技术上仍以手工操作为主，配合小型机 具加真空吸水技术，基本上没有专门的配套的大型机械设备。 3） 1986-2004 年第三阶段（飞速发展阶段） 这一阶段的发展标志是公路水泥混凝土路面的总里程上升到数万公里，年 建成水泥混凝土路面超过 1 万公里。截止到 2004 年底，建成水泥混凝土路面 里程已达 256361 公里。 设计、计算理论进一步深化，在许多方面接近或达到国际先进水平

8、。在混 凝土路面板温度疲劳应力的计算等方面，甚至比某些发达国家先进，突出表现 在公路水泥混凝土路面设计规范 （JTJ012-94）中。 研究的对象从设计理论转向施工实践。开始从人工、小型机具和真空吸水 施工向大型专用快速机械化施工(路面混凝土使用外加剂和混合材料)转变，水 泥混凝土路面的施工质量有大幅度提高。 传力杆植入机联结大梁及联结架设计 第 4 页 共 29 页 水泥混凝土路面的养护、维修技术受到重视，并取得一定的实用技术成果。 在“七五” “八五”连续两个五年计划的基础上， “九五”期间己列项开展养护 维修技术的深入研究。 在此期间，研究完成的国家科委“七五”科技先导性 025 号项目

9、“我国水 泥混凝土路面发展对策及修筑技术研究”和国家计委“八五”85-403 号项目 “高等级公路水泥混凝土路面施工机械与路用材料的研究” ，都取得了丰硕的 成果。在水泥混凝土路面施工技术上，完成的滑模摊铺水泥混凝土路面修筑 成套技术研究 、 碾压混凝土路面施工成套技术研究 、 快硬早强混凝土路面 技术开发等重大成套技术项目，集中体现了我国在这一阶段水泥混凝土路面 技术进步的情况和发展趋势。 1.1.1.3 我国水泥混凝土路面迅速发展的主要原因 1) 我国经济的发展为水泥混凝土路面的发展提供了良好的机遇 改革开放以来，我国经济迅速发展，各省市之间的经济联系日益增强，而 公路作为主要的经济纽带之

10、一，其不可取代的作用显得更为重要。特别是我国 加入世贸组织，交通更要优先发展。现在，我国正在进行西部大开发，首先的 一步就是大力修筑公路。为缓解公路交通对国民经济的瓶颈作用，国家加大了 对公路建设的投资力度，国家的宏观经济发展战略为公路基础设施的超前建设 创造了条件，有力地促进了公路交通事业的发展，同时也为水泥混凝土路面的 发展提供了良好的机遇。 2）水泥混凝土路面更加适合我国的资源约束条件 在世界各国水泥混凝土路面的发展中，我们特别注意到其密切结合本国国 情和资源约束条件。我国沥青资源相对不足且质量较差，而水泥资源很丰富， 2000 年我国水泥的总产量己达到 6 亿吨左右，且多年位居世界水泥

11、产量之首。 按每年建成 1 万公里水泥混凝土路面估算，大约使用 1000 多万吨水泥，仅占 水泥总产量的 2%左右，水泥有充足的资源保障6。 国内路用沥青的价格为 3000-5000 元/吨之间，水泥大致在 220-400 元/吨 传力杆植入机联结大梁及联结架设计 第 5 页 共 29 页 之间。所以，两种路面的初期投资，在大多数地方是持平的，有的节省 1/3- 1/4, 也有略贵的。但是按照建设和使用期全部投资对比，水泥混凝土路面具 有更大的经济优势。这是一个巨大的经济杠杆，只要我们按经济规律办事，就 必须遵循并受其制约，这是近年来水泥混凝土路面迅速发展的重要原因之一7。 1.1.2 高等级

12、水泥混凝土路面存在主要问题 随着各省市之间经济联系日益增强，公路纽带作用日益明显，许多地区大 型货车和汽车超载形成了重载交通8。重载交通已不单单是某个地方、某个省 的特有现象，而是全国性的、普遍性的。根据河北、河南、山西等一些重要矿 区的调查，10 吨以上重型货车的超载比例在 40%以上，某些路段达到 80%，最 大超载率达 300%9。如此严重的重载交通，使水泥混凝土路面产生过早损坏变 得越来越明显，路面使用性能严重降低，影响行车的舒适行和安全性，而且缩 短了道路的使用年限，维修成本大大增加10。水泥混凝土路面的早期损坏主要 有以下几种形式： 1.1.2.1 断裂 面层板由于板内应力超过混凝

