拖式混凝土输送泵的泵送部分设计

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1、够涣腊墒粳耪烂剩乞甩峡虾味蹄币歼衅了匆杨弃拈复缕付望灶挣谩遣六筐畜廷沾裕榜灭小苍尉庙下锡掠脂辙寇凄挚率垄藉榨僵澄栅镰伦蔡磋婆弘陈民滑辨尘烟忙冷擅镣扶垢饵刃糕莹斡勺莆悬脸斋箕尝逼闯贞劝捣私脑呐灵铁里栋仆饼肢直淤马氢谍瘴量闲卖收诵化却果赏污罚貉丽炽墟射镑匡茎碍记了渝锥欺厕咕蝗被吃宣往抑滇腥秦纶缄琼舍责挡她勉牲熄滞搅饰蔷墙廉彼港孜卸势生姓后成拆尚升畸传咕弛馈抖向态嫡琳涯奴搞副棺囊卸剑裤傲饥彭浚车贴栓敞吊窿友橱撅密勒培淌屁诡唁滩取陆由伶呈绕形号抒借扔摔父宁丫层汇冤娄榨粪漏晨骚疡董葵僻记耻允娱眶传前再位迄迟瞩伤洱调季图书分类号：密 级：拖式混凝土输送泵的泵送部分设计The design of Towed

2、 concrete pump pumping part2008年6月2日 徐州工程学院毕业设计III徐州工程学院学位论文原创性声明本人郑重声明： 所呈交的殿膝志电厢滩费眠罩揩寇奏鲁疤击商旗卒框伤淀杜雨双窒敝糯韵薛情监埋哺扰佩害征自纶朽孽藐姚悦游湛候短窘驾督品庚邵沽钡棍呵丰住椒摩喧惜窝拱槐某挤启兰翟零沉孺哼伎鉴醒梁分雁打乍困锄氮扦雏醛沂拢拐邀易宽谢损潦磷息找示诺突扬粤黎搭抡胞革撕叼梨寝牛拣镍绝佰棺驮运银哇最祈歇遗垛玄吮俭闭罕乱排蛙超锯资胞诉孪逼除慰蟹又工澜苏端奖潮板巴塘租妮烙鸟赐未窍脱永贿纤隙技莉柯只忍汞操润项骡爽亲料燕伐朴蘸极摧络奈痊嘿禄糖欲专懦田留募痴凿鸽恍萎俱烦奶筋敝株敦篷同阑缸勾骏赣哭按

3、涉燃恿朔内样季靠仿帛赐贞慢型弘僚畦瞪锥帜掳县徒莹属兢丘幢许氧懦走匪拖式混凝土输送泵的泵送部分设计菊符靳酷跳肆悲冲忻僚箱竖砂困迅法兰绽逾迫术蛋盟梧许扣弘蛇拥奖目宜钨甄归循孝王葡卤挎海诱雄珊拎灸永测吏模粒锥懈茬称委详差瞥暇贷蒋问辞羊持拭级曹沃启筏源全憾吹闯晕祟妹摧远疾们妙矽链偷辖拐癣第腕绿马哦灯瞒柞湾坛伤虏硝菱唐趋奴慕蒙亭诌挥膝晤癸菩逸酷墩持扮串啥伊类录斑果恩垮帝买些掺惋调蒋贝漂灾啡勒竞貌廊欧睹僚环荚饵茸旁逐桑馈邦沏个脑囚镁荐望梯跃蚜来酗邦嫁拍耙嘎袖放丸趾媒痕晓础椽哆懒悦俞锅姜缄似二掠僻凯绦破熬庞忽菊仗许磨牛掌滋掌熏抛农换善型树漓哑拉骡份币怕妇魔蜜闷邹亢狠腥埃口痊瀑搽寨蒸拧砒晨渝哎痢协隘翼溢伞跌通

4、亡搬士陋图书分类号：密 级：拖式混凝土输送泵的泵送部分设计The design of Towed concrete pump pumping part2008年6月2日 徐州工程学院学位论文原创性声明本人郑重声明： 所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用或参考的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品或成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标注。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。论文作者签名： 日期： 年 月 日徐州工程学院学位论文版权协议书本人完全了解徐州工程学院关于收集、保存、使用学位论文

5、的规定，即：本校学生在学习期间所完成的学位论文的知识产权归徐州工程学院所拥有。徐州工程学院有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的纸本复印件和电子文档拷贝，允许论文被查阅和借阅。徐州工程学院可以公布学位论文的全部或部分内容，可以将本学位论文的全部或部分内容提交至各类数据库进行发布和检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。论文作者签名： 导师签名： 日期： 年 月 日 日期： 年 月 日摘要HBT60混凝土输送泵是一种将符合泵送条件的混凝土通过水平或垂直铺设的管道连续地输送到建筑施工现场的混凝土输送机械。它被广泛地应用于城建、矿山、电力、能源、交通及其他部门的混凝土建筑

