混凝土拖泵整體設(shè)計(jì)及其機(jī)架系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、摘要JHTB70CW品混凝土拖泵整體設(shè)計(jì)及其機(jī)架系統(tǒng)設(shè)計(jì)是本論文的中心內(nèi)容，混凝土拖泵是商品混凝土運(yùn)輸、澆筑施工的主要設(shè)備之一。本文是以混凝土拖泵為研究對象， 對JHTB70C商品混凝土拖泵的整體以及機(jī)架系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容如下：1.液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)與參數(shù)計(jì)算、轉(zhuǎn)動(dòng)軸承的計(jì)算；2.總體設(shè)計(jì)部分，以及托式混凝土泵的車架和外部框架的連接設(shè)計(jì)；3.導(dǎo)向裝置、牽引裝置的設(shè)計(jì)和外罩的設(shè)計(jì) 。設(shè)計(jì)的同 時(shí)要對液壓系統(tǒng)的工作原理理解，還要能夠明白整個(gè)拖泵系統(tǒng)的工作原理， 以及各個(gè)部 件的作用。本設(shè)計(jì)主要是在環(huán)保的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)的， 所以商品混凝土拖泵在現(xiàn)在的各個(gè)施 工現(xiàn)場都被廣泛使用，未來也有很廣闊的發(fā)展空

2、間。商品混凝土拖泵的設(shè)計(jì)很符合現(xiàn)在的現(xiàn)在建筑行業(yè)的需求， 并且拖泵的高出口壓力 能將混凝土輸送到很高的樓層，所以拖泵應(yīng)用范圍很廣闊。這個(gè)混凝土拖泵的各個(gè)部件 的設(shè)計(jì)都經(jīng)過嚴(yán)格的考慮，最終的系統(tǒng)設(shè)計(jì)很成功。關(guān)鍵詞：混凝土拖泵、液壓系統(tǒng)、導(dǎo)向裝置、牽引裝置、外罩。AbstractThe JHTB70C concrete products drag whole design and its frame pump system design is the core content of this paper,Concrete pump is dragged the ready-mixed concre

3、te transportation, casting one of the main equipment for construction.This paper is going to drag the concrete pump as the research object and designthe overall and a frame pump system of JHTB70C concrete products to drag. Design of the main content as follows:1. Hydraulic system design and paramete

4、r calculation, the rotation of the bearing computation;2. The overall design part, concrete pump type and the frame and the frame of the externalconnection design; Orientation device, traction device design and the design of the cover.While designingwe need tounderstand the working principle of the

5、hydraulic system, the whole drag pump system working principleand the function of each component.This design is mainly the basis of environmental protection of the design, so the concrete pump in each now drag the construction site is widely used, the future is very wide development space. .Concrete

6、 products drag pump design now very accord with demand of the construction industry, now, and drag of the pump pressure can be high export will be sent to thehigher concrete floor, so drag range is very wide application pump. The concrete pump parts of drag the design have been strictly consideratio

7、n, the system design is very successful.Keywords: Concrete pump, Hydraulic system, Drag guide device, Draught device,Outer garment.目錄 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark8 o Current Document 第一章緒論1. HYPERLINK l bookmark10 o Current Document 概述1混凝土泵的發(fā)展概況和發(fā)展趨勢 2混凝土泵的發(fā)展概況 2混凝土泵的發(fā)展趨勢5本課題研究內(nèi)容及意義 9本課題研究的內(nèi)容9

8、 HYPERLINK l bookmark27 o Current Document 1.4.2本課題研究的意義10 HYPERLINK l bookmark29 o Current Document 第二章泵的原理 12 HYPERLINK l bookmark31 o Current Document 混凝土泵的類型和基本結(jié)構(gòu) 12 HYPERLINK l bookmark39 o Current Document 混凝土泵的工作原理14 HYPERLINK l bookmark41 o Current Document 混凝土泵分配閥 15 HYPERLINK l bookmark49

9、o Current Document 液壓系統(tǒng)17 HYPERLINK l bookmark55 o Current Document 第三章混凝土泵主參數(shù)的設(shè)計(jì)計(jì)算 19混凝土泵的設(shè)計(jì)要求 19混凝土泵的技術(shù)特性 19 HYPERLINK l bookmark60 o Current Document 各執(zhí)行元件的動(dòng)作順序要求 19 HYPERLINK l bookmark62 o Current Document 混凝土泵的工作環(huán)境19 HYPERLINK l bookmark64 o Current Document 混凝土泵的基本性能要求 19混凝土泵的工況分析20泵送阻力計(jì)算20 H

10、YPERLINK l bookmark77 o Current Document 攪拌阻力計(jì)算21 HYPERLINK l bookmark79 o Current Document 擺動(dòng)阻力計(jì)算22 HYPERLINK l bookmark81 o Current Document 系統(tǒng)主要參數(shù)的確定22 HYPERLINK l bookmark83 o Current Document 系統(tǒng)工作壓力的確定 22 HYPERLINK l bookmark85 o Current Document 計(jì)算液壓執(zhí)行元件的主要幾何參數(shù) 23 HYPERLINK l bookmark122 o Cur

11、rent Document 第四章滾動(dòng)軸承及絲杠的設(shè)計(jì)計(jì)算 28 HYPERLINK l bookmark127 o Current Document 滾動(dòng)軸承的選擇設(shè)計(jì)計(jì)算 28滾動(dòng)軸承的主要類型、性能及特點(diǎn) 28滾動(dòng)軸承的選擇28 HYPERLINK l bookmark129 o Current Document 單向推力球軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算 29滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)的選擇設(shè)計(jì)計(jì)算 32滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)的螺紋基本尺寸和精度要求 32 HYPERLINK l bookmark150 o Current Document 絲杠的設(shè)計(jì)計(jì)算32 HYPERLINK l bookmark184 o Current

12、 Document 第五章泵送混凝土技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析 36 HYPERLINK l bookmark186 o Current Document 第六章結(jié)論 37附錄一附錄二JHTB70C品混凝土拖泵整體設(shè)計(jì)及其機(jī)架系 統(tǒng)設(shè)計(jì)第一章緒論概述在建筑行業(yè)的混凝土施工過程中，混凝土機(jī)械需求量很大，廣泛應(yīng)用于工業(yè)、民用建筑、 國防設(shè)施等工程建設(shè)中。在工業(yè)發(fā)達(dá)國家，混凝土機(jī)械生產(chǎn)的先進(jìn)程度標(biāo)志一個(gè)國家制 造業(yè)水平。改革開放以來，隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市化進(jìn)程加快，建筑業(yè)的步伐加快， 使得混凝土機(jī)械總量迅速增加，我國使用著世界上數(shù)量最多的泵送混凝土系統(tǒng)，其中包 括一定數(shù)量的固定泵站和為數(shù)眾多的混凝土泵。因此，

13、我國泵送混凝土在混凝土工程量 中占的比例和混凝土泵送技術(shù)己接近世界先進(jìn)水平?；炷恋默F(xiàn)場輸送和澆注是一項(xiàng)繁重的、關(guān)鍵的工作，它要求迅速、及時(shí)，并且保 證質(zhì)量以及減少勞動(dòng)消耗，從而在保證工程要求的條件下降低工程造價(jià)。尤其是對于一 些混凝土量很大的大型鋼筋混凝土建筑物，例如:大型設(shè)備基礎(chǔ)、地下工程和高層建筑等, 如何正確選擇混凝土運(yùn)輸工具和澆筑方法就更為重要，它往往能決定工期長短和勞動(dòng)量消耗。利用混凝土泵輸送和澆注混凝土，具有一系列的優(yōu)點(diǎn)，受到人們的高度重視，混 凝土泵是通過管道依靠壓力連續(xù)輸送混凝土的現(xiàn)代化施工設(shè)備，它能一次連續(xù)地完成水 平運(yùn)輸和垂直運(yùn)輸，傳輸距離長、輸送排量大，二三百米的高層建