13、土强度而出现纵向、横向、斜向或板角隅断 裂裂缝。严重时，裂缝交叉而使面层板破碎成碎块11。应力过大的原因是多方 面的:板太薄或轮载过重，板的平面尺寸过大，地基不均匀沉降或过量塑性变 形使板底失去支承，施工养生期间收缩应力过大等。断裂的出现，破坏了板的 结构整体性。 1.1.2.2 接缝损坏 接缝损坏是水泥混凝土路面损坏中最常见的病害之一，包括卿泥、错台、 接缝碎裂、拱起和填封料失效。接缝损坏使得路面变得很不平整，大大影响了 传力杆植入机联结大梁及联结架设计 第 6 页 共 29 页 行车的舒适性。 1）卿泥 哪泥是车辆行经接缝时，由缝内喷溅出稀泥浆的现象。在重轮载的频繁作 用下，板边缘和角隅下

14、的基层由于塑性变形累积而与面层底面脱离接触，沿接 缝缝隙或外侧边缘下渗的水分积聚在上述脱空区的空隙内，板在轮载作用下的 弯沉变形使空隙内的水分成为有压水，其高速流动冲刷基层表面形成泥浆，并 沿接缝缝隙喷溅出来。卿泥的产生，扩大了脱空区，使板边缘和角隅更大范围 地失去了支承。 2) 错台 错台是指接缝或裂缝两侧面板端部出现高程差(竖向相对位移)。卿泥发生 和发展过程中，带有基层被蚀材料的高压水将这些材料冲积在后方(驶近)板底 脱空区内，从而使该板抬高;而前方(驶离)板由于板下基层材料被冲蚀而下沉， 由此形成了错台。错台的出现，一方面降低了行车的平稳性和舒适性；另一方 面，扩大了行车的冲击作用，加

15、速了板的破坏。 3) 接缝碎裂 接缝碎裂是指邻近横向和纵向接缝数十厘米范围内，板边缘混凝土的开裂、 断裂或成碎块(碎屑)。碎裂通常并不扩展到整个板厚。胀缝内滑动传力杆排列 不正或不能正常滑动，缝隙内落入坚硬杂屑而阻碍板的膨胀变形等，可使混凝 土在膨胀时受到较高的挤压应力而裂成碎块。 接缝损坏的主要原因是由于施工不当和选用接缝材料不当引起的。具体有 以下原因: （1）连浆。由于浇筑混凝土时板侧膜、端膜、基层、传力杆之间并没有 紧贴，使混凝土贯通，形成连浆。连浆的出现，造成连浆处局部应力大大增加， 从而使混凝土被挤碎。 （2）传力杆设置不平直。由于施工不谨慎，使传力杆变位，没有平行于 路线走向和路

16、面，从而阻碍了混凝土的膨胀，造成胀缝的破坏。 传力杆植入机联结大梁及联结架设计 第 7 页 共 29 页 （3）传力杆活动端被浇死。 （4）填缝不及时。如填缝不及时，砾石掉入胀缝内，就会使胀缝因局部 应力过大而遭到破坏。 （5）胀缝板不合理。如果胀缝板的压缩模量很小，在温度升高时，胀缝 板压缩量很大，使胀缝两侧混凝土近乎直接接触，而胀缝两侧壁并非理想中的 平行与平整，造成局部接触，也会因局部应力过大而破坏。另外，如果胀缝板 的压缩量很大，使填缝料被挤出路面，当温度下降，混凝土收缩时，硬物落入 胀缝，待温度再次上升时，造成接缝被挤碎。 4)拱起 在炎热的夏天，混凝土面板在热膨胀受到约束时，横缝两