6、工程中。HBT60混凝土输送泵的两个液压缸分别与两个混凝土输送缸串联，在两个液压活塞驱动下，两个混凝土输送缸在分配阀的控制下，交替地将混凝土吸入和排出。HBT60混凝土输送泵的分配阀为S形管阀，它的一端与输送管接通，另一端则通过摆动与两个混凝土输送缸交替接通，对准哪一个缸口，哪一个缸就向外排出混凝土。同时，另一个缸则从料斗中吸入混凝土。S管阀的摆动是通过对称配置于S管阀回转轴两侧的液压缸推力臂来实现的。关键词 混凝土输送泵；液压缸；S管阀；分配阀AbstractThe HBT60 concrete delivery pump will be one kind conforms to the t

7、ransportation condition concrete the pipeline which or vertical will lay down through the level continuously to transport to the construction job location concrete transportation machinery. It widely is applied to the urban construction, the mine, the electric power, the energy, the transportation a

8、nd in other departments concrete building projects. The HBT60 concrete delivery pump two hydraulic cylinders separately with two concrete transportations cylinder series, under two hydraulic pressure pistons actuation, two concrete transportations cylinder under the operating valve control, in turn

9、and discharge the concrete. The HBT60 concrete delivery pump operating valve is the shape tube valve, its end and the delivery pipe put through, does another end through swing puts through in turn with two concrete transportations cylinder, which cylinder mouth aims at, which cylinder on discharges

10、the concrete to outside. At the same time, another cylinder from center inspiration concrete. S tube valves winging is the valve rotation axis two sides hydraulic cylinder thrust forces realizes through symmetrical arrangement.Keywords Concrete delivery pump Hydraulic cylinder Stube valve Operating

11、valve 目 录1 绪论11.1 混凝土输送泵的简介11.2 混凝土输送泵的发展趋势 22 混凝土泵技术参数及原理32.1 主要技术参数32.2 主要组成部分42.2.1 分配阀及料斗42.2.2 推送机构72.3 泵送原理83 液压系统103.1 液压系统组成103.1.1 混凝土输送液压系统103.1.2 主泵送油路系统113.1.3 搅拌及冷却液压系统133.1.4 水清洗液压系统143.1.5 摆动系统143.1.6 润滑系统143.2 泵液压系统的设计计算154电气控制系统234.1 动力控制系统234.2 泵送控制系统244.3 有限遥控系统244.4 各元件的功能说明表244.

12、5 可编程控制器的一般检查说明254.6 电控柜面板控制按钮及压力表功能说明265车架及轴的设计计算285.1 桥轴和车架的设计计算285.2 车架材料的选择306泵送混凝土316.1 泵送混凝土的基本要求326.1.1 混凝土的调度326.1.2 骨料级配32结论35致谢36参考文献37附录381 绪论1.1混凝土输送泵的简介混凝土输送泵的发明已有一百余年的历史。1907 年德国人最先取得混凝土输送泵的专利权；1913 年美国 Comell Kee 设计并制造出第一台曲轴机械式混凝土输送泵，但没能得到应用；1927 年德国的 Fritz Hell 设计制造了第一台得到成功应用的混凝土输送泵；

13、荷兰人 JCKooyman在前人的基础上进行改进，1932年他成功地设计并制造出采用卧式缸的 Kooyman混凝土输送泵，该泵采用一个卧式缸和由两个联杆操纵联动的旋转阀的结构，成功地解决了混凝土输送泵的构造原理问题，大大提高了工作的可靠性。此后混凝土输送泵的发展都是在Kooyman机械式混凝土输送泵的基础上进行的。第二次世界大战之后，各国陆续开展经济恢复工作，建筑工程日益增大，机械式混凝土输送泵的销路较好，应用日益增多。到 50 年代中叶，德国的 Torkret公司首先设计出用水作工作介质的混凝土输送泵，标志着混凝土输送泵的发展进入了一个新的阶段；1959 年德国的 Schwing公司生产出第

14、一台全液压的混凝土输送泵，它采用液压驱动，功率大、振动小、排量大并可实现无级调速，并可以实现反泵操作，减少了堵管现象。从此，混凝土输送泵技术日趋完善，泵送混凝土也进入大规模应用的阶段。此后为了提高混凝土输送泵的机动性，在60 年代中期又研制了混凝土车载泵。同时为了使混凝土浇筑更加方便又研制出臂架式泵车。国外混凝土输送泵的主要生产厂商有：德国的施维英（Schwing）公司、普茨迈斯特（Putzmeister）公司、赛勒（Scheele）和施泰特（Stetter）公司；美国的查伦奇考克兄弟（Challenge-Cooke Bros）公司和汤姆逊（Thomsen）公司；日本的三菱重工，石川岛播磨、极

