机械毕业设计（论文）-HBT60混凝土泵电气控制系统设计总体设计【全套图纸】.doc

目录1绪论31.1混凝土泵简介31.1.1混凝土泵的发展史41.1.2混凝土泵的发展趋势61.2本课题的提出及任务的完成71.3主要的设计工作72 液压活塞混凝土泵的结构分析92.1活塞式混凝土泵的液压系统概述92.2基本构造102.3混凝土泵的工作原理142.3.1 泵送系统142.3.2搅拌系统152.4活塞式混凝土泵阀介绍153 HBT60混凝土泵液压系统223.1 HBT60液压系统简述223.2液压元件的选型与设计254 HBT60电气控制系统设计304.1电气控制系统设计的基本原则和设计步骤304.1.1 电气控制系统设计的基本原则304.1.2 电气控制系统设计的一般步骤304.2 电气控制线路的分析304.3 电气识图的方法和常用的电气元件314.3.1 电气识图的方法314.3.2 常用的电气元件324.4 常见的电气控制线路设计394.5小结405 电动机软启动425.1电机软启动技术概述425.2 PST软启动器简介466 急停电路设计487 EPLAN软件527.1 EPLAN简介527.2 EPLAN p8应用538.结论60参考文献61附录62致谢631绪论全套图纸，加1538937061.1混凝土泵简介 在混凝土施工工程过程中，混凝土的现场输送和浇注是一项关键的工作。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。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。搅拌棍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注。混凝土泵的种类很多，目前应用最为广泛的是活塞式混凝土泵，其工作原理是:现在的活塞式混凝土泵大多采用液压双缸的形式，其两个油缸交替工作，使混凝土的输送工作比较平稳、连续而且排量也大为增加，充分利用了原动机的功率，是目前应用最为广泛的混凝土泵形式。其工作原理根据分配阀和控制方式的不同也有所不同，其主要区别在换向动作的实现上。混凝土泵是随着近代工程建设中混凝土的大量使用而发展起来的一种常用工程机械设备，用于在建筑施工中将混凝土连续、均匀地泵送到浇灌地点。混凝土泵的使用，能大大提高混凝土工程的施工效率，减轻劳动强度，并能更好地保证混凝土的浇灌质量。混凝土泵已经成为现代建筑施工中不可缺少的设备。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你较理想的一种。预拌混凝土生产与泵送施工相结合，利用混凝土搅拌运输车进行中间运送，可实现混凝土的连续泵送和浇注。这对于一些工地狭窄和有障碍物的施工现场，用其它输送设备难以直接靠近的施工工程，混凝土泵则更能有效的发挥作用。而且泵送施工输送距离长，单位时间的输送量大，可以很好地满足高层建筑和混凝土量大的施工要求。混凝土泵具有:机械化程度高、效率高、占用人力少、劳动强度低和施工简单等优点。图1-1为混凝土搅拌运输车正向带布料杆的混凝土泵车集料斗卸料和布料杆正向工作面布料的情况。图1-1混凝土泵及布料杆的施工情况1.1.1混凝土泵的发展史 混凝土泵的发明已有八十余年的历史。1907年德国人最先取得混凝土泵的专利权;1913年美国ComellKee设计并制造出第一台曲轴机械式混凝土泵，但没能得到应用;1927年德国的Frit:Hell设计制造了第一台得到成功应用的混凝土泵;荷兰人JCKooyman在前人的基础上进行改进，1932年他成功地设计制造出采用卧式缸的Kooyman混凝土泵，该泵采用一个卧式缸和两个联杆操纵联动的旋转阀的结构，他成功地解决了混凝土泵的构造原理问题，大大提高了工作的可靠性。此后混凝土泵的发展都是在Kooyman机械式混凝土泵的基础上进行的。第二次世界大战之后，各国陆续开展经济恢复工作，建筑工程日益扩大，机械式混凝土泵的销路较好，应用日益增多。 到50年代中叶，德国的Torkret公司首先设计出以水作为工作介质的混凝土泵，标志着混凝土泵的发展进人了一个新的阶段;1959年德国的Schwing公司生产出第一台全液压的混凝土泵，它采用液压驱动，功率大、振动小、排量大并可实现无级调节，并可以实现反泵操作，减少堵管现象。