拖掛式混凝土泵設(shè)計(jì)

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中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2008 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 1 頁拖掛式混凝土泵設(shè)計(jì)目 錄1、 混凝土泵概況 41.1、 國(guó)外泵送混凝土技術(shù)的發(fā)展 41.1.1德國(guó) .41.1.2、美國(guó) 51.1.3、日本 51.1.4、俄羅斯 61．2、國(guó)內(nèi)泵送混凝土技術(shù)的發(fā)展 61.3、泵送混凝土技術(shù)的特點(diǎn) 71．3.1、施工效率很高 82、方案論證 82．1、混凝土泵的基本結(jié)構(gòu) 82.2、混凝土泵的分類方法 92.2.1、按排量分 92.2.2、按工作原理分 92.2.3、按移動(dòng)分 103、 混凝土的設(shè)計(jì) 113．1、混凝土泵液壓系統(tǒng) 113．1.1、混凝土泵液壓系統(tǒng)總體分析 12中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2008 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 2 頁3.1.2分配閥 .133．2、混凝土基本機(jī)構(gòu)的計(jì)算 193.2.1、泵送壓力的計(jì)算 19P-輸送管路半徑 m;取公稱直徑 125mm 193.2.3、混凝土缸和主油缸行程的確定 20取壁厚 .21??mDP56.420.8?????m10??1）、計(jì)算壁厚，根據(jù) JB1068-67 以及《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》223、2、5 校核活塞桿強(qiáng)度 .232）、縱向彎曲極限力的計(jì)算 23材料彈性模量，取 .23?EPaE102??3、2、6 焊縫校核 243、2、7 液壓元件選型 .241、系統(tǒng)主要系數(shù) 242、主油泵送型要求 243、選液壓泵的規(guī)格 254、泵的傳動(dòng)功率 25，即 268.0?p?94.68.0135.7???N5、泵的選型 26主油實(shí)際排量 ， 柴油機(jī)工作轉(zhuǎn)速 26?pQsm/3?nmin/r中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2008 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 3 頁3、2、8 控制系統(tǒng)計(jì)算 263、3 料斗與攪拌系統(tǒng) .283、3、1 料斗功能 .283、3、2 料斗基本結(jié)構(gòu) .283、3、3 料斗的容積 .313、3、4 攪拌系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu) .313、3、5 攪拌的液壓系統(tǒng) .32（1）、攪拌馬達(dá)類型 323．4、擺動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 343、4、1 擺動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和計(jì)算 .343、4、2 S 管型分配閥的工作原理 .363、4、3 負(fù)載阻力矩計(jì)算 373、4、4 雙缸驅(qū)動(dòng)的擺動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu) .393、4、5 擺動(dòng)油缸的設(shè)計(jì) .393、4、6 擺動(dòng)油泵的工作原理與選型 .403、4、7 電磁電液閥的工作原理 .413、4、8 蓄能器的選擇 .423、4、9 泵送液壓系統(tǒng)輔助元件的確定 443、4、10 花鍵軸的設(shè)計(jì)與校核 .453、5 其它液壓輔助系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與校核 .51中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2008 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 4 頁3、5、1 系統(tǒng)的發(fā)熱驗(yàn)算 .513、5、2 冷卻器的選型 533、5、3 發(fā)動(dòng)機(jī)的選型 573、5、4 聯(lián)軸器的選型 583、5、5 混凝土泵的保養(yǎng)與維修 .59（1）、堵管故障 60（2）、堵管原因及預(yù)防 60（4）、堵塞后的處理措施 603、5、6、車架的設(shè)計(jì) 623、6、潤(rùn)滑系統(tǒng) 633、7 混凝土泵缸及密封方法 .641、 混凝土泵概況在混凝土工程施工過程中，由于混凝土有時(shí)間的嚴(yán)格限制，所以其運(yùn)輸和澆筑是一項(xiàng)繁重的、關(guān)鍵性的工作。尤其是對(duì)大型鋼筋混凝土構(gòu)筑物和高層建筑，如何正確選擇混凝土的運(yùn)輸工具和澆筑方法尤為重要，它往往能決定施工工期的長(zhǎng)短和勞動(dòng)量消耗的大小。最近幾年，在建筑工程推廣應(yīng)用的泵送混凝土技術(shù)，以其效率高、費(fèi)用低、節(jié)省勞力、水平和垂直運(yùn)輸可一次連續(xù)完成、使用狹窄施工現(xiàn)場(chǎng)等優(yōu)點(diǎn)，愈來愈受到人們的重視。1.1、 國(guó)外泵送混凝土技術(shù)的發(fā)展1.1.1德國(guó)從最早的混凝土泵的出現(xiàn)，至今已有 90 多年歷史。德國(guó)為混凝土泵的中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2008 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 5 頁創(chuàng)始國(guó)，于 1907 年就開始研制混凝土泵，是世界上第一個(gè)取得混凝土泵專利的國(guó)家。1927 年，德國(guó)的弗里茨 海爾(Fritz Hell)設(shè)計(jì)了一種新型混凝土泵，并第一次獲得應(yīng)用。1930 年，德國(guó)又制造了立式單缸球閥活塞泵。由于這種泵是靠曲柄和搖桿傳動(dòng)，又是立式單缸，因而工作性能較差。其后德國(guó)的托克里特（Torkret）公司仿照生產(chǎn)了荷蘭人庫依曼（J.C.Kooyman）在 1932 年發(fā)明的庫依曼型混凝土泵，這種泵有一個(gè)臥式缸及兩個(gè)由聯(lián)桿操縱聯(lián)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)閥，從而極大地提高了工作的可靠性。20 世紀(jì) 50 年代中葉，德國(guó)的托克利特公司首先發(fā)明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(guó)的施文英公司便生產(chǎn)出了第一臺(tái)全液壓混凝土泵，使混凝土泵的設(shè)計(jì)制造和泵送技術(shù)方面日趨完善，為混凝土泵規(guī)模用于實(shí)際工作創(chuàng)造了有利條件。德國(guó)是歐洲混凝土泵發(fā)展最快的國(guó)家，目前擁有一些規(guī)模較大、世界著名的混凝土泵制作企業(yè)，如施維英（Schwing）公司、賽勒（Scheele）公司、施泰特（Stetter）公司、普茨邁斯特（Putzmeister）公司等。