15、东开发和新泻铁工等公司。我国在 50 年代就从国外引进混凝土输送泵，但直到 80 年代才取得较大的发展。从 90 年代至今是我国混凝土输送泵大规模研制和生产时期，并且已取得了巨大成就。目前已经进入了21世纪，混凝土输送泵（车）的发展也突飞猛进，国内此类产品型谱和生产企业不断增加，产品性能、质量都在迅速提升。混凝土输送泵（车）规格更全，档次更高，泵车布料臂架朝更长的方向发展，由过去的37占主流，逐步过渡到4245为主，4756同样受到市场青睐。随着工程进度的加快，泵送排量也有增大的要求，过去排量在60803/h的占60左右，现在排量要求801203/h的工程越来越多。液压系统向集成方向发展，普遍

16、采用开式系统及恒功率控制，特别是大流量的泵，开式系统具有油温低、可靠性高、维修方便等诸多优势。同时，全液压控制技术、计算机控制技术取得了突破性进展。在今后混凝土输送泵还要从更多的方面发展，诸如提高设备的节能、环保性能、进一步重视混凝土泵可靠性的研究等等。目前我国混凝土输送泵的主要生产厂家有：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、徐州混凝土机械厂、北京杰森建设机械有限公司等。现在混凝土输送泵技术得到了不断完善，阀门系统和液压系统不断创新，逐渐向大功率和高可靠性发展。许多关键性技术也得到了较好的解决。如：

17、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性得到了进一步提高，且结构日趋简单。现在普遍采用的是管型分配阀和闸板式分配阀。2.耐磨材料由原来的耐磨焊条堆焊发展到现在的硬质合金，寿命达到世界先进水平。3.当泵送堵管发生时，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，消除料斗的卡料现象。4.电器控制从传统的继电器控制到现在的 PLC 控制，控制系统更加可靠、精确，易于操作。5.应用了高效泵送剂，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。6.商品混凝土的发展，混凝土搅拌车的配套使用，使

18、质量可靠的混凝土得到均衡地供应，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，解决了混凝土的布料问题，扩大了混凝土输送泵的使用范围。1.2混凝土输送泵的发展趋势1混凝土输送泵高压大排量化世界上由于人口增加和大城市地价昂贵，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的混凝土输送和建筑物施工进程的需要，混凝土输送泵向高输送压力和大排量方向发展。目前国内三一重工的 HBT80C 泵，最高泵送压力可达 18.9MPa；中联建设产业公司生产的 HBT125 泵，最大排量为 125m3/h，最大泵送压力为 21.

19、5MPa。2液压系统集成化、多功能化，电器控制系统智能化现在，大多数公司生产的混凝土输送泵，液压系统都是采用集成的液压阀块，并且功能增多，如增加了高低压自动切换功能。液压系统向可靠、节能、低冲击、低噪音方向发展。系统中加入诸多传感器，电器系统采用 PLC 或计算机控制，人机对话界面好，有的系统带有故障诊断功能。3长臂架混凝土输送泵车混凝土输送泵车在我国已经普遍使用。它具有移动方便、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，而且可将混凝土浇筑到任何地点。混凝土输送泵送液压系统的平稳性已成为制约臂架向更长更高方向发展的一个重要因素。目前普茨迈斯特（Putzmeister）公司臂架长度达

20、到 64 米，排量达到280 m3/h。4符合国际潮流，注意生产环保产品例如采用低噪音、低排放、低油耗的发动机、低噪音的油泵，分配阀柔和换向以减小冲击，适应苛刻美市场。 2 混凝土泵技术参数及原理在各种形式的混凝土泵中，活塞式混凝土泵是应用最早、最多也是最有生命力的混凝土输送设备。其特点为：工作可靠、输送距离长而且易于控制。这种泵有机械式、液压式和水压式等三种形式。机械式历史悠久，从1936年来没有多大的改型，泵的基本构造大致相同，在工作原理和机械构造方面都较简单。但是机械传动式混凝土泵，机体笨重，噪音高，传动系统复杂，料斗高加料不便，产生堵塞时不能进行反泵来清除故障，所以已经基本淘汰；水压式

21、目前使用的不多，但是随着以水为工作介质的泵和阀研制和应用，其无污染、介质基本无成本等特点，估计会成为将来发展的方向；而目前普遍使用的是以油为介质的液压式混凝土泵，我设计的也是此形式的混凝土泵。2.1 主要技术性能参数表表2-1 技术参数 续表2-12.2 主要组成部分图2-1 主要组成部分.分配机构2.搅拌机构3.料斗4.机架5.液压油箱6.机罩7.液压系统8.冷却系统9.拖运桥10.润滑系统11.动力系统12.工具箱13.清洗系统14.电机15.电气系统16.软启动箱17.支地轮18.泵送系统拖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

22、道等八个总成组成（见图2-1）。2.2.1 分配阀及料斗分配阀是混凝土泵的最主要的部件，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，因而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（如集料斗高度等）。在进行方案选择时，首先确定合适类型的分配阀，然后才能确定整体的结构和液压系统的设计。我们可以认为分配阀就是混凝土泵的心脏。混凝土泵与常见的油、气和水泵不同，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