从此，混凝土泵技术日趋完善，混凝土也进人大规模应用的阶段。此后为了提高混凝土泵的机动性，60年代中期又研制了混凝土泵车，同时，为了使混凝土泵浇注更加方便，又在混凝土泵车上加装了可以回转和伸缩的布料杆。国外混凝土泵的主要生产厂商有:德国的施文英(Schwing)公司、普兹迈斯特(Putzmeister)公司、赛勒(阮heele)公司、施泰特(Stetter)公司;美国的查伦奇一考克兄弟(Challenge一CookeBros.)公司、汤姆逊(Thomsen)公司;日本的三菱重工、石川岛播磨、极东开发、新泻铁工等公司。我国在50年代开始从国外引进混凝土泵，但直到80年代才得到较大的发展，从90年代至今是我国混凝土泵大规模研制和生产时期，已取得了巨大的成功，目前混凝土泵的设计生产已接近世界先进水平。 目前我国混凝土泵的主要生产厂家为:中联建设机械产业公司、三一重工业集团有限公司、夹江水工机械厂、沈阳盛港机械有限公司、湖北建设机械有限公司、山东建设机械股份有限公司、山东方园集团公司、枫阳液压总厂、华东建筑机械厂、扬州机械厂、徐州混凝土机械厂、深圳重科机械有限公司、广州五羊建设机械有限公司。现在，混凝土泵技术得到不断的完善，阀门系统和液压系统不断革新，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较好的解决。如:1、泵体本身的分配阀不断完善和创新，阀门的密封性和通畅得到了进一步提高，且结构日趋简单、完善。现在普遍采用的最多的是闸板式分配阀和管型分配阀。2、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;电器控制从传统的继电器式控制道现在的PLC控制，控制系统更加可靠，易于操作。3、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，消除堵塞;搅拌系统也可实现卡料反转，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。4.、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，大大地改善了混凝土的泵送效果。5、商品混凝土的发展、混凝土搅拦输送车的配套使用，使质量可靠的棍凝土得到均衡地供应，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，解决了混凝土的布料问题，扩大了混凝土泵的使用范围。目前的混凝土泵主要分为托式泵和车载泵两种类型。国外的主要生产厂家有施维英公司、普茨迈斯特公司、CIFA公司、Aitzinger公司等，托式混凝土泵的排量为15200m3/h，出口压力为726Mpa功率达到470kw；车载泵排量为90200m3/h，臂架垂直伸展高度1662m。我国在50年代开始从国外引进混凝土泵，而80年代和90年代是我国混凝土泵大规模研制和生产时期，在消化、吸收国外先进产品的基础上，引进生产技术，采取与国外著名厂家合作生产方式，使我国的混凝土泵送机械的生产有啦较快的发展，相继试制成功各种新机型。如1981年由武汉冶金建筑研究所试制成HBC60型混凝土泵,输送量达每小时60 m3/h。1986年，湖北建筑机械厂以日本IHI工厂的IPF85B型泵为基础，试制成HBT60型托式混凝土泵，HBB85型混凝土泵车（双列协置式闸板阀）以及BC10型混凝土手动布料杆，并投入批量生产。经过数十年的发展，我国混凝土泵已形成了较大规模的生产能力，产品性能有了较大的提高，国内市场竞争也越来越激烈。目前国内混凝土机械生产厂家也很多，产品数量大，常规产品已基本能满足施工需求。各生产厂家的生产条件普遍得到改善，生产能力进一步增强。125m3/h以下国产混凝土泵已占据国内市场主导地位，出口数量逐年增加，国外混凝土机械进口数量逐年下降。目前国内混凝土泵生产规模较大的企业有三一重工，安徽星马、中联、山东方圆、上海华建、辽宁海诺、湖北建机等。其中长沙中联重工与三一重工生产的HBT6080系列托式混凝土泵具有一定的代表性。随着社会的发展，科技的进步，混凝土泵技术也得到了不断的完善，阀门系统和液压系统不断革新，逐步向大功率和高可靠性。许多关键性技术也得到了较好的解决。