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混凝土输送泵设计(含源文件),混凝土,输送,设计,源文件
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毕业设计任务书 学院 专业年级 学生姓名 任务下达日期 ： 年 月 日 毕业设计日期： 年 月 日至 年 月 日 毕业设计题目： 混凝土输送泵 设计 毕业设计专题题目： 毕业设计主要内容和要求： 设计一台矿用混凝土输送泵，已知： 生产能力 5m3/h， 泵送 压力 绘制 相关设计图纸 3 张左右（ 0 号） ； 按学校统一要求 编写 设计说明书，说明书正文 70 页左右 ； 中文摘要 400 字左右； 英文翻译 3000 字左右； 参考文献 20 篇左右（其中外文文献 2 篇）。 院长签字： 指导教师签字： 毕业设计指导教师评阅书 指导教师评语 （基础理论及基本技能的掌握； 独立解决实际问题的能力； 研究内容的 理论依据和技术方法；取得的主要成果及创新点； 工作态度 及工作量；总体评价及建议成绩；存在问题； 是否同意答辩等）： 成 绩： 指导教师签字： 年 月 日 毕业设计评阅教师评阅书 评阅教师评语 （ 选题的意义； 基础理论及基本技能的掌握；综合运用所学知识解决实际问题的能力；工作量的大小；取得的主要成果及创新点；写作的规范程度；总体评价及建议成绩；存在问题； 是否同意答辩等 ）： 成 绩： 评阅教师签字： 年 月 日 毕业设计评阅教师评阅书 评阅教师评语 （ 选题的意义； 基础理论及基本技能的掌握；综合运用所学知识解决实际问题的能力；工作量的大小；取得的主要成果及创新点；写作的规范程度；总体评价及建议成绩；存在问题； 是否同意答辩等 ）： 成 绩： 评阅教师签字： 年 月 日 毕业设计答辩及综合成绩 答 辩 情 况 提 出 问 题 回 答 问 题 正 确 基本 正确 有一般性错误 有原则性错误 没有 回答 答辩委员会评语及建议成绩： 答辩委员会主任签字： 年 月 日 学院领导小组综合评定成绩： 学院领导小组负责人： 年 月 日 he to of is a of it is to of of in of be to of of to of To to of of as to in if in is to in of is to at in of of o be so is of to of of is up of to is by a of so if a of of be be on be of a In of or of or to it is is on by in of a as ay to be in of to of a as of of of LC as C in a of s in on In 003 to 58a is a of 58to on CD so to of as a 002of in of be 999 a be in s is of LC in of is o In to of on to a it is of If of of in If to as on is to of be to at of is to r so In to in on a on of is as of or of of to to If s so of to by is to If we to a we be of or in of at of of of of be as of be on a of in of is a of a in in (1), is of a of by of to ), of is to a in in to or by of as so at by in of In to of in of be in C 2), of of of of on to of a on a of to a of to be at be in to is In of in of in by of a to to is of ap is of at is to or in to re be (2) a is to of of in to as a so it is to Of in of so is of 80 V is an is 茨麦斯特 409a 380 V AC at 4 V in of or on 00so to to of to it of in of is of is to by a of is to a a in a be to of 机 , at of be in as of as in on a of to in of in by a to be in to on in no on 00of be to of at be to to 混凝土泵车的其他系统 混凝土泵车的其他系统主要是指它的电气控制系统、润滑系统合清洗系统。 其中电气控制系统是泵车的一个十分重要的组成部分，它直接涉及到泵车的可操控性能和应用的难易程度。特别是泵车工作时所涉及的空间范围非常大，布料杆可以伸出几十米甚至更远到浇注点，以及控制大到泵送的启动停止，排量的增减，臂架的移动、转向，小到支腿的选位支撑，工作范围的警示标志等，都要达到协调统一、步调一致，如果没有电气控制系统得出色发挥是很难完成的。 在混凝土泵车的结构组成方面，最主要的是液压泵送机构，这套系统在工作中不乏高速 度、高频率运动的部件，它们的正常运转必须要有润滑系统的辅助和支持才能得以持续，所以润滑系统也是必不可少的一环，而润滑系统工作的好坏更关系到整车的使用寿命。 