17、侧的两块板突然 出现向上拱起的屈曲现象，并伴随出现板块的横向裂缝。板出现纵向失稳的一 个主要原因是：低温时接缝缝隙增大，坚硬碎屑落入缝隙内，在高温季节阻碍 板的膨胀变形，从而产生较大的热压应力。 此外，水泥混凝土路面的损坏还有沉陷、麻面和磨光等表面损坏12。 1.2 纵向传力杆植入机国内外发展的状况 在国外，如 GOMACO、CMI、WIRTGEN 公司，从上世纪八十年代起，就 开始了对传力杆植入机（简称 DBI）的研究开发和应用。1983 年 GOMACO 公 司第一台传力杆植入机在美国德克萨斯州的达拉斯跑道修筑时使用13，那时的 传力杆植入机采用单机作业，跟随在摊铺机之后，在摊铺宽度上一次

18、将传力杆 压入混凝土中，然后由人工进行路面修复抹平。1987 年，GOMACO 公司进一 步改进其设计，于四履带摊铺机上安装传力杆植入装置，不再是一套单独的植 入机跟随于摊铺机之后，而是改装在摊铺机上，由一台摊铺机独立完成摊铺、 传力杆插入、修复和抹光等工序。还专门设计了传力杆分布小车，可迅速准确 地将传力杆分配到传力杆安装槽内。为了更好地提高其可靠性及生产效率，植 入机的工作完全由计算机控制，操作人员可任意预先设定前后传力杆之间的距 离，以满足各种不同的工程设计需要。1996 年，GOMACO 公司对 DBI 装置加 传力杆植入机联结大梁及联结架设计 第 8 页 共 29 页 以改进，使其结

19、构更为紧凑，生产效率大大提高，且操作控制简单、方便，同 时也提高了工作的可靠性。到目前，他们对 DBI 技术的研究开发已相当成熟， 并应用十分广泛，取得了良好的效果。 目前国内传力杆设置大多采用的是前置法，即先在接缝位置用钢筋作成支 架，将传力杆固定在支架上，然后再浇筑混凝土。这种方法费工、费时，造价 高。且在摊铺过程中，传力杆因被振捣棒碰撞或受混凝土挤压而发生偏移、变 形，路面成型后传力杆正确放置率很低，以致失去了增加板块之间载荷的传递 能力作用。 混凝土路面滑模施工技术自 90 年代初期引入我国并成功使用，到现在技 术已趋于成熟，但伸缩缝加传力杆路面滑模施工在国内尚未得到广泛使用，主 要原

20、因是滑模施工的机械设备均为国外进口，滑模施工机具的配套设备（如传 力杆自动植入装置 DBI，侧向布料机等）因资金问题引进不及时14。目前，我 国已建成的高速公路中,仅有约 200km 采用全缩缝设置传力杆。而且除了河北 宣大高速公路有 20km 采用 DBI 技术施工外,其余全部采用前置传力杆钢筋支架 施工15。这种预制传力杆钢筋支架的方法操作简单，投入成本较少，被很多人 认为是较为稳妥可靠的传力杆放置方式。但是，这种方式施工速度较慢，影响 整体施工进度，且通过一段时间以来的通车运行观测，仍然暴露出很多问题： 如传力杆设置精度很难保证，出现传力杆倾斜、挪位，造成路面翘板；缩缝开 口量差别不均，

21、钢筋使用量过多等等。 使用传力杆植入技术有如下优点： 一是使用传力杆植入技术不影响滑模摊铺机的推进施工速度，传力杆插入 过程中无需停机或停机次数少，保证了路面的高平整度和高施工效益；二是传 力杆植入技术的经济性好，无需使用钢筋支架；三是传力杆插入精度较高，完 全满足公路水泥混凝土路面滑模施工技术规程的规定，在配备振动搓平梁 的条件下，上部插入缺陷可完全修复；四是传力杆植入技术中没有钢筋支架的 约束，冬季缩缝开口位移量将更均匀；五是传力杆植入技术为高速公路、一级 公路水泥混凝土路面改型为全缩缝插传力杆的结合提供了良好的施工技术条件。 传力杆植入机联结大梁及联结架设计 第 9 页 共 29 页 因