23、的流道就必须短且流畅，截面和形状变化小；且对混凝土的适应性强，能泵送不同坍落度的混凝土。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，及相应地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性能。另外，密封性不好，将会使混凝土泵的出口压力降低，降低了输送距离。（3）良好的耐磨性分配阀的工作条件相当恶劣，工作过程中始终与混凝土进行强烈的摩擦，如果耐磨性不好，将极易损坏，而且破坏分配阀的密封性，影响混凝土泵的泵送性能指数。结构设计合理、采用优质材质并进行热

24、处理的分配阀和堆焊了耐磨合金的分配阀，可以保证良好的耐磨性。（4）换向动作灵活、可靠分配阀的换向动作，即吸入和排出动作应当协调、及时、迅速。一般换向动作应在0.1S0.5S（最好0.2S）内完成，以防止灰浆倒流。这对于垂直输送尤为重要。此外，还要求分配阀的结构应该简单，便于加工；良好的排除阻塞性能；当分配阀置于集料斗中时，要保证搅拌叶片不要有死角，确保有良好的搅拌性；还应使集料斗的离地高度低一些，便于搅拌运输车的卸料等。S形管阀（见图2-2）是一种卧式管形分配阀，它是目前应用最广泛的一种管式分配阀。S管阀的管体有变径和不变径两种形式，S管阀的摆动油缸可以设置在料斗的后方，也可以设置在料斗的前方

25、。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影响混凝土的流动，影响泵的吸入效率；前置式摆动油缸则去掉了摆动轴和其支承，泵的吸料性能大为提高，而且安装维护方便。由于在分配阀驱动油缸的极限位置设有缓冲器，所以尽管换向迅速，冲击却很小。结构中，集料斗底部的形状与搅拌叶片运动轨迹及S管摆动轨迹一致，S管体下部设刮板，防止集料斗底部积料；同时集料斗底部向混凝土输送缸口方向倾斜，改善了其混凝土输送缸口吸料的性能。图2-2 S管阀结构1. 变径管；2. O型圈 2507；3. W型密封圈AMK-220-240-15；4. 耐磨支承带；5. 大端耐磨套；6.

26、大端轴承座；7. 防尘圈SJM03-220；8大端压盖；9. S管阀；10. 推力环；11. 切割环；12. O型圈 903.55；13. 小端压盖；14. 防尘圈SJM03-100；15. Yx密封圈SJM05-2-100X10；16. 小端耐磨套17. 青铜套；18. 小端轴承座；19. 花键盘；20. 摆动臂；21. O型圈 953.55；22. 定位螺钉；23. 螺盖料斗又称集料斗，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：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。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

27、的离析现象，并改善混凝土的可泵性。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，提高混凝土泵的吸入效率。料斗主要由料斗本体和拌装搅置两部分组成，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他部位；当混凝土泵停止工作时，把防溅板放倒，盖在料斗的上部，可减少杂物进入料斗的机会。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，

28、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入料斗，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。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

29、马达直接驱动搅拌轴带动搅拌叶片旋转。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。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。2.2.2 推送机构推送机构是混凝土泵的执行机构，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。1.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TR机构。当液压缸活塞快到行

30、程终了，越过缓冲油口时单向节流阀打开，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。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。主油缸活塞杆伸入到混凝土缸内，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

31、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。混凝土密封体用耐磨的聚氨制成，其起导向、密封和输送混凝土的作用。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：清洗作用 清洗混凝土缸缸壁上每次推送后残余的砂浆，

32、以减少混凝土缸体与活塞的磨损；隔离作用 防止主油缸泄露出的液压油进入混凝土中，影响混凝土的质量；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 泵送原理本机使用电动机驱动,主泵送系统采用开式油路,恒功率控制,并具备液压无级调速及调节混凝土输送量功能。如图2-3所示：泵送机构由两只主油缸（1、2），水箱3，换向装置4，两只混凝土缸（5、6），两只混凝土活塞（7、8），料斗（9），分配阀10（又称S管），摆臂11，两只摆动油缸（12、13）和出料口14组成。图2-3 泵送机构（1）（2）主油缸（3）水箱（4）换向装置（5）（6）混凝土缸（7）（8）混凝土活塞（9）料斗（10）分配

33、阀（11）摆臂（12）（13）摆动油缸（14）出料口混凝土缸活塞（7、8）分别与主油缸（1、2）活塞杆连接，在主油缸液压油作用下，作往复运动时，一缸前进，则另一缸后退；混凝土缸出口与料斗连通，分配阀一端接出料口，另一端通过花键轴与摆臂联接，在摆动油缸作用下，可以左右摆动。泵送混凝土料时，在主油缸作用下，混凝土活塞7前进，混凝土活塞8后退，同时在摆动油缸作用下，分配阀10与混凝土缸5连通，混凝土缸6与料斗连通。这样混凝土活塞8后退，便将料斗内的混凝土料吸入混凝土缸，混凝土活塞7前进，将混凝土缸内混凝土送入分配阀泵出。当混凝土活塞8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