如：1)、泵体本身的分配阀不断完善和创新，阀门的密封性和畅通性得到进一步提高，且结构日趋简单、完善。现在采用的最多的是闸板式反配阀和管型分配阀。2)、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；电器控制从传统的继电器式控制到现在的PLC控制，控制系统更加可靠，易于操作。3)、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，消除堵塞；搅拌系统也可实现卡料反转，消除料斗中的卡料现象。它们都可以采用自动或手动方式进行控制。4)、应用了高效减水剂，提高混凝土的流动性和可泵性，在不降低混凝土性能的情况下，大大地改善了混凝土的泵送效果。5)、商品混凝土的发展、混凝土搅拌车的配套使用，使质量可靠的混凝土得到均衡的供应，保证了连续泵的工作条件。而各种形式的布料装置的出现，解决了混凝土的布料问题，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。1.1.2混凝土泵的发展趋势1、混凝土泵的高压大排量化世界上由于人口增加和大城市低价昂贵，建筑物向高层和超高层的方向发展。我国改革开放以来，经济得到了飞速的发展，城市建设和国家基础建设日新月异。为了满足更远更高距离混凝土输送和建筑施工进程的需求，混凝土向高的输送压力和大排量的方向发展是未来的趋势。目前，国内的三一重工集团有限公司的HBT60C泵，最高泵送压力可达18.9MP；中联建设机械产业公司生产的HBT125泵，最大排量为125 m3/h，最高泵送压力为21.5MP;沈阳建设机械总公司生产的HBT100泵的最大垂直输送高度可达248m。2、液压系统集成化现在大多数公司生产的混凝土泵，液压系统都是采用集成的液压阀块，使液压系统向可靠、节能、低冲击、低噪音的方向发展。3、更加合理的分配阀实际上，各个厂家生产的混凝土泵在主机上没有大区别，所不同的只是分配阀，各有不同的专利。分配阀向结构简单、流道合理、不易堵塞的方向发展。另外，还注重材质和通用性的研究，使其更加耐磨并形成标准化、系列化。4、臂架式泵车采用混凝土泵施工，混凝土的布料是一个关键性的问题，带布料杆的混凝土泵车，移动方便、机动灵活，到达施工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注到任何地方。1.2本课题的提出及任务的完成个人的创造性思维和手动能力，同时也可以学习液压技术与电子技术、计算机系统的信号传针对混凝土泵控制的特点，运用PLC技术的原理和方法，对HBT60混凝土泵控制系统的控制理论和技术进行研究，进一步提高其它型号混凝土泵的整体性能，促进国内工程机械控制技术的发展，适应国际工程机械，提高产品的市场竞争力，同时也对大学四年本专业所学知识的一个系统的运用：一方面可以掌握基本的控制方面知识，另一方面还可以自行设计控制方案，选择液压元件，编制控制程序，充分发挥学生递及控制功能等结合的先进技术。1.3主要的设计工作对混凝土泵进行调研，了解不同型号混凝土泵的结构以及特点，在此基础上，对HBT60混凝土泵进行分析，对控制系统需求进行分析，完成控制系统的总体设计。1、确定混凝土泵电气控制系统总体设计方案：按照生产过程，拟定总体控制方案；电动机的电气控制:电动机配电、起动、制动和保护；各路照明、控制电源的配电和急停电路设计。 2、液压控制系统: 泵送系统、摆动系统和搅拌系统的液压油路和元件的设计和选用；2 液压活塞混凝土泵的结构分析液压活塞式混凝土泵，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进行压送混凝土。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较单缸式的复杂，但因为是两个缸交替工作，故使输送工作比较连续、平稳，生产率高而且发动机的功率也得以充分利用。所以，大、中型的混凝土泵都采用双缸式的。2.1活塞式混凝土泵的液压系统概述由于混凝土泵的工作原理及其结构型式的不同，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;根据换向方式的不同可分为电控系统和液控系统。