14、筑可以一泵到頂，上 萬立方米的大型基礎(chǔ)也能在短時(shí)間內(nèi)澆筑完畢，具有效率高、勞力省、費(fèi)用低的顯著優(yōu) 點(diǎn)，是現(xiàn)有混凝土輸送設(shè)備中比較理想的一種?；炷涟韬臀锷a(chǎn)與泵送施工相結(jié)合， 利用混凝土攪拌輸送車進(jìn)行中間運(yùn)送，可實(shí)現(xiàn)混凝土的連續(xù)泵送和澆注。因此，混凝土 泵澆筑混凝土以其高效率、高質(zhì)量、低成本，越來越贏得建筑行業(yè)的青睞。我國對混凝土泵的發(fā)展十分重視，自動(dòng)化及高科技混凝土泵均處在發(fā)展和研制階段。 并在此基礎(chǔ)上深入的開展混凝土泵排量測量系統(tǒng)和智能化控制的方法研究。對混凝土泵的排量進(jìn)行實(shí)時(shí)計(jì)量、工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測和故障檢測等，進(jìn)一步完善混凝土泵的功能， 開發(fā)高性能的混凝土泵，是目前要研究的主要課題。混凝

15、土泵的發(fā)展概況和發(fā)展趨勢混凝土泵的發(fā)展概況混凝土泵送技術(shù)最開始是從國外發(fā)展起來的，德國是混凝土泵的創(chuàng)始國。1907年德國就開始研究混凝土泵，并且取得了專利權(quán)，制造出世界上第一臺混凝土泵。1927年 德國的弗利茨。海爾(Fhtz Hell)設(shè)計(jì)出了一種新型混凝土泵，并第一次獲得了應(yīng)用。1930 年，德國又制造了立式單缸球閥活塞泵，如圖 1.1所示。這種泵由曲柄和搖桿傳動(dòng)，由 于是立式單缸，因而工作性能較差。圖L1立式單缸球閥活塞泵1活塞：2混凝土缸；3一聯(lián)桿：4一搖桿：5 一氣筒；6喂料葉片；7、9 一球塞:8一連通管：10-混凝土輸送管此后，荷蘭人庫依曼(J. C. Kooyman)在上述的基

16、礎(chǔ)上進(jìn)行了重大改進(jìn)，在1932年 成功的將立式缸改為臥式缸，設(shè)計(jì)制造了庫依曼型混凝土泵，如圖 1.2所示。這種泵有 一個(gè)臥式缸及兩個(gè)由連桿操縱聯(lián)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)閥組成，它成功的解決了混凝土泵的構(gòu)造原理問題，大大提高了泵的工作可靠性。圖L2庫依曼型臥式缸混凝土泵1 一活塞；2一混凝土缸；3吸入閥. 4一排出閥：5一操作吸入閥聯(lián)桿：6一操作排出閥聯(lián)桿；7一料斗；8 混凝土輸送管1932年前蘇聯(lián)列寧格勒工業(yè)大學(xué)還制造了雙缸隔膜式混凝土泵，曾在莫斯科運(yùn)河 工程中應(yīng)用，由于存在許多缺點(diǎn)，未能得到進(jìn)一步的發(fā)展。在庫依曼型混凝土泵的基礎(chǔ)上，30年代荷蘭、英國、德國、法國、前蘇聯(lián)、美國 都曾陸續(xù)制造了各種臥式缸的機(jī)械

17、活塞泵，在混凝土工程施工中亦開始陸續(xù)得到應(yīng)用，但直至第二次世界大戰(zhàn)，混凝土泵仍處于小規(guī)模的試用階段。第二次世界大戰(zhàn)之后，各國陸續(xù)開展經(jīng)濟(jì)恢復(fù)工作，建筑工程規(guī)模日益擴(kuò)大，機(jī)械 式混凝土泵銷路較好，應(yīng)用日漸增多。50年代中期，德國的托克里特（Torkret）公司首先發(fā)展了用水作為工作液體的液壓 泵，使混凝土泵進(jìn)入了一個(gè)新的發(fā)展階段。1959年，德國的施維英（Schwing）公司生產(chǎn) 了第一臺全液壓的混凝土泵，用油作為工作液體驅(qū)動(dòng)活塞和閥門。60年代中期又研制出了混凝土泵車，將混凝土泵安裝在汽車底盤上或?qū)Ｓ密囕v上，把混凝土的輸送與澆注 工序結(jié)合在一起，這樣即省了時(shí)間和勞動(dòng)力，減輕了工人勞動(dòng)強(qiáng)度，又能

18、保證施工質(zhì)量， 減少成品混凝土的損耗。止匕外，在泵車臂架活動(dòng)范圍內(nèi)可以任意改變澆注位置，而不需 要在現(xiàn)場臨時(shí)鋪設(shè)管道，提高了勞動(dòng)效率。目前，歐美國家混凝土泵車發(fā)展較快，許多關(guān)鍵性技術(shù)也得到了較好的解決。如：.泵體本身的分配閥不斷完善和創(chuàng)新，閥門的密封性和通暢性得到了進(jìn)一步提高， 且結(jié)構(gòu)日趨簡單?，F(xiàn)在普遍采用的是管型分配閥和閘板式分配閥。.耐磨材料由原來的耐磨焊條堆焊發(fā)展到現(xiàn)在的硬質(zhì)合金，壽命達(dá)到世界先進(jìn)水 平。.當(dāng)泵送堵管發(fā)生時(shí)，主液壓傳動(dòng)系統(tǒng)可自動(dòng)防止過載，并控制分配閥換向，使 機(jī)器實(shí)現(xiàn)反泵動(dòng)作，消除堵塞；攪拌系統(tǒng)也可實(shí)現(xiàn)卡料反轉(zhuǎn)，消除料斗的卡料現(xiàn)象。.電器控制從傳統(tǒng)的繼電器控制到現(xiàn)在的 P

19、LC控制，控制系統(tǒng)更加可靠、精細(xì)， 易于操作。.應(yīng)用了高效泵送劑，提高了混凝土的流動(dòng)性和可泵性，在不降低混凝土性能的 情況下，大大地改善了混凝土的泵送效果。.商品混凝土的發(fā)展，混凝土攪拌車的配套使用，使質(zhì)量可靠的混凝土得到均衡 地供應(yīng)，從而保證了連續(xù)泵送的工作條件。而各種形式的布料裝置的出現(xiàn)，解決了混凝 土的布料問題，擴(kuò)大了混凝土泵的使用范圍。德國是世界上混凝土泵車的最大生產(chǎn)國，擁有一批規(guī)模大、技術(shù)水平高的混凝土泵 車制造企業(yè)，包括施維英（Schwing）、普茨邁斯特（Putzmeister）、埃爾巴（El-ba）等公司。 美國是繼德國之后發(fā)展混凝土泵車最早的國家之一，亦擁有不少混凝土泵車制造

20、企業(yè)， 如羅斯（Rose）、伊利（Erie）、霍內(nèi)（Hormet）等。美國除注重混凝土泵車制造業(yè)的發(fā)展外， 對混凝土泵送技術(shù)的研究也十分重視，成立了美國混凝土協(xié)會(huì)（ACI ）304委員會(huì)，在研究泵送技術(shù)的基礎(chǔ)上制定了一系列指導(dǎo)混凝土泵送施工的文件、法規(guī)、標(biāo)淮等，使美國混凝土泵車使用十分普及。日本泵送混凝土起步較晚，但發(fā)展很迅速。目前，日本擁有 一批大型混凝土泵制造企業(yè)，如三菱重工、石川島播磨重工、極東開發(fā)、新瀉鐵工所等。 意大利的混凝土泵發(fā)展也很快，生產(chǎn)混凝土泵車的廠家主要有華星頓（Worthington ）公司、西費(fèi)（CIFA）公司、迅猛公司（Sermac卜里根（Rigel）公司等。我國于2