目前，德國(guó)生產(chǎn)的最大功率的混凝土泵，最大排量為 159m3/h，最大水平運(yùn)距為1600m，最大垂直運(yùn)距為 400m，是當(dāng)今世界上最大的混凝土泵。1.1.2、美國(guó)美國(guó)是繼德國(guó)之后混凝土泵發(fā)展較早的國(guó)家，1913 年美國(guó)考納爾Cornell 設(shè)計(jì)出曲軸機(jī)械傳統(tǒng)的混凝土泵取得專利權(quán)，并制造出第一臺(tái)混凝土泵。20 世紀(jì) 30 年代中期，美國(guó)的親貝爾特（Chain Belt）公司得到了生產(chǎn)荷蘭庫依曼型混凝土泵的特許，陸續(xù)制造了具有活塞式混凝土泵雛形的庫依曼型混凝土泵，并在混凝土工程中得到應(yīng)用，但直到第二次世界大戰(zhàn)，混凝土泵仍處于小規(guī)模的試用階段。在 1963 年，美國(guó)查倫奇 考克兄弟（Challenge-Cook Bros）公司研制成功了擠壓式混凝土泵。利用轉(zhuǎn)動(dòng)的滾輪擠壓軟管中的混凝土混合物來進(jìn)行泵送的。這種混凝土泵構(gòu)造簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，一度很受歡迎。美國(guó)有不少混凝土泵制造企業(yè)，如羅斯（Rose） 、伊利（Erie） 、霍內(nèi)（Hormet） 、瑞德（Reed） 、福來納（Freightliner） 、摩根（Morgen） 、湯姆遜（Thomsem ） 、混凝土泵（Pumpt）公司等。生產(chǎn)的混凝土泵，最大排量為 110 m3/h，最大水平運(yùn)距 610m，最大垂直運(yùn)距達(dá) 152m。1.1.3、日本日本泵送混凝土起步較晚，但發(fā)展很迅速。在 1950 年，日本石川島播磨重工從德國(guó)托克里特公司引進(jìn)輸送量為 10m3/h、水平運(yùn)距為 240m 的機(jī)中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2008 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 6 頁械式混凝土輸送泵。日本生產(chǎn)的混凝土泵，再 20 世紀(jì) 70 年代其排量已達(dá)100m3/h，最大水平運(yùn)距為 600m，最大垂直運(yùn)距為 150m。由于道路條件和施工現(xiàn)場(chǎng)建筑物密集的特點(diǎn)，日本設(shè)備小型化趨勢(shì)明顯。日本石川島播磨重工生產(chǎn)的 IPG45B-6N16 型泵車，臂長(zhǎng) 14m，排量為 45m3/h，壓力為6MPa，總重只有 7.95 噸。IPH30B-1N13 型泵車總重只有 6 噸?？梢钥闯?，小型泵車重量雖輕，但性能參數(shù)并不低。日本擁有一批大型混凝土泵制造企業(yè)，如三菱重工、石川島播磨中國(guó)、極東開發(fā)、新瀉鐵工所、萱昌（Kayaba） 、光澤（ Koyo） 、日工（Nikko） 、田中（Tanka）等企業(yè)，產(chǎn)量都較高，產(chǎn)品向世界各國(guó)出口。1.1.4、俄羅斯前蘇聯(lián)從 1926 年起研制混凝土泵。1932 年前蘇聯(lián)的列寧格勒工業(yè)大學(xué)制造了雙缸隔膜式混凝土泵，并在莫斯科運(yùn)河工程上應(yīng)用，由于存在許多缺點(diǎn)，未能到達(dá)。20 世紀(jì) 60 年代中期，為了提高混凝土泵的機(jī)動(dòng)性，又研制成功了混凝土泵車，使混凝土泵由固定式發(fā)展成為車載式，同時(shí)，為了使混凝土澆筑更加方便，又在混凝土泵車上加裝了可以回轉(zhuǎn)的伸宿的布料桿，可以將混凝土拌合物直接入倉(cāng)，大大提高了混凝土的澆筑速度。1963 年，美國(guó)的查倫奇 考克兄弟公司又研制了一種擠壓式混凝土泵，這種混凝土泵構(gòu)造簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉，但由于輸送距離小，目前已不使用。隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，混凝土泵的構(gòu)造目前還在不斷的完善，尤其在閥門系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)方面仍在不斷革新，在提高功率和可靠性方面仍在進(jìn)行大量的研究和探討、大功率、高效率的新型混凝土泵將不斷出現(xiàn)。1．2、國(guó)內(nèi)泵送混凝土技術(shù)的發(fā)展我國(guó)在泵送混凝土技術(shù)方面起步較晚，自 50 年代才從國(guó)內(nèi)引進(jìn)混凝土泵，60 年代初才考試仿照蘇 C-284 型固定式混凝土泵制造，但一直未得到推廣應(yīng)用。70 年代初，原第一機(jī)械工業(yè)部建筑機(jī)械研究所與原沈陽振搗器廠實(shí)用機(jī)型混凝土泵的研制工作，于 1975 年試制成功 HB-8 型固定式活塞泵。1978 年 6 月，原國(guó)家建委電力工業(yè)部水電七局水工機(jī)械廠，參照日本700S-1 型護(hù)凝土泵研制成功了 HB-30 型混凝土泵。1979 年，上海第八建筑工程公司，仿制了德國(guó)托克利特式以水作為壓力介質(zhì)的帶布料桿混凝土泵車，華東電力建設(shè)局設(shè)計(jì)了 HBC-65 型混凝土泵車。進(jìn)入 20 世紀(jì) 80 年代，使我國(guó)混凝土泵研制和生產(chǎn)的興旺發(fā)達(dá)時(shí)期，由于大規(guī)?；窘ㄔO(shè)的急需，促使生產(chǎn)企業(yè)競(jìng)相研制和生產(chǎn)新型的混凝土中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2008 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 7 頁泵，使我國(guó)混凝土泵研制和生產(chǎn)邁出了可喜的一步。湖北建設(shè)機(jī)械股份公司、沈陽建設(shè)機(jī)械總公司、建設(shè)部中聯(lián)建設(shè)產(chǎn)業(yè)公司、三一重工業(yè)集團(tuán)有限公司、山東方圓集團(tuán)公司、徐州三公建設(shè)機(jī)械廠等生產(chǎn)企業(yè)，所生產(chǎn)的混凝土泵和泵車的型號(hào)基本呢齊全，從小排量到大排量，從低壓到高壓基本都能生產(chǎn)，為我國(guó)不呢歌頌混凝土技術(shù)的發(fā)展均做出了一定貢獻(xiàn)。其中沈陽建設(shè)機(jī)械總公司生產(chǎn)的 HBT100 型泵送壓力已達(dá) 16MP，三一種工業(yè)集團(tuán)有限公司生產(chǎn)的三一牌 HBT60Cxing 泵送壓力已達(dá) 16.5MP，因而國(guó)產(chǎn)混凝土泵也能一泵高度達(dá)到 200M 以上。進(jìn)入 20 年代 90 年代，高層建筑在我國(guó)大中城市蓬勃興起，其中大多數(shù)是用混凝土泵輸送混凝土拌合物，創(chuàng)造了一個(gè)又一個(gè)的一泵泵送的高度。如 389.9M 高的廣州中天廣場(chǎng)，用 BSC1400HD-CAT 型混凝土泵 2 臺(tái)，將C60 高強(qiáng)混凝土泵至 146.4M，將 C30 和 C50 混凝土一泵泵至321.9M：384M 高的深圳地王商業(yè)大廈，用 BSC1400HD-CAT 型混凝土泵，將混凝土泵送至 325M：420.5Mgao 的上海金茂大廈，一泵的泵送高度達(dá)到382M，創(chuàng)造了國(guó)內(nèi)一泵泵送高度紀(jì)錄。其他結(jié)構(gòu)和構(gòu)筑物，再利用泵送混凝土方面也取得了良好效果。