清洗系统的设置是和混凝土泵车的工作性质和环境息息相关的，混凝土的特点是在一定时间后自然凝结硬化且变化过程不可逆，所以如果泵车停机一段时间而没有进行及时的清理，料斗、输送管路就会被凝结的混凝土封住，后果将不堪设想，而泵车上其他被混凝土污染了的部位也会受到很大的损失。鉴于此，混凝土泵车一般都配备空气压缩机或自带水箱的清洗系统，每逢工作完毕或停机一段时间时，都 要进行及时的清洗。对于泵车来说，这一点是至关重要。 混凝土泵车的电器控制系统是根据该泵车所采用的液压系统的形式而决定的，目前混凝土泵车的液压系统大都采用单回路或双回路开式系统、双回路闭式系统等控制方式来实现。当混凝土泵车的液压系统确定以后，相应的电气控制系统放案才能确定。 混凝土泵车电气控制系统得控制方式目前主要有五种：机械式、液压式、机电式电器控制式、可编程控制器式、逻辑电路控制式。最早应用的机械式控制方式现在已经被淘汰，由于技术上的原因，最后一种以逻辑电路为核心的控制方式目前也很少用，现在大多是采用可编 程控制器式电器控制系统。 国际上著名的液压件制造公司都有类似的 品提供，如 司的列微控制器就已经成熟地应用在多种工程机械上，日本立时公司的 C 系列 如，在德国施维英公司于2003 年交付中国使用的 混凝土泵车中，配备了独特的维克多系统，这是一种先进的计算机实时监控系统，可以自动监控 整个系统并能够做出诊断，还可以将所有的信息显示在液晶显示屏上，使操作人员轻松地监控到整个系统的运行情况。施维英公司在 2002 年推出的 混凝土泵车上，采用数字比例布料杆控制系统，可以在无干扰的情况下对布料杆进行精确操纵。后面将安排专门的小节对此进行较详细的介绍。 西门子公司最早推出过 用逻辑控制模块， 1999 年初又推出了新一代的 品，可以将编制好的程序在计算机和 间进行传送，编程和使用都比较简单。日本三菱公司、松下电工、德国金钟 本欧姆龙公司和国内一些公司也有类似产品推出，只是叫法不同而已。但从总体来看，类似产品的灵活性和自身的功能不及可编程控制器 ，特别是在混凝土泵车这样较为复杂的控制 电路中，虽然也有类似产品的应用，但是一般还是首选 混凝土泵车上除了安装电气控制系统以完成控制任务之外，还安装有手动控制操纵系统，它也是控制系统的一部分。如果采用机械操纵，一般有杆系操纵机构和软轴操纵机构两种方式。如果将两者进行对比就不难发现，转轴操纵机构有更多的优越性，如布置灵活、传动效率高、过渡接头少而且空行程小、行程调节方便等，所以混凝土泵车的操纵系统主要是选择软轴操纵机构。根据实际需要，在泵车的操纵系统中应该能够实现无级调速操纵，而能够使操纵杆停止在任何一个位置的锁定机构是实现无级调速操纵的关键装置，一般可以选用蝶形弹簧或弹簧板等。为便于操纵，操纵手柄都设计安装在较方便的位置，泵车， 其控制发动机转速的操纵手柄就装在梯子边，操作很方便。 如采用液压操纵，则可直接从泵车的泵送系统中获取液压驱动力，并通过手动液压阀实现操纵。如意大利生产的 凝土泵车、韩国大宇公司生产的混凝土泵车等，都有这种形式的操纵系统。操纵盘一般都是图形指示，易学好懂，可以避免误操作。 操纵系统与电器控制系统相比，所承担的控制任务非常精简明确，结构上更是要简单许多。 要想真正地了解一台混凝土泵车的电气控制系统，首先要了解的不应该是实际泵车的控制机构电气元件的分布，或者其电控操作设备的形式，而是应该最先察看一下泵车的 电气原理图，从最基本的控制原理入手。通过对电气原理图的阅读，可以从整体上了解泵车的电气控制结构组成和功能设置情况，做到心中有数：然后再结合实际泵车的电气元件和控制结构等的分布情况进行分析，就会对泵车的电气控制系统有一个透彻的认识了。所以，对工程技术人员来讲，泵车的电气原理图是非常重要的一份技术文件（在每一台泵车中都含有这份文件）。 (1)、电气原理图 电气原理图的概念简单的说就是：将各种电气元件用一定的符号表示，并按各个元件的动作顺序所绘制的，用以说明电气的图解。 1）、电气原理图的特点 电气系统的主电路与 辅助电路时既分开又有联系地画在同一张图纸上的，主电路一般画在辅助电路的左侧或者上面，主电路用粗线，辅助电路用细线描绘。图中各种电气元件，如接触器、开关按钮等均以未通电、手柄置于零位、未受外力作用、工作机械处于原始位置的情况表示。为了安装以及检修的方便，在电气原理图中元件的连接点线往往都应该标有编号。将电气的线圈、接地分别画在所属的电路中，并将整个电路的电压等级、交、直流回路展开，画成几个独立的部分。 2）、阅读电气原理图的方法 概略了解图纸的作用，把握图纸表现的主题，并围绕这个主题来分析各个电路元件所起的作 用。一张图纸上标注了许多元件、线路、图形符号以及文字符号，对这些符号所代表的意义要熟悉，对照符号检查设备明细表，搞清其名称、型号、规格，要善于将图纸上的抽象符号转化为具体元件。一般来说，在电气原理图中应该是遇到接点去找线路并判断出接点是通还是断。 在电气原理图中，各种接点都是按照起始位置画的，但是在读图时，不能按照图纸所表现的内容选择某一种状态来阅读，在读比较复杂的电气原理图时，使用状态分析图是很有帮助的。 读电气原理图的顺序是：先看主电路，再看辅助电路。看辅助电路一般是从上至下、一行接一行地读，或者一部分 一部分“化整为零”地读，在读图的过程中有个别问题一时难以弄清楚时，可以暂时放下，等到阅读完其他电路之后，可能就清楚了。 （ 2）电源与遥控装置 混凝土泵车的工作动力主要是从泵车发动机获得的，发动机的转到通过连接转轴传到取力器，再带动液压马达和液压泵工作，这一部分不使用电源。但在电气控制系统中，则需要以电力作为驱动力，所以就要为此配电源。当然，在液压控制系统中的各种电磁阀等也是需要电源的。混凝土泵车的电源可以从两个渠道获得，一个是外接的 380V 动力电，另一个是来自泵车的车载电池。如普茨麦斯特 409D 型 泵车的润滑系统中，就配备了一个 380V 交流电源驱动的润滑脂泵，但同时还有 24V 电源的润滑脂泵和液压驱动的润滑脂泵。 混凝土泵车在操作时，由于控制台距离泵送作业面有几十甚至上百米远，所以往往需要多人配合才能完成作业。这种传统的操作方式因所需人员多，功效低，故大大限制了泵车性能的发挥。有线遥控（即电缆遥控、拖缆遥控）装置在生产使用中电缆线经常是事故的主要根源，而且工作分为十分有限。无线遥控装置是通过无线电频率来控制指令，这就完全消除了拖缆遥控所带来的事故隐患，且这种模拟信号遥控技术可靠实用，对发射指令有很高的分 辨率。所以，现在的混凝土泵车在配备有线控制系统的同时，都配备了无线遥控系统和电液比例伺服系统。采用该系统可以最大限度地发挥整机的性能，泵车司机在工作地点驾车定位后，即可以用便携式无线电控制装置依次操作泵车的各个动作，如液压支架的升降、泵车的水平校正、布料杆的左右回转、多级杆的变幅升降等。随着无线电遥控装置在混凝土泵车上的广泛应用，使泵车朝着超高度、大排量的方向发展。 无线电控制系统由发射器和接收器组成，接收器一般装于泵车的侧面，通过一条连接电缆与电控柜相连，发射器由操作人员随身携带。在操作盒上将“近控/远控 ”切换按钮旋转到“远控”位置就可以进行遥控操作，控制的有效距离在无遮挡环境下可大上百米。遥控器在遭受到同频率的无线电干扰时，会自动封锁。此时各种遥控动作停止，必须重新启动后才能恢复遥控功能。这样就可以保证安全操作，避免误操作的发生。 编号： （ ）字 号 本科生毕业设计 题目： 姓名： 学号： 班级： 二 年六月 混凝土输送泵设计 摘 要 混凝土输送泵是目前在建筑工程和矿用工程中广泛应用的主要混凝土机械之一。混凝土泵主要包括以下几部分：液压系统、泵送系统、分配阀系统、搅拌系统。本机电机采用隔爆式电机，其余采用全液压传动方式。它可以较好地适用于矿井条件，工作范围广。正常工作时，不需要其他附属设备，使用机动灵活。本泵不仅可以用于泵送混凝土，而且可以用于注浆、混凝土喷射等场合，它是一种工作性能良好的矿井填充设备。 本设计围绕着当今矿用混凝土泵的特点，主要涉及以下有关的问题： 首先，介绍了混凝土泵的发展历史及目前国内外混凝土泵的发展状况， 说明了混凝土泵在工程应用中相关特点，混凝土泵的发展趋势以及本课题的意义。 其次，着重讨论了混凝土泵设计过程中相关部分设计方案的解决。通过对多种方案优缺点的比较分析，分别为液压系统、泵送机构、分配阀系统、搅拌系统，确定了比较合理的解决方案。 最后，具体对主要零部件的结构进行了设计计算和条件校核，从而确定了整个混凝土泵的设计。 关键词： 混凝土泵 建筑 矿用 is of in It as is by is It be in in a No it is it It be in in It in of is to as of in of of my to of in By of At of is by 录 1 方案设计 1 凝土泵基本结构 1 作方式 1 动机 3 凝土缸布 3 配阀 3 凝土缸 5 凝土缸活塞 5 拌装置 5 凝土泵的功用 5 凝土泵的发展趋势 6 凝土泵的工作原理 8 2 混凝土泵液压系统 9 凝土泵液压系统总体分析 9 凝土泵分配阀 10 3 混凝土泵送机构的设计与计算 20 送压力的确定 20 凝土缸和主油缸的计算 21 缸和混凝土缸的零件设计与校核 25 油泵选型设计 27 凝土缸摆动系统计算 29 斗与搅拌系统 30 斗功用 30 斗基本结构 31 斗的容积 34 拌系统的液压系统 35 阀及摆动阻力矩设计 37 的设计 37 凝土 S 阀摆动阻力矩计算 39 动系统设计计算 43 动油缸设计计算 43 轴花键校核 44 压元件及辅助件的选型 45 能器选型设计 47 能器的种类及特点 47 气压力 及有效容积的确定 48 能器总容积 49 箱的设计 50 机与泵之间的带传动设计 51 机的选择 51 机与主泵之间的带传动设计 51 机与搅拌泵之间的带传动设计 53 凝土泵缸及密封方法 53 4 混凝土 泵操作、故障、维护及保养 57 送混凝土操作注意要点 57 凝土泵的故障及处理 59 管 59 压系统故障 61 阀的故障 62 凝土缸与活塞头磨损 63 凝土常见故障及 排除 63 向系统故障 65 结论 67 参考文献 68 翻译部分 英文原文 69 中文译文 75 致谢 79 摘 要 混凝土输送泵是目前在建筑工程和矿用工程中广泛应用的主要混凝土机械之一。混凝土泵主要包括以下几部分：液压系统、泵送系统、分配阀系统、搅拌系统。本机电机采用隔爆式电机，其余采用全液压传动方式。它可以较好地适用于矿井条件，工作范围广。正常工作时，不需要其他附属设备，使用机动灵活。本泵不仅可以用于泵送混凝土，而且可以用于注浆、混凝土喷射等场合，它是一种工作性能良好的矿井填充设备。 本设计围绕着当今矿用混凝土泵的特点，主要涉及以下有关的问题： 首先，介绍了混凝土泵的发展历史及目前国内外混凝土泵的发展状况，说明了混凝土泵在工程应用中相关特点，混凝土泵的发展趋势以及本课题的意义。 其次，着重讨论了混凝土泵设计过程中相关部分设计方案的解决。