(l)、开式系统回路开式系统是指主油泵从油箱吸人液压油，经过一个循环后又回到油箱。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，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，适且于中、小型系统。由于技术比较成熟，采用开式液压系统的混凝土泵也比较多。(2)、闭式系统回路闭式系统是指液压油在油路中循环，回油不流人油箱，而直接接入主油泵吸油口进人下一个循环。其优点是效率高、油箱小、流量大且方向变换平衡，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。从国外动态分析，高压大排量的混凝土泵采用闭式系统的在市场上占主导地位。在闭式回路系统中，也有阀控和泵控之分，闭式阀控系统局部改善开式系统的缺点，降低安装空间和成本，方向阀换向时，和开式系统一样还有较大的冲击，一般安装有蓄能器。闭式泵控系统有效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。(3)、混合系统回路现在有的生产厂家综合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，有时也称这种系统为开式系统。使用这种系统的混凝土泵也比较多。电控系统与液控系统的主要区别在于换向信号不同。电控系统通过接近开关检测活塞在混凝土缸中的终端位置来控制主油缸的往复交替;而液控系统靠安装在主油缸一端取信号，取得液压信号控制主油缸的换向。液控系统的取信口位置不易确定，但电气系统比较简单;电控系统的取信位置易确定，但电气系统要复杂一些。2.2基本构造液压活塞式混凝土的种类很多，但是其基本的组成部件是相同的，托式混凝土泵主要由分配阀及料斗、推送机构、液压系统、电气系统、机架及行走装置、润滑系统、罩壳和输送管道等八个总成组成。HBT60型混凝土泵采用全液压双缸S阀结构，依靠混凝土输送缸与输送管之间设置的摆动管件来完成混凝土的吸入和排出作业。图2-1 HBT60混凝土泵示意图 1、分配阀及料斗分配阀是混凝土泵的最主要的部件，后面将专题介绍。这里只介绍料斗。料斗又称集料斗，其中还装有搅拌装置。它是混凝土泵的承料器，其主要作用如下:(l)、混凝土输送设备向混凝土泵供料的速度与混凝土泵输送速度不可能完全一致，料斗可以起到中间调节的作用。(2)、料斗中的搅拌装置可以对混凝土进行二次搅拌，减小混凝土的离析现象，并改善混凝土的可泵性。 (3)、搅拌装置螺旋布置的搅拌叶片还起到向分配阀和混凝土缸喂料的作用，提高混凝土泵的吸人效率。料斗主要由料斗本体和搅拌装置两部分组成， 图2-2料斗如图2-2所示料斗本体主要由料斗体、防溅板、方格网和料斗门等四部分组成。料斗本体用钢板焊接而成，其前后左右用四块厚钢板。左右两带圆孔的侧板是用来安装搅拌装置，而其后壁由混凝土出口与两个混凝土缸连通，前臂与输送管道相连。混凝土泵作业时要将防溅板竖起，防止料斗进料时混凝土砂浆溅到混凝土泵的其它部位;当混凝土泵停止工作时，把防溅板放倒，盖在料斗的上部，可减少杂物进人料斗的机会。方格网用圆钢或钢板条焊接而成，用两个铰点同料斗连接。当检修料斗内部或清理料斗时，可把方格网向上翻起。方格网可以防止混凝土拌合物中超粒径的骨料或其他杂物进人料斗，减少泵送故障，同时保护了操作人员的安全。 搅拌装置包括搅拌轴部件、搅拌轴承及其密封件等部分，如图2-3所示。搅拌轴部件由搅拌轴、螺旋搅拌叶片、轴套等组成。搅拌轴由中间轴、左半轴、右半轴组成并通过轴套用螺栓连接成一体，轴套上焊接着螺旋搅拌叶片。这种结构形式有利于搅拌叶片的拆装。搅拌轴是靠两端的轴承、轴承座(马达座)支撑的，搅拌轴承采用调心轴承，轴承座外部还装有黄油嘴的螺孔，其孔道通到轴承座的内腔，工作时可对轴承进行润滑。为了防止料斗内的混凝土浆进入搅拌轴承，左、右半轴轴端装有J形密封圈。左半轴轴头通过花键套和液压马达连接，工作时由液压马达直接驱动搅拌轴带动搅拌叶片旋转。 图2-3搅拌装置1液压马达；2花键套；马达座；4左半轴；5轴套；6搅拌叶片；7中间轴；8右半轴；9J形密封圈；10轴承座；11轴承；13油杯搅拌轴传动装置的形式有两种，一种是液压马达通过机械减速后驱动搅拌轴;另外一种是液压马达直接驱动搅拌轴(图2-4)。