22、此，如何推广伸缩缝加传力杆路面滑模施工这种先进施工工艺在我国广 泛使用，编写新的公路施工技术规范，为我国在高等级公路水泥混凝土路面上 彻底解决错台造成的行车难问题，提高路面行车的舒适性，延长路面使用寿命， 是摆在我国广大路面研究、设计、监理、施工人员面前的重大课题。目前，在 国内，传力杆自动植入装置的研制开发仍然不够成熟。所以，及时吸收和消化 国外 DBI 技术，研制开发拥有我国自主知识产权的传力杆植入装置，配备到现 有滑模摊铺机上，进一步改善路面施工工艺，提高我国水泥混凝土路面综合质 量势在必行。传力杆自动植入装置的研制开发，是我国水泥混凝土路面施工的 新一场革命，将会使我国水泥混凝土路面在

23、大范围内获得飞跃式的发展。 1.3 设备研究开发的目的意义 本课题从水泥混凝土摊铺施工工艺出发，在滑模摊铺机上配备一个具有我 国自主知识产权的纵向传力杆自动植入装置。解决国内已有滑模摊铺机传力杆 植入设备配套问题，在摊铺的过程中同时在伸缩缝处植入传力杆，以增加板块 之间载荷的传递能力，提高路面的整体抗折强度和耐久性能，减少和消除水泥 混凝土路面中存在的孔隙、裂缝和断板、翘板等缺陷，延长其使用寿命，降低 养护维修成本。 本设备的研究使用，将会大大提高我国水泥混凝土路面的质量，减少病害 的出现，延长路面使用寿命，降低养护维修成本。同时，带动相关产业的发展， 带来不可估量的社会效益和经济效益，大大提

24、高我国工程机械在国际上的综合 竞争力。 在本课题的研究设计过程中，我主要负责联结架的设计工作，联结架是整 个传力杆植入机的重要组成部分，各主要工作装置均安装在联结架上，因此对 联结架的结构进行优化设计，最大限度地节省原材料而又达到设计要求，使整 个装置结构紧凑而不失灵巧，能更好地与摊铺机相匹配。 传力杆植入机联结大梁及联结架设计 第 10 页 共 29 页 2 传力杆植入机联结架设计 根据总体设计方案，压入装置与前面机体、后面振平系统采用联结架联结。 联结架主要是由两根平行分置的钢箱形矩形截面梁和联结框架组成承接载体， 将 DBI 作为一个整体，以模块方式与滑模摊铺机连接。梁安装时，要将摊铺机

25、 后面两条履带臂拆下，将联结架前端与摊铺机主机架相联接，后端与后面两条 履带臂联接，梁承受压入装置与整机总重力，呈简支梁状。两根梁上各铺设一 条单轨道，组成植入机施工时压入装置前后移动的运行导轨。 2.1 联结框架设计 联结框架是由很多钢板焊接而成的一个板结构， 是整个装置的重要组成部分；水平导向机构和竖直 导向机构均安装在联结框架上，是装置运动的承接 载体。联结框架主要承受压杆装置作用的水平挤压 力，摊铺机在水平路面施工时，挤压力一般很小， 而在坡道或弯道施工时，压杆装置因重力原因发生 倾斜，挤压力会大大增加，所以联结框架应具有一 定的强度和刚度，以保证其工作的稳定性。通过对 整个装置结构综

26、合分析，选定联结框架厚度在 200mm 左右，取厚度为 210mm。图 1 显示的是联结框架的一 传力杆植入机联结大梁及联结架设计 第 11 页 共 29 页 个侧面图。 图 1 联结框架侧视图 联结框架上部和水平导向机构联接，为保证装置 施工的稳定性，水平导向设置两个导向轮，导向机构 通过螺栓联接安装在联结框架上部的立板上，立板的一侧均匀布置四块加强筋 板，以加强其联接的强度和稳定性。 联结框架两边分别与联接横梁联接，从而把整个装置连为一体，悬挂在联 结大梁上。联结框架 的两边是两块厚 30mm 的钢板，中间开有圆孔， 与横梁端面板相匹配， 用以安装螺栓，钢板上 布置加强筋板，同时筋 板必须