通过对多种方案优缺点的比较分析，分别为液压系统、泵送机构、分配阀系统、搅拌系统，确定了比较合理的解决方案。 最后，具体对主要零部件的结构进行了设计计算和条件校核，从而确定了整个混凝土泵的设计。 关键词： 混凝土泵 建筑 矿用 is of in It as is by is It be in in a No it is it It be in in It in of is to as of in of of my to of in By of At of is by 目 录 1 方案设计 1 凝土泵基本结构 1 作方式 1 动机 3 凝土缸布 3 配阀 3 凝土缸 5 凝土缸活塞 5 拌装置 5 凝土泵的功用 5 凝土泵的发展趋势 6 凝土泵的工作原理 8 2 混凝土泵液压系统 9 凝土泵液压系统总体分析 9 凝土泵分配阀 10 3 混凝土泵送机构的设计与计算 20 送压力的确定 20 凝土缸和主油缸的计算 21 缸和混凝土缸的零件设计与校核 25 油泵选型设计 27 凝土缸摆动系统计算 29 斗与搅拌系统 30 斗功用 30 斗基本结构 31 斗的容积 34 拌系统的液压系统 35 阀及摆动阻力矩设计 37 的设计 37 凝土 S 阀摆动阻力矩计算 39 动系统设计计算 43 动油缸设计计算 43 轴花键校核 44 压元件及辅助件的选型 45 能器选型设计 47 能器的种类及特点 47 气压力 及有效容积的确定 48 能器总容积 49 箱的设计 50 机与泵之间的带传动设计 51 机的选择 51 机与主泵之间的带传动设计 51 机与搅拌泵之间的带传动设计 53 凝土泵缸及密封方法 53 4 混凝土 泵操作、故障、维护及保养 57 送混凝土操作注意要点 57 凝土泵的故障及处理 59 管 59 压系统故障 61 阀的故障 62 凝土缸与活塞头磨损 63 凝土常见故障及 排除 63 向系统故障 65 结论 67 参考文献 68 翻译部分 英文原文 69 中文译文 75 致谢 79 1 方案设计 凝土泵基本结构 图 1混凝土泵的基本构造简图 12345 678910 11121314 1516171819作方式 混凝土泵的种类很多，可以按排量大小、工作原理、行走装置或配备其它装置的情况进行分类。 1、按排量大小分类 混凝土泵按排量大小可分为小型、中型、大型三类。排量不足 30m3/量在 30 80m3/h 之间的为中型泵；排量超过 80m3/h 的为大型泵。目前应用最多的是中型泵。 2、按工作方式可以分为以下几种形式： (1)活塞式混凝土泵 活塞式混凝土泵是应用最早的一种混凝土泵产品。这种泵的泵送压力较高，输送距离较远，而且易于控制，所以应用最广泛。活塞式混凝土泵是靠活塞在缸内往复运动，在分配阀的配合下完成混凝土的吸入和排出。从传动装置上可分为： 机械式 最早的混凝土泵采用曲柄活塞式，由动力装置带动曲柄活塞（柱塞）往返运动将混凝土送出。随液压技术的发展已逐步被液压式取代。 液压式 根据液压介质的不同又分为油压式和水压式两种。水压式目前还不多见，所以通常称为“液压”的就是指油压式混凝土泵。这种混凝土泵功率大，震动小、排量大、运输距离远，可做到无极调节，泵的活塞可逆向动作，将输送管中将要堵塞的混凝土拌合物吸回混凝土缸，以减少堵赛的可能性。 （ 2）挤压式混凝土泵 挤压式混凝土泵的作用原理与挤牙膏的过程相似。这种泵的泵室内有橡胶管和滚轮架，当滚轮架转动时将橡胶管内的混凝土压出，它特别适宜于小石子混凝土急砂浆的泵送。 （ 3）压缩空气输送罐 它利用压缩空气对贮料罐内混凝土吹压，进行 间断输送，其作用原理如图 1 图 1气体输送混凝土工作示意图 压缩空气输送罐的操作顺序是：先打开罐的上盖，装入混凝土后再将上盖压紧，打开气阀向罐内输入压缩空气，当用于显示罐内压力的压力表达到额定的压力值时，关闭气阀并开始送混凝土。压送后将罐内的剩余压力全部泄放掉，然后再打开上盖，重复进行泵送。 3、按移动方式分类 混凝土泵按移动方式可分为固定式、拖挂式和自行式。 （ 1）固定式 固定式系原始式，多由电机驱动，适用于工程量较大、移动较少的场合。 （ 2）拖挂式 拖挂式混凝土泵是把泵安装在带有车轮 的简单底架上，既能在施工现场方便地移动，又能在道路上拖运。 （ 3）自行式 自行式混凝土泵是把泵安装在汽车底盘上。 车载式 车载式混凝土泵移动方便，机动灵活，到新工作地点不需进 行准备即可进行浇筑。 混凝土泵车 是汽车、混凝土泵及布料杆的组合体。机动性能好，可缩短施工的辅助时间，节省劳动力，提高生产率和降低工程成本。但受施工现场工地条件和道路的限制。 经比较决定工作方式采用液压活塞式。 动机 由于在井下使用三相交流电源比较方便，故选用三相异步电动机。其中井下使用防爆结构的电 动机。 凝土缸布置 采用卧式双缸，即两个混凝土缸并列布置，由两个油缸驱动，通过阀的转换，交替吸入或泵出，是混凝土平稳而连续的输出。 配阀 1、蝶形分配阀 这种分配阀是在料斗、工作缸、输送管之间的通道上设置一个蝶形板，通过蝶形板的翻动来改变混凝土的通道。其优点是：结构简单紧凑、阀室小、流道短、运动阻力小，使用寿命长，维修方便，阀的出端不需要 形阀的缺点是：混凝土流道的截面变化大，吸入或排出流道方向改变剧烈，有时会造成混凝土在阀内部堵塞的现象。蝶形分配阀有垂直轴式和水平轴式两种。 2、管形分配阀 是在混凝土输送缸与输送管之间设置一摆动管件来完成混凝土的吸入和排出作业的。管形阀一般置于集料斗中。管形分配阀的优点是流道形状合理、没有截面变化、泵送阻力小，从而使集料斗的高度大为降低，故便于混凝土搅拌运输车向集料斗卸料，而且结构简单、流道畅通、耐用，磨损后易于更换。