21、0世紀(jì)50年代開始從國外引進(jìn)混凝土泵車。60年代初，上海重型機(jī)械廠 生產(chǎn)了仿蘇C-284型排量為40m3/h的固定式混凝土泵，生產(chǎn)中雖是有應(yīng)用，但未能推 廣。70年代初，原一機(jī)部建筑機(jī)械研究所與沈陽振搗器廠參照前聯(lián)邦德國施維英公司 的BPA-8型樣機(jī)，合作開發(fā)了 HB-8型固定式活塞混凝土泵，并于1973年通過技術(shù)鑒 定。這是一種單缸混凝土泵，采用球形分配閥，工作效率較低。后來，國家建委建設(shè)機(jī) 械研究所又與湖南常德機(jī)械廠合作，于1978年6月研制成功HB-15型油壓式混凝土泵。 與此同時(shí)，電力工業(yè)部水電局夾江水工機(jī)械廠參照日本 7005-1型混凝土泵研制成HB-30 型混凝土泵。該泵采用雙缸液

22、壓泵送系統(tǒng)，分配閥為垂直軸蝶型結(jié)構(gòu)，并于 1981年通 過技術(shù)鑒定。止匕外，冶金部第一冶金建設(shè)公司研究所于1979年開發(fā)了 HB-12型混凝土泵。同期，北京市建設(shè)研究所與北京建筑機(jī)械修造廠、北京市橡膠二廠和六廠協(xié)作，與 1978年試制成功HBJ-30型擠壓式混凝土泵，并在實(shí)際工程中加以應(yīng)用。由此可知，我 國從70年代開始，對各種型式的混凝土泵進(jìn)行了研制，有的已通過技術(shù)鑒定，有的己 小量生產(chǎn)，并開始用于實(shí)際工程施工。20世紀(jì)80年代中期我國大量從國外引進(jìn)較先進(jìn)的混凝土設(shè)備，國產(chǎn)混凝土泵技術(shù)水平有了較大的提高。在1987年，建設(shè)部再次組織沈陽工程機(jī)械廠從德國普茨邁斯特 公司引進(jìn)BSA1406型混凝

23、土泵送技術(shù)，并在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了一種HBT60型拖式混凝土 泵，1989年通過鑒定。這種混凝土泵采用S型管閥，混凝土輸送量為60m3/h,輸送壓 力10.6MPa,在實(shí)際生產(chǎn)中獲得的廣泛的應(yīng)用。目前，我國混凝土泵車生產(chǎn)制造企業(yè)有 十余家，生產(chǎn)能力主要集中在三一重工、湖北建機(jī)、遼寧海諾、上海普茨邁斯特、安徽 星馬、中聯(lián)重科等幾個(gè)企業(yè)，產(chǎn)量約占全行業(yè)的 90%以上。最近幾年，混凝土泵車產(chǎn)銷 量正以成倍的速度增長。1.2.2混凝土泵的發(fā)展趨勢1.國外混凝土泵的發(fā)展趨勢 阿8】國外混凝土泵的發(fā)展，大體上經(jīng)歷的演變過程如圖 1.3所示。r活塞式泵H擠壓式泵卜修耀式泵i 液壓式1國外混凝土泵的發(fā)混H 一 -

24、I低壓泵H 血泵 _ _ _J圖1.3國外混凝土泵的演變過程.混凝土泵局壓大排量化世界上由于人口增加和大城市地價(jià)昂貴，建筑物向高層和超高層的方向發(fā)展。我國 改革開放以來，經(jīng)濟(jì)得到了飛速的發(fā)展，城市建設(shè)和國家基礎(chǔ)建設(shè)日新月異。為了滿足 更遠(yuǎn)更高距離的混凝土輸送和建筑物施工進(jìn)程的需要，混凝土泵向高輸送壓力和大排量 方向發(fā)展。目前國內(nèi)三一重工的HBT80C泵，最高泵送壓力可達(dá)18.9MPa；中聯(lián)建設(shè)產(chǎn) 業(yè)公司生產(chǎn)的HBT125泵，最大排量為125m3/h,最大泵送壓力為21.5MPa。.液壓系統(tǒng)集成化、多功能化，電器控制系統(tǒng)智能化現(xiàn)在，大多數(shù)公司生產(chǎn)的混凝土泵，液壓系統(tǒng)都是采用集成的液壓閥塊，并且功

25、能 增多，如增加了高低壓自動(dòng)切換功能。液壓系統(tǒng)向可靠、節(jié)能、低沖擊、低噪音方向發(fā) 展。系統(tǒng)中加入諸多傳感器，電吉林大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文器系統(tǒng)采用PLC或計(jì)算機(jī)控制，人機(jī)對話界面好，有的系統(tǒng)帶有故障診斷功能。.長臂架混凝土泵車混凝土泵車在我國已經(jīng)普遍使用。它具有移動(dòng)方便、機(jī)動(dòng)靈活，到達(dá)施工地點(diǎn)無需 大量的準(zhǔn)備工作即可開始工作，而且可將混凝土澆筑到任何地點(diǎn)?；炷帘盟鸵簤合到y(tǒng) 的平穩(wěn)性已成為制約臂架向更長更高方向發(fā)展的一個(gè)重要因素。目前普茨邁斯特(Putzmeister)公司臂架長度達(dá)到64米，排量達(dá)到280 m3/h。.符合國際潮流，注意生產(chǎn)環(huán)保產(chǎn)品例如采用低噪音、低排放、低油耗的發(fā)動(dòng)機(jī)、低噪

26、音的油泵，分配閥柔和換向以減 小沖擊?；炷帘玫妮斔湍芰ο騼蓸O發(fā)展，主要向高壓、大排量發(fā)展例如施維英的主導(dǎo)產(chǎn)品BP4000、普茨邁斯特公司的BSA2110,這兩種混凝土泵的最 大輸送量超過100m3/h,最大輸送壓力為16M Pa。可以適應(yīng)絕大多數(shù)的施工工程使用。施 維英產(chǎn)品最大輸送量可達(dá)160m3/h,普茨邁斯特公司的最大輸送量可達(dá)150m3/h。如果訂 貨有特殊要求還可以更高。但是混凝土泵的大型化發(fā)展是有限度的。這主要受發(fā)動(dòng)機(jī)功 率、主油泵排量制約，受結(jié)構(gòu)和外形尺寸限制，同時(shí)超大排量的輸送泵還受混凝土供應(yīng)的 影響,不論是攪拌速度還是運(yùn)輸速度都不能滿足排量要求 ，而使混凝土泵工作能力不能完

27、全發(fā)揮，造成浪費(fèi)。(5)小批量、多品種適應(yīng)用戶要求即使是年產(chǎn)近千臺的大公司也不是只限于幾種產(chǎn)品。而是根據(jù)用戶要求在壓力、排 量、發(fā)動(dòng)機(jī)種類、附屬功能等各項(xiàng)參數(shù)上進(jìn)行“靈活生產(chǎn)”，甚至可以保證任意兩臺產(chǎn)品 都不完全相同。這種柔性生產(chǎn)需要生產(chǎn)者擁有更多的技術(shù)儲(chǔ)備，更高效的生產(chǎn)組織管理。(6)液壓系統(tǒng)自成一派，不斷完善普茨邁斯特公司作為閉式系統(tǒng)的代表，堅(jiān)持采用閉式系統(tǒng)，不斷地發(fā)展和完善控制功 能，使混凝土泵工作更精細(xì)更可靠。堅(jiān)持采用電開關(guān)換向，獨(dú)立的擺動(dòng)油缸控制系統(tǒng)，把技 術(shù)特點(diǎn)放在主油泵排量控制上。而施維英公司作為開式系統(tǒng)的帶頭人，堅(jiān)持自己特色，為解決大流量下的系統(tǒng)發(fā)熱損失，為了減小沖擊，自行設(shè)計(jì)