如上海楊浦大橋的橋塌，用 Putzmeister2100 型混凝土泵對(duì) C50 混凝土一泵高度達(dá) 208M：上海東方明珠電視塔，將 C60 混凝土泵至 180M、C50 混凝土泵至 225M、C40 混凝土泵至 350M：廣東大亞灣 90 萬 KW 壓水堆型核電站反應(yīng)堆的高強(qiáng)混凝土，也是用混凝土泵輸送的：北京西客站、高 205Mde 武漢國(guó)際商貿(mào)中心大廈、高 244.7M 的青島中銀大廈等超高層建筑，多數(shù)都是用泵送混凝土。以上自已證明，我國(guó)在高層建筑混凝土泵送技術(shù)方面已接近國(guó)際先進(jìn)水平。在大體積混凝土泵送施工方面，自 90 年代以來我國(guó)也取得了巨大成就。如上海中鑫大廈地板混凝土 10000M3，采用 6 臺(tái)混凝土泵車、 70 輛混凝土攪拌運(yùn)輸車，53H 全部澆筑完畢：新上海國(guó)際大廈地板混尼姑凝土17000M3，采用 12 臺(tái)混凝土泵車，100 輛混凝土攪拌運(yùn)輸車， 64H 就澆筑完畢：大連麒端中心承臺(tái)，厚 4~6M、澆筑量為 21000M3，分四塊澆筑，其中最大的一塊超過 10000M3，用 8 臺(tái)混凝土泵車、 45 輛混凝土攪拌運(yùn)輸車，65H 就澆筑完畢。僅以上幾例說明，我國(guó)在利用混凝土泵車和混凝土攪拌運(yùn)輸車方面，俄達(dá)到了較高的水平。我國(guó)地域廣闊，各地區(qū)的經(jīng)濟(jì)實(shí)力差距較大，在推廣應(yīng)用泵送混凝土技術(shù)方面，發(fā)展還很不平衡，存在著“東熱西冷”現(xiàn)象。由于我國(guó)預(yù)拌（商品）混凝土在混凝土總量中僅占 8%左右。遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于日本、德國(guó)等發(fā)中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2008 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 8 頁達(dá)國(guó)家，因此，推廣泵送混凝土技術(shù)還相當(dāng)艱巨，還是擺在建筑技術(shù)人員面前的一項(xiàng)重要任務(wù)。1.3、泵送混凝土技術(shù)的特點(diǎn)泵送混凝土就是將預(yù)先攪拌好的混凝土，利用混凝土輸送泵泵壓得作用，沿管道實(shí)行垂直及水平方向輸送的混凝土。泵送混凝土以其顯著的特點(diǎn)，已在建筑工程中廣泛推廣應(yīng)用。歸納起來，泵送混凝土由如下特點(diǎn)；1．3.1、施工效率很高與常規(guī)混凝土的施工方法相比，施工效率高是其明顯的優(yōu)點(diǎn)。目前，世界上最大功率的混凝土泵的泵送量可達(dá) 159M3/H，最大效率的混凝土泵的泵送量可達(dá) 100M3/H 左右，一般混凝土泵的泵送量可達(dá) 60M3/H 左右，其施工效率是其他任何一種施工機(jī)械難以相比的。（1） 、施工占地較小根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)證明，混凝土泵可以設(shè)在遠(yuǎn)離或靠近澆筑點(diǎn)的任何一個(gè)方便的位置，由于混凝土泵的機(jī)身體積較小，所以特別適用于場(chǎng)地受到限制的施工現(xiàn)場(chǎng)。在配制合適的布料干后，施工現(xiàn)場(chǎng)不必為混凝土的輸送、澆筑留置專用通道，在建筑物集中區(qū)特別適用。（2） 、施工比較方便泵送混凝土施工的最大優(yōu)勢(shì)，是可使混凝土一次連續(xù)完成垂直和水平的輸送、澆筑，從而減少了混凝土的到運(yùn)次數(shù)，較好地保證了混凝土的性能：同時(shí)，輸送管道也易于通過各種障礙地段直達(dá)澆筑地點(diǎn)，有利于結(jié)構(gòu)的整體性。（3） 、保護(hù)施工環(huán)境泵送混凝土是商品（預(yù)拌）混凝土，一般不在施工現(xiàn)場(chǎng)拌制，不僅節(jié)省了施工場(chǎng)地，而且減少了攪拌混凝土的粉塵污染，再加上泵送混凝土是通過管道封閉運(yùn)輸又減少了混尼姑凝土運(yùn)輸過程中的泥水污染，更加有利于施工現(xiàn)場(chǎng)的文明整潔施工。2、方案論證2．1、混凝土泵的基本結(jié)構(gòu) 液壓活塞式混凝土泵的種類雖然很多，但是它們基本的組成部件是相同的，涂拖式混凝土泵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(rùn)滑系統(tǒng)、罩殼和輸送管道等八個(gè)總成組成。以中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2008 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 9 頁閘板閥式混凝土泵為例，其結(jié)構(gòu)如下圖所示，對(duì)于混凝土泵車，還有臂架、回轉(zhuǎn)塔、底架和底盤等四個(gè)部分。圖 1、混凝土泵的基本結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖1—輸送管道；2—Y 形管組件； 3—料斗總成；4—滑閥總成；5—攪拌裝置；6—滑閥油缸；7—潤(rùn)滑裝置；8—油箱；9—冷卻裝置；10—油配管總成；11—行走裝置；12—推送機(jī)構(gòu)；13—機(jī)架總成；14—電氣系統(tǒng)；15—主動(dòng)力系統(tǒng)；16—罩殼；17—導(dǎo)向輪；18—水泵；19—水配管2.2、混凝土泵的分類方法混凝土泵的種類很多，可以按排量大小、工作原理、行走裝置或配置其它裝置的情況進(jìn)行分類。2.2.1、按排量分混凝土泵按排量大小可分為小型、中型、大型三類。排量不足 30m3/h的屬小型泵：排量在 30m3/h~80m3/h 之間的為中型泵：排量超過 80m3/h 的為大型泵。所以，我選擇的應(yīng)為大型泵。2.2.2、按工作原理分1）活塞式 這種泵的泵送壓力較高，輸送距離較遠(yuǎn)，而且易于控制，技術(shù)也較成熟，所以應(yīng)用較廣泛。活塞式混凝土泵是靠活塞在缸內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，在分配閥的配合下完成混凝土的吸入和排出。機(jī)械式 由動(dòng)力裝置帶動(dòng)曲柄使活塞往返工作，將混凝土送出。但隨○1著液壓技術(shù)的發(fā)展，這種結(jié)構(gòu)形式已組建北液壓式所取代。液壓式 有油壓和水壓兩種。水壓目前還不多見，所以，通常指“液○2中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2008 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 10 頁壓”就是油壓?；钊交炷帘冒垂ぷ鞲讛?shù)分為單缸和雙缸兩種。由于單缸工作時(shí)會(huì)出現(xiàn)間斷，不如雙缸的具有連貫性，所以選擇雙缸。2）擠壓式混凝土泵 圖 2、轉(zhuǎn)子式擠壓泵1— 輸送管；2—緩沖架；3—墊板；4—鏈條；5—滾輪；6—擠壓膠管；7—料斗移動(dòng)油缸；8—集料斗；9—攪拌葉片；10—密封套工作原理與擠牙膏相似。這種泵的泵室內(nèi)有橡膠管和滾輪架，當(dāng)滾輪架轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)將橡膠管內(nèi)的混凝土壓出，它他被適宜于小石子混凝土及砂漿的泵送。2.2.3、按移動(dòng)分1）固定式 固定式系原始形式，多由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，適用于工作量較大、移動(dòng)較小的場(chǎng)合。