混凝土泵車底架設計及制造技術淺析之一

    混凝土泵車的底架大多由回轉底座、支腿、擺動油缸、伸縮油缸組成。作為混凝土泵車的主要受力構件，其底架結構大多設計成箱形結構，其內部又兼有油箱和水箱，它的設計合理與否，直接影響著混凝土泵車的可靠性、整機穩(wěn)定性和整機自重。在BAUMA CHINA2004國際博覽會上，許多國際知名的國內外企業(yè)都展示出了自己的新產品或拳頭產品，同時也顯示出了底架的設計制造水平及造型風格。伴隨著國內工程機械的快速發(fā)展，國內混凝土泵車底架的設計制造技術同國外先進水平的差距已越來越小。同時國內廠家在底架結構工藝性及設計方面的研究也取得了長足的進步，結合 多年來對泵車結構件的設計制造方面的工作心得以及多次參加大型展覽會的切身體會，談談我國當前混凝土泵車底架的設計制造技術，以及同國外先進水平所面臨的差距。
　　
    一、混凝土泵車底架結構的特點及主要連接方式。

    混凝土泵車的底架結構主要由回轉底座及支腿構成，回轉底座主要作為聯(lián)結下車底盤，承擔上車臂架的工作重量及震動；支腿的作用是保證混凝土泵車在工作中的安全性和穩(wěn)定性。由于混凝土泵車不像起重機那樣安裝平衡重，因此當泵車的水平外伸量較大時，就會產生很大的傾覆力矩，這些傾覆力矩主要靠支腿的反力來平衡，因此，要求支腿要有足夠的結構尺寸，足夠的支撐面積。同時回轉底座及支腿還要有足夠的強度和抗疲勞性。

    底架結構按照支腿的伸展支撐方式主要分為：前后擺動型支腿、前后伸縮型支腿、前伸縮后擺動型支腿。

　　前后擺動型支腿形式的底架結構，支腿的張開是繞回轉底座的鉸點擺動來完成的，工作穩(wěn)定性好，結構制造簡單，但在泵車的兩側必須留有足夠的空間，作業(yè)場地受到了一定的限制。由于受到整車外形尺寸的限制，及整車工作穩(wěn)定性的原因，國內外混凝土泵車生產廠家大多采用此種結構形式。

    前后伸縮型支腿也稱XH型支腿，是指支腿在回轉底座的箱形框架內水平伸展及回縮，泵車左右兩側的支腿可以呈X形立體交叉，也可以平行伸縮。由于受到泵車寬度尺寸的影響，其支腿的結構尺寸及伸展長度受到很大的限制，對回轉底座箱形框架的制造精度要求較高，同時其整個底架結構的重量也相對重一些，且需采用內置式油缸，拆裝維修困難，所以在37米以上級別系列已很少有廠家采用。只是在泵車發(fā)展的早期階段被大多數(shù)廠家使用，但是由于其具有更為靈活的作業(yè)空間，現(xiàn)在仍然有廠家在運用這種結構形式。如意大利CIFA37米泵車、MEBC037米泵車。

    前伸縮后擺動型支腿結構的特點就是在回轉底座的前端部連接伸縮型支腿，后部連接擺動型支腿，由于該型的底架結構結合了前兩者的優(yōu)點，重量降低且具有狹窄工地施工的優(yōu)勢，被越來越多的廠家所采用。2004年徐工重型就在國內首家推出了前伸縮后擺動型支腿結構的泵車HB40，其國外的生產廠家主要有德國PM公司42米以下級別系列、韓國全進40米以下級別系列等。

    二、混凝土泵車底架設計制造中的難點及重點。

    回轉底座作為底架結構中的主要連接結構，因為結構的復雜性，即要保證工作中的動強度及剛性，又要使焊縫具有耐震動的能力，所以如何有效的正確計算，得出整個回轉底座的應力分布是設計中的難點。徐工重型大力開展有限元方面的研究，對回轉底座的計算進行了成功的探索，取得了寶貴的設計經驗。同時回轉底座內部又大多設計成油箱及水箱，如何避免焊接區(qū)域延時裂紋的產生是制造中的難點；有效避免焊縫的滲漏也是制造工作中一大重點。磁粉探傷加煤油滲漏檢測法及其超聲波檢測法都是很好的檢測方法。具體采用何種經濟的方法，國內廠家還要根據(jù)自身設備情況進行比較分析并最終確定。

    一般情況下，混凝土泵車底架回轉區(qū)域由于連接回轉支撐及回轉減速機，為了保證回轉減速機及回轉支撐具有良好的嚙和特性，回轉部位均設計具有較大的剛度，在該區(qū)域的設計各廠家都探索出了有效的解決辦法，廣泛采用的辦法是薄座圈板加筋增加整體剛性的辦法以及厚座圈鋼板的連接方法。

    意大利CIFA公司在這方面進行了很好的探索，該公司采用了厚座圈板整體鑄鋼的方案，使簡體與座圈板的焊縫整體下移，既保證了回轉區(qū)域的高剛性，又有效解決了座圈板焊接變形的問題。
　　
    為了使底架中支腿結構的抗疲勞性能更強，在支腿結構的設計中廣泛使用了超高強度鋼材諸如WELDOX700、WELDOX960等新材料，同時其主要受力焊縫大多處理成坡口角形凸焊縫，增強了焊縫因震動而引起的疲勞特性，使應力集中的程度降至最小。所以支腿結構主受力焊縫如何處理應作為一個重點來把握。

    回轉底座與支腿鉸點的連接區(qū)域，是底架結構的最危險區(qū)域，因此，回轉底座與支腿連接鉸點的結構設計是底架結構設計的又一個重點。由于受計算方法、經驗及實驗手段的影響。在底架結構鉸點的設計上呈現(xiàn)出多樣化及個性化的趨勢：意大利ANTONELLI公司在鉸點的設計方面就傾向于箱形結構，這種設計思想與制造難度比較符合國內廠家的思路，成為眾多廠家模仿的籃本。意大利CIFA公司則采用了厚板對接的連接結構，由于這種結構有其折疊空間小的優(yōu)點，仍然有不少廠家采用。這種結構形式在焊接中就需要很好的處理厚板與薄板件的對接、厚板焊前預熱問題。德國PM公司在鉸點結構的處理上最有特色一博采眾長，多樣化，其42米以下級別系列采用了厚薄板對接的連接方式，42米以上級別系列則采用了箱形的連接結構，可見其設計及制造技術研究的具體化、深入化。