28、了大通徑換向閥，堅(jiān)持采用液壓行 程換向，技術(shù)特點(diǎn)放在換向協(xié)調(diào)匹配上。綜上所述，國外混凝土泵車向智能化、多功能化、大型兼小型化的方向發(fā)展。對布 料桿操作采用新技術(shù)，如無線遙控技術(shù)、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、電控比例技術(shù)、負(fù)荷傳感器 技術(shù)等。2.國內(nèi)拖泵的技術(shù)現(xiàn)狀和趨勢5-7在國內(nèi)，根據(jù)散裝水泥發(fā)展“十五”規(guī)劃發(fā)展目標(biāo)要求，直轄市、省會(huì)城市、沿海開放城市和旅游城市要積極發(fā)展預(yù)拌混凝土，2003年底起，禁止在城區(qū)現(xiàn)場攪拌混凝土，其它城市2005年底起，禁止在城區(qū)現(xiàn)場攪拌混凝土。到 2005年，預(yù)拌混凝土 生產(chǎn)能力達(dá)到3億立方米以上，預(yù)拌混凝土占混凝土澆注總量的比例達(dá)到20%,其中大中城市要達(dá)到50%以上。這給

29、混凝土機(jī)械行業(yè)提供了巨大的發(fā)展前景?；炷帘盟图夹g(shù) 呈現(xiàn)以下發(fā)展趨勢：(1)混凝土泵的發(fā)展，大體上經(jīng)歷了從活塞式到擠壓式再到活塞式， 從機(jī)械式到液壓 式，從固定式到拖式再到汽車式的演變過程。目前，液壓活塞式混凝土泵己成為我國混 凝土泵發(fā)展的主流。(2)混凝土泵產(chǎn)品的品種由單一型產(chǎn)品向系列化、多樣化方向發(fā)展，企業(yè)的生產(chǎn)規(guī)模不斷隨市場調(diào)整。(3)混凝土泵多用于輸送坍落度較大的混凝土，這樣泵送效率較高，但用水量較大， 如養(yǎng)護(hù)不好，易產(chǎn)生收縮裂縫，強(qiáng)度也低，因此現(xiàn)在正趨向于減小坍落度的方向發(fā)展。(4)由于采用國際配套、全球采購的方針，使我國混凝土機(jī)械的性能和質(zhì)量上了一個(gè) 新的臺階。(5)混凝土泵向提高

30、其工作可靠性和效率方向發(fā)展。主要是用耐磨的高強(qiáng)度鋼材， 改進(jìn)閥門系統(tǒng)，簡單操作，保證機(jī)械長時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)不發(fā)生故障。同時(shí)將更注重降低能耗、 降低噪聲、降低污染，提高產(chǎn)品安全性、舒適性、維護(hù)和使用經(jīng)濟(jì)性。(6)商品混凝土成套設(shè)備的配套產(chǎn)品以及能夠滿足用戶特殊要求的產(chǎn)品將會(huì)在以后 得到較大發(fā)展。如砂石預(yù)處理設(shè)備、殘余混凝土清洗回收裝置、高性能混凝土攪拌設(shè)備、 冷攪拌和熱攪拌的混凝土攪拌站、長臂架泵車等。(7)各生產(chǎn)企業(yè)在提高產(chǎn)品的可靠性方面也做了不少的工作，例如在混凝土坍落度 控制要求比較嚴(yán)的場合，攪拌站都配有砂石含水率測定系統(tǒng)， 可以自動(dòng)調(diào)節(jié)水、砂比例, 以保證混凝土質(zhì)量?；炷帘煤捅奂苁交炷帘密囈?/p>

31、般配置了有線遙控或無線遙控，以 有效的掌握混凝土攪拌運(yùn)輸車的運(yùn)行，有的商品混凝土供應(yīng)站還配備了GPS系統(tǒng)。(8)混凝土泵隨車排量實(shí)時(shí)計(jì)量系統(tǒng)和智能化監(jiān)控系統(tǒng)等方面，將成為下一代混凝 土泵或泵車的標(biāo)志性功能。自1993、1994年基建高峰期之后，國內(nèi)有幾十家企業(yè)開始生產(chǎn)混凝土泵，但到今天， 只有十幾家廠家的年產(chǎn)量能超過25臺。競爭激烈的市場迫使主要生產(chǎn)廠家千方百計(jì)地 采用國際上先進(jìn)的混凝土泵技術(shù)，以便在競爭中占據(jù)有利地位。對于使用者來說泵本身的 技術(shù)含量不易掌握，而更注意混凝土泵的可靠性以及對混凝土的適應(yīng)性。因此混凝土適應(yīng)性和泵送可靠性才是國產(chǎn)混凝土泵技術(shù)上最優(yōu)先考慮的問題。3.國內(nèi)混凝土泵目前

32、存在的一些問題：(1)布料桿的技術(shù)含量較高，幾乎都依賴進(jìn)口，只有數(shù)量很少的生產(chǎn)廠家掌握布 料桿的生產(chǎn)制造技術(shù)；(2)大部分企業(yè)僅僅停留在進(jìn)行技術(shù)引進(jìn)消化吸收和二次開發(fā)水平上，缺乏產(chǎn)品 的進(jìn)一步創(chuàng)新。縱觀國內(nèi)混凝土泵車行業(yè)產(chǎn)品技術(shù)狀況，基本上還是靠國外廠家配套， 國內(nèi)組裝而發(fā)展起來的產(chǎn)品。相當(dāng)一部分廠家由于自身技術(shù)水平的限制，產(chǎn)品更新和開 發(fā)滯后，產(chǎn)品多年一貫制，品種規(guī)格較少，技術(shù)含量較低，仿制產(chǎn)品多、名牌產(chǎn)品少， 有專利和特色的產(chǎn)品以及能出口創(chuàng)匯的產(chǎn)品更少。我國混凝土泵車在產(chǎn)品開發(fā)和制造技術(shù)等方面，與國外公司如普茨邁斯特、施維英公司相比仍然存在差距。(3)產(chǎn)品雷同、規(guī)格不全。新產(chǎn)品開發(fā)的機(jī)種和

33、方式各企業(yè)大體相似，大多是跟 在別人后面模仿，真正擁有專利和自主知識產(chǎn)權(quán)的東西不多。同其他機(jī)械行業(yè)一樣，混 凝土機(jī)械行業(yè)同樣存在著重復(fù)生產(chǎn)狀況，導(dǎo)致生產(chǎn)過剩、銷售不暢，以降價(jià)作為促銷的 手段，從而導(dǎo)致微利甚至無利可圖。與此同時(shí)，國產(chǎn)車、泵、站等大型設(shè)備均存在著品 種單一、規(guī)格不全等狀況。(4)與國外差距明顯。比如混凝土泵車主要關(guān)鍵件如臂架、主泵等也是依賴進(jìn)口， 我國尚未有與該產(chǎn)品相匹配的汽車專用底盤，依賴的都是進(jìn)口的奔馳、沃爾沃、五十鈴 等價(jià)格較高的底盤產(chǎn)品，限制了該產(chǎn)品的進(jìn)一步發(fā)展；再則比如國外混凝土攪拌站(樓)主要體現(xiàn)了其機(jī)電一體化技術(shù)，具微機(jī)控制技術(shù)成熟可靠，物料的配比、容量變更控制 十