2）拖掛式 該混凝土泵是把泵安裝在簡(jiǎn)單的地價(jià)上，由于其裝有車輪，所以它既能在施工現(xiàn)場(chǎng)方便地移動(dòng)，又能在道路上拖運(yùn)。3）自行式 把泵直接安裝在汽車的地盤上車載式 移動(dòng)方便，靈活機(jī)動(dòng)，到新的工作地點(diǎn)不需進(jìn)行準(zhǔn)備即可○1進(jìn)行澆筑。泵車 系布料桿泵車的簡(jiǎn)稱，是汽車、混凝土泵及布料桿的組合?！?泵車的機(jī)動(dòng)性很好，在泵送距離不大時(shí)，施工前后不需要鋪設(shè)和拆卸輸送管道。在城市建設(shè)中，可縮短職工的輔助時(shí)間，節(jié)省勞動(dòng)力，提高生產(chǎn)率和降低工程成本。但泵車本身構(gòu)造復(fù)雜，體積較大，其適用受到是工廠的田間和道路的限制。綜上所述，選擇拖掛式活塞式雙缸泵。中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2008 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 11 頁3、 混凝土的設(shè)計(jì)3．1、混凝土泵液壓系統(tǒng)一般混凝土泵的工作機(jī)構(gòu)是由推送機(jī)構(gòu)、分配閥及料斗的攪拌裝置組成，因而液壓式混凝土泵的液壓系統(tǒng)同樣也包括這三個(gè)工作機(jī)構(gòu)：推送機(jī)構(gòu)回路即主油路系統(tǒng)、分配閥油路系統(tǒng)及攪拌油路系統(tǒng)。有些混凝土泵的清洗系統(tǒng)也采用液壓傳動(dòng)，因而液壓系統(tǒng)中還可能包括清洗系統(tǒng)。液壓系統(tǒng)（含控制裝置）應(yīng)具有以下功能。①混凝土推送油缸（主缸）應(yīng)能同步交替地進(jìn)行推送和抽吸兩種工況；②泵送時(shí)，兩主油缸活塞行程不變，但當(dāng)混凝土的坍落度有所不同時(shí)，活塞行程應(yīng)可調(diào)；③應(yīng)確?；炷粮着c分配閥有良好的配合；④主缸與閥缸應(yīng)具有可靠的自動(dòng)換向功能，一確保泵送自動(dòng)循環(huán)；⑤攪拌系統(tǒng)遇超常阻力時(shí)，應(yīng)具有自動(dòng)反轉(zhuǎn)功能，以防攪拌葉片卡死折斷；⑥主油路系統(tǒng)應(yīng)具有恒功率功能，以防止過載；⑦主缸、閥缸應(yīng)有良好的換向功能及換向沖擊的控制方式；⑧液壓系統(tǒng)散熱條件應(yīng)該良好，以確保工作溫度不至于太高；⑨主油路系統(tǒng)遇超常阻力時(shí)應(yīng)具有自動(dòng)反泵功能，以便利排堵，預(yù)防堵管；⑩攪拌油路轉(zhuǎn)速應(yīng)可調(diào)，當(dāng)主回路采用大流量時(shí)選高速，采用小流量時(shí)則可以選用低速。中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2008 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 12 頁3．1.1、混凝土泵液壓系統(tǒng)總體分析 電動(dòng)機(jī)由于混凝土泵的工作原理及其結(jié)構(gòu)形式的不同，致使其液壓系統(tǒng)也是多種多樣的。根據(jù)液壓系統(tǒng)工作方式的不同可分為：開式系統(tǒng)回路、閉式系統(tǒng)回路和混合系統(tǒng)回路。（1） 、開式系統(tǒng)回路開式系統(tǒng)是指主油泵從油箱吸入液壓油，經(jīng)過一個(gè)循環(huán)后液壓油又回到油箱。其優(yōu)點(diǎn)是：油路系統(tǒng)簡(jiǎn)單、成熟、產(chǎn)生的熱量小，且由于油箱本身可以散熱，因而散熱性能好。其缺點(diǎn)是：功率損失大、流量控制困難、換向沖擊大，且需安裝大容量的油箱。這種回路方式適用于中、小型泵的液壓。由于技術(shù)比較成熟，采用開式液壓系統(tǒng)的混凝土泵比較多。它的具體組成形式是油箱—液壓泵—液壓缸—油箱的開式循環(huán)。（2） 、閉式系統(tǒng)回路所謂閉式系統(tǒng)是指液壓泵—液壓缸自行封閉式循環(huán)。油箱中的冷油由補(bǔ)油液壓泵充入系統(tǒng)，系統(tǒng)中的熱油由系統(tǒng)中的低壓限壓閥釋放。這種特殊的回路，使補(bǔ)油泵的限定壓力與低壓閥的開啟壓力之間存在著復(fù)雜的關(guān)系。這種回路的優(yōu)點(diǎn)是效率高、油箱小、流量大且方向變換平穩(wěn)，適用于大功率系統(tǒng)。其主要的缺點(diǎn)為系統(tǒng)需增加補(bǔ)油系統(tǒng)，且產(chǎn)生的熱量大，散熱困難。從國(guó)外的市場(chǎng)動(dòng)態(tài)來看，采用閉式系統(tǒng)的高壓大排量的混凝土泵在市場(chǎng)上占主導(dǎo)地位。在閉式回路系統(tǒng)中，還有閥控和泵控之分。閉式閥控系統(tǒng)可以局部改中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2008 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 13 頁善開始系統(tǒng)的缺點(diǎn)，降低安裝空間和成本，但當(dāng)方向閥換向時(shí)，和開式系統(tǒng)一樣還有較大的沖擊，所以一般安裝有蓄能器；閉式泵控系統(tǒng)則有效地克服了開式回路的固有局限性，換向沖擊小，實(shí)現(xiàn)了混凝土流量的連續(xù)調(diào)節(jié)。閉式系統(tǒng)中的幾大難題，如液壓沖擊、最高泵送速度降低、油溫過高、回油吸空等現(xiàn)象，是在混凝土泵設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該引起注意的地方。（3） 、混合系統(tǒng)回路現(xiàn)有的生產(chǎn)廠家綜合了開式系統(tǒng)和閉式系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，在開式系統(tǒng)中采用內(nèi)部閉環(huán)控制的恒功率柱塞泵，有效地改善了開式系統(tǒng)的不足之處，使用這種系統(tǒng)的混凝土泵也比較多。3.1.2分配閥分配閥是混凝土泵的核心機(jī)構(gòu)，也是最容易損壞的部分，它是位于集料斗、混凝土缸和輸送管三者之間，協(xié)調(diào)各部件動(dòng)作的機(jī)構(gòu)。分為蝶形分配閥、S 型管閥、 C 形擺管閥、擺動(dòng)裙閥。蝶形分配閥在料斗、工作缸、輸送管之間的通道上設(shè)置一個(gè)蝶形板，通過碟興辦的反動(dòng)來改變混凝土的通道。優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、閥室小、流道短、運(yùn)動(dòng)阻力小，使用壽命長(zhǎng)，維修方便。但混凝土流道的截面變化較大，吸入或排出流道方向改變劇烈，有時(shí)會(huì)造成混凝土在閥內(nèi)部堵塞的現(xiàn)象。（1） 、垂直軸式蝶形分配閥如下圖，是垂直軸式分配閥常見的結(jié)構(gòu)形式。這種閥的閥板可以在水平方向翻轉(zhuǎn)，混凝土鞥的工作缸、閥、輸出口在同一水平面上。圖 3、垂直軸式蝶閥工作原理圖1— 料斗與混凝土缸通道；2—閥箱；3—吸料混凝土缸；4—排料缸；5—通輸料管；6—蝶閥垂直軸；7—蝶閥閥板一般安裝于集料斗的下方，通過閥箱使混凝土缸與輸送管道連通，在回轉(zhuǎn)油缸作用下，蝶形閥的扎頒獎(jiǎng)兩個(gè)缸口交替分別于集料斗和輸送管接通中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2008 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 14 頁（接通集料斗的缸及行稀料；接通輸送管的缸進(jìn)行排料） 。