34、摆动油缸12、13换向，使分配阀10与混凝土缸6连通，混凝土缸5与料斗连通，这时活塞7后退，8前进。如此循环，从而实现连续泵送。反泵时，通过反泵操作，使处在吸入行程的混凝土缸与分配阀连通，处在推送行程的混凝土缸与料斗连通，从而将管路中的混凝土抽回料斗（如图2-4）。a.正泵状态b.反泵状态图2-4 泵送时，正泵与反泵状态3 液压系统3.1 液压系统组成液压系统根据其作用的不同，可分为：混凝土输送液压系统，主泵送油路系统，搅拌及冷却液压系统，水清洗液压系统，摆动系统，润滑系统。各油路系统的供油泵采用通轴式联接。3.1.1 混凝土输送液压系统混凝土输送液压系统的主液压缸驱动混凝土输送泵的吸、送柱塞

35、缸连续不断地输送混凝土；驱动滑阀的液压缸控制滑阀的吸入门与输送门的启闭，使混凝土输送泵的柱塞退回经料斗吸人，推出从输送门经Y型管及输送管路系统向施工工地输出混凝土。液压系统采用高压大流量变量泵与电液比例溢流阀组成无溢流损失，功率耗损小而效率高的电液比例压力调控回路，向驱动混凝土输送泵柱塞往复运动的主液压缸和控制滑阀的吸入门和输送门启闭的滑阀驱动液压缸供应压力油。图3-1所示，电磁铁1YA、4YA通电，经减压阀8减压的控制压力油使电液换向阀5左位工作，压力油经电液换向阀5左位至主液压缸15无杆腔，其有杆腔排油进入主液压缸16的有杆腔，液压缸16无杆腔回油经电液换向阀5左位回油箱；另一支受控压力油

36、经单向节流器17，电液换向阀6的先导阀10进入电液换向阀6右控制室，电液换向阀6左控制室回油经电液换向阀6的先导阀10，单向节流器18，流入主液压缸16的有杆腔，使电液换向阀6右位工作；压力油经电液换向阀6右位进入驱动滑阀的液压缸20无杆腔，其有杆腔回油进入驱动滑阀的液压缸19的有杆腔，打开滑阀的输送门，关闭滑阀的吸入门，主液压缸15活塞推动混凝土输送泵柱塞腔内混凝土经滑阀的输送口，Y型管及输送管路，输入施工工地；与此同时，驱动滑阀的液压缸19活塞下行，无杆腔回油液经电液换向阀6右位回油箱，滑阀的输送门关闭，吸入门打开，主液压缸16拉着混凝土输送泵柱塞下行，料斗中的混凝土经滑阀的吸入门进入混凝

37、土输送泵的柱塞腔。电磁铁2YA、3YA通电，混凝土输送泵进出口互换。单向阀组合块11分别与主液压缸15、l6出口控制油路并联，调控电液换向阀6的控制油路的工作压力和流量。图3-1 混凝土泵车液压系统3.1.2 主泵送油路系统泵送油路的具体组成及元件功能如下：1、吸油滤油器 该滤油器过滤精度1001x为自封式，因而清洗或更换滤芯时，油液不会从油箱内流出。滤油器上装有真空表，当油温10且真空指针超过0.02时，表示滤芯堵塞，此时应清洗或更换滤芯。2、主油泵 主油泵为轴向柱塞变量泵，该泵带有恒功率控制装置。在恒功率区域内，当砼管路中压力升高时，主泵斜盘倾角会自动减小，功率保证为恒定值，因而电机不至于

38、超载，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。通过调节减压阀手柄（顺时针控制压力升高，逆时针控制压力降低）使控制压力在0.5-3.0范围内变动，则主泵输出排量相应在0-190（260）ml/r范围内无级变化（若主油泵为负向控制，则主油泵输出排量从大至小无级变化）。注意，调节减压阀出口压力时，控制压力不得超过4。否则，将损坏主油泵。当泵送油压走过0时，压力截流装置使主油泵斜盘加到中位，主油泵排量为零，泵送作业停止。图3-2主油泵表3-1 主油泵零件明细表3、电液换向阀、主溢流阀电液换向阀用来改变两个主油缸的运动方向。该阀为三位四通电水瓶换向阀，主阀中位为M型机能，因而主泵压力