而机械减速的方式又有链传动、蜗轮蜗杆传动，以及齿轮传动。 2、推送机构推送机构是棍凝土泵的执行机构，它是把液压能转换为机械能，通过油缸的推拉交替动作，使混凝土克服管道阻力输送到浇筑部位。它主要由主油缸、混凝土缸和水箱等三部分组成，(参看图2-4)。 (l)、主油缸主油缸由油缸体、油缸活塞、活塞杆、油缸头及缓冲装置等组成。主油缸的主要特点是:换向冲击大，一般要有缓冲装置。缓冲装置是混凝土泵设计的关键技术之一，大多数厂家都是采用油缸端部安装单向节流阀的跟机构。其原理如图2-4所示，当液压缸活塞快到行程终了，越过缓冲油a时单向节流阀打开，使高压油有一部分经缓冲油口到低压腔，使两腔压差减小，活塞速度降低，达到缓冲的目的，并为活塞换向做准备。另外，还有为封闭腔自动补油，保证活塞行程的作用。此外，由于活塞杆不仅与油液接触，而且还与水、水泥浆、泥浆等接触，为了改善活塞杆的耐磨和耐腐蚀性，在其表面一般要镀一层硬铬。图2-4 TR机构的工作原理(2)、混凝土缸混凝土缸后端与水箱连接，前端与分配阀箱体(闸板阀式泵)连接，并通过托架与机架固定，或与料斗(S管阀式泵)直接相连，通过拉杆固定在料斗与水箱之间。主油缸活塞杆伸人到混凝土缸内，活塞杆前端通过中间接杆连接着混凝土缸活塞。中间接杆用45#圆钢制成，其两端有定位止口，两端分别与油缸活塞杆和混凝土活塞用螺栓相连(或用半圆式的卡式接头)。混凝土缸一般用无缝钢管制造，由于混凝土缸内壁与混凝土及水长期接触，承受着剧烈的摩擦和化学腐蚀，因此，在混凝土缸内壁镀有硬铬层，或经过特殊热处理以提高其耐磨性和抗腐蚀性。混凝土活塞由活塞体、导向环、密封体、活塞头芯和定位盘等组成。如图2-5所示各个零件通过螺栓固定在一起。混凝土密封体用耐磨的聚氨醋制成，其起导向、密封和输送混凝土的作用。导向环赴密封体图2-5混凝土活塞总称图图2-5混凝土活塞总称图 (3)、水箱水箱用钢板焊成，即是储水容器，又是主油缸与混凝土缸的支持连接件。其上面有盖板，打开盖板可以清洗水箱内部，且可观测水位。在推送机构工作时，水在混凝土缸活塞后部随着混凝土缸活塞来回流动，其所起的作用主要是:l)、清洗作用清洗棍凝土缸缸壁上每次推送后残余的砂浆，以减少棍凝土缸体与活塞的磨损;2)、隔离作用防止主油缸泄漏出的液压油进人混凝土中，影响混凝土的质量;3)、冷却润滑作用冷却润滑混凝土活塞、活塞杆及活塞杆密封部位。2.3混凝土泵的工作原理2.3.1 泵送系统液压双缸式混凝土泵的两个油缸交替工作，使混凝土的输送工作比较平稳、连续而且排量也大为增加，充分利用原动机的功率。如图26所示，混凝土活塞（7、8）分别与主油缸（1、2）活塞杆相连，在主油缸压力油的作用下，作往复运动，一缸前进，则另一缸后退；混凝土缸口与料斗连通，分配阀一端接出料口，另一端通过花键轴与摆臂连接，在摆动油缸的作用下，可以左右摆动。泵送混凝土时，在主油缸压力油的作用下，混凝土活塞7前进，混凝土活塞8后退，同时在摆动油缸的作用下，分配阀10与混凝土缸5连通，混凝土缸6与料斗9连通。这样混凝土活塞8后退，便将料斗9内的混凝土吸入混凝土缸；混凝土活塞7前进，将混凝土缸内的混凝土送入分配阀后排出。图2-6泵送原理1、2主油缸；3水箱；4换向机构；5、6混凝土缸；7、8混凝土活塞;9料斗；10分配阀；11摆臂；12、13摆臂油缸；14出料口当混凝土活塞后退至行程终端时，触发水箱3中的换向装置4，主油缸1、2换向，同时摆动油缸11、12换向，使分配阀10与混凝土缸6连通，混凝土缸5与料斗9连通，这时混凝土活塞7后退，8前进。如此循环，从而实现连续泵送。当混凝土泵发生堵塞现象或需要停机时，应该把输送管道中的混凝土抽回。这种情况下，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中，如图2-3所示。图2-7正反泵工作状态(a)正泵 (b)反泵2.3.2搅拌系统搅拌油路系统主要由辅泵、手动换向阀、叠加溢流阀、电磁换向继电阀、压力器、搅拌马达组成。其功能是在搅拌叶片的搅动作用下保持混凝土的流动性，提高混凝土的吸入率。搅拌动作按照搅动方向分为正向搅拌和反向搅拌，主要是由液压马达通过机械减速后驱动搅拌轴来完成搅拌动作。当手动换向阀的阀芯处于中位时，压力油直接回油箱，液压马达不转。