這種分配閥的優(yōu)點(diǎn)是：由于閥芯是一塊薄板，它與閥體的接觸小，故砂漿不易卡塞在閥芯與閥座之間，使用壽命長(zhǎng)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、檢修方便，出料口不需用 Y 型管。（2） 、水平軸式蝶形閥如下圖所示，這種閥的閥板可以在垂直平面內(nèi)翻轉(zhuǎn)，混凝土泵的工作缸和閥軸線在同一水平面上，但和輸送管相連接的閥的出口都在下部。圖 4、水平軸式蝶閥1— 輸料管；2—蝶閥閥板；3—吸料混凝土缸；4—料斗；5—蝶閥水平軸；6—排料混凝土缸；7—蝶閥閥體管形閥對(duì)于雙缸活塞式混凝土泵，管閥口與兩個(gè)輸送缸口交替接通，管閥口對(duì)準(zhǔn)哪個(gè)缸口時(shí)，哪個(gè)輸送港九進(jìn)行排料而另一個(gè)輸送缸就從集料斗中吸料。優(yōu)點(diǎn)是流道形狀合理、沒有截面變化、泵送阻力小，從而使集料斗的高度大為降低，故便于混凝土攪拌運(yùn)輸車向集料斗卸料，而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、流道通暢、耐用、磨損后易于更換。由于沒有了輸送管口處的 Y 形管，所以不易堵塞。但是，管閥的擺動(dòng)阻力大，擺動(dòng)速度降低，影響了混凝土的吸入效率。S 形管閥圖 5、S 閥的基本機(jī)構(gòu)示意圖1— 聯(lián)接法蘭；2—減磨壓環(huán)；3、9—蕾型密封圈；4—護(hù)帽；5、8—Y 形密封圈；6—密封環(huán)； 7—閥體；10—軸套；11—“O ”形圈；中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2008 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 15 頁12—密封圈座；13—切割環(huán)；14—裝料斗；15—支撐座；16—調(diào)整墊片其擺動(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。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會(huì)影響混凝土的流動(dòng)，從而減低泵的吸入效率：前置式擺動(dòng)油缸則去掉了擺動(dòng)軸及其支撐、繃得稀料性能大為提高，而且安裝威脅方便。C 型擺管閥主要用于泵車。C 型管閥的轉(zhuǎn)動(dòng)在上方，吸口直接與料斗相連，擺動(dòng)缸在料斗外，擺管無徑向竄動(dòng)，噪聲低。C 型擺管閥的最大特點(diǎn)是擺動(dòng)點(diǎn)（或擺動(dòng)點(diǎn)的支撐軸承）位于料斗之上，轉(zhuǎn)動(dòng)部分不易被混凝土砂漿侵入，所以壽命長(zhǎng)、可靠性：閥口切割環(huán)還可以進(jìn)行自動(dòng)補(bǔ)償。但與此同時(shí)，C型擺管閥的擺動(dòng)管在下彎道處由于曲率半徑較小，阻力較大；另外擺動(dòng)管與料斗壁之間會(huì)有粗集料斗堆積，導(dǎo)致擺動(dòng)困難。盡管 C 型擺管閥有自身的缺點(diǎn)，結(jié)構(gòu)上的優(yōu)點(diǎn)與修理上的優(yōu)勢(shì)，目前它仍被廣泛地使用在拖泵托泵和泵車的結(jié)構(gòu)中。圖 6、C 形管分配閥簡(jiǎn)圖1—集料斗；2—管形閥；3—擺動(dòng)管口；4—工作缸口；5—可更換的摩擦板面6—缸頭；7—工作缸；8—清水箱；9—液壓缸；10—輸送管口閘板式分配閥應(yīng)用較多的一種分配閥，靠快速往返運(yùn)動(dòng)的閘板，使熟料缸開口交替的與泵的料斗或輸料管道接通，周期性地開閉混凝土缸的進(jìn)料口何處料口，從而切換混凝土在集料斗和混凝土缸之間的流向，以實(shí)現(xiàn)混凝土的反復(fù)泵送。優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制作方便、耐磨損、壽命長(zhǎng)。但是對(duì)于雙工作缸的泵送必須有 Y 形管，其集料斗的高度要比其他閥的高；閘板磨損后與閥口的間隙無法補(bǔ)償，因而失去密封性，不能作高壓輸送。（1） 、平置式閘板閥平置式閘板閥的結(jié)構(gòu)如下圖所示，炸半分為排出閘板與吸入閘板，它們可開閉左右混凝土缸與 Y 型管的通路。在圖中的位置上，閘板 6 封閉混中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2008 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 16 頁凝土料斗與混凝土缸的通路，由料斗出料口 3 開啟混凝土料斗與缸 4 的通路，活塞向右運(yùn)動(dòng)，將料斗中的混凝土料吸入，同時(shí)排出閘板關(guān)閉出料管與混凝土缸 4 的通路，活塞向左運(yùn)動(dòng)將混凝土泵出。液壓缸 2、7 交替動(dòng)作使閘板閥來回運(yùn)動(dòng)，該運(yùn)動(dòng)由液壓系統(tǒng)控制且與混凝土缸的運(yùn)動(dòng)相匹配，從而使混凝土連續(xù)輸出。這類閥的動(dòng)作準(zhǔn)備、迅速。圖 7、平置閘板閥1—排出閘板；2—左液壓缸；3—料斗出料口；4—左混凝土缸；5—右混凝土缸6—吸入閘板； 7—右液壓缸；8—Y 形輸送管（2） 、斜置式閘板閥下圖為斜置式閘板分配閥，這類閥一般為兩足并聯(lián)。當(dāng)液壓缸 2 項(xiàng)下運(yùn)動(dòng)時(shí)，關(guān)閉料斗與排送管的通路，混凝土缸的工作活塞 1 向后運(yùn)動(dòng)時(shí)，料斗 3 中的混凝土被吸到缸中，此時(shí)控制另一組閘板閥的液壓缸出。圖 8、斜置式閘板閥簡(jiǎn)圖1— 工作活塞；2—液壓缸；3—集料斗；4—輸送管；5—閘板；6—混凝土工作缸斜置式閘板閥的最大優(yōu)點(diǎn)在于吸入流道與輸送缸的輸出流道成 63O 傾角。由于混凝土的密度較大，混凝土在流道上產(chǎn)生了一個(gè)有利于吸入的分力，特別適用于集料較大、坍落度較小的混凝土的泵送。斜置式閘板閥的另一中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2008 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 17 頁個(gè)特點(diǎn)是分配閥通入口面積大，吸入流量截面由小變大，故吸入混凝土的平均流速小，吸入阻力小，混凝土不易離析，可有效防止堵塞現(xiàn)象與吸動(dòng)現(xiàn)象的發(fā)生。由于閘板閥的液壓回路中增加了蓄能器，因此閘板閥的切入速度與力量都較大，對(duì)于粗集料的混凝土是很有利的。閘板閥的修理也比較方便。目前斜置式閘板閥的混凝土泵仍有一定的市場(chǎng)。擺動(dòng)式閘板閥分配閥（扇形擺閥）擺動(dòng)式閘板分配閥如圖所示，由扇形閘板 1和舌形閘板 2組成，由油缸控制繞一水平轉(zhuǎn)軸 3來回?cái)[動(dòng)，實(shí)現(xiàn)二位四通功能。圖 9、擺動(dòng)式閘板分配閥1—扇形閘板；2—舌形閘板；3—轉(zhuǎn)軸（由油缸控制）這種分配閥的扇形閘板 1控制兩個(gè)混凝土缸與輸送管的通斷，閘板切入則混凝土斷流。舌形閘板 2則控制兩個(gè)混凝土缸與料斗的通斷，通過關(guān)閉或打開通道截面，使進(jìn)料通道關(guān)閉或打開。利用油缸使轉(zhuǎn)軸 3帶動(dòng)扇形閘板和舌形閘板來回?cái)[動(dòng)，從而控制混凝土拌合物的流向。這種分配閥飛構(gòu)造簡(jiǎn)單，布置緊湊，閘板開閉迅速，是一種較好的分配閥。扇形閘板的內(nèi)側(cè)密封面磨損后，調(diào)整扇形閘板與轉(zhuǎn)軸的相對(duì)位置，就能消除扇形閘板與閥座之間的間隙。