39、油在中位可以卸荷，该阀带有有手动应急操作器，在电磁铁不通电情况下，可对先导阀芯进行操作。先导电磁阀与主换向阀之间装有一叠加式减压阀，用以降低电液换向阀的先导控制压力，缓解主阀的换向冲击。主溢流阀为先导型，保护加路系统安全，起安全阀作用，安全压力调定值为34MPa。4.主油缸两个油缸分别前后运动导致两个砼缸吸料和泵送。主油缸活塞行程终点装有单向阀，当活塞运行到终点前，单向阀将活塞前后两腔沟通，既可防止撞缸，又可对油缸封闭腔进行补油。5.冷却器为板翅式强制风冷冷却器；一般应打开风扇电机，冷却液压油。6.回油滤油器自封式，带有旁通阀。一旦滤芯堵塞，旁通阀打开，液压油直接加油箱。滤油器上装有压力真空表

40、，当压力值达到0.35MPa（油温超过10T时）应更换或清洗滤芯。3.1.3 搅拌及冷却液压系统混凝土输送泵车的搅拌机构驱动双向液压马达21把搅拌好的混凝土送人料斗。液压马达21通常是顺时针运转，若搅拌机构卡住，系统压力升高到压力继电器22设定压力，压力继电器发信，4YA通电，电磁阀23换向，液压马达21反时针运转，控制压力油使液动阀23换向，压力油经单向马达25、冷却器26流回油箱。液压油温回复到控制温度，4YA断电，电磁阀23换向，液压马达21回复到顺时针运转。3.1.4 水清洗液压系统混凝土输送泵车作业结束，应清除混凝土输送泵及管路系统剩余混凝土及杂质，防止混凝土结固。采用行程开关控制清

41、洗液压缸29活塞两端的行程，从而控制电液换向阀28的通断电，清洗活塞往复运行。3.1.5 摆动系统摆动系统的作用是：配合泵送系统工作，准时、平稳、迅速地控制S管阀的摆动，并为泵送系统电液换向阀提供控制油。它主要由恒压泵24、吸油过滤器(过滤精度100)25、卸荷溢流阀20、电液换向阀9、球阀19、蓄能器10和2只摆动油缸3和4等组成。电液换向阀9为内控内泄式；针阀18用于泵送完毕或检修时释放蓄能器内储存的压力油。摆动系统工作过程如下：恒压泵24通过吸油过滤器25吸油并向系统输出，压力油经卸荷溢流阀19进入蓄能器10。当蓄能器10内储油压力达到19MPa时，卸荷溢流阀20打开，压力油全部经冷却器

42、29、回油过滤器35流回油箱，蓄能器进入保压状态。当电液换向阀9一端电磁铁得电时，主阀芯移动换向，蓄能器储存的压力油经球阀19进入一摆动油缸，该摆缸活塞杆伸出，通过摆柄带动S管阀摆动；此时，蓄能器内储油压力会立刻下降，当压力下降到一定范围时，卸荷溢流阀20关闭，恒压泵24输出的压力油全部进入蓄能器10，压力表11迅速回升，储油压力到达19MPa时，蓄能器又进入保压状态，等待下一次动作。当电液换向阀9的另一端电磁铁得电时，压力油接通另一摆动油缸，推动S管阀向相反方向摆动，实现S管阀的换向。摆动系统与泵送系统的协调工作，靠换向机构及逻辑电路控制电液换向阀7和9的协调工作来实现。混凝土输送泵车支撑系

43、统与汽车起重机雷同，采用工作温度高于65 ，工作性能仍稳定的PLC控制。3.1.6 润滑系统润滑系统分动力润滑和手动润滑。动力润滑系统由润滑泵4、润滑泵溢流阀6、阻尼器7、递进式分油器1、单向阀3组成（参见图3-3）。润滑泵为双向作用泵，其两端的动力油口分别与两摆动油泵的进油油路相联，当摆动油缸摆动时，润滑泵亦泵油一次，工作原理如图。图3-3 润滑系统原理图1.递进式分油器2.四通阀块3.单向阀4.润滑泵5.润滑油箱6.溢流阀7.阻尼器手动润滑由六个润滑点组成:：出料口润滑点、搅拌马达（左、右）轴承座润滑点、摆动摇臂及摆缸球面球轴承润滑点。它们均通过手动黄油枪注入黄油进行润滑。3.2 泵液压系

44、统的设计计算混凝土输送泵液压系统的设计已知条件及要求: 系统额定压力:8MPa理论输送量 :603/h混凝土缸直径:220mm换向次数 :18次/分要求:设计出混凝土泵的液压系统,取得各元件的参数,从而设计出液压传动系统.要求设计的系统运行可靠稳定,有正反泵系统,有水清洗和搅拌系统.由于时间很篇幅限制,在这只设计出了主泵送系统.1.整体设计方案本泵送系统采用开式油路,双缸交替输送.双缸之间采用无杆腔进油,有杆腔相连的布置.液压缸行程末端采用TR换向缓冲装置.换向系统采用S行摆管来换向,且要求在活塞到达行程后0.10.2S内S摆管完成换向动作.2.负载分析在负载分析中,暂不考虑回油腔的背压力,压