27、与圆孔错开。图 2 为联结框架的一个主视 图。联结框架的中间部 分主要是安装竖直导向 机构的导轨，因导轨厚 图 2 联结框架主视图 度为 50mm，所以联结框 1.水平导向连接立板 2.横梁连接钢板 架中间部分厚度取 160mm， 3.竖直导向连接立板 安装导轨后，其厚度与 两边钢板保持一致。 2.2 联结大梁设计 2.2.1 联结架联结大梁长度确定 摊铺机摊铺行进速度为 4.5m/min，植入机完成一次植入过程时间为 15 秒， 传力杆植入机联结大梁及联结架设计 第 12 页 共 29 页 则导轨行程 取行程=700mm，植入装置宽取 1 4.5/min 7.50.5625smm 1 s 2

28、 s 600mm，油缸长度取=600mm，两边端面板厚度取=30mm。则大梁总长度取 S= 3 s 4 s + +=600+700+600+30+30=2026mm，取 S=2300mm=2.3m。 1 s 2 s 3 s 4 s 2.2.2 联结架联结大梁的高、宽估算 摊铺机未安装植入装置时标准机架长度为 5m，安装植入机时，先把机架和 履带臂拆开，把植入机联结架大梁一端与前面机架连接，另一端安装在履带臂 上，使机架长度增加了 2.3m，其机架简图为简支梁布置，当植入机远离履带臂 时受力最大。又摊铺机自重约为 30t，植入机约 10t，简支梁主要受两个重力 的作用。 为保证足够的强度和稳定性

29、，采用 Q235 钢箱形截面梁结构，根据机械 设计手册18-51 中， 主梁高度 = (-)L （2-1）h 1 14 1 18 L梁的长度 主梁宽度 = （2-2）b 1.5 2.2 h 则 11 52.30.406 0.522 1418 hm 在此设计中，联结大梁承受相当大的静载荷和动载荷，为保证足够的刚度， 以及考虑和主体机架更好地匹配起来，梁的高度稍微取大些， 取 = 750mmh 则 = =mmb 1.5 2.2 h750 1.5 2.2 341 500 取 = 400mmb 又当 Q = 50 100t 时，取梁的厚度为水平面板厚10mm，竖直面板厚 8mm，以进一步加强梁的强度和

30、刚度，这样 = 730mm 1 h 传力杆植入机联结大梁及联结架设计 第 13 页 共 29 页 = 384mm 1 b 2.2.3 梁的刚度校核 梁的受力简图为： 1 30Ft 2 10Ft 1 2.5am 2 2am 5m 2.3m 图 3 梁的受力简图 2.2.3.1 梁的截面惯性矩： 由材料力学384 页中，矩形截面梁对其形心轴惯性矩 （2- 3333 34 1 1 400 750384 730 1.6 10 1212 bhbh Im 3） 2.2.3.2 最大挠度计算： 由受力简图可知，梁的挠度变形是由两个重力叠加引起的，挠度最大出现 在梁的中点处， 当作用时， 1 F 传力杆植入机

31、联结大梁及联结架设计 第 14 页 共 29 页 35 1 30 109.82.94 10FkgN 由材料力学表 6.1 第 9 栏公式 （2- 22 1 11 1 34 48 FaLa w EI 4） 又 Q235 钢其弹性模量 11 2.1 10Epa 则 2 52 3 1 113 2.94 102.53 52.34 2.5 6.15 106.15 48 2.1 101.6 10 wmmm 当作用时， 2 F 35 2 10 109.80.98 10FkgN 2 52 3 2 113 0.98 102352.34 2 1.75 101.75 48 2.1 101.6 10 wmmm 得总的

32、挠度变形 12 6.15 1.757.9wwwmm 2.2.3.3 梁的许用挠度 根据机械设计手册9-9， 有 （2- 0.9 1.4 1000 fL 5） 即 0.9 1.4 7.36.57 10.22 1000 fmm 因 6.577.910.22 则梁的刚度符合要求。 综上，取梁的大小为 （如图 4） = 750mm = 730mmh 1 h = 400mm = 384mmb 1 b 传力杆植入机联结大梁及联结架设计 第 15 页 共 29 页 图 4 梁的横截面图 2.2.4 梁的端面板设计 为了便于拆装，梁与机体联接选用螺栓联接，同时要求端面板的各个角设 置为倒角，设置倒角防止棱角伤