球形閥1）圓柱形分配閥圓柱形分配閥是靠?jī)蓚€(gè)帶孔的圓柱形閥芯的轉(zhuǎn)動(dòng)，來達(dá)到二位三通的性能，實(shí)現(xiàn)交替地吸料和排料。這種分配閥的構(gòu)造簡(jiǎn)單，加工容易，閥芯剛度大，動(dòng)作快速；但其缺點(diǎn)是閥芯和閥體的接觸面大，砂漿流入會(huì)使閥的轉(zhuǎn)動(dòng)阻力大大增加，過分強(qiáng)烈的摩擦?xí)绊戦y的使用壽命，如閥芯和閥體之間的間隙超過 2mm則不能繼續(xù)使用。此外，這種分配閥的吸入閥多設(shè)置與料斗的下方，因此往往使料斗的離地高度增大。這種分配閥的使用壽命中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2008 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 18 頁一般為 3000～5000m 3。圖 10、圓柱形分配閥1—料斗；2—活塞；3—輸料管；4—排出閥；5—吸入閥2）球形分配閥球形分配閥的閥芯為一個(gè)不完整的球體，內(nèi)有混凝土流道，用它可取代兩個(gè)圓柱形分配閥。圖 11、球形分配閥1—閥芯；2—鋼牙塊這種分配閥優(yōu)點(diǎn)是體積小，可使泵的結(jié)構(gòu)緊湊；通道短，壓力損失?。粍偠却?，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。其缺點(diǎn)是閥芯的加工較復(fù)雜；閥芯與閥體之間的間隙一般保持在 0.5～1.0mm 之間，如超過 2mm則灰漿易漏入，由于閥芯與閥體的接觸面大，轉(zhuǎn)動(dòng)阻力大磨損嚴(yán)重，使用壽命較短；間隙不能調(diào)整，維修、裝拆都不便。為延長(zhǎng)其使用壽命，閥芯表面一般都進(jìn)行鍍鉻，鉻層厚約0.3mm。還有一種球閥如圖所示。這種球閥構(gòu)造簡(jiǎn)單，不需操縱系統(tǒng)，當(dāng)活塞向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于吸力的作用，排出閥將通道封閉、吸入閥開啟進(jìn)料，當(dāng)活塞向左運(yùn)動(dòng)時(shí)，則吸入閥封閉進(jìn)料口，排出閥開啟將混凝土壓入輸料管。其缺點(diǎn)是密封性較差，影響使用效率；罩綱在混凝土通道上，增大了流動(dòng)阻力，所以很少用。中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2008 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 19 頁3．2、混凝土基本機(jī)構(gòu)的計(jì)算3.2.1、泵送壓力的計(jì)算 ?????????????sin2R21VKLP?P-輸送管路半徑 m;取公稱直徑 125mmL-輸送管路長(zhǎng)度 m；取水平長(zhǎng)度 100m，取垂直長(zhǎng)度 100 m；所以取L=400m-混凝土漿黏著系數(shù) = 取 ；1KMPa1K??4103??s4102???K混凝土的速度系數(shù) 取?2 24?3實(shí)際流量， Vsm/??smvt /10.1????????混凝土輸送管的傾斜角度???9?一個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)中，在管道中流動(dòng)時(shí)，取1t st51?分配閥換向時(shí)，停止流動(dòng)的時(shí)間，取2 2.0在管道中的平均速度，取?v smv/???PaP63434410.81.2065.4 in./??????????? ???? ?3.2.2、進(jìn)油方式的確定：大腔進(jìn)油1） 從壓力平衡的角度分析主動(dòng)缸與混凝土缸的李平衡問題：??2202 44hDPdPDp?????? ??為簡(jiǎn)化，可不考慮連通腔油壓 的影響，則a 2h??中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2008 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 20 頁主油泵液壓系統(tǒng)工作壓力?PMPa混凝土腔活塞頭泵送壓力h主油缸內(nèi)徑 Dm混凝土缸內(nèi)徑 h根據(jù) GB8162-8，輸送流體用無縫鋼管，設(shè)計(jì)混凝土缸內(nèi)徑為 220 ；油壓最高 16 ，泵送壓力 8.4 ，實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)考慮到油缸，混PaPa凝土缸的機(jī)械效率而造成的壓力損失，下式計(jì)算： 22hD?????主油缸機(jī)械效率 ?1D9.01混凝土缸 2 852 mPh 26.180.90164.221 ?????參考標(biāo)準(zhǔn)油缸，取 D3.2.3、混凝土缸和主油缸行程的確定一般按較適宜的轉(zhuǎn)換工作次數(shù)（沖程頻率）來推算，初選沖程頻率次/分。因?yàn)榛炷凛斔土繛?，混凝土13?n 60422???????????vhhnLDO??缸的行程為取mnDQLvhh 056.28.132.04396022 ????????m05.?混凝土輸送量 ?h/3容積效率 如條件差，可降為 0.7，取v???9.0~85.?v 7.0?v?混凝土缸內(nèi)徑 hD行程 沖程頻率，次/ 分?Lm?n中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2008 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 21 頁mL205?2） 混凝土缸材料和壁厚設(shè)計(jì)混凝土缸通常采用內(nèi)壁光滑，耐壓性強(qiáng)的無縫鋼管，所以選擇耐磨錳鋼 35CrMnS;混凝土缸壁厚可按拉件薄壁圓筒的公式計(jì)算，即：取壁厚??mDP56.420.8?????m10??混凝土缸壁厚 ?D20管路內(nèi)最大壓力 MPa材料許用拉應(yīng)力，查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》 ， 為抗拉強(qiáng)度，?? bbMPa?,1620?n 為安全系數(shù)，若 ，若 ；8,7??n,7?nP??5.2061?b?3） 混凝土泵送能力4） 主油缸理論排量為 21.501305.4602?????nLDFQ這是一個(gè)缸的，所以要乘以 2，得到 100.42主油缸活塞面積 ，?0Fm主缸理論排量 ，主油缸實(shí)際排量為Qh/3/41.97.042130????主液壓泵容積效率 實(shí)際排量??Q混凝土缸和主油缸的平均沖程速度， 21Dv??中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2008 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 22 頁主油缸一次沖程排量 ；?1Qhm/3主油缸內(nèi)徑 ；Dsmsvn/062./29.6.0182418.3.731 ??????混凝土實(shí)際輸送量 hmDQhh /4.986.079.204.1 32020 ??????該泵送系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)符合設(shè)計(jì)要求，概括參數(shù)如下：混凝土缸 主油缸smvhQLMPahh/29.64805.3?? smvhQLDMPa/29.64170563?3、2、4 主油缸和混凝土缸的零件設(shè)計(jì)根據(jù)：1） 、計(jì)算壁厚，根據(jù) JB1068-67 以及《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 》1、油缸壁厚 取壁厚 10 mmPDtp 89.163.1042.3.1402 ???????????????mt89.