34、分準(zhǔn)確；有些攪拌站(樓)還增加了攪拌機(jī)動(dòng)態(tài)負(fù)荷監(jiān)測、混凝土物料稠度控制、除塵、 消聲、廢水處理等裝置；混凝土泵送技術(shù)日臻成熟，最大水平泵送距離達(dá)4000m泵送量達(dá)180m3/h;產(chǎn)品多功能性增強(qiáng)。我國的混凝土攪拌及輸送機(jī)械盡管性能有了較大提 高，但在可靠性等方面與國外相比還有不小差距，主要體現(xiàn)在配套電器、液壓、氣動(dòng)元 件等方面問題較多。綜合以上分析，由于國家繼續(xù)實(shí)行積極的宏觀經(jīng)濟(jì)政策， 通過加大交通運(yùn)輸、能源、 電力和水利水電等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的投資力度來保證國民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)增長，特別是國家 散裝水泥發(fā)展“十五”規(guī)劃、公路工程施工總承包企業(yè)資質(zhì)等級標(biāo)準(zhǔn)的頒布， 對混凝土機(jī)械市場規(guī)模的不斷擴(kuò)大和混凝土

35、泵車的發(fā)展將起到積極的推動(dòng)作用。1.3 本課題研究內(nèi)容及意義本課題研究的內(nèi)容經(jīng)過前期充分而詳細(xì)地準(zhǔn)備工作，最終確定了本課題地主要研究方向，即主要對混 凝土泵地排量計(jì)算、S閥地選擇、液壓缸地設(shè)計(jì)計(jì)算等進(jìn)行了相應(yīng)地研究。由于本課題 是在大家互相合作地基礎(chǔ)上共同完成的。本文主要研究的內(nèi)容為以下幾個(gè)方面：(1) 了解國內(nèi)外混凝土泵車的發(fā)展概況，結(jié)構(gòu)和工作原理，簡單的分析了泵送阻 力以及混凝土攪拌物在直管、彎管、錐管的輸送管道中一些壓力變化及損失情況，為以 后研究計(jì)算方案提供了分析途徑。(2)從混凝土泵的結(jié)構(gòu)、工作原理、混凝土的流動(dòng)特性以及壓力變化等方面入手， 初步建立了混凝土泵排量的基本數(shù)學(xué)模型。 從

36、而通過計(jì)算進(jìn)一步得到了混凝土泵的泵送阻力、攪拌阻力、擺動(dòng)阻力以及混凝土泵流量，所要求電機(jī)的功率、混凝土缸直徑等數(shù) 值。(3)對混凝土泵車的車架、導(dǎo)向輪及外罩部分進(jìn)行了相應(yīng)的改進(jìn)。1.4.2本課題研究的意義隨著各類工業(yè)、民用基礎(chǔ)建設(shè)的大發(fā)展，我國國產(chǎn)和進(jìn)口的混凝土泵或泵車數(shù)量不斷增 加，并且使用方式也發(fā)生著變化。為提高施工效率、避免施工擾民，混凝土攪拌是在攪 拌站進(jìn)行，每次的施工都是在不同的地點(diǎn)進(jìn)行，通常攪拌站和施工地點(diǎn)距離較遠(yuǎn)，中間 混凝土的運(yùn)輸環(huán)節(jié)是通過混凝土攪拌運(yùn)輸車完成?；炷翑嚢琛⑦\(yùn)輸和施工方也常為三 個(gè)不同的單位，建筑機(jī)械租賃業(yè)中因信息不對稱處于劣勢的一方，施工用戶方，提出急 需混凝

37、土泵排量測量系統(tǒng)來彌補(bǔ)這方面的不足。同時(shí)，在混凝土泵或泵車運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測、 施工管理和施工質(zhì)量、泵車質(zhì)量的評價(jià)方面也存在著對排量計(jì)量系統(tǒng)的需求。根據(jù)科技文獻(xiàn)查新，目前國內(nèi)外還沒有任何真正意義上的混凝土泵排量測量方法， 現(xiàn)有的一些測量方法都有很大的局限性， 僅僅是對混凝土泵排量的粗略計(jì)算?，F(xiàn)有探索、 試驗(yàn)中的技術(shù)方案則存在著公認(rèn)的測量方法問題，測量精度不能滿足實(shí)際的需要。要成 功地研發(fā)混凝土泵排量測量系統(tǒng)，首先要解決與測量精度要求相適應(yīng)的測量方法問題， 實(shí)現(xiàn)較高精度混凝土泵排量測量主要存在的困難有 ：(1)混凝土泵在傳輸介質(zhì)改變、出口壓力變化、液壓系統(tǒng)壓力波動(dòng)等方面都有比 較復(fù)雜的工況。一般的混凝

38、土拌合物接近于賓哈姆體， 不同比例不同性狀的沙、石、水、 水泥拌合物的流變狀態(tài)不同，它們對泵的反作用力也不同。(2)混凝土拌和物骨料間存在的間隙、空氣等因素造成物料具有一定程度的可壓 縮性，并且混凝土的流動(dòng)性差等因素形成混凝土在吸料的過程中不能充滿整個(gè)混凝土 缸。施工過程中工況條件復(fù)雜，不同輸送高度和輸送距離造成出口壓力的不同，有可能 增加準(zhǔn)確測量的難度。作為動(dòng)力源的液壓系統(tǒng)與泵輸送的工作過程有著密切的聯(lián)系，其 工作壓力的變化也可能影響到測量精度。這些問題都需要從測量原理和測量方法上加以 解決。(3)混凝土泵在泵送混凝土?xí)r，存在振動(dòng)沖擊強(qiáng)烈、缸體封閉、混凝土凝結(jié)等問題， 對檢測傳感器在原理、結(jié)

39、構(gòu)、安裝、維護(hù)方面的適應(yīng)性提出了苛刻的要求?；炷帘没虮密嚺帕繙y量技術(shù)已成為建筑施工設(shè)備中的一項(xiàng)魚待解決的工程實(shí)際 應(yīng)用技術(shù)問題，隨泵或泵車的排量測量裝置及控制系統(tǒng)、統(tǒng)計(jì)管理系統(tǒng)的開發(fā)等，被國因此本課題研究內(nèi)外主要建筑機(jī)械生產(chǎn)企業(yè)視為新一代混凝土泵或泵車的標(biāo)志性功能, 的內(nèi)容具有很大的實(shí)際工程應(yīng)用價(jià)值。因此本課題研究第二章泵的原理2.1混凝土泵的類型和基本結(jié)構(gòu)混凝土泵作為混凝土泵車的心臟部分，關(guān)系到泵車的總體技術(shù)性能和技術(shù)參數(shù)，混凝土 泵的結(jié)構(gòu)類型很多，可以按驅(qū)動(dòng)形式、組裝形式、活塞性能、分配閥類型等結(jié)構(gòu)形式講 行劃分，現(xiàn)有的混凝土泵的結(jié)構(gòu)類型如圖1.4所示5。按驅(qū)動(dòng)型式分機(jī)械式（事皆過大，逐

