【正文】 目 錄1緒論 3 3 4 6 7 72 液壓活塞混凝土泵的結(jié)構(gòu)分析 9 9 10 14 泵送系統(tǒng) 14 15 153 HBT60混凝土泵液壓系統(tǒng) 22 HBT60液壓系統(tǒng)簡述 22 254 HBT60電氣控制系統(tǒng)設(shè)計 30 30 電氣控制系統(tǒng)設(shè)計的基本原則 30 電氣控制系統(tǒng)設(shè)計的一般步驟 30 電氣控制線路的分析 30 電氣識圖的方法和常用的電氣元件 31 電氣識圖的方法 31 常用的電氣元件 32 常見的電氣控制線路設(shè)計 39 405 電動機(jī)軟啟動 42 42 PST軟啟動器簡介 466 急停電路設(shè)計 487 EPLAN軟件 52 EPLAN簡介 52 EPLAN p8應(yīng)用 53 60參考文獻(xiàn) 61附錄 62致謝 631緒論 在混凝土施工工程過程中，混凝土的現(xiàn)場輸送和澆注是一項關(guān)鍵的工作。它要求迅速、及時，并且保證質(zhì)量以及降低勞動消耗，從而在保證工程要求的條件下降低工程造價?；炷帘檬峭ㄟ^管道依靠壓力輸送混凝土的施工設(shè)備，它能一次連續(xù)地完成水平輸送和垂直輸送，是現(xiàn)有混凝土輸送設(shè)備中比較理想的一種。攪拌棍凝土生產(chǎn)與泵送施工相結(jié)合，利用混凝土攪拌輸送車進(jìn)行中間運送，可實現(xiàn)混凝土的連續(xù)泵送和澆注?；炷帘玫姆N類很多，目前應(yīng)用最為廣泛的是活塞式混凝土泵，其工作原理是:現(xiàn)在的活塞式混凝土泵大多采用液壓雙缸的形式，其兩個油缸交替工作，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，充分利用了原動機(jī)的功率，是目前應(yīng)用最為廣泛的混凝土泵形式。其工作原理根據(jù)分配閥和控制方式的不同也有所不同，其主要區(qū)別在換向動作的實現(xiàn)上。混凝土泵是隨著近代工程建設(shè)中混凝土的大量使用而發(fā)展起來的一種常用工程機(jī)械設(shè)備，用于在建筑施工中將混凝土連續(xù)、均勻地泵送到澆灌地點。混凝土泵的使用，能大大提高混凝土工程的施工效率，減輕勞動強度，并能更好地保證混凝土的澆灌質(zhì)量?；炷帘靡呀?jīng)成為現(xiàn)代建筑施工中不可缺少的設(shè)備?；炷帘檬峭ㄟ^管道依靠壓力輸送混凝土的施工設(shè)備，它能一次連續(xù)地完成水平輸送和垂直輸送，是現(xiàn)有混凝土輸送設(shè)備中你較理想的一種。預(yù)拌混凝土生產(chǎn)與泵送施工相結(jié)合，利用混凝土攪拌運輸車進(jìn)行中間運送，可實現(xiàn)混凝土的連續(xù)泵送和澆注。這對于一些工地狹窄和有障礙物的施工現(xiàn)場，用其它輸送設(shè)備難以直接靠近的施工工程，混凝土泵則更能有效的發(fā)揮作用。而且泵送施工輸送距離長，單位時間的輸送量大，可以很好地滿足高層建筑和混凝土量大的施工要求。混凝土泵具有:機(jī)械化程度高、效率高、占用人力少、勞動強度低和施工簡單等優(yōu)點。圖11為混凝土攪拌運輸車正向帶布料桿的混凝土泵車集料斗卸料和布料桿正向工作面布料的情況。圖11混凝土泵及布料桿的施工情況 混凝土泵的發(fā)明已有八十余年的歷史。1907年德國人最先取得混凝土泵的專利權(quán)。1913年美國ComellKee設(shè)計并制造出第一臺曲軸機(jī)械式混凝土泵，但沒能得到應(yīng)用。1927年德國的Frit:Hell設(shè)計制造了第一臺得到成功應(yīng)用的混凝土泵。荷蘭人JCKooyman在前人的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，1932年他成功地設(shè)計制造出采用臥式缸的Kooyman混凝土泵，該泵采用一個臥式缸和兩個聯(lián)桿操縱聯(lián)動的旋轉(zhuǎn)閥的結(jié)構(gòu)，他成功地解決了混凝土泵的構(gòu)造原理問題，大大提高了工作的可靠性。此后混凝土泵的發(fā)展都是在Kooyman機(jī)械式混凝土泵的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。第二次世界大戰(zhàn)之后，各國陸續(xù)開展經(jīng)濟(jì)恢復(fù)工作，建筑工程日益擴(kuò)大，機(jī)械式混凝土泵的銷路較好，應(yīng)用日益增多。 到50年代中葉，德國的Torkret公司首先設(shè)計出以水作為工作介質(zhì)的混凝土泵，標(biāo)志著混凝土泵的發(fā)展進(jìn)人了一個新的階段。1959年德國的Schwing公司生產(chǎn)出第一臺全液壓的混凝土泵，它采用液壓驅(qū)動，功率大、振動小、排量大并可實現(xiàn)無級調(diào)節(jié)，并可以實現(xiàn)反泵操作，減少堵管現(xiàn)象。從此，混凝土泵技術(shù)日趨完善，混凝土也進(jìn)人大規(guī)模應(yīng)用的階段。此后為了提高混凝土泵的機(jī)動性，60年代中期又研制了混凝土泵車，同時，為了使混凝土泵澆注更加方便，又在混凝土泵車上加裝了可以回轉(zhuǎn)和伸縮的布料桿。國外混凝土泵的主要生產(chǎn)廠商有:德國的施文英(Schwing)公司、普茲邁斯特(Putzmeister)公司、賽勒(阮heele)公司、施泰特(Stetter)公司。