為無縫鋼管許用拉應(yīng)力， ，取p?MPap~Pap10?壁厚為 102） 、混凝土缸壁厚，因工作介質(zhì)為混凝土，磨損較嚴(yán)重，根據(jù)結(jié)構(gòu)要求和無縫鋼管尺寸，取混凝土缸外徑為 260 ，外徑臺(tái)階厚較小直徑為 250m中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2008 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 23 頁，兩缸中心距根據(jù)結(jié)構(gòu)取為 300 。mm3、2、5 校核活塞桿強(qiáng)度1） 、按強(qiáng)度條件鹽酸活塞桿直徑 24dF???活塞桿推力 活塞桿直徑 ?F?m10?24yyDP???則 MPaddyy 64102622 ?????????????????活塞桿材料為 45 鋼， ， 為屈服極限，??Sss?ss30?為安全系數(shù)， S4.1?SPap2574.1360?強(qiáng)度滿足。??p???2） 、縱向彎曲極限力的計(jì)算油缸受縱向力以后產(chǎn)生軸線彎曲，當(dāng)縱向力達(dá)到極限以后，缸產(chǎn)生縱向彎曲，出現(xiàn)不穩(wěn)定現(xiàn)象?；钊麠U橫截面回轉(zhuǎn)半徑○14dAJK?活塞桿橫截面轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 ，?642dJ??活塞桿橫截面轉(zhuǎn)動(dòng)， mKA510,?柔度 kl???2140.321??根據(jù)材料力學(xué) 80.91257062????pE中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2008 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 24 頁材料彈性模量，取?EPaE102??故不能用歐拉公式計(jì)算1???94.3856.2402??bas?2???故該桿為小柔度桿，通常稱為短壓桿。實(shí)驗(yàn)證明，它的破壞與失穩(wěn)現(xiàn)象無關(guān)，所以只需進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算即可。3、2、6 焊縫校核根據(jù)公式 ???????????24dDFe液壓 缸最大推力 N；?F焊縫效率，取 ， 焊縫許用應(yīng)力?7.0??又 mP5262 104414???????所以，焊縫強(qiáng)度滿足要求。??a8805.12.??????3、2、7 液壓元件選型1、系統(tǒng)主要系數(shù)主油路額定壓力：16 ，主油路一流調(diào)定壓力MPaMPa30?2、主油泵送型要求主油泵為兩個(gè)主油缸提供油泵液壓缸最大流量 ??hmVAQ/3axmax??液壓缸的有效面積 ； 液壓缸的最大行程速度?A2?sm/油缸工作時(shí)，活塞近似均勻 tL?max液壓缸行程， 運(yùn)行時(shí)間Lt沖程頻率 13 次/分，兩混凝土缸幻想時(shí)間 0.2s中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2008 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 25 頁min/6.183/036.97.0314. 42/973.01605.max 22max LhQDAsmV???????????3、選液壓泵的規(guī)格1） 、泵實(shí)際流量泵流量應(yīng)大于同時(shí)運(yùn)作的幾個(gè)執(zhí)行元件所需的最大流量，并應(yīng)考慮系統(tǒng)的泄漏和溶劑效率降低，因此泵的流量為 ????hmQKp/3ax?系統(tǒng)泄漏系數(shù)，取?K3.1~同時(shí)動(dòng)作的幾個(gè)執(zhí)行元件所需的最大總流量 即，?maxQ/3??min/32.06.182. Lp??2） 、泵的最大工作壓力的確定最大工作壓力 ???PPpax執(zhí)行元件最大工作壓力，對(duì)于排量為 ；?max hm/903泵出口到執(zhí)行元件間的壓力損失，包括行程損失和局部損失，?初算時(shí)可取；對(duì)于流量大的簡(jiǎn)單系統(tǒng) ，本系統(tǒng)取Pa???51~2，故Pa???510Mp5.17.6??液壓泵額定壓力應(yīng)比其最大工作壓力，使泵有一定壓力流毒，取主油泵的額定壓力為 M.74、泵的傳動(dòng)功率pQPN???310主油泵輸入功率 ?KW主油泵實(shí)際工作壓力 p a中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2008 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 26 頁主油泵的實(shí)際排量 ?pQhm/3主油泵的總功率 ；對(duì)柱塞泵 ；對(duì)葉片? 85.0~?p?；對(duì)齒輪泵 ，因?yàn)橹饔捅盟椭?，所以?.0~75.?p 75.0~?p?，即.p 94.68.1305.?N5、泵的選型《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》選 MCY14-1B，壓力： ，轉(zhuǎn)速：rml/5.31，min/10r容積效率： ，驅(qū)動(dòng)效率： ，重量： 。%92?KW6.24kg27主油泵每轉(zhuǎn)排量 )/(4.0150310 rlnQpr ????主油實(shí)際排量 ， 柴油機(jī)工作轉(zhuǎn)速?pQsm/3?min/主油泵工作壓力為 16 。MPa3、2、8 控制系統(tǒng)計(jì)算(1) 、控制力量計(jì)算 查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》可知，電液換向閥基本參數(shù)可選擇公稱通徑： 公稱流量 閥徑：mDg80?min/1250LQH?10閥桿行程： 公稱壓力：S34MPa3控制流量按下式計(jì)算： StDQk2??式中： 電液換向閥閥桿的直徑（閥徑），m；?D電液換向閥閥桿的行程，它是指閥桿由中立位置至兩端位置的距S離，m；換向時(shí)間，是指閥桿從閥體的一端移動(dòng)到另一端所需要的時(shí)間ts，換向時(shí)間通常為 ，如有阻尼器可控制換向時(shí)間更長(zhǎng)一些。s08.~5.中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2008 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 27 頁本泵送系統(tǒng)中的電磁電液換向閥選用通徑，并取換??MPamSDLQmDHHg 32,4,10,in/1250,80 ???向時(shí)間 ；則控制流量為：st3. i/396.442k ??這一流量為電液換向閥中電磁先導(dǎo)閥的流量。因?yàn)楸鞠到y(tǒng)按最大流來能夠計(jì)算的。所以選額定流量 100 的電磁換向閥作為主換向閥的方in/L向控制閥。（2）控制油壓的確定控制壓力的計(jì)算比較復(fù)雜，取決于對(duì)中彈簧的剛度、液壓力、摩擦力等許多因素。彈簧對(duì)中式的控制量較大，液壓對(duì)中式的控制藥理較小。控制壓力值可由有關(guān)手冊(cè)或產(chǎn)品提供。本設(shè)計(jì)泵送系統(tǒng)選擇擺動(dòng)系統(tǒng)的油壓作為控制壓力 ，為 。