33、人和内部应力的集中。 螺栓组的设计要根据受力情况及结构尺寸要求来确定螺栓的布置方式、数 量及联接结合面的几何形状，然后进行受力分析，找出组中受力最大的螺栓及 其受力大小，进行强度计算。 1、端面板联接结合面的几何形状要合理，如成轴对称的形状，结合接触 面平整，便于加工制造。 2、螺栓组的形心与结合面的形心要尽量重合。 3、螺栓的位置应该受力合理，应使螺栓靠近结合面边缘，以减少螺栓受 力，如螺栓同时受较大轴向和横向载荷时，可采用销、套筒或键等零件来承受 横向载荷。 4、同一组螺栓的直径和长度要尽量相同。 5、应该避免螺栓受附加弯曲载荷。 6、各螺栓的中心间最小距离应不小于扳手空间的最小尺寸，最大

34、距离应 按联接用途及结构尺寸大小而定。 7、与摊铺机主体机架更好地吻合起来。 综合以上分析，梁端面板螺栓组由 14 个螺栓组成，成对称分布，如图 5 所示： 2.2.5 拆装孔及筋板的布置 为了便于大梁的安装和拆卸，在各离端面 500mm 处装有 2 个直径为 60mm 的通孔。 为提高梁的强度和刚度，减少其截面畸变，要求在梁上布置加强筋板，以 传力杆植入机联结大梁及联结架设计 第 16 页 共 29 页 减少局部变形，减少振动对梁的影响。梁在焊接安装时，上下面板各焊接上两 块高 50mm、厚 10mm 的长条钢板，再均布三块横向的加强筋板，竖直面板在对 应的地方也装上三块横向的加强筋板，组成

35、三个相互平行的加强面。布置如图 6 所示： 梁的各件间采用焊接连接，焊后去药渣；为防止变形，焊接时先点焊焊稳， 然后采用对称焊，最后焊完整；焊接采用 J422 焊条，焊接高度 5mm，零件焊接 时，垂直度公差为 0.2，对称公差 0.1 图 5 梁的端面板 图 6 加强筋板的布置 2.2.6 螺栓组受力分析 2.2.6.1 根据前面的分析，螺栓数 Z=14，对称分布。 2.2.6.2 螺栓受力分析 1） 、在总荷载作用下，螺栓组联接承受倾覆力矩作用，受力简图如下： 2m 2 F 传力杆植入机联结大梁及联结架设计 第 17 页 共 29 页 图 7 螺栓组受力图 由材料力学的知识，端面板在植入机

36、重力作用下，力矩 （2- 55 22 0.98 1021.96 10MFaN m 6） 2） 、在倾覆力矩作用下，螺栓受到的工作载荷，距离结合面对称轴最远的 螺栓受力最大， （2-7） max max 2 1 z i i ML F L 最大工作载荷； max F 倾覆力矩；M 最大值； max L i L 各螺栓轴线到端面板轴线 OO 的距离； i L 螺栓的个数。Z 代入数据 53 4 max22 33 1.96 10400 10 5.4 10 200 104400 108 FN 3） 、在倾覆力矩 M 的作用下，螺栓受到的预紧力为， 螺栓预紧力： （2-8） 0 z MA ZF W 其中

37、（2-9） 3 344 Aa ba b （2-10） 22 3 344 6 z a ba b W 所以 22 3 344 500 850334 6801978800.198Aa ba bmmm 传力杆植入机联结大梁及联结架设计 第 18 页 共 29 页 2222 3 3 344 500 850334 680 0.034 66 z a ba b Wm 得 5 4 0 1.96 100.198 8.15 10 0.034 14 z MA FN W Z 4） 、各螺栓受到的总拉力 3 F （2- 445 30max 8.15 106.53 101.47 10FFFN 11） 5） 、确定螺栓直径