40、步海汰）j油壓式液壓式水壓式，擠壓式隔膜式I氣式按蛆裝型式分按活塞性能分,家車（假凝土泵安裝在汽車上）.移動(dòng)式推車泵（混款土系安裝在推車上;I帶布料桿的泵車L固定式（橇凝土聚安裝在工地的固定地點(diǎn)（單活塞（單式 田.雙活塞（雙缸）式直徑 150、2aomm;300 - dOOrn沖程 SOOQnvn按混凝 I 土泵陶類型分轉(zhuǎn)動(dòng)式分配閥用板式分配W管形分配禺 雨按郭分配閩Lr圖14混凝土泵的類型其中，液壓活塞式混凝土泵是應(yīng)用最多的一種混凝土泵，也是今后混凝土泵的發(fā)展 主流，目前各國混凝土泵企業(yè)生產(chǎn)的絕大多數(shù)皆為液壓活塞式混凝土泵。液壓活塞式混凝土泵的種類雖然很多，但是他們的基本組成部件是相同的，如

41、目前國內(nèi) 應(yīng)用較多的一種拖式混凝土泵，它主要由分配閥及料斗、推送機(jī)構(gòu)、液壓系統(tǒng)、電氣系 統(tǒng)、機(jī)架及行走裝置、潤滑系統(tǒng)、罩殼及輸送管道等組成。以閘板閥式混凝土泵為例， 其結(jié)構(gòu)如圖1.5所示5 O對于拖式混凝土泵車，則由底架總成、汽車底盤、混凝土泵送 單元等幾個(gè)部分組成。.汽車底盤泵車的汽車底盤一般采用帶駕駛室的二類汽車底盤。泵車的上車部分安裝在汽車底盤 上，底盤與上車部分的尺寸規(guī)格要求配套，泵送部分與臂架部分通過底盤取力裝置由底 盤提供動(dòng)力。.底架總成由底架結(jié)構(gòu)、前后支腿結(jié)構(gòu)及液壓油缸組成的整體，在泵車上起支撐上部混凝土缸 以及儀器并將混凝土缸以及其他儀器的自重載荷、工作載荷及其他附加載荷傳至地

42、面的 作用。泵車支腿由液壓油缸驅(qū)動(dòng)，可以伸縮和偏擺。當(dāng)泵車處于行使?fàn)顟B(tài)時(shí)，前后支腿 均收回，泵車上車旋轉(zhuǎn)部分的自重載荷通過底架結(jié)構(gòu)傳到汽車底盤上，再通過輪胎作用 到地面上；當(dāng)泵車處于作業(yè)狀態(tài)時(shí)，泵車的四個(gè)支腿伸出，通過液壓油缸的作用與地面接 觸，并使輪胎與地面分離，泵車上車旋轉(zhuǎn)部分的自重載荷、工作載荷、其它附加載荷以 及下車非旋轉(zhuǎn)部分的自重載荷均通過底架結(jié)構(gòu)和支腿傳到地面。.混凝土泵送單元圖15拖式混凝土泵1料斗12-集成閥組；3油箱h 4一操作盤工5一冷卻器；6-電器柜：7水泵, 8-后支腳；9一車橋；10 一車架；II 一排出量手輪；12 一前支腳：13 導(dǎo)向輪由泵送機(jī)構(gòu)、料斗、分配機(jī)構(gòu)、

43、攪拌機(jī)構(gòu)等部件組成的整體，將符合要求的混凝土 通過管道連續(xù)地輸送到混凝土澆注施工現(xiàn)場，在泵車上起壓力輸送混凝土的作用356混凝土泵的工作原理目前的液壓活塞式混凝土泵大多采用液壓雙缸的形式，其兩個(gè)液壓油缸交替工作， 使混凝土的輸送工作比較平穩(wěn)、連續(xù)，而且排量也大為增加，充分利用了原動(dòng)機(jī)的功率, 是現(xiàn)在應(yīng)用最為廣泛的混凝土泵形式。其工作原理根據(jù)分配閥和控制方式的不同也有所 不同，但其主要區(qū)別在換向動(dòng)作的實(shí)現(xiàn)上。下面以“s”型管閥式混凝土泵為例，介紹其工作原理，如圖1.6所示4-8。1014圖1.6泵送原理2-主油缸；3 一水箱；4一換向開關(guān)：5、6-混凝土缸； 7、8一混凝土缸活塞：9一料斗：10

44、分配閥；11一擺臂：13擺動(dòng)油缸：14 一出料口混凝土缸活塞(7, 8 )分別與主油缸(1,2)活塞桿相連，在主液壓缸壓力油的作用下作 往復(fù)運(yùn)動(dòng)，一個(gè)混凝土缸活塞前進(jìn)，另一個(gè)混凝土缸活塞則后退：混凝土缸出口與料斗連 通，分配閥一端接出料口，另一端口通過擺動(dòng)油缸推動(dòng)擺臂在兩混凝土缸口左右擺動(dòng)， 實(shí)現(xiàn)分別與兩個(gè)混凝土缸的連通。泵送混凝土?xí)r，在主液壓缸壓力油的作用下，混凝土 缸活塞7前進(jìn)，混凝土缸活塞8后退，同時(shí)在擺動(dòng)油缸作用下，分配閥10與混凝土缸5 連通，混凝土缸6與料斗9連通。這樣混凝土缸活塞8后退，便將料斗9內(nèi)的混凝土吸 入混凝土缸；混凝土缸活塞7前進(jìn)，將混凝土缸內(nèi)的混凝土經(jīng)過分配閥從出料口

45、 14送出。 當(dāng)混凝土缸活塞后退至行程終端時(shí)，主油缸 1,2換向，同時(shí)擺動(dòng)油缸11,12換向，使分 配閥10與混凝土缸6連通，混凝土缸5與料斗9連通，這時(shí)混凝土缸活塞7后退，8前 進(jìn)。如此循環(huán)，從而實(shí)現(xiàn)連續(xù)泵送。當(dāng)混凝土泵發(fā)生堵管現(xiàn)象或需要停機(jī)時(shí)，應(yīng)該把輸送管道中的混凝土抽回。這種情 況下通過反泵操作，使處于吸入行程的混凝土缸與分配閥連通，處于推送行程的混凝土 缸與料斗連通，從而將輸送管道中的混凝土抽回料斗，如圖 1.7所示，其中箭頭方向代表混凝土流動(dòng)方向圖L7正反泵工作狀態(tài)正泵(b)反泵混凝土泵分配閥液壓活塞式混凝土泵均具有分配閥，它在混凝土泵中是一個(gè)關(guān)鍵部件，位于料斗、 混凝土缸和輸送管三

46、者之間，協(xié)調(diào)各部件動(dòng)作的機(jī)構(gòu)，因而直接影響混凝土泵的使用性 能(如堵管問題、輸送效率以及工作可靠性等)，而且也直接影響混凝土泵的整體設(shè)計(jì)。 縱觀國內(nèi)外生產(chǎn)的各種類型的混凝土泵，它們所不同的只是采用了不同類型的分配閥。 結(jié)構(gòu)簡單、流道合理的分配閥將大大提高整機(jī)的性能，各國都將分配閥作為關(guān)鍵技術(shù)進(jìn) 行研究。對于單缸的混凝土泵，分配閥應(yīng)該具有二位三通的基本性能(二位一吸料或排料：三通一通料斗、混凝土缸及輸送管)。對于雙缸的混凝土泵，兩個(gè)混凝土缸共用一個(gè)料斗，當(dāng)它們分別處于吸入和排出行 程時(shí)，處于吸入行程的混凝土缸把混凝土吸入；而處于排出行程的混凝土缸把混凝土推送 到輸送管中去。所以這種分配閥須具有二

