【正文】 的完善，閥門系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)不斷革新，逐步向大功率和高可靠性。許多關(guān)鍵性技術(shù)也得到了較好的解決。如： 1)、泵體本身的分配閥不斷完善和創(chuàng)新，閥門的密封性和暢通性得到進(jìn)一步提高，且結(jié)構(gòu)日趨簡(jiǎn)單、完善。現(xiàn)在采用的最多的是閘板式反配閥和管型分配閥。 2)、用液壓傳動(dòng)取代機(jī)械傳動(dòng)，使泵送工作更加平穩(wěn)、可靠和易于控制；電器控制從傳統(tǒng)的繼電器式控制到現(xiàn)在的 PLC控制，控制系統(tǒng)更加可靠，易于操作。 3)、當(dāng)管路發(fā)生堵塞時(shí)，主液壓傳動(dòng) 系統(tǒng)可自動(dòng)防止過(guò)載，并控制分配閥換向，使機(jī)器 第 6 頁(yè) 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)，消除料斗中的卡料現(xiàn)象。它們都可以采用自動(dòng)或手動(dòng)方式進(jìn)行控制。 4)、應(yīng)用了高效減水劑，提高混凝土的流動(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。 5)、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的供應(yīng)，保證了連續(xù)泵的工作條件。而各種形式的布料裝置的出現(xiàn)，解決了混凝土的布料問(wèn)題，可充分發(fā)揮混凝土泵的生產(chǎn)效率，擴(kuò)大了混凝土泵的使用范圍。 混凝土泵的發(fā)展趨勢(shì) 混凝土泵的高壓大排量化 世界上由于人口增加和大城市低價(jià)昂貴，建筑物向高層和超高層的方向發(fā)展。我國(guó)改革開放以來(lái)，經(jīng)濟(jì)得到了飛速的發(fā)展，城市建設(shè)和國(guó)家基礎(chǔ)建設(shè)日新月異。為了滿足更遠(yuǎn)更高距離混凝土輸送和建筑施工進(jìn)程的需求，混凝土向高的輸送壓力和大排量的方向發(fā)展是未來(lái)的趨勢(shì)。目前，國(guó)內(nèi)的三一重工集團(tuán)有限公司的 HBT60C 泵，最高泵送壓力可達(dá) ；中聯(lián)建設(shè)機(jī)械產(chǎn)業(yè)公司生產(chǎn)的 HBT125 泵，最大排量為 125 m3/h，最高泵送壓力為 。沈陽(yáng)建設(shè)機(jī)械總公司生產(chǎn)的 HBT100 泵的最大垂直輸送高度可達(dá) 248m。 液壓系統(tǒng)集成化 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，使液壓系統(tǒng)向可靠、節(jié)能、低沖擊、低噪音的方向發(fā)展。 更加合理的分配閥 實(shí)際上，各個(gè)廠家生產(chǎn)的混凝土泵在主機(jī)上沒有大區(qū)別，所不同的只是分配閥，各有不同的專利。分配閥向結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、流道合理、不易堵塞的方向發(fā)展。另外，還注重材質(zhì)和通用性的研究，使其更加耐磨并形成標(biāo)準(zhǔn)化、系列化。 臂架式泵車 采用混凝土泵施工，混凝土的布料是一個(gè)關(guān)鍵性的問(wèn)題，帶布料桿的混凝土泵車，移動(dòng)方便、機(jī)動(dòng)靈活，到達(dá)施工無(wú)需大量的準(zhǔn)備工作即可開始 工作，而且可直接將混凝土澆注到任何地方。 