38、选择性能等级为 9.8 级的螺栓，根据机械设计手册查得材料屈服 极限为，取安全系数，则螺栓的许用应力：720 s Mpa1.2S （2- 720 600 1.2 s Mpa Mpa S 12） 求出螺栓危险截面的直径（螺栓小径为） 1 d （2-13） 3 1 41.3F d 螺栓小径； 1 d 螺栓总拉力； 3 F 许用应力。 代入得 5 3 1 6 41.34 1.47 101.3 20.1 3.1416 600 10 F dmm 按粗牙普通螺纹标准（GB/T196-81） ，选用螺纹公称直径 d = 24 mm，螺纹 小径。20.75220.1mm 传力杆植入机联结大梁及联结架设计 第

39、19 页 共 29 页 6） 、校核螺栓结合面的工作能力 、联接结合面下端的挤压应力不超过许用值，以防止挤压面压碎。 55 7 3 max 14 1.47 101.96 10 1.616 1016.16 0.1980.034 p z ZFM paMpa AW （2-14） 查表得 0.80.8 72057616.16 ps MpaMpa 故符合要求。 、结合面上端不能留有残余预紧力，以防止梁受力时结合面间产生间 隙。 即 （2-15） min 0 p 55 6 3 min 14 1.47 101.96 10 4.64 100 0.1980.034 p z ZFM AW 故不会产生间隙。 、校核

40、螺栓所需要的预紧力是否合适 要求 （2-16） 01 0.6 0.7 s FA 68 0.6 0.7720 100.334 0.681.14 10 N 由前面的计算知 48 0 8.15 101.14 10F 则预紧力是合适的。 按粗牙普通螺纹标准（GB/T 196-81） ，选用螺纹公称直径 d = 24 mm。 螺纹的类型、长度、精度以及相应的螺母、垫圈等结构尺寸，可根据端面 板的厚度、螺栓在端面板上的固定方法以及防松装置等全面考虑而定。 2.3. 竖直导向机构设计 2.3.1 导轨设计 传力杆植入施工时，压杆装置在竖直油缸作用下，沿着一定的运动轨迹向 传力杆植入机联结大梁及联结架设计 第

41、 20 页 共 29 页 下运动，从而把传力杆压入指定位置，导向机构就是用来支承和引导压杆装置 上下运动的装置。 导向机构由导轨和导向轮两部分组成，静止不动的叫导轨，在导轨上作相 对运动的部件叫导向轮。机构只有一个上下运动的自由度，以保证压杆装置只 能在竖直方向作上下运动，保证施工精确性。 导轨材料选用 45 方钢，长高 = 50mm50mm。焊接在两边的联结框架上。 图 8 导轨支承立板 机架中间焊接一块大小为 140015012mm 的长钢板，中间均布五个椭圆 小孔，如图 8。安装导轨时，把导轨从上面竖直插入，用 M12 螺栓把机架和导 轨相联接，通过这样一个椭圆小孔，可以微调导轨的位置，

42、保证竖直导轨与路 面相垂直。导轨安装调好位置后，根据情况装上限位块，对导轨起固定、限位 作用，进一步提高竖直导轨安装可靠性。 2.3.2 导向轮结构设计 当摊铺机在坡度施工时，必须保证压杆装置始终与路面垂直，不会因自身 重力原因而产生摇晃现象，以保证施工精度，因此，导向机构只允许一个上下 运动的自由度，据此，设计导向机构如图 9 所示： 采用这样的设计，能够保证压杆装置不会产生摆动，在弯道施工时，由于 导轨和导向轮的相互作用，可以减少摩檫，保证施工连续性和稳定性。 1） 、导向轮连接轴设计计算 传力杆植入机联结大梁及联结架设计 第 21 页 共 29 页 、轴的直径最小值确定： 压杆装置下压的