当手动换向阀阀芯处于左位时，压力油从右侧进入液压马达，马达正转；当手动换向阀阀芯处于右位时马达反转。 2.4活塞式混凝土泵阀介绍1、 分配阀 分配阀是活塞式混凝土泵的关键部件，它是位于集料斗、混凝土缸及输送管三者之间，协调各部件动作的机构，因而直接影响混凝土泵的直接使用性能。在进行方案的选择时首先确定合适的分配阀，然后才能确定整机的结构和设计。我们可以认为分配阀就是混凝土泵的心脏，综观国内外各国生产的各种类型的混凝土泵，它们所不同的只是采用了不同类型的分配阀，结构简单的分配阀将大大提高整机的性能，各国都将分配阀作为关键技术进行研究，取得了卓有成效的成果，并申请专利。 对双缸的混凝土泵来说，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，两个缸共同一个集料斗，当它们分别处于吸入和排出过程时，处于吸入行程的混凝土缸把混凝土吸入而处于排出形成的混凝土被送到输送管中去，所以这种分配阀统具有二位四通的功能。 混凝土泵与常见的油、气结合和水泵不同，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： （1）、良好的集排料性能 欲使混凝土泵具有良好的集排料性能，能平滑地通过分配阀，分配阀的流道就必须短且流畅，截面和形状变化小，且对混凝土的反应性强，能泵送不同塌落度的混凝土，这样就降低了流动阻力，并减少堵管现象的发生，据统计，大多数堵塞事故都发生在分配阀和流道变化大的地方，分配阀的阻力小及相应到提高了泵的输送距离。 （2）、良好的密封性阀门和阀体的相对运动部位，要有良好的密封性，以减少漏浆现象，影响混凝土的使用性能和泵送 。用户总是要求混泥土泵能适应各种级配的混泥土。在泵送实践中，最难泵送的并不是低塌落度的半干硬性混凝土，也不是含有少量大骨料的混凝土，而是那些水泥、砂子含量太低、塌落度太大，极易离析的混泥土。许多施工者为了降低成本，总是要想方设法地减小水泥用量。正是因为中国建筑工地混泥土的多样性，复杂性，用户对分配阀提出了苛刻的要求。实际上既要适应底质量混泥土，以降低成本，又要保证管路密封，满足高压远距离输送需要。实际上，这种完全满足用户要求的分配阀还有待研究。目前，市场上使用的分配阀基本上是闸板阀和管式阀。闸板阀通过两块闸板在油缸带动下在闸室内做直线运动，交替遮盖和放开缸口。可分为立式，水平，斜置三种，斜置式最广泛。这种伐板前缘很薄，插入混泥土阻力小，运动部件质量轻，惯性小，所以驱动油缸负荷轻，可以使用低压系统和小直径油缸，有利于降低成本。闸板阀最大的缺点就是闸板磨损后，与闸室内的间隙无法补偿，而失去密封性能，不能高压输送，而且闸室更换比较困难管阀有许多种，但应用最广泛的是裙阀和S阀。裙阀的特点是：进口细，出口大，象裙子，阀体短，内径大，不节流，压力损失小。通过精确计算，可以使群体力矩平衡，消除料斗抬头现象。回转阻力小，磨损后可补偿。其缺点是：两端滑动，而且都需要密封，成本高；结构紧凑，拆装困难。裙阀是Schwing公司专利，国际上此一家，是除了标牌之外，Schwing公司最明显的标志。国内只有一家厂生产类似的产品，预计在近几年里，不会有大量裙阀出现。阀的特点是：环的浮动与自紧。使用Putzmeister公司技术的厂家还将换向油缸倾斜一个角度放置，油缸伸出时的一个分力把S阀向后推，S阀带着环更紧地压向板。浮动与自紧密结果是板，环磨损后，环在混泥土压力下自动补偿间隙，保证与板的紧密结合，保证密封性能，而且混泥土压力越高，密封更好。斜置式闸板阀与S阀相比，S阀对底质量混泥土的适应性差。在斜置式闸板阀料斗和S阀料斗中，混泥土流动的路线是不一样的；斜置式板阀的料斗几乎完全位于混泥土缸上部，料斗中的混泥土进入缸中的路线基本上是垂直下降的；而S阀料斗中混泥土进入混泥土缸的路线几乎是水平的，进料过程中，混泥土首先下降，在下降到缸口后，在水平进入混泥土缸；对于搅拌机良好的混泥土这两种料斗的吸料性能相差不大。但如果混泥土离析，骨料会堆积在料斗底部，在板闸中，闸板向上提，在重力作用下，骨料会直接进入混泥土缸。但是在S阀料斗中，骨料会堆积在缸口互相挤压，只靠混泥土缸活塞后拉所形成的真空很难将其吸入缸内；并且S阀的大部分阀体都埋在骨料中，阻力极大，很难摆动。S阀在离析的混泥土中停留时间稍长，那么只能打开料斗放料口放出堆积的骨料。