本課題的提出及任務(wù)的完成 個(gè)人的創(chuàng)造性思維和手動(dòng)能力，同時(shí)也可以學(xué)習(xí)液壓技術(shù)與電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的信號(hào)傳針對(duì)混凝土泵控制的特點(diǎn)，運(yùn)用 PLC 技術(shù)的原理和方法，對(duì) HBT60 混凝土泵控制系統(tǒng)的控制理論和技術(shù)進(jìn)行研究，進(jìn)一步提高其它型號(hào)混凝土泵的整體性能，促進(jìn)國(guó)內(nèi)工程機(jī)械控制技術(shù)的發(fā)展，適應(yīng)國(guó)際工程機(jī)械，提高產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，同時(shí)也對(duì)大學(xué)四年本專業(yè)所學(xué)知識(shí)的一個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)用：一方面可以掌握基本的控制方面知識(shí)，另一方面還可以自行設(shè)計(jì)控制方案，選擇液壓元件，編制控制程序， 充分發(fā)揮學(xué)生遞及控制功能等結(jié)合的先進(jìn)技術(shù)。 主要的設(shè)計(jì)工作 對(duì)混凝土泵進(jìn)行調(diào)研，了解不同型號(hào)混凝土泵的結(jié)構(gòu)以及特點(diǎn)，在此基礎(chǔ)上，對(duì) HBT60混凝土泵進(jìn)行分析，對(duì)控制系統(tǒng)需求進(jìn)行分析，完成控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)。 第 7 頁(yè) 確定混凝土泵電氣控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案：按照生產(chǎn)過(guò)程，擬定總體控制方案；電動(dòng)機(jī)的電氣控制 :電動(dòng)機(jī)配電、起動(dòng)、制動(dòng)和保護(hù)；各路照明、控制電源的配電和急停電路設(shè)計(jì)。 液壓控制系統(tǒng) : 泵送系統(tǒng)、擺動(dòng)系統(tǒng)和攪拌系統(tǒng)的液壓油路和元件的設(shè)計(jì)和選用； 第 8 頁(yè) 2 液壓活塞混凝土泵的結(jié)構(gòu)分析 液壓活塞式混凝 土泵，是通過(guò)壓力油推動(dòng)活塞，再通過(guò)活塞桿推動(dòng)混凝土缸中的工作活塞進(jìn)行壓送混凝土。液壓活塞式混凝土泵分單缸式和雙缸式兩種。雙缸式在結(jié)構(gòu)方面雖較單缸式的復(fù)雜，但因?yàn)槭莾蓚€(gè)缸交替工作，故使輸送工作比較連續(xù)、平穩(wěn)，生產(chǎn)率高而且發(fā)動(dòng)機(jī)的功率也得以充分利用。所以，大、中型的混凝土泵都采用雙缸式的。 活塞式混凝土泵的液壓系統(tǒng)概述 由于混凝土泵的工作原理及其結(jié)構(gòu)型式的不同，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 。根據(jù)換向方式的不同可分為電控系統(tǒng)和液控系統(tǒng)。 (l)、開式系統(tǒng)回路 開式系統(tǒng)是指主油泵從油箱吸人液壓油，經(jīng)過(guò)一個(gè)循環(huán)后又回到油箱。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，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，適且于中、小型系統(tǒng)。由于技術(shù)比較成熟，采用開式液壓系統(tǒng)的混凝土泵也比較多。 (2)、閉式系統(tǒng)回路 閉式系統(tǒng)是指液壓油在油路中循環(huán)，回油不流人油箱，而直接接入主油泵吸油口進(jìn)人下一個(gè)循環(huán)。其優(yōu)點(diǎn)是效率高、油箱小、流量大且方向變換平衡，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)外動(dòng)態(tài)分析，高壓大排量的混凝土泵采用閉式系統(tǒng)的在市場(chǎng)上占主導(dǎo)地位。在閉式回路系統(tǒng)中，也有閥控和泵控之分，閉式閥控系統(tǒng)局部改善開式系統(tǒng)的缺點(diǎn)，降低安裝空間和成本，方向閥換向時(shí)，和開式系統(tǒng)一樣還有較大的沖擊，一般安裝有蓄能器。