43、行程为 380mm，动作过程要求在 7s 内完成，则下压的速度 （2-17） 3 380 10 0.0543/ 7 vm s 而轮子的转速在 240r/min 左右，则 （2-18） 0.0543 6013.6 240 v rmm w 得 22 13.627.2drmm 取 28dmm 图 9 导向机构 、轴的结构设计 轴上装配零件只有两个轴承和导向支承，根据前面的计算得知轴的最小直 径为 d = 28 mm，因为轴承主要承受径向载荷，故选用普通角接触球轴承，由 轴承产品目录中初步选取 O 基本游隙组、标准精度级的普通角接触球轴承 7208C，其尺寸为： 基本尺寸 /mm 安装尺寸 /mm 0

44、 15极限转速 1 /minr 轴 承 型 a d a D a基本额定脂润油 传力杆植入机联结大梁及联结架设计 第 22 页 共 29 页 /mm（kN）号dD B/min/max 动载 荷 r C 静载 荷 or C 滑润 滑 7208C40801847731736.825.8750010000 表 2 轴承尺寸 由此得出轴的结构简图如图 10： 图 10 导向轴 、导向轮设计 导向轮材料选用 45 钢，其结构简图如图 11： 在两轴承的中间，为防止导向轮轴向滑 动，轴承的外侧各装上一个毡圈密封的轴承 端盖，起防尘、密封作用。在导向轮两边用 螺钉把轮子固定好，安装调整垫片可以较好 地调整轴承

45、的轴向间隙和游隙。 传力杆植入机联结大梁及联结架设计 第 23 页 共 29 页 轴的两端安装导向支承，所以两端轴心 要开两个丝孔，通过螺纹连接，配上两个 M6 的螺钉，把两端的轴端挡圈、导向支承固定好， 导向支承与压杆装置联接也是采用螺栓连接。 螺栓大小型号选择为 M8。 图 11 导向轮 3 机器的使用说明 植入机安装时，先将滑模摊铺机的两履带臂拆下，用起重机把联结大梁起 吊，将联结大梁一头与滑模摊铺机主机架连接，另一头与后面两履带臂连接。 然后是联结框架、自动放料装置等其他部分的安装。竖直导轨的安装放在压杆 装置安装之后，先把导向轮部分通过螺栓连接与压杆装置连接好，然后把导轨 从上面插入

46、安装，螺栓拧到适当位置，不能太紧，启动竖直油缸，让压杆装置 跟着导向轮上下跑合运动，几个回合过后，再把螺栓拧紧，把限位钢板焊接上。 为了以后安装调试的方便，在导轨背面开两个直径为 12mm的小孔，安装 的销轴，把导轨定位，在以后的拆装过程中，就省去了跑合调试这个过 程，直接就可以把轨道安装好。 DBI 装置的施工工艺16过程如下： 开始摊铺后,人工将一端套好塑料套的传力杆按一定顺序排放在布料小车的 料槽内。然后手动启动小车卷扬机，小车便从 DBI 一侧沿着滑动轨道，滑动到 另一侧。在滑动过程中，传力杆便自动落入卡槽内。启动另一侧卷扬机收回小 车，进行下一循环的布料。此时，卡槽的上下位置是相互错

47、位的。当摊铺机走 到预定位置时，卡槽上半部分在液压油缸的作用下水平移动一小段距离与下半 部分对齐，传力杆便自动落入混凝土面板的打入部位。与此同时，传力杆插入 叉组件在升降液压油缸的作用下自动向下推移，在接近面板时自动启动插入叉 传力杆植入机联结大梁及联结架设计 第 24 页 共 29 页 震动器，将这排传力杆震动插入混凝土内。此时，DBI 插入组件在前后伸缩液 压油缸的作用下向后缓慢推移，而摊铺机继续向前作业，这样传力杆插入组件 相当于脱离摊铺机，插入装置与路面相对保持静止，保证插入过程尽可能不损 坏挤压成型的面板表面。当传力杆插入深度达到预定位置时，位置传感器给定 信号，系统自动收回加压油缸，将插入叉组件上提到初始位置。同时，传力杆 卡槽上半部分的推动油缸收回，继续保持卡槽上下错位。插入叉提升到位后， 系统在左右两个水平油缸作用下自动将传力杆插入组件快速向摊铺机前进方向 收回到前面的初始位置，等待下一循环。 另外，DBI 配备有手动系统17，可以在试机或其他不连续作业的时候，进 行手