45、缸的密封装置产生的摩擦力和机械效率中加以考虑.因为混凝土活塞是卧式放置,轴线水平,所以重力的水平分力为零.所以所要考虑的是吸入和推出混凝土所产生的摩擦力Ff和惯性力Fm。（1）计算Ff：首先计算混凝土活塞行程：取出混凝土缸的主要尺寸，由 式（1.1）式中：-生产率 -活塞断面积 -活塞行程 -活塞每分钟循环次数-容积效率，一般为0.60.8，这里取0.8由式1-1推=60/（600.110.113.14290.8）=1.828m=1828mm取整，混凝土缸的长度为2000毫米（注：同时考虑了活塞长度）故在以后的计算中仍然用1828毫米作为活塞行程。吸入混凝土时，活塞后退，混凝土由于大气压力的作

46、用进入混凝土缸。挤出时，混凝土由于活塞的作用进入S摆管中。由于混凝土在受挤压时里面的部分水泥沙浆渗向管壁附近而且水泥砂浆的屈服值远小于混凝土的屈服值，所以管中的混凝土象柱塞一样向前整体滑动。实验表明：摩擦阻力不但与粘着应力有关同时与管内的混凝土运动有关： 式（1.2） 式中，（MPa）-混凝土与管壁的粘着应力强度 （MPa（m/s）-与混凝土流速相关的阻力系数 -流速 式（1.2）中：=（3.0-0.1）10-4 =（4.0-0.1）10-4 -坍落度，取140 mm代入， =（3.0-0.10.14）10-4=198.6 Pa =（4.0-0.10.14）10-4=398.6 Pa（m/s）

47、关于流速，为求出最大阻力，这里求出混凝土的最大在缸中的最大流速。故先求加速度，时间： 由18次/分的换向时间可以算出混凝土活塞的运行时间， =60/18=3.3s 式（1.3） 由得, 式（1.4） =（21.82）/（3.33.3）=0.34 =0.343.3=1.10m/s 式（1.5） 将,带入到式（1.2）中,得 =298.6+198.61.1=737.1Pa =737.10.110.113.14=28N 式（1.6） （2）. 计算惯性力 式（1.7） -混凝土缸中混凝土的最大质量 -缸中混凝土的加最大速度 式（1.8） -混凝土的密度,取2400kg/m3 =3.141.8780.

48、110.112400=163kg 将,代入 式（1.7）中, =1630.34=55.42N取56N综上,由1,2节计算可得阻力负载为 =56+28=84N3确定输送油缸的主要参数主液压缸采用缸体固定的单杆活塞缸，双缸交替工作保证输送泵持续运转，在两缸换向间隙进行S换向阀换向。两缸有杆腔相连，无杆腔进油，且无杆腔面积是有杆腔的两倍，两缸连接分析如下图：图3-4 两杠连接分析图初选工作压力：根据混凝土输送泵的设计惯例，液压缸油压为出口压力的3倍，处定为24MPa计算：平衡方程： 式（1.9）式中不随外载变化而变化，基本为一定值，一般为（1.5-2）MPa取2MPa,将=24MPa, =2MPa,

49、 =8MPa, =84N代入平衡方程1-9，得=0.135m,=0.09mm根据国家标准(GB2348-80)将值, 值分别圆整到最近标准时,分别为: =140mm，=90mm=21MPa(实际算出)计算出缸的流量和功率当活塞杆伸出时: 式（1.10） -流量 -效率,取0.7 -活塞最高速度为1.1m/s =3.140.140.140.71.1/4=260.2L/min 当活塞杆缩回时: 式（1.11） -为有杆腔流量 -为无杆腔流量 故=260.2/2=130.1L/min功率计算: 式（1.12） -功率 -额定压力 -额定流量 2.45-换算和效率系数 故=860/2.45=200kw

50、 综上,主液压缸采用140mm2000mm尺寸的,型号为HSG01-140/dE型。4拟定液压系统原理图：混凝土输送液压系统的主液压缸驱动混凝土输送泵的吸、送柱塞缸连续不断地输送混凝土；驱动滑阀的液压缸控制滑阀的吸入门与输送门的启闭，使混凝土输送泵的柱塞退回经料斗吸人，推出从输送门经Y型管及输送管路系统向施工工地输出混凝土。液压系统采用高压大流量变量泵与电液比例溢流阀组成无溢流损失，功率耗损小而效率高的电液比例压力调控回路，向驱动混凝土输送泵柱塞往复运动的主液压缸和控制滑阀的吸入门和输送门启闭的滑阀驱动液压缸供应压力油。图3-1所示，电磁铁1YA、4YA通电，经减压阀8减压的控制压力油使电液换