47、位四通(四通一料斗、混凝缸1,混凝土缸2和輸 送管)的性能?；炷帘门c常見的油、氣和水泵不同，它輸送的是具有特殊性能的混凝土拌合物。所以對分配閥的設(shè)計(jì)一月有以下特殊的要求：(1)良好的吸料、排料性能；(2)良好的密封性；(3)良好的耐磨性；(4)換向動(dòng)作靈活、可靠。止匕外，還要求分配閥的結(jié)構(gòu)應(yīng)該簡單，便于加工，良好的排除阻塞性能。當(dāng)分配閥 置于料斗中時(shí)，要保證攪拌葉片不要有死角，確保有良好的攪拌性，還應(yīng)使料斗的離地高度低一些，便于攪拌運(yùn)輸車的卸料等。分配閥的種類很多，而且在不斷的發(fā)展和創(chuàng)新， 下面簡要介紹幾種比較典型的分配閥。.蝶形分配閥從料斗到混凝土缸與輸送管之間的通道上設(shè)置一個(gè)碟形板，由于

48、碟形板的翻動(dòng)，使 混凝土獲得不同的通道，蝶形分配閥有垂直軸式及水平軸式。.管形分配閥在混凝土缸與輸送管之間設(shè)置一擺動(dòng)管件來完成混凝土的吸人和排出作業(yè)。管形閥一般置于料斗中，管閥本身就是輸送管的一部分，它一端與輸送管接通，另一端可以擺 動(dòng)，管口交替對準(zhǔn)置于料斗后壁的混凝土缸口，進(jìn)行排料。管式分配閥從結(jié)構(gòu)上可分為 立式和臥式兩類；而從形狀上看可分為S型、C型和裙型等幾種類型。.閘板式分配閥靠快速往返運(yùn)動(dòng)的閘板，周期性的開閉混凝土缸的進(jìn)料口和出料口，從而切換混凝 土在料斗和混凝土缸之間的流向，實(shí)現(xiàn)混凝土的反復(fù)泵送。閘板式分配閥的種類很多， 有平置式、斜置式和擺動(dòng)式等幾種主要型式。圖1.8 S型管閥I

49、一柱塞缸球座；2一擺桿；3一鎖緊片；4一夾緊螺釘；5高速螺釘；6一眼睛板；7一切割環(huán)：8S管體；9一接管；10一軸承套；11-吊運(yùn)孔；12-擺動(dòng)軸t 13密封圈；14一軸承套；15橡膠彈簧本試驗(yàn)的混凝土泵車采用的是管形分配閥中的 S型，以下僅對S型分配閥做介紹。S型管閥是目前應(yīng)用比較廣泛的分配閥，如圖 1.8所示4-8,它是一種臥式管形分配閥。S管閥的管體有變徑和不變徑兩種形式，圖1.8所示為變徑S管閥，具特點(diǎn)是可以 靠混凝土的壓力推動(dòng)密封環(huán)自動(dòng)密封管口，密封性能好，使混凝土泵具有較強(qiáng)的輸送能 力，而且流道通暢，不易阻塞。但不變徑 S管閥閥體的沖擊小、阻力小、磨損小、流動(dòng) 順暢，從而使成本降低

50、。S管閥的擺動(dòng)油缸可以設(shè)置在料斗的后方， 也可以設(shè)置在料斗的前方，本試驗(yàn)的泵 車是設(shè)置在料斗的后方。后置式擺動(dòng)油缸利用擺動(dòng)軸水平伸入料斗中與閥體連接，推動(dòng) 閥體擺動(dòng)，但擺動(dòng)軸與閥體連接形成的屏障影響混凝土的流動(dòng)，影響泵的吸入效率；前置式擺動(dòng)油缸則去掉了擺動(dòng)軸和其支承，泵的吸料性能大為提高，而且安裝維護(hù)方便。由 于在分配閥驅(qū)動(dòng)油缸的極限位置設(shè)有緩沖器，所以盡管換向迅速，沖擊卻很小。結(jié)構(gòu)中 料斗底部的形狀與攪拌葉片運(yùn)動(dòng)軌跡及 S管擺動(dòng)軌跡一致，S管體下部設(shè)刮板，防止料 斗底部積料：同時(shí)料斗底部向混凝土缸出口方向傾斜，改善了其混凝土缸吸料的性能。2.4液壓系統(tǒng)目前混凝土泵液壓系統(tǒng)主要有以施維英公司為

51、代表的閉式系統(tǒng)和普茨邁斯特公司 為代表的開式系統(tǒng)之分。一.開式系統(tǒng)開式系統(tǒng)的特點(diǎn)為：系統(tǒng)較為簡單、油箱容積較大、系統(tǒng)散熱條件較好，但系統(tǒng)容 易滲入空氣，由于采用換向閥換向，系統(tǒng)容易產(chǎn)生壓力沖擊、能耗較大。由于泵是從油 箱吸油的，而柱塞泵的自吸能力很差，所以油泵吸油口容易產(chǎn)生氣穴，因此，泵的允許 轉(zhuǎn)速較低，開式系統(tǒng)一般適用于小功率液壓系統(tǒng)。開式系統(tǒng)油泵從油箱吸油，輸送到換向閥，分配到兩個(gè)油缸交替動(dòng)作，油缸回油通 過換向閥返回油箱。由于斜盤柱塞泵的自吸性很差，所以開式系統(tǒng)的原動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速不允許 太高，通常不超過1800R/MIN,這就限制了油量流量，也就限了混凝土排量。為了達(dá)到 額定排量，可以選用大規(guī)

52、格的主油泵，也可以選用帶補(bǔ)油泵的開式油泵，這兩種方法都 會(huì)增加成本。開式回路存在壓力沖擊的問題，而且比閉式系統(tǒng)更嚴(yán)重，閉式系統(tǒng)采用泵換向，斜 盤通過“零位”，可以有效解決沖擊。而開式系統(tǒng)采用閥換向，大流量液動(dòng)閥在高速切 換時(shí)所產(chǎn)生的壓力沖擊非常劇烈而復(fù)雜。如何改善閥的換向性能是使用開式系統(tǒng)廠家的 主要研究工作。通常換向閥的閥體不便必動(dòng)，而是在閥芯上下功夫，例如在軸肩上倒角、 開坡口、開卸荷槽、月牙槽等等調(diào)節(jié)閥開度變化曲線，以改善性能。開式系統(tǒng)的另一個(gè)難點(diǎn)在于主油泵排量控制，這是一個(gè)既簡單又復(fù)雜的問題。復(fù)雜的程度取決于對產(chǎn)品性能的要求程度。如果產(chǎn)品的排量小，混凝土出口壓力低，可以不 作任何外部控

53、制，只由工作壓力直接調(diào)整排量。如果需要調(diào)整主油泵出口排量，特別是 需要從零到最大排量的無級調(diào)節(jié)，則必須使用一個(gè)具有相應(yīng)功能的主油泵，再附加一個(gè) 提供伺服壓力的齒輪泵，以及一個(gè)減壓閥。通過減壓閥調(diào)整進(jìn)入主油泵伺服缸的油壓來 調(diào)節(jié)斜盤擺角從而調(diào)節(jié)排量。二.閉式系統(tǒng)閉式系統(tǒng)的特點(diǎn)為：系統(tǒng)較為復(fù)雜，由于油液是閉式循環(huán)，因此系統(tǒng)的散熱條件較差， 但油箱的容積較小，由于閉式回路中的油液都有一定的壓力，因此空氣不易進(jìn)入管路， 且系統(tǒng)較為干凈，且油泵允許的轉(zhuǎn)速較高。由于閉式系統(tǒng)一般采用雙向變量柱塞泵換向, 因此換向沖擊小，節(jié)能效果好，但系統(tǒng)造價(jià)高，適用于大功率液壓系統(tǒng)。國內(nèi)閉式產(chǎn)品廠家均采用分離油路，即一個(gè)主

