混凝土泵车底架设计特点及制造技术浅析

    混凝土泵车的底架结构主要由回转底座及支腿构成，回转底座主要作为联结下车底盘，承担上车臂架的工作重量及震动；支腿的作用是保证混凝土泵车在工作中的**性和稳定性。由于混凝土泵车不像起重机那样安装平衡重，因此当泵车的水平外伸量较大时，就会产生很大的倾覆力矩，这些倾覆力矩主要靠支腿的反力来平衡，因此，要求支腿要有足够的结构尺寸，足够的支撑面积。同时回转底座及支腿还要有足够的强度和抗疲劳性。

    底架结构按照支腿的伸展支撑方式主要分为：前后摆动型支腿、前后伸缩型支腿、前伸缩后摆动型支腿。

    前后摆动型支腿形式的底架结构，支腿的张开是绕回转底座的铰点摆动来完成的，工作稳定性好，结构制造简单，但在泵车的两侧必须留有足够的空间，作业场地受到了一定的限制。由于受到整车外形尺寸的限制，及整车工作稳定性的原因，国内外混凝土泵车生产厂家大多采用此种结构形式。

    前后伸缩型支腿也称XH型支腿，是指支腿在回转底座的箱形框架内水平伸展及回缩，泵车左右两侧的支腿可以呈X形立体交叉，也可以平行伸缩。由于受到泵车宽度尺寸的影响，其支腿的结构尺寸及伸展长度受到很大的限制，对回转底座箱形框架的制造精度要求较高，同时其整个底架结构的重量也相对重一些，且需采用内置式油缸，拆装维修困难，所以在37米以上级别系列已很少有厂家采用。只是在泵车发展的早期阶段被大多数厂家使用，但是由于其具有更为灵活的作业空间，现在仍然有厂家在运用这种结构形式。如意大利CIFA37米泵车、MEBC037米泵车。

    前伸缩后摆动型支腿结构的特点就是在回转底座的前端部连接伸缩型支腿，后部连接摆动型支腿，由于该型的底架结构结合了前两者的优点，重量降低且具有狭窄工地施工的优势，被越来越多的厂家所采用。2004年徐工重型就在国内头个推出了前伸缩后摆动型支腿结构的泵车HB40，其国外的生产厂家主要有德国PM公司42米以下级别系列、韩国全进40米以下级别系列等。

    二、混凝土泵车底架设计制造中的难点及重点

    回转底座作为底架结构中的主要连接结构，因为结构的复杂性，即要保证工作中的动强度及刚性，又要使焊缝具有耐震动的能力，所以如何有效的正确计算，得出整个回转底座的应力分布是设计中的难点。徐工重型大力开展有限元方面的研究，对回转底座的计算进行了成功的探索，取得了宝贵的设计经验。同时回转底座内部又大多设计成油箱及水箱，如何避免焊接区域延时裂纹的产生是制造中的难点；有效避免焊缝的渗漏也是制造工作中一大重点。磁粉探伤加煤油渗漏检测法及其超声波检测法都是很好的检测方法。具体采用何种经济的方法，国内厂家还要根据自身设备情况进行比较分析并*终确定

一般情况下，混凝土泵车底架回转区域由于连接回转支撑及回转减速机，为了保证回转减速机及回转支撑具有良好的啮和特性，回转部位均设计具有较大的刚度，在该区域的设计各厂家都探索出了有效的解决办法，广泛采用的办法是薄座圈板加筋增加整体刚性的办法以及厚座圈钢板的连接方法。

   意大利CIFA公司在这方面进行了很好的探索，该公司采用了厚座圈板整体铸钢的方案，使简体与座圈板的焊缝整体下移，既保证了回转区域的高刚性，又有效解决了座圈板焊接变形的问题。

   为了使底架中支腿结构的抗疲劳性能更强，在支腿结构的设计中广泛使用了超高强度钢材诸如WELDOX700、WELDOX960等新材料，同时其主要受力焊缝大多处理成坡口角形凸焊缝，增强了焊缝因震动而引起的疲劳特性，使应力集中的程度降至*小。所以支腿结构主受力焊缝如何处理应作为一个重点来把握。

    回转底座与支腿铰点的连接区域，是底架结构的*危险区域，因此，回转底座与支腿连接铰点的结构设计是底架结构设计的又一个重点。由于受计算方法、经验及实验手段的影响。在底架结构铰点的设计上呈现出多样化及个性化的趋势：意大利ANTONELLI公司在铰点的设计方面就倾向于箱形结构，这种设计思想与制造难度比较符合国内厂家的思路，成为众多厂家模仿的篮本。意大利CIFA公司则采用了厚板对接的连接结构，由于这种结构有其折叠空间小的优点，仍然有不少厂家采用。这种结构形式在焊接中就需要很好的处理厚板与薄板件的对接、厚板焊前预热问题。德国PM公司在铰点结构的处理上*有特色一博采众长，多样化，其42米以下级别系列采用了厚薄板对接的连接方式，42米以上级别系列则采用了箱形的连接结构，可见其设计及制造技术研究的具体化、深入化。

    三、设计优化理论和计算方法在设计、制造中的应用

    混凝土泵车设计所使用的计算理论和计算方法，对底架中支腿及回转底座结构设计的影响也非常大。知名企业都有自己的科研机构，对混凝土泵车的底架的计算理论、制造工艺等都有深入的研究，早已广泛使用FEM（有限元法）等新的计算方法，大大减轻了整机的重量。我国许多企业也使用FEM等计算方法，但一般都只是验算。所使用的计算理论基本上还是按照七八十年代起重机车架的计算方法，许多局部结构的设计都是凭经验或简单的计算。另外，我们对焊接、弯形等工艺所产生的内应力、变形等的研究也很少，许多研究只是停留在理论上，很少在产品设计中使用，致使我们的许多产品在技术水平、实物质量上有很大的差异。

    底架结构由于承受了整车的倾覆弯距及泵送系统的震动，其局部的损坏多是以局部结构的疲劳破坏为主。由于混凝土泵车工作工况的恶劣性及复杂性，所以深入研究底架结构特别是铰点区域等高应力区域的疲劳特性、开展底架结构的优化研究，将是设计工作的重中之重；有效减少焊接应力，如何避免油箱、水箱等焊接区域延时裂纹的产生将是制造工作中所面临的重要课题。

    底架结构是混凝土泵车的重要组成部分，它的外观造型、重量、直接影响整机的造型和性能。新材料的出现、液电技术和制造工艺的快速发展，为混凝土泵车的发展提供了巨大的催化剂，统一造型风格的系列化混凝土泵车支腿结构形式为参数化设计提供了可能。为了减少我国产品同国外先进水平的差距，首先，我们应该加强对计算理论、制造工艺、支腿结构形式对整车的稳定性的影响等方面的优化研究，对产品在使用过程中出现的问题进行总结，并上升为理论高度；其次，不断完善工装、工艺，提高员工的技术水平，变粗糙生产为精细化生产，提高产品的实物质量；*后，在新产品的设计过程中讲求实用性和经济性，并富有创造性和赋予新意，当产品发展到一定程度，创造性和新意更能提高客户的购买欲，更能体现自己产品差异性和核心竞争力。