閉式泵控系統(tǒng)有效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)。 (3)、混合系統(tǒng)回路 現(xiàn)在有的生產(chǎn)廠家綜合開式系統(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，有時(shí)也稱這種系統(tǒng)為開式系統(tǒng) 。使用這種系統(tǒng)的混凝土泵也比較多。電控系統(tǒng)與液控系統(tǒng)的主要區(qū)別在于換向信號(hào)不同。電控系統(tǒng)通過(guò)接近開關(guān)檢測(cè)活塞在混凝土缸中的終端位置來(lái)控制主油缸的往復(fù)交替 。而液控系統(tǒng)靠安裝在主油缸一端取信號(hào)，取得液壓信號(hào)控制主油缸的換向。液控系統(tǒng)的取信口位置不易確定，但電氣系統(tǒng)比較簡(jiǎn)單 。電控系統(tǒng)的取信位置易確定，但電氣系統(tǒng)要復(fù)雜一些。 基本構(gòu)造 液壓活塞式混凝土的種類很多，但是其基本的組成部件是相同的，托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。 HBT60 型混凝土泵采用全液壓雙缸 S閥結(jié)構(gòu)，依靠混凝土輸送缸與輸送管之間設(shè)置的擺動(dòng)管件來(lái)完成混凝土的吸入和排出作業(yè)。 第 9 頁(yè) 圖 21 HBT60 混凝土泵示意圖 分配閥及料斗 分配閥是混凝土泵的最主要的部件，后面將專題介紹。這里只介紹料斗。料斗又稱集料斗，其中還裝有攪拌裝置。它是混凝土泵的承料器，其主要作用如下 : (l)、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不可能完全一致，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 人 效 率 。 料 斗 主 要 由 料 斗 本 體 和 攪 拌 裝 置 兩 部 分 組 成 ， 圖 22 料斗 如圖 22 所示 料斗本體主要由料斗體、防濺板、方格網(wǎng)和料斗門等四部分組成。料斗本體用鋼板焊接而成，其前后左右用四塊厚鋼板。左右兩帶圓孔的側(cè)板 是用來(lái)安裝攪拌裝置，而其后壁由混凝土出口與兩個(gè)混凝土缸連通，前臂與輸送管道相連?；炷帘米鳂I(yè)時(shí)要將防濺板 第 10 頁(yè) 豎起，防止料斗進(jìn)料時(shí)混凝土砂漿濺到混凝土泵的其它部位 。當(dāng)混凝土泵停止工作時(shí)，把防濺板放倒，蓋在料斗的上部，可減少雜物進(jìn)人料斗的機(jī)會(huì)。方格網(wǎng)用圓鋼或鋼板條焊接而成，用兩個(gè)鉸點(diǎn)同料斗連接。當(dāng)檢修料斗內(nèi)部或清理料斗時(shí)，可把方格網(wǎng)向上翻起。方格網(wǎng)可以防止混凝土拌合物中超粒徑的骨料或其他雜物進(jìn)人料斗，減少泵送故障，同時(shí)保護(hù)了操作人員的安全。 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 23 所示。 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(guò)軸套用螺栓連接成一體，軸套上焊接著螺旋攪拌葉片。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，軸承座外部還裝有黃油嘴的螺孔，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、右半軸軸端裝有 J 形密封圈。左半軸軸頭通過(guò)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)。 圖 23 攪拌裝置 1— 液壓馬達(dá) ； 2— 花鍵套；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— 軸承座； 11— 軸承； 13— 油杯 攪拌軸傳動(dòng)裝置的形式有兩種，一種是液壓馬達(dá)通過(guò)機(jī)械減速后驅(qū)動(dòng)攪拌軸 。