改变混泥土进入混泥土缸的路径，可以相应地改善混泥土泵对混泥土的适应性。在S阀系统中可以设计出相应的S阀和料斗结构，其中一个就是短S阀系统。因为混泥土缸活塞后拉形成的真空吸力有限，那么离缸口较远的混泥土就不可能被水平地吸入缸中，从而形成死区而积料，阻碍S阀运动和混泥土流动。为此可以缩短料斗前后壁的距离，相应地缩短S阀的轴向长度和回转半径，尽可能使料斗底部的混凝土存量减少，在吸入过程中使混凝土形成由上至下的垂直下降运动，这样就类似于斜置式板阀而改善了吸料性能，同时小尺寸S阀的回转阻力减小，可以改善受力状态，提高可靠性。在短S阀系统中，料斗明显分成阀室和料室两部分，S阀在阀室中摆动，阀室的容积很小，所有的混凝土都集中在料室中，由下至上地进入阀室，进入混凝土缸。裙阀料斗结构与短S阀非常相似，吸入原理也一样，用户普遍反映，向相同的高度泵送相同的混凝土时，裙阀的表现要比S阀好一些，从侧面可以说明，这种短S阀的吸入性能比较好。但短S阀也有缺点。它因流道短，缸口和管路的内径相差很大，所以截面变化很急，在这种情况下，“宾汉体（液体与固体的二相混合成的半流体，它是整体流动的）”会破碎形成“紊流”成形成阻力破坏流动。外在表现为高压泵送时压力损失大，勿堵管，因此很多追求高出口压力的厂家不喜欢使用。为此，不妨在长S阀上作某些改动。可以想象的方法是得用某种导流部件将垂直下降的混凝土变向直接送到缸口，不依赖真空吸入。市场上最常见的方法有日本新泻公司的导流管技术，或者再简化一些，用弧形板代替导流管，如国内某公司的“雁形阀”。这种阀的作用有两点：一是改变混凝土流动方向，将料斗中的混凝土直接送至缸口提高吸入性能；二是加强搅拌功能，和S阀一起将开始离析的混凝土强行搅拌。但是这种技术要注意几个问题：首先是确定合理的导流板形状，为了尽可能降低回转阻力，板伸展要指向S阀回转的切线方向。但如果为了加强搅拌，板可以作某些变形，同时校核S阀轴的负荷能力。其次是必须有一个合理的料斗形状与之相配，防止死料区，同时防止导流板向下摆动时，板与料斗之间的混凝土受压太大而使板摆不到位或损坏料斗。如果有条件的话，料斗与分配阀形状应用计算机优化设计。国内长S阀处于统治地位，只有采用德国魏泽尔公司技术的几个厂家应用了短S阀，但短S阀在日本泵上很普遍。图2-8 S管阀2、方向阀 方向阀的作用概括地说就是控制液压系统中液流方向的,但对不同类型的阀其具体作用有所差别。方向阀的种类很多,常用方向阀按结构分类如下:单向阀：（l）普通单向阀、 （2） 液控单向阀 普通单向阀 换向阀：（l）转阀式换向阀 （2）滑阀式换向阀：手动式换向阀、机动式换向阀、电动式换向阀、液动式换向阀、电液换向阀。图2-9液控单向阀 图2-10手动式换向阀图2-11电液动换向阀3、压力控制阀: 溢流阀：直动式、先导式溢流阀图2-12直动式溢流阀图2-13先导式溢流阀3 HBT60混凝土泵液压系统3.1 HBT60液压系统简述 图3-1液压系统原理图1、18-滤油器；2、3-辅油泵；4-主油泵；6、19、22-压力表；7、11-液动换向阀；8、10-电磁换向阀（阀7、11的先导阀）；9、23-单向阀；12、16、20-溢流阀；13-分配油缸；14-液压马达；15-电磁换向阀；17-冷却器；21-减压阀；24、25-压力继电器主油路系统主油路系统采用开式液压回路。主油泵选用德国力士乐公司原装件一大排量的斜盘式轴向柱塞泵；主油缸和分配油缸换向阀组也是德国力士乐原装件，保证了系统的可靠性。如图3-2所示，主泵通过S口吸油后，压力油口A的压力油将进入主溢流阀12；当主溢流阀的电磁铁3DT不带电时，其卸荷油口打开，压力油口A的油通过冷却器和回油滤清器流回油箱。当电磁铁3DT带电，主溢流阀关闭，压力油通过液动换向阀7上位，流入主液压缸5.1，两只主液压缸采用串联连接，在油泵压力油的作用下，5.2缸前进5.1缸后退；当主油缸活塞运行到行程终点时，5.2缸的取信阀在压差的作用下打开，信号油使液动换向阀11换向，主油泵压力油进入分配阀油缸13.1，使分配阀换向；分配阀换向终了，分配阀油缸13.1信号油路打开，使液动换向阀7换向，压力油流入主油缸5.2,5.1缸前进5.2缸后退，进入下一个循环。如此往复，实现主液压缸活塞的交替前进和后退，完成泵送工作。