由于没有了输送管口的 以不易堵塞。缺点在于它在集料斗中，使集料斗中的搅拌叶片布置困难，容易有死角，当混凝土的坍落度较小时，管阀的摆动阻力大，摆动速度降低，影响了混凝土的吸入效率。管形阀从结构上可分为立式和卧式两种；从形状 上来看又可分为 型和 种。 （ 1） S 管阀最常用。阀体呈 S 形，其壁厚也是变化的，磨损大的地方壁厚也大。其摆动油缸可设置在料斗的后方，也可设置在料斗的前方。后置式摆动油缸利用摆动轴水平伸入料斗中与阀体连接，推动阀体摆动，但摆动轴与阀体连接形成的屏障会影响混凝土的流动，从而降低泵的吸入效率；前置式摆动油缸则去掉了摆动轴及其支承，泵的吸料性能大为提高，而且安装方便。 （ 2） 主要用于泵车。优点是摆动点位于料斗之上，转动部分不易被混凝土砂浆侵入，所以寿命长、可靠性高；阀口切割环还可以进 行自动补偿。缺点是摆动管在下弯道处由于曲率半径较小，阻力较大；另外摆动管与料斗壁之间会有粗集料堆积，导致摆动困难。 （ 3）摆动裙阀 摆动裙阀具有一个处于混凝土泵料斗内的摆动体，当它摆动时，料斗内的混凝土被推开，摆动裙阀的驱动机构也置于料斗之外。裙阀的特点是进口细、出口大、阀体短、内径大、不截流、压力损失小；从构造上可以实现相当好的力矩平衡，消除料斗“抬头”现象。 3、闸板式分配阀 由外置油缸驱动，靠快速往返运动的闸板使输料缸开口交替地与泵的料斗或输料管接通，周期性地开闭混凝土缸的进料口和出料口，从而切换混凝土在集料斗和混凝土缸之间的流向，以实现混凝土的反复泵送。这种阀的优点在于：构造简单、制作方便、耐磨损、寿命长；关闭通道时，比较省力；开关迅速、及时。闸板阀的缺点是：对于双工作缸的泵送必须有 集料斗的高度要比其它阀的高；闸板磨损后与阀口的间隙无法补偿，因而失去密封性，不能作高压输送。采用闸板阀的混凝土泵适用于混凝土需要量大、质量要求高的场地施工。其特点是：吸料性能强劲、工作效率高、操作简单、维修方便、浇筑质量好。闸板阀的种类很多，有平置式、斜置式、和摆动式等几种主要形式。 经比较决定采用 凝土缸 混凝土缸要耐磨、耐腐蚀，并有足够的强度和刚度。缸体要用高碳钢制造，内壁淬火硬度为 在内壁镀铬，厚度大于 体要进行强 度校核，为保证主液压缸和混凝土缸的同轴度，要控制两缸连接面的加工精度。 凝土缸活塞 因活塞的工作速度高，承受压力大，又与混凝土直接接触，故易磨损，易腐蚀，故采用钢材制造活塞基体，用聚氨酯橡胶做密封层。活塞要能抗压并有韧性，密封层要耐磨、耐腐蚀，并有一定强度，在结构上要拆卸和更换方便。 拌装置 料斗一般要大于 斗口部有方 格网，网孔尺寸为最大集料的 斗的出口应既能防止空气进入混凝土缸内，又便于混凝土流动，以减少混凝土起拱。搅拌叶片的搅拌速度应与混凝土缸吸料口处的混凝土流速相适应。叶片旋转扫过的空间形状应与料斗的形状相似，叶片与料斗的间隙应大于最大集料的尺寸。 凝土泵的功用 混凝土泵是通过管道依靠压力输送混凝土的施工设备，它能一次连续地完成水平输送和垂直输送，是现有混凝土输送设备中比较理想的一种。它将预拌混凝土生产与泵送施工相结合，利用混凝土搅拌输送车进行中间运送，可实现混凝土的连续泵送和浇筑。 混凝土泵送工 艺 （ 1）混凝土泵送施工的特点 在混凝土施工过程中，混凝土的现场输送和浇筑是一项关键的工作。它要求迅速、及时，并且保证质量以及降低劳动消耗，从而在保证工程要求的条件下降低工程造价，尤其是对一些混凝土量很大的大型钢筋混凝土构筑物（大型设备基础、地下工程等）和高层建筑，故如何正确选择混凝土输送工具和浇筑方法就显得更为重要。 常用的垂直及短距离混凝土输送机械有：升降机、起重机、皮带运输机、混凝土泵等。 （ 2）混凝土泵送施工的优点 机械化程度高，需要的劳动力少，施工组织简单； 混凝土的输送和浇筑作业是连 续进行的，施工效率高，工程进度快； 泵送工艺对混凝土质量要求比较严格，也可以说泵送是对混凝土质量的一次检验。由于泵送是连续进行的，泵送中混凝土不易离析，混凝土坍落度损失不大，容易保证工程质量； 对施工作业面的适应性强，作业范围广。混凝土输送管道可以铺设到其它设备难以达到的地方，又能使混凝土在一定压力下充填浇筑部位，为了增大输送距离还可以将泵串联使用，以满足各种施工要求； 与其他施工机械的相互干扰小。在泵送的同时，输送管附近可以进行其他施工作业； 在正常泵送条件下，混凝土在管道中输送不会污染环境，能实 现文明施工； 在施工布置得当的情况下，能降低工程造价。 （ 3）泵送施工方法的局限性 混凝土配合比除了应符合工程质量要求外，还要符合用管道输送的要求，如对于坍落度、混凝土集料的最大粒度、水泥及细集料的比例等都有一定的限制； 混凝土的输送距离受到输送管口径、混凝土泵型及泵送压力的限制； 混凝土泵操作人员要有一定的技术水平，不仅要掌握机械的使用与维护方法，还应懂得一些混凝土施工工艺方面的知识，以便能够判断混凝土的质量和可泵性； 混凝土泵输送干硬性混凝土比较困难，限制了泵的使用范围； 气温低于 须 采用特殊措施才能泵送。 凝土泵的发展趋势 （ 1）混凝土泵的关键性技术 随着阀门系统和液压系统的不断革新，混凝土泵逐渐向大功率和高可靠性的方向发展，许多关键性技术也得到了较好的解决，主要有如下几个方面： 泵体本身的分配阀经过不断的完善和创新，使得阀门的密封性和通畅性都得到了进一步提高，且结构日趋简单、完善。 用液压传动取代机械传动，使泵送工作更加平稳、可靠和易于控制；电气控制从传统的继电器式控制改变为现在的 控制系统更加安全可靠，易于操作。 