另外一種是液壓馬達(dá)直接驅(qū)動(dòng)攪拌軸 (圖 24)。而機(jī)械減速的方式又有鏈傳動(dòng)、蝸輪蝸桿傳動(dòng)，以及齒輪傳動(dòng)。 推送機(jī)構(gòu) 推送機(jī)構(gòu)是棍凝土泵的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，它是把液壓能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，通過(guò)油缸的推拉交替動(dòng)作，使混凝土克服管道阻力輸送到澆筑部位。它主要由主油缸、混凝土缸和水箱等三部分組成， (參看圖 24)。 (l)、主油缸 主油缸由油缸體、油缸活塞、活塞桿、油缸頭及緩沖裝置等組成。主油缸的主要特點(diǎn)是 :換向沖擊大，一般要有緩沖裝置。緩沖裝置是混凝土泵設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)之一，大多數(shù)廠家都是采用油缸端部安裝單向節(jié)流閥的跟機(jī)構(gòu)。其原理如圖 24 所示，當(dāng)液壓缸活塞快到行程終了，越過(guò)緩沖油 a 時(shí)單向節(jié)流閥打開，使高壓油有一部分經(jīng)緩沖油口到低壓腔，使兩腔壓差 第 11 頁(yè) 減小，活塞速度降低，達(dá)到緩沖的目的，并為活塞換向做準(zhǔn)備。另外，還有為封閉腔自動(dòng)補(bǔ)油，保證活塞行程的作用。此外，由于活塞桿不僅與油液接觸，而且還與水、水泥漿、泥漿等接觸，為 了改善活塞桿的耐磨和耐腐蝕性，在其表面一般要鍍一層硬鉻。 圖 24 TR 機(jī)構(gòu)的工作原理 (2)、混凝土缸 混凝土缸后端與水箱連接，前端與分配閥箱體 (閘板閥式泵 )連接，并通過(guò)托架與機(jī)架固定，或與料斗 (S 管閥式泵 )直接相連，通過(guò)拉桿固定在料斗與水箱之間。主油缸活塞桿伸人到混凝土缸內(nèi)，活塞桿前端通過(guò)中間接桿連接著混凝土缸活塞。中間接桿用 45圓鋼制成，其兩端有定位止口，兩端分別與油缸活塞桿和混凝土活塞用螺栓相連 (或用半圓式的卡式接頭 )。混凝土缸一般用無(wú)縫鋼管制造，由于混凝土缸內(nèi)壁與混凝土及水長(zhǎng)期接觸，承受著劇 烈的摩擦和化學(xué)腐蝕，因此，在混凝土缸內(nèi)壁鍍有硬鉻層，或經(jīng)過(guò)特殊熱處理以提高其耐磨性和抗腐蝕性。混凝土活塞由活塞體、導(dǎo)向環(huán)、密封體、活塞頭芯和定位盤等組成。如圖 25 所示各個(gè)零件通過(guò)螺栓固定在一起?；炷撩芊怏w用耐磨的聚氨醋制成，其起導(dǎo)向、密封和輸送混凝土的作用。導(dǎo)向環(huán)赴密封體圖 25混凝土活塞 總稱圖 圖 25 混凝土活塞總稱圖 (3)、水箱 水箱用鋼板焊成，即是儲(chǔ)水容器，又是主油缸與混凝土缸的支持連接件。其上面有蓋板，打開蓋板可以清洗水箱內(nèi)部，且可觀測(cè)水位。在推送機(jī)構(gòu)工作時(shí)，水在混凝土缸活塞后部隨著混凝土缸活塞來(lái)回流動(dòng)，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殘余的砂漿，以減少棍凝土缸體與活塞的磨損 。 第 12 頁(yè) 2)、隔離作用防止主油缸泄漏出的液壓油進(jìn)人混凝土中，影響混凝土的質(zhì)量 。 3)、冷卻潤(rùn)滑作用冷卻潤(rùn)滑混凝土活塞、活塞桿及活塞桿密封部位。 混凝土泵的工作原理 泵送系統(tǒng) 液壓雙缸式混凝土泵的兩個(gè)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，充分利用原動(dòng)機(jī)的功率。如圖 2— 6 所示，混凝土活塞 （ 8） 分別與主油缸（ 2） 活塞桿相連，在主油缸壓力油 的作用下，作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，一缸前進(jìn)，則另一缸后退；混凝土缸口與料斗連通，分配閥一端接出料口，另一端通過(guò)花鍵軸與擺臂連接，在擺動(dòng)油缸的作用下，可以左右擺動(dòng)。 泵送混凝土?xí)r，在主油缸壓力油的作用下，混凝土活