kPMPak10?（3）、擺動(dòng)回路溢流閥為了保護(hù)主油泵，溢流閥的溢流壓力應(yīng)低于擺動(dòng)油泵的額定工作壓力，溢流閥的溢流壓力選擇為 30MPa ，選擇的溢流閥型號(hào)為：BT-10-*-32。它的基本參數(shù)為：最高使用壓力為 25MPa，調(diào)壓范圍： ，最大流MPa25~.0量為 400 ，質(zhì)量為：8.5kg。min/L（4）、管路的選擇與連接在實(shí)際裝配中，考慮到壓力對(duì)管路流量的影響，吸油管的通徑應(yīng)該比排油管的大。管路油液的流速 V（推薦）（1）、吸油管道取 ；sm/2~1?（2）、壓油管道取 ；5.（3）、短管道及局部收縮處取 ；sV/107（4）、回油管道取 。/.管子的內(nèi)徑可用下式計(jì)算： mQd1465.0213???式中： 流體流量， ， 吸油管道取 ，取?Qsm/3?VsV/2~?；sV/5.1?中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2008 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 28 頁所以選擇吸油管通徑為 170mm,排油管通徑 150mm；。md7.195.60310????由于主油泵到泵送油缸借口的距離較遠(yuǎn)，而且又有菜有幾的震動(dòng)較大，所以選擇鋼管和膠管組合的方法進(jìn)行布置管路鋼管壁厚的確定：運(yùn)用薄壁校核公式： ??mpd14.205.1238??????式中： 工作壓力 MPa： 鋼管材料許用應(yīng)力，選擇材料為 45鋼，安?p?全系數(shù) n=4; 。取鋼管壁厚 。??Pa8105.?????膠管選擇因?yàn)閺墓ぞ邥蠠o法查到，需特制，鋼絲編制層為 3層。管接頭與液壓元件本體的連接，選普通細(xì)牙螺紋連接。（5） 、泵送液壓系統(tǒng)油箱容積的確定當(dāng)液壓系統(tǒng)中沒有裝冷卻器時(shí)，油箱的有效容積，一般可取為每分鐘流管的 倍。因?yàn)楸鞠到y(tǒng)有冷卻器，所以選流量的 2 倍。7~2本系統(tǒng)有效容積為： ??LQVpg 64.032.2???3、3 料斗與攪拌系統(tǒng)3、3、1 料斗功能料斗又稱集料斗，其內(nèi)部裝有攪拌裝置。它是混凝土泵的承料器，其主要作用如下：（1）混凝土輸送設(shè)備向混凝土泵供料的速度與混凝土泵輸送速度可能不完全一致，料斗可以起到中間調(diào)節(jié)的作用。（2）料斗中的攪拌裝置可以對(duì)混凝土進(jìn)行二次攪拌，減小混凝土的離析現(xiàn)象，并改善混凝土的可泵性。（3）攪拌裝置螺旋布置的攪拌葉片還起到向分配閥和混凝土缸喂料的作用，提高混凝土泵的吸入效率。3、3、2 料斗基本結(jié)構(gòu)料斗主要由料斗箱體和攪拌裝置兩部分組成，如圖所示中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2008 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 29 頁圖 12、料斗的結(jié)構(gòu)（1）料斗箱的設(shè)計(jì)料斗箱體主要由料斗體、防濺板、方格網(wǎng)和料斗門等四部分組成。料斗箱體由鋼板焊接而成，前壁與輸送管道相連，后壁與混凝土缸連通，側(cè)壁通常安裝攪拌軸。當(dāng)混凝土泵開始工作時(shí)要將防濺板立起來，以防止混凝土砂漿的飛濺，混凝土泵停止工作后，要將防濺板放倒。方格網(wǎng)的作用是防止混凝土砂漿中的過大的集料或雜物進(jìn)入料斗箱體，以避免泵送故障。為便于混凝土的拌合以及泵送后的清洗，料斗箱體內(nèi)壁與回轉(zhuǎn)部件（攪拌葉片及搖管）相關(guān)的部位，應(yīng)做成回轉(zhuǎn)曲面形，回轉(zhuǎn)中心若能重回，則使混凝土在拌合過程中不是被推向斗壁，而是被向上推去，便于集料。各曲面和平面間應(yīng)以大圓角相連，兩端成球狀或錐臺(tái)形，以防止出現(xiàn)積料現(xiàn)象。圓滑的斗壁對(duì)采用搖管式分配閥的泵機(jī)尤為重要，由于料斗內(nèi)設(shè)置有搖管，使攪拌葉片難于布置。而搖管在內(nèi)壁圓滑的料斗里擺動(dòng)，與搖管下的刮板一起，能使拌合物產(chǎn)生所謂的“浴缸”效應(yīng)，也能避免積料現(xiàn)象。料斗箱體中部的下側(cè)有兩個(gè)方形管道，與混凝土分配閥的吸料口連接。大的出料口，可改善分配閥的吸入性能及排除堵塞的現(xiàn)象，一提高吸入效率。當(dāng)采用側(cè)面吸料的分配閥時(shí)，出料口較高，料斗箱體底部易出現(xiàn)積料現(xiàn)象，應(yīng)將料斗箱體底部做成向出料口傾斜的形式，通過拌合物的自流提高積料性能。除此之外，在料斗箱體底部還應(yīng)開設(shè)一定口徑的卸料口，用于排出料斗箱體內(nèi)的殘余混凝土和清洗料斗箱體時(shí)的排水，并為更換斗內(nèi)的易損件工作提供方便。由于卸料口活門設(shè)在底部，手動(dòng)操作不便，亦可采用液壓缸驅(qū)動(dòng)的活門。為便于混凝土攪拌輸送車直接卸料，料斗口離地高度下應(yīng)超過 1.4m。其容量大小將因泵機(jī)和排量大小有所不同，排量大，容量亦應(yīng)大些。由于中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2008 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 30 頁料斗容量的增加，雖然增大了攪拌負(fù)荷，卻提高了拌合物的均勻性和一致性。料斗應(yīng)有良好的接近性能，以便于供料及對(duì)料斗內(nèi)混凝土深度與易損件磨損情況進(jìn)行觀察。斗口擴(kuò)度需保證至少有兩臺(tái)攪拌輸送車能同時(shí)供料，以節(jié)省卸料的換接時(shí)間。另外，由于混凝土缸從料斗箱體里吸料是通過混凝土拌合物的重力及缸內(nèi)的負(fù)壓來實(shí)現(xiàn)的，而這些因素與混凝土深度直接相關(guān)，即料斗箱體里的混凝土越深，活塞的吸力越大，吸入率越高。所以，料斗箱體應(yīng)有足夠的深度，同時(shí)還應(yīng)在泵送作業(yè)中隨時(shí)監(jiān)視料斗箱體內(nèi)不斷變化的混凝土深度，防止吸空現(xiàn)象的發(fā)生。為使硬性混凝土亦能順利泵送，在料斗箱體口設(shè)有方格網(wǎng)，它用扁鋼和圓鋼焊成，在完成泵送的同時(shí)也提高了混凝土缸的吸入效率。方格網(wǎng)孔的大小是有規(guī)定的，以防止混凝土中超標(biāo)粒徑集料或其他雜物進(jìn)入料斗。設(shè)計(jì)料斗時(shí)還應(yīng)考慮防止空氣被吸入混凝土缸內(nèi)，降低吸入效率，但由此而采取的一些措施，可能回加劇混凝土的分層離析現(xiàn)象。攪拌裝置包括攪拌軸部件、攪拌軸承及其密封件等部分，如圖所示圖 13、 攪拌裝置1— 液壓馬達(dá)；2—花鍵套；3—馬達(dá)座；4—左半軸；5—軸套；6—攪拌葉片；7—中間軸；8—右半軸；9—J 形密封圈；10—軸套座；11—軸承；12—端蓋13—油杯攪拌軸部件由攪拌軸、螺旋攪拌葉片、軸套等組成。攪拌軸由中間軸、左半軸、右半軸組成，并通過軸套用螺栓連接成一體。軸套上焊接著螺旋葉片，這種結(jié)構(gòu)形式有利于攪拌葉片的拆裝。攪拌軸是靠?jī)啥说妮S承、軸承座（馬達(dá)座）支撐的，攪拌軸承采用調(diào)心軸承，軸承座外部還設(shè)有黃油嘴的螺孔，其孔道通到軸承座的內(nèi)腔，工作時(shí)可對(duì)軸承進(jìn)行潤(rùn)滑。為了防止料斗內(nèi)的混凝土漿進(jìn)入攪拌軸承，左、右半軸的軸端裝有 J形密封圈。左半軸的軸套通過花鍵套和液壓馬達(dá)連接，工作時(shí)由液壓馬達(dá)直接驅(qū)動(dòng)攪拌軸帶動(dòng)攪拌葉片旋轉(zhuǎn)。