美國的查倫奇一考克兄弟(Challenge一CookeBros.)公司、湯姆遜(Thomsen)公司。日本的三菱重工、石川島播磨、極東開發(fā)、新瀉鐵工等公司。我國在50年代開始從國外引進(jìn)混凝土泵，但直到80年代才得到較大的發(fā)展，從90年代至今是我國混凝土泵大規(guī)模研制和生產(chǎn)時期，已取得了巨大的成功，目前混凝土泵的設(shè)計生產(chǎn)已接近世界先進(jìn)水平。 目前我國混凝土泵的主要生產(chǎn)廠家為:中聯(lián)建設(shè)機(jī)械產(chǎn)業(yè)公司、三一重工業(yè)集團(tuán)有限公司、夾江水工機(jī)械廠、沈陽盛港機(jī)械有限公司、湖北建設(shè)機(jī)械有限公司、山東建設(shè)機(jī)械股份有限公司、山東方園集團(tuán)公司、楓陽液壓總廠、華東建筑機(jī)械廠、揚州機(jī)械廠、徐州混凝土機(jī)械廠、深圳重科機(jī)械有限公司、廣州五羊建設(shè)機(jī)械有限公司?，F(xiàn)在，混凝土泵技術(shù)得到不斷的完善，閥門系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)不斷革新，逐漸向大功率和高可靠性的方向發(fā)展。許多關(guān)鍵性技術(shù)也得到較好的解決。如:泵體本身的分配閥不斷完善和創(chuàng)新，閥門的密封性和通暢得到了進(jìn)一步提高，且結(jié)構(gòu)日趨簡單、完善?，F(xiàn)在普遍采用的最多的是閘板式分配閥和管型分配閥。用液壓傳動取代機(jī)械傳動，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)的繼電器式控制道現(xiàn)在的PLC控制，控制系統(tǒng)更加可靠，易于操作。當(dāng)管路發(fā)生堵塞時，主液壓傳動系統(tǒng)可自動防止過載，并控制分配閥換向，使機(jī)器實現(xiàn)反泵動作，消除堵塞。攪拌系統(tǒng)也可實現(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或手動的方式進(jìn)行控制。4.、應(yīng)用了高效減水劑，提高了混凝土的流動性和可泵性，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。商品混凝土的發(fā)展、混凝土攪攔輸送車的配套使用，使質(zhì)量可靠的棍凝土得到均衡地供應(yīng)，保證了連續(xù)泵送的工作條件。而各種形式的布料裝置的出現(xiàn)，解決了混凝土的布料問題，擴(kuò)大了混凝土泵的使用范圍。目前的混凝土泵主要分為托式泵和車載泵兩種類型。國外的主要生產(chǎn)廠家有施維英公司、普茨邁斯特公司、CIFA公司、Aitzinger公司等，托式混凝土泵的排量為15—200m3/h，出口壓力為7—26Mpa功率達(dá)到470kw；車載泵排量為90—200m3/h，臂架垂直伸展高度16—62m。我國在50年代開始從國外引進(jìn)混凝土泵，而80年代和90年代是我國混凝土泵大規(guī)模研制和生產(chǎn)時期，在消化、吸收國外先進(jìn)產(chǎn)品的基礎(chǔ)上，引進(jìn) 生產(chǎn)技術(shù)，采取與國外著名廠家合作生產(chǎn)方式，使我國的混凝土泵送機(jī)械的生產(chǎn)有啦較快的發(fā)展，相繼試制成功各種新機(jī)型。如1981年由武漢冶金建筑研究所試制成HBC—60型混凝土泵,輸送量達(dá)每小時60 m3/h。1986年，湖北建筑機(jī)械廠以日本IHI工廠的IPF—85B型泵為基礎(chǔ)，試制成HBT—60型托式混凝土泵，HBB—85型混凝土泵車（雙列協(xié)置式閘板閥）以及BC—10型混凝土手動布料桿，并投入批量生產(chǎn)。經(jīng)過數(shù)十年的發(fā)展，我國混凝土泵已形成了較大規(guī)模的生產(chǎn)能力，產(chǎn)品性能有了較大的提高，國內(nèi)市場競爭也越來越激烈。目前國內(nèi)混凝土機(jī)械生產(chǎn)廠家也很多，產(chǎn)品數(shù)量大，常規(guī)產(chǎn)品已基本能滿足施工需求。各生產(chǎn)廠家的生產(chǎn)條件普遍得到改善，生產(chǎn)能力進(jìn)一步增強。125m3/h以下國產(chǎn)混凝土泵已占據(jù)國內(nèi)市場主導(dǎo)地位，出口數(shù)量逐年增加，國外混凝土機(jī)械進(jìn)口數(shù)量逐年下降。目前國內(nèi)混凝土泵生產(chǎn)規(guī)模較大的企業(yè)有三一重工，安徽星馬、中聯(lián)、山東方圓、上海華建、遼寧海諾、湖北建機(jī)等。其中長沙中聯(lián)重工與三一重工生產(chǎn)的HBT60—80系列托式混凝土泵具有一定的代表性。隨著社會的發(fā)展，科技的進(jìn)步，混凝土泵技術(shù)也得到了不斷的完善，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)日趨簡單、完善?，F(xiàn)在采用的最多的是閘板式反配閥和管型分配閥。