当管路发生堵塞时，主液压传动系统可自动防止 过载，并控制分配阀换向，使机器实现反泵动作，以消除堵塞；搅拌系统也可实现卡料反转，从而消除料斗中的卡料现象。它们都可以采用自动或手动的方式进行控制。 应用了高效减水剂，提高了混凝土的流动性和可泵性，在不降低混凝土性能的情况下，大大改善了混凝土的泵送效果。 商品混凝土的发展和混凝土搅拌运输车的配套使用，使质量可靠的混凝土能够得到均衡的供应，从而保证了连续泵送的工作条件；而各种形式的布料装置的出现，则解决了混凝土的布料问题。这两方面的长足发展，可充分发挥混凝土泵的生产效率，扩大了混凝土泵的使用范围。 （ 2） 混凝土的发展趋势 混凝土泵高压大排量化 为了满足更远和更高距离的混凝土输送和建筑施工进程的需要，混凝土泵向高输送压力和大排量的反向发展将成为必然的趋势。 液压系统集成化 现在生产的大多数混凝土泵，其液压系统都是采用集成的液压阀块，从而使液压系统向可靠、节能、低冲击、低噪声的方向发展。 混凝土泵分配阀多样化 从整体上看，分配阀是向结构简单、流道合理、不易堵塞的方向发展。另外，分配阀材质和通用性的研究，也日益受到重视，并力争使其更加耐磨，使产品标准化、系列化。 混凝土泵布料杆化 混凝土的布料是采用混凝土 泵施工中的一个关键性问题。带布料杆的混凝土泵车具有移动方便，机动灵活，到达施工地点无需大量的准备工作即可开始工作，而且可直接将混凝土浇筑到任何一个具体点等优点。在国外很多国家，使用泵车进行的施工已占泵送混凝土总量的一半以上，在美国，更是高达 80%以上。带布料杆的汽车式混凝土泵是今后发展的方向之一。 凝土泵的工作原理 （ 1）挤压式混凝土泵 挤压式泵按其构造形式，分为转子式双滚轮型、直管式三滚轮型和带式双槽型三种，目前应用较多的为第一种。挤压式泵一般为液压驱动，它有一些弱点，比如：挤压泵的泵压不高，泵送 距离有限；靠胶管的弹性恢复吸入混凝土，吸入力小；只能用于塑性混凝土，不适用于干性混凝土等。正是由 于存在这些缺点，所以限制了挤压式泵的进一步发展。图 1 图 1转子式挤压泵 12345 678910泵室中有挤压胶管 6，胶管下端为吸入口，与集料斗 8 的底部相通；另一端为排料口，与输送管 1相连接。当滚轮架上的滚轮 5 一边转动一边挤压胶管 6时，管内的混凝土被挤压出去，而滚轮后 方胶管内部则因混凝土流走而形成负压，于是集料斗 8中的混凝土就被吸入到挤压胶管中来。 （ 2）活塞式混凝土泵 在各种形式的混凝土泵中，应用最早，使用最多同时又最具有生命力的是活塞式混凝土泵。它的工作方式是通过压力油推动活塞，再通过活塞杆推动混凝土缸中的工作活塞来实现压送混凝土的过程。液压活塞式混凝土泵分单缸式和双缸式两种，双缸式在结构方面虽然较单缸式的复杂，但因为它有两个缸交替工作，故其输送工作比较连续、平稳、生产率高，而且发动机的功率也能得到充分利用。因此大中型的混凝土泵都采用双缸式的。 2 混凝土泵液压系 统 一般混凝土泵的工作机构是由推送机构、分配阀及料斗的搅拌装置组成，因而液压式混凝土泵的液压系统同样也包括这三个工作机构：推送机构回路即主油路系统、分配阀油路系统及搅拌油路系统。有些混凝土泵的清洗 系统也采用液压传动，因而液压系统中还可能包括清洗系统。液压系统（含控制装置）应具有以下功能。 混凝土推送油缸（主缸）应能同步交替地进行推送和抽吸两种工况； 泵送时，两主油缸活塞行程不变，但当混凝土的坍落度有所不同时，活塞行程应可调； 应确保混凝土缸与分配阀有良好的配合； 主缸与阀缸应具有可靠的自动换向功能， 一确保泵送自动循环； 搅拌系统遇超常阻力时，应具有自动反转功能，以防搅拌叶片卡死折断； 主油路系统应具有恒功率功能，以防止过载； 主缸、阀缸应有良好的换向功能及换向冲击的控制方式； 液压系统散热条件应该良好，以确保工作温度不至于太高； 主油路系统遇超常阻力时应具有自动反泵功能，以便利排堵，预防堵管； 搅拌油路转速应可调，当主回路采用大流量时选高速，采用小流量时则可以选用低速。 凝土泵液压系统总体分析 由于混凝土泵的工作原理及其结构形式的不同，致使其液压系统也是多种多样的。根据液压系统工作 方式的不同可分为：开式系统回路、闭式系统回路和混合系统回路。 （ 1）开式系统回路 开式系统是指主油泵从油箱吸入液压油，经过一个循环后液压油又回到油箱。其优点是：油路系统简单、成熟、产生的热量小，且由于油箱本身可以散热，因而散热性能好。其缺点是：功率损失大、流量控制困难、换向冲击大，且需安装大容量的油箱。这种回路方式适用于中、小型泵的液压。由于技术比较成熟，采用开式液压系统的混凝土泵比较多。它的具体组成形式是油箱 液压泵 液压缸 油箱的开式循环。 （ 2）闭式系统回路 所谓闭式系统是指液压泵 液压缸自行封闭式循 环。油箱中的冷油由补油液压泵充入系统，系统中的热油由系统中的低压限压阀释放。这种特殊的回路，使补油泵的限定压力与低压阀的开启压力之间存在着复杂的关系。 这种回路的优点是效率高、油箱小、流量大且方向变换平稳，适用于大 功率系统。其主要的缺点为系统需增加补油系统，且产生的热量大，散热困难。从国外的市场动态来看，采用闭式系统的高压大排量的混凝土泵在市场上占主导地位。 在闭式回路系统中，还有阀控和泵控之分。闭式阀控系统可以局部改善开始系统的缺点，降低安装空间和成本，但当方向阀换向时，和开式系统一样还有较大的冲击，所以 一般安装有蓄能器；闭式泵控系统则有效地克服了开式回路的固有局限性，换向冲击小，实现了混凝土流量的连续调节。 闭式系统中的几大难题，如液压冲击、最高泵送速度降低、油温过高、回油吸空等现象，是在混凝土泵设计时应该引起注意的地方。 （ 3）混合系统回路 现有的生产厂家综合了开式系统和闭式系统的优点，在开式系统中采用内部闭环控制的恒功率柱塞泵，有效地改善了开式系统的不足之处，使用这种系统的混凝土泵也比较多。 凝土泵分配阀 分配阀是混凝土泵的核心机构，也是最容易损坏的部分，它是位于集料斗、混凝土缸和输送管三者之 间，协调各部件动作的机构。泵的好坏与分配阀的质量与形式有着密切的关系，它将直接影响混凝土泵的使用性能（如堵管问题、输送容积效率以及工作可靠性等），而且也直接影响混凝土泵的整体设计（如集料斗的高度等）。 对于单缸的混凝土泵来说，分配阀应该具有二位三通的基本性能（二位 吸料或排料；三通 通集料斗、混凝土缸及输送管）。 对双缸的混凝土泵来说，两个缸共用一个集料斗；处于吸入行程的工作缸，把混凝土吸入工作缸；而另一个处于排出行程的工作缸，则把吸入的混凝土推送到输送管中去，所以这种分配阀须具有二位四通和输送管（二位 吸料或排料；四通 通集料斗、混凝土缸、混凝土缸及输送管）的性能。 混凝土泵与常见的油泵、气泵和水泵不同，它输送的是具有特殊性能的混凝土拌合物，所以对分配阀的设计一般有以下特殊的要求： 良好的集、排料性能； 良好的密封性； 良好的耐磨性； 换向动作需灵活、可靠。 分配阀的种类很多，而且还在不断的发展和创新，其具体分类如图 2 图 2分配阀的分类 1、蝶形分配阀 这种分配阀是在料斗、工作缸、输送管之间的通道上设置一个蝶形板，通过蝶形板的翻动来改变混凝土的通道。其优点是：结构简 单紧凑、阀室小、流道短、运动阻力小，使用寿命长，维修方便，阀的出端不需要 形阀的缺点是：混凝土流道的截面变化大，吸入或排出流道方向改变剧烈，有时会造成混凝土在阀内部堵塞的现象。蝶形分配阀有垂直轴式和水平轴式两种。 1）垂直轴式蝶形分配阀 图 2垂直轴式蝶阀工作原理图 1234 567图 2分配阀常见的结构形式。这种阀的阀板可以在水平方向翻转，混凝土泵的工作缸、阀、输出口在同一水平面上。垂直轴蝶 形阀一般安装与集料口的下方，通过阀箱使混凝土缸与输送管道连通，在回转油缸作用下，蝶形阀的闸板将两个缸口交替分别与集料斗和输送管接通（接通集料斗的缸进行吸料；接通输送管的缸进行排料。） 这种分配阀的优点是：由于阀芯是一块薄板，它与阀体的接触小，故砂浆不易卡塞在阀芯与阀座之间，使用寿命长、结构简单、检修方便，出料口不需用 2）水平轴式蝶形阀 如图 2示，这种阀的阀板可以在垂直平面内翻转，混凝土泵的工作缸和阀轴线在同一水平面上，但和输送管相连接的阀的出口都在下部。 图 2水平轴式蝶阀 1管； 234 567 水平布置的水平轴 5由液压缸驱动，蝶阀阀板 2随之转动，使料斗 4与混凝土缸 3（或 6）、输料管 1 与混凝土缸 6（或 3）相通，完成吸料和排料过程。两混凝土缸吸料和排料交替进行，从而使泵实现连续排料。使用这种阀时，料斗高度应稍高，混凝土流道要比垂直轴式蝶阀畅通。 2、管形分配阀 管形分配阀是在混凝土输送缸与输送管之间设置一摆动管件来完成混凝土的吸入和排出作业的。管形阀一般置于集料斗中。 对于双缸活塞式混凝土泵，管阀口与两个 输送缸口交替接通，管阀口对准哪一个缸口时，哪一个输送缸就进行排料，而另一个输送缸就从集料斗中吸料。而对于单缸活塞式混凝土泵，则是当管阀口离开输送缸口而被集料斗后壁封住时，输送缸进行吸料；而当管阀口对准输送缸时，即进行排料。 管形分配阀的优点是流道形状合理、没有截面变化、泵送阻力小，从而使集料斗的高度大为降低，故便于混凝土搅拌运输车向集料斗卸料，而且结构简单、流道畅通、耐用，磨损后易于更换。由于没有了输送管口的 以不易堵塞。缺点在于它在集料斗中，使集料斗中的搅拌叶片布置困难，容易有死角，当混凝土的坍落 度较小时，管阀的摆动阻力大，摆动速度降低，影响了混凝土的吸入效率。 管形阀从结构上可分为立式和卧式两种；从形状上来看又可分为 S 型、裙型和 （ 1） 体7 呈 S 形，其壁厚也是变化的，磨损大的地方壁厚也大。摇臂轴 C 与摇臂相连，在摇臂轴穿过料斗处有一组密封件起密封作用，图中所示为一个 与一个蕾形密封 3，内部充满润滑脂。大部分 3内装有弹性（橡胶）垫层，可对切割环与眼睛板之间的密封起一定的补偿作用。其摆动油缸可设置在 料斗的后方，也可设置在料斗的前方。后置式摆动油缸利用摆动轴水平伸入料斗中与阀体连接，推动阀体摆动，但摆动轴与阀体连接形成的屏障会影响混凝土的流动，从而降低泵的吸入效率；前置式摆动油缸则去掉了摆动轴及其支承，泵的吸料性能大为提高，而且安装维护方便。 S 管形阀最大输送压力为 16大理论垂直输送距离是 350m，水平输送距离是 1500m。 图 21、 2345、 67、 8 9101112、 13； 14当混凝土泵发生堵管现象而需要停机时，应该先把输送管道中的混凝土抽回。此时应该通过反泵操作，使处于吸入行程的混凝土缸与分配阀连通，处于推送行程的混凝土缸与料斗连通，从而将输送管道中的混凝土抽回料斗。 (a) (b) 图 2混凝土泵工作状态 (a)正泵状态； (b)反泵状态 （ 2） 要用于泵车。由于 C 形摆管阀出口可直接通向布料杆，无论从压力损失还是结构紧凑上说都是很有利的。如图 2示， C 形摆管阀的转动在上方，吸口直接与料斗相连，摆动缸在料斗外，摆管无径向窜动，噪声低。 C 形摆管阀最大特点是摆动点位于料斗之上，转动部分不易被混凝土砂浆侵入，所以寿命长、可靠性高；阀口切割环还可以进行自动补偿。缺点是摆动管在下弯道处由于曲率半径较小，阻力较大；另外摆动管与料斗壁之间会有粗集料堆积，导致摆动 困难。 