使电磁换向阀8和10的电磁铁1DT和2DT与主溢流阀电磁铁3DT同时带电，改变控制油路接入液动换向阀7和11的方向，可以使泵送过程处于反泵状态，实现反泵工作。搅拌系统该系统油辅油泵3（齿轮泵）、电磁换向阀15、溢流阀16、压力继电器25和一个双向液压马达14组成。搅拌系统的最高压力油叠加溢流阀控制，安全压力调定为10MPa。电磁换向阀15的电磁铁4DT不带电时，换向阀左位工作，双向液压马达14正向旋转，当手动控制或压力继电器发出信号使电磁铁4DT带电时，换向阀右位工作，实现液压马达手动或自动反向旋转。主油路系统的各组成元件功能1、吸油滤油器1该滤油器为箱外自封式吸油过滤器，过滤精度为100u。该滤油器设有自封阀、旁通阀、滤芯污染堵塞发讯器等装置。当更换、清洗滤芯或维修系统是，只要旋开滤油器盖（清洗盖），自封阀会自动关闭，隔绝油箱油路。滤油器上装有真空表，当出油口的真空度大于0.018MPa时，发讯器发出讯号，提示更换或清洗滤芯；当出油口的真空度大于0.02MP啊，旁通阀会自动开启，防止出现油泵吸空故障。2、主油泵4主油泵为恒功率控制的轴向柱塞变量泵。在恒功率区域内，当混凝土管路中的压力升高时，主泵斜盘会自动减小，排量减小，而功率保证为恒定值，使电动机不至于过载，功率利用率高。该泵还带有附加的液压行程限制器和压力截流装置。辅油泵2（齿轮泵）输出主油泵控制压力油，溢流阀20设定控制油路系统压力为4MPa，并接入主油泵G口。通过调节减压阀21手柄（顺时针控制压力升高，逆时针控制压力降低）使控制压力在0.5-3.5MPa范围内变动，则主油泵输出排量相应在0-190ml/r范围内无级变化。当泵送油压超过32MPa时，压力截流装置使主油泵斜盘回到零位，主油泵排量为零，泵送停止。3、换向阀组两个电液换向阀与主溢流阀组合在同一个阀板上。电液换向阀1（液动换向阀7与电磁换向阀8的组合）用来改变两个主油缸的运动方向；电液换向阀2（液动换向阀10与电磁换向阀11的组合）用来改变两个分配油缸的运动方向，他们都是二位四通阀。当液动换向阀7换向时，单向阀9用来使液动换向阀阀芯另一端卸荷。主溢流阀12为先导常开型溢流阀，当先导电磁铁3DT不带电时，溢流阀处于常开状态，使主系统卸荷。这三个阀都带有手动应急操作器，在电磁铁不通电的情况下，可对先导阀进行操作。4、主油缸5图3-2主油缸两个主油缸串联连接，一个缸前进，另一个缸后退，是与其相连的两个混凝土缸一个吸料，另一个泵送。主油缸两端装有单向节流阀，当活塞运行到终点前，单向节流阀将活塞前后两腔沟通，即可以防止撞缸，又可对油缸封闭腔进行补油。靠近水箱那一端的单向节流阀还具有输出信号使分配阀换向的作用。5、分配油缸13两个分配油缸为柱塞油缸，它们的柱塞通过球铰与摆臂连接，一缸摆动前进，另一缸摆动后退，使S阀来回切换。摆缸行程终了位置设置取信口，得到使主油缸换向的信号，控制主油缸的换向。6、冷却器17为板翘式强制风冷冷却器，一般当油温超过45时，应打开风冷电机，冷却液压油。7、回油滤油器18该滤油器为直回式回油过滤器，过滤精度为10u。该滤油器设有止回阀、旁通阀、滤芯污染堵塞发讯器等装置。滤油器上装有真空表，当出油口的真空度大于0.35MPa时，发讯器发出讯号，提示更换或清洗滤芯；当出油口的真空度大于0.4MPa，旁通阀会自动开启，液压油从旁通阀流回油箱。该滤油器还配有永久磁铁，可滤除1微米以上的铁磁性颗粒。8、压力继电器24该压力继电器可设定开启压力值，当达到该设定压力值，可使混凝土泵进行自动反泵工作，可消除堵管故障。3.2液压元件的选型与设计1、常用泵及相应的液压马达的主要优缺点及应用场合齿轮泵的主要优点是结构简单，体积小，质量轻，工艺性好，价格便宜，自吸能力强，对油液污染不敏感，转速范围大，维护方便，工作可靠。它的缺点是困油现象严重，径向不平衡力大，泄漏大，流量脉动大，噪声较高，不能做变量泵使用。低压齿轮泵广泛地应用在低压(25105pa以下)的液压系统中，如机床以及各种补泊、润滑和冷却装置等。齿轮泵在结构上采取一定措施后，也可以达到较高的工作压力。中压齿轮泵主要应用于机床、国轧钢设备的液压系统中。中高压和高压齿轮泵主要用于农林机械工程机械、船舶机械和航空技术中。和齿轮泵相比，叶片泵有流量均匀、运转平稳、噪声小、寿命长，轮廓尺寸较小、结构较紧凑等优点，但也存在着自吸能力差、调速范围小、最高转速较低、叶片容易咬死、工作可靠性较差