2)、用液壓傳動取代機(jī)械傳動，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，主液壓傳動系統(tǒng)可自動防止過載，并控制分配閥換向，使機(jī)器實現(xiàn)反泵動作，消除堵塞；攪拌系統(tǒng)也可實現(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或手動方式進(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。混凝土泵的高壓大排量化世界上由于人口增加和大城市低價昂貴，建筑物向高層和超高層的方向發(fā)展。我國改革開放以來，經(jīng)濟(jì)得到了飛速的發(fā)展，城市建設(shè)和國家基礎(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)展是未來的趨勢。目前，國內(nèi)的三一重工集團(tuán)有限公司的HBT60C泵，；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。沈陽建設(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際上，各個廠家生產(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關(guān)鍵性的問題，帶布料桿的混凝土泵車，移動方便、機(jī)動靈活，到達(dá)施工無需大量的準(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。個人的創(chuàng)造性思維和手動能力，同時也可以學(xué)習(xí)液壓技術(shù)與電子技術(shù)、計算機(jī)系統(tǒng)的信號傳針對混凝土泵控制的特點，運用PLC技術(shù)的原理和方法，對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)一步提高其它型號混凝土泵的整體性能，促進(jìn)國內(nèi)工程機(jī)械控制技術(shù)的發(fā)展，適應(yīng)國際工程機(jī)械，提高產(chǎn)品的市場競爭力，同時也對大學(xué)四年本專業(yè)所學(xué)知識的一個系統(tǒng)的運用：一方面可以掌握基本的控制方面知識，另一方面還可以自行設(shè)計控制方案，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)。對混凝土泵進(jìn)行調(diào)研，了解不同型號混凝土泵的結(jié)構(gòu)以及特點，在此基礎(chǔ)上，對HBT60混凝土泵進(jìn)行分析，對控制系統(tǒng)需求進(jìn)行分析，完成控制系統(tǒng)的總體設(shè)計。確定混凝土泵電氣控制系統(tǒng)總體設(shè)計方案：按照生產(chǎn)過程，擬定總體控制方案；電動機(jī)的電氣控制:電動機(jī)配電、起動、制動和保護(hù)；各路照明、控制電源的配電和急停電路設(shè)計。 液壓控制系統(tǒng): 泵送系統(tǒng)、擺動系統(tǒng)和攪拌系統(tǒng)的液壓油路和元件的設(shè)計和選用；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，是通過壓力油推動活塞，再通過活塞桿推動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，但因為是兩個缸交替工作，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。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)過一個循環(huán)后又回到油箱。其優(yōu)點是:油路系統(tǒng)簡單、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)人下一個循環(huán)。其優(yōu)點是效率高、油箱小、流量大且方向變換平衡，適用于大功率系統(tǒng)。其主要的缺點為系統(tǒng)需增加補油系統(tǒng)，且產(chǎn)生的熱量大，散熱困難。從國外動態(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，降低安裝空間和成本，方向閥換向時，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，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)別在于換向信號不同。電控系統(tǒng)通過接近開關(guān)檢測活塞在混凝土缸中的終端位置來控制主油缸的往復(fù)交替。而液控系統(tǒng)靠安裝在主油缸一端取信號，取得液壓信號控制主油缸的換向。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。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、潤滑系統(tǒng)、罩殼和輸送管道等八個總成組成。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)置的擺動管件來完成混凝土的吸入和排出作業(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