54、油泵為泵送油缸供油，一個(gè)恒壓油泵 加蓄能器為擺動(dòng)油缸供油，前一個(gè)回路是閉式，后一個(gè)回路是開式回路，所以有些用戶 稱之為“半開半閉”系統(tǒng)。主泵送回路上體現(xiàn)了閉式系統(tǒng)特點(diǎn)。在閉式系統(tǒng)中作為一個(gè)封閉的管路，工作液在其中高速高壓流動(dòng)，系統(tǒng)很容易發(fā)熱，必 須由一個(gè)補(bǔ)油泵吸入油箱中的冷油補(bǔ)充入系統(tǒng)，由低壓限壓閥釋放系統(tǒng)中的熱油。同時(shí) 補(bǔ)油泵提供的油流通常作為伺服油用來控制油泵的排量。這樣，補(bǔ)油泵的限定壓力與低 壓閥的開啟壓力（也就是油泵回油口壓力）之間存在著復(fù)雜而微妙的關(guān)系。閉式系統(tǒng)中 的四大難題：液壓沖擊、最高泵送速度降低、油溫過熱、回油吸空，通常都是因?yàn)閮蓚€(gè) 壓力協(xié)調(diào)不當(dāng)引起的。閉式系統(tǒng)中的主油泵通常

55、都是雙向變量泵，斜盤擺角可從“正最大”一零一“負(fù)最 大”。當(dāng)油缸換向停頓時(shí)，斜盤擺角也可以迅速減小到零，然后反方向擺動(dòng)，這樣也可 以減小壓力沖擊，實(shí)現(xiàn)所謂“零沖擊換向”第三章混凝土泵主參數(shù)的設(shè)計(jì)計(jì)算混凝土泵的設(shè)計(jì)要求混凝土泵的技術(shù)特性本混凝土輸送泵，擬以電動(dòng)機(jī)為驅(qū)動(dòng)力、采用液壓驅(qū)動(dòng)的活塞式結(jié)構(gòu)、以 S管閥 為分配閥；為滿足用戶的實(shí)際需求，要求其混凝土輸送的最大流量約 68m每小時(shí)，最大 輸送壓力15MPa本泵機(jī)有三大機(jī)構(gòu)需要采用液壓傳動(dòng)：(1)泵送機(jī)構(gòu)該機(jī)構(gòu)為往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，行程短，直選用活塞缸為執(zhí)行元件，為與 2個(gè)混凝土缸相對 應(yīng)，作為主油缸的活塞缸需要2個(gè)。(2)擺動(dòng)機(jī)構(gòu)該機(jī)構(gòu)斷續(xù)地驅(qū)動(dòng) S

56、管閥快速完成擺動(dòng)動(dòng)作，要求擺動(dòng)平衡、迅速，直選用 2個(gè)單 作用、柱塞式液壓缸為執(zhí)行元件。(3)攪拌機(jī)構(gòu)該機(jī)構(gòu)作連續(xù)的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，且轉(zhuǎn)速低，宜選用 2個(gè)低速液壓馬達(dá)為執(zhí)行元件。各執(zhí)行元件的動(dòng)作順序要求各執(zhí)行元件間的動(dòng)作必須協(xié)調(diào)，特別是泵送與擺動(dòng)之間的動(dòng)作更是如此。只有當(dāng)泵 送主油缸達(dá)到或接近其行程終點(diǎn)時(shí)，擺閥油缸才能開始動(dòng)作；也只有當(dāng)擺閥油缸將分配 閥擺動(dòng)到位的瞬間，泵送主油缸才能換向泵送；并且擺閥油缸的動(dòng)作過程必須迅速、有 力(擺動(dòng)時(shí)間須小于0.3s)。泵送主油缸與擺閥油缸的動(dòng)作循環(huán)必須自動(dòng)完成；每 1分 鐘應(yīng)完成2430個(gè)工作循環(huán)。攪拌系統(tǒng)采用獨(dú)立工作方式，自動(dòng)控制。混凝土泵的工作環(huán)境泵機(jī)主要

57、在室外的建筑工地作業(yè)，所處的環(huán)境非常惡劣，如環(huán)境溫度高或低，灰塵 多，空氣潮濕等。必須采取一定的防污染和降溫措施?；炷帘玫幕拘阅芤蟊颈脵C(jī)采用低壓大排量和高壓小排量兩種輸送方式。根據(jù)實(shí)際需求，初步確定其基 本的性能參數(shù)如下：(1)高壓小排量方式時(shí) 混凝土最大輸出壓力不小于15.0MPa;混凝土最大輸送量不小于45m/h ;(2)低壓大排量方式時(shí)混凝土最大輸出壓力不小于11.0MPa;混凝土最大輸送量不小于68.0m3/h ;(3)最大理論輸送距離：對于小150的輸送管：水平距離不小于700米；垂直距離不小于200 米；對于小125的輸送管：水平距離不小于600米；垂直距離不小于180 米；

58、本設(shè)計(jì)要求水平輸送距離為1200米，垂直輸送距離為600米。(4)水泥塌落度；823cm(5)主油缸行程：200X1600(6)輸送管參數(shù)：對于直徑為45mme骨料有內(nèi)徑為125mmi輸送管，對于直徑為65mm 的骨料用內(nèi)徑為150mlmJ輸送管。(7)液壓系統(tǒng)最大壓力為32MPa(8)外形尺寸；6.2mX2.132mX2.216m(9)管件錐管：1米垂直管；260米彎管：2個(gè)軟管；10米混凝土泵的工況分析泵送阻力計(jì)算混凝土泵送阻力可以根據(jù)式3-1得到：“r，+二1也3-1其中:v管內(nèi)流速，m/s ；其中V = Q%d；d配管直徑，m ；Qc泵送混凝土流量，口/;同一單位為巾）； hi sK1

59、混凝土粘著系數(shù)，& =（3 O.IS） X 104cM%）;KK二混凝土速度系數(shù),s混凝土坍落度，cm ；R5X4V二麗向L92既泵送阻力為：P-；= (22 + 32 X 192) X104 X 600/0125 = 4.0MPa考慮到實(shí)際布管的情況和計(jì)算公式所存在的誤差，不妨取泵送過程中實(shí)際的最大阻力為 _= 9.0MPa攪拌阻力計(jì)算根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)表明，考慮到各種可能情況的出現(xiàn)，攪拌軸的最大阻力矩應(yīng)滿足下式要求：擺動(dòng)阻力計(jì)算泵機(jī)采用S管閥為分配閥，根據(jù)第三章 S管閥動(dòng)力分析，它在擺動(dòng)過程中主要受 六種阻力矩的作用：S管在擺動(dòng)過程中，其側(cè)面受混凝土物料直接作用而產(chǎn)生與擺動(dòng)方向相反的阻 力矩M1

60、; TOC o 1-5 h z S閥在擺動(dòng)過程中，產(chǎn)生的混凝土物料之間的剪切阻力矩M2;S管擺動(dòng)的慣性阻力矩M3;S管擺動(dòng)的空載靜阻力矩M4;S管擺動(dòng)過程中，耐磨環(huán)與雙孔耐磨板接觸面泵送切換開始的摩擦阻力矩M5;S管擺動(dòng)過程中，耐磨環(huán)切斷混凝土缸中混凝土料流的剪切阻力矩M6?？傋枇貫椋?s Mfj參考有關(guān)數(shù)據(jù)：對排量為60m/80ij/的混凝土泵，其阻力矩可高達(dá)h 41000350CN - m,在此取泵機(jī)的擺動(dòng)阻力矩為 6500N - m。3.3系統(tǒng)主要參數(shù)的確定液壓系統(tǒng)的主要參數(shù)包括壓力、流量和功率。首先選擇系統(tǒng)工作壓力（設(shè)計(jì)壓力），并 按泵送阻力和選定的工作壓力計(jì)算液壓執(zhí)行元件的主要幾何