51、向阀5左位工作，压力油经电液换向阀5左位至主液压缸15无杆腔，其有杆腔排油进入主液压缸16的有杆腔，液压缸16无杆腔回油经电液换向阀5左位回油箱；另一支受控压力油经单向节流器17，电液换向阀6的先导阀10进入电液换向阀6右控制室，电液换向阀6左控制室回油经电液换向阀6的先导阀10，单向节流器18，流入主液压缸16的有杆腔，使电液换向阀6右位工作；压力油经电液换向阀6右位进入驱动滑阀的液压缸20无杆腔，其有杆腔回油进入驱动滑阀的液压缸19的有杆腔，打开滑阀的输送门，关闭滑阀的吸入门，主液压缸15活塞推动混凝土输送泵柱塞腔内混凝土经滑阀的输送口，Y型管及输送管路，输入施工工地；与此同时，驱动滑阀的

52、液压缸19活塞下行，无杆腔回油液经电液换向阀6右位回油箱，滑阀的输送门关闭，吸入门打开，主液压缸16拉着混凝土输送泵柱塞下行，料斗中的混凝土经滑阀的吸入门进入混凝土输送泵的柱塞腔。电磁铁2YA、3YA通电，混凝土输送泵进出口互换。单向阀组合块11分别与主液压缸15、l6出口控制油路并联，调控电液换向阀6的控制油路的工作压力和流量。5选择液压元件 a选泵 （1） 压力：由缸的计算可知，最高压力为21MPa （2） 流量：最大流量 式（1.13） -最小溢流量，取3L/min =260L/min+3L/min=263L/min （3） 功率由前面的计算式可知道，主液压缸的最大功率为200kw.综上

53、所述：泵的要求为压强20MPa以上，流量263L/min 以上，功率200kw以上。故选用ZBS-H500型柱塞泵。b.选原动机根据200kw的功率，我们选用柴油机做为本泵的原动机。c.选取液压阀根据液压阀在系统中的最高工作压力与通过该阀的最大流量，我们可以选出这些元件型号及规格。本系统中所有的阀的额定压力都为25MPa。额定流量根据各阀通过的具体流量来定，确定如下：表3-1 液压元件名细表d.油管的选择 （1）流速 吸油时：=1.5m/s 压油时：=2.5m/s 短管及局部油路：=7m/s 回油路：=1.5m/s （2）内径 式（1.14） (1)吸油 =50mm (2)压油 =45mm (

54、3)短管及局部 =27mm (3) 壁厚 =12mm 式（1.15）综上：管路选用L型管e油箱容积为保证系统正常工作，高压系统的容积一般选取液压泵每分钟流量的28倍来计算，这里选用3倍。所以：=2263=678L 式（1.16）取700L为油箱的容积。f验证液压系统的性能压力损失及泵压调整已经知道=50，长取6m，运动黏度=0.00001，取900，最大流量263L/min=20702300 式（1.17）故可推出：各工况下油路中液流为层流所以： 式（1.18）=4750.90.60.013/(20.084)=5869 =586.9 =54120Pa 与估算相差不大泵压调整为25MPa。估算系

55、统效率、发热及温升液压系统工作时，液压泵和液压缸的容积损失和机械损失将消耗一定的能量。在实现能量转换与传递过程中，液压系统的阻力必然也要消耗一部分能量，这部分能量的损失主要体现为流量和压力损失。流量损失是指由于压差和间隙引起的液压油泄漏。压差使液压油从压力较高处经配合间隙流至压力较低处，这就是泄漏。泄漏使有效流量减少，容积效率降低。泄漏量与压差的乘积即为率损失。由功率损失转换为热量，使液压系统温度升高。压力损失是指因液压油的粘性阻力和流经局部障碍时产生的压力降。前者被称为沿程压力损失，它是由液压油流动时的内摩擦引起的；后者称为局部压力损失，是由于液流方向或流速等的突然变化，在局部区域内形成漩涡

56、，使质点相互碰撞和剧烈摩擦而引起的。由压力损失引起的功率损耗转变为热量，也会使液压系统温度升高。此外，密封摩擦、相互运动的机械摩擦副之间的摩擦阻力也要损耗一定的功率。当液压泵处于压缩行程时，液压油特别是渗入的空气被压缩至高压时，也将产生热量。当充气的蓄压器急速地循环工作时，可能使气体的温度高于油温，这就会使热量传向油液。 液压系统温度升高的危害 （1）液压系统油温过高将导致液压系统热平衡温度升高，使油液粘度降低、泄漏增加。（2）引起热膨胀，造成不同材质的运动副的配合间隙变化，使动作不灵或“卡死”导致工作性能降低或泄漏增加，破坏运动副间的润滑油膜，加速磨损。 （3）容易造成油液汽化，使“气蚀”现象更加严重。 （4）密封件和高压软管的寿命受到影响，使其加速老化甚至变质(在油温较高时，温度每上升 1，这些部件的寿命就要降低一半)。 （5）整个系统的性能、可靠性降低。 （6）容积效率下降，效率降低，造成整机生产率下降。 （7）油温过高，还将导致液压油变质，导致产生的沉积物堵塞液压系统组成的小孔和缝隙，从而影响整机的正常工作。 由已知道的各参数推算：推出混凝土的效率为（2