图 2C 型管分配阀简图 12345 678910尽管 缺点，但由于其结构上的优点与修理上的优势，目前它仍被广泛地使用在拖泵与泵车的结构中。 （ 3）摆动裙阀 摆动裙阀具有一个处于混凝土泵料斗内的摆动体，当它摆动时，料斗内的混凝土被推开，摆动裙阀的驱动机构也置于料斗之外。裙阀的特点是进口细、出口大、阀体短、内径大、不截流、压力损失小；从构造上可以实现相当好的力矩平衡，消除料斗“抬头”现象。裙阀回转阻力比一般 口切割环与眼睛板的间隙在整个磨损范围内可以自动补偿调节，过大的轴向力有助于封闭开口。除了输送混凝土外，此类阀也可输送稀薄的介质。 3、闸板式分配阀 由外置油缸驱动，靠快速往返运动的闸板使输料缸开口交替地与泵的料斗或输料管接通，周期性地开闭混凝土缸的进料口和出料口，从而切换混凝土在集料斗和混凝土缸之间的流向，以实现混凝土的反复泵送。 这种阀的优点在于：构造简单、制作方便、耐磨损、寿命长；关闭通道时，比较省力；开关迅速、及时。闸板阀的缺点是：对于双工作缸的泵送必须有 集料斗的高度要比其它阀的高；闸板磨损后与阀口的间隙无法补偿，因而失去密封性，不能作高压输送。 采用闸板阀的混凝土泵适用于混凝土需要量大、质量要求高的场地施工。其特点是：吸料性能强劲、 工作效率高、操作简单、维修方便、浇筑质量好。闸板阀的种类很多，有平置式、斜置式、和摆动式等几种主要形式。 1）平置式闸板阀 平置式闸板阀的结构如图 2板分为排出闸板 1与吸入闸板 6，它们可开闭左右混凝土缸与 图中的位置上，闸板 6封闭混凝土料斗与混凝土缸的通路，由料斗出料口 3开启混凝土料斗与缸 4的通路，活塞向右运动，将料斗中的混凝土料吸入，同时排出闸板关闭出料管与混凝土缸 4的通路，活塞向左运动，将混凝土泵出。 图 2平置闸板阀 1234 5678输送管 液压缸 2、 7 交替动作使闸板阀来回运动，该运动由液压系统控制且与混凝土缸的运动相匹配，从而使混凝土连续输出。这类阀的动作准确、迅速。 2）斜置式闸板阀 图 2斜置式闸板阀简图 123 456 图 2斜置式闸板分配阀，这类阀一般为两组并联。当液压缸 2 向下运动时，关闭料斗与排送管的通路，混凝土缸的工作活塞 1向后运动时，料斗 3 中的混凝土被吸到缸中，此时控制另一组闸 板阀的液压缸向上运动，关闭混凝土缸与料斗的通道，活塞向前推进，将混凝土泵出。斜置式闸板阀的最大优点在于吸入流道与输送缸的输出流道成 63 倾角。由于混凝土的密度较大，混凝土在流道上产生了一个有利于吸入的分力，特别适用于集料较大，坍落度较小的混凝土的泵送。斜置式闸板阀的另一个特点是分配阀通入口面积大，吸入流道截面由小变大，故吸入混凝土的平均流速小，吸入阻力小，混凝土不易离析，可有效防止堵塞现象与吸空现象的发生。 由于闸板阀的液压回路中增加了蓄能器，因此闸板阀的切入速度与力量都较大，对于粗集料的混凝土是很有利的。 闸板阀的修理也比较方便。目前斜置式闸板阀的混凝土泵仍有一定的市场。 3）摆动式闸板阀分配阀（扇形摆阀） 摆动式闸板分配阀如图 2扇形闸板 1和舌形闸板 2组成，由油缸控制绕一水平转轴 3来回摆动，实现二位四通功能。 图 2摆动式闸板分配阀 123主油缸控制） 这种分配阀的扇形闸板 1 控制两个混凝土缸与输送管的通断，闸板切入则混凝土断流。舌形闸板 2则控制两个混凝土缸与料斗的通断，通过关闭或打开通道截面，使进料通道关闭或打开。利用油缸使转轴 3带动扇形闸板和舌形闸板来 回摆动，从而控制混凝土拌合物的流向。 这种分配阀飞构造简单，布置紧凑，闸板开闭迅速，是一种较好的分配阀。扇形闸板的内侧密封面磨损后，调整扇形闸板与转轴的相对位置，就能 消除扇形闸板与阀座之间的间隙。 4、转动式分配阀 1） 圆柱形分配阀 图 2圆柱形分配阀 12345圆柱形分配阀是靠两个带孔的圆柱形阀芯的转动，来达到二位三通的性能，实现交替地吸料和排料。这种分配阀的构造简单，加工容易，阀芯刚度大，动作快速；但其缺点是阀芯和阀体的接触面大，砂浆流入会使阀的转动阻力大大增加，过分强烈的摩擦会影响阀的使用寿命，如阀芯和阀体之间的间隙超过 2外，这种分配阀的吸入阀多设置与料斗的下方，因此往往使料斗的离地高度增大。这种分配阀的使用寿命一般为3000 5000 2）球形分配阀 球形分配阀的阀芯为一个不完整的球体，内有混凝土流道，用它可取代两个圆柱形分配阀。 图 2球形分配阀 12这种分配阀优点是体积小，可使泵的结构紧凑；通道短，压力损失小； 刚度大，结构简单。其缺点是阀芯的加工较复杂；阀芯与阀体之间的间隙一般保持在 间，如超过 2灰浆易漏入，由于阀芯与阀体的接触面大，转动阻力大磨损严重，使用寿命较短；间隙不能调整，维修、装拆都不便。为延长其使用寿命，阀芯表面一般都进行镀铬，铬层厚约 还有一种球阀如图 2 图 2球阀 12345这种球阀构造简单，不需操纵系统，当活塞向右运动时，由于吸力的作用，排出阀将通道封闭、吸入阀开启进料，当活塞向左运动时，则吸入阀封闭进料口，排出阀开启将混凝土压入输料管。其缺点是密封性较差，影响 使用效率；罩纲在混凝土通道上，增大了流动阻力，所以很少用。 5、雨兹型分配阀 这种分配阀系德国的雨兹厂生产的混凝土泵所采用的一种分配阀。它可以用于双缸混凝土泵，也可用于单缸混凝土泵。其特点是混凝土缸可以移位，混凝土缸具有两方面的功能，既是压送混凝土的机构，又是混凝土分配阀的一部分。在压送混凝土时，混凝土缸向前推移 200闭混凝土的入口后，
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