【正文】 ................ 59 活塞及彈簧的設(shè)計(jì) ......................................... 60 其它輔件的設(shè)計(jì) ........................................... 61 臂架與轉(zhuǎn)塔鉸接設(shè)計(jì)及應(yīng)力分析 ................................... 62 支腿設(shè)計(jì)要求 ................................................... 63 5 泵送機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) ........................................................ 63 管路長度及泵送阻力計(jì)算 ......................................... 63 泵送壓力計(jì)算 .................................................. 64 活塞桿設(shè)計(jì) ..................................................... 65 限位油缸的設(shè)計(jì) ................................................. 65 擺搖機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) ................................................. 65 6 泵送 PLC 自動(dòng)控制 .................................................. 67 泵送系統(tǒng)液壓回路 .............................................. 67 泵送系統(tǒng)電氣自動(dòng)控制 ........................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 硬件選型圖 ............................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 7 結(jié)論 ............................................................... 72 參考文獻(xiàn) .............................................................. 73 翻譯部分 .............................................. 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 中文譯文 .......................................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 1 緒論 混凝土泵車的設(shè)計(jì)背景 混凝土泵車是 利用壓力將混凝土沿管道連續(xù)輸送的機(jī)械。按結(jié)構(gòu)形式分為活塞式、擠壓式、水壓隔膜式。混凝土泵車是在載重汽車底盤上進(jìn)行改造而成的，它是在底盤上安裝有運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳動(dòng)裝置、泵送和攪拌裝置、布料裝置以及其它一些輔助裝置。然后利用泵車上的布料桿和輸送管，將混凝土輸送到一定的高度和距離。到目前為止，混凝土泵送高度最高已達(dá) 532 米，泵送最長水平距離達(dá) 2021m，最大理論泵送量達(dá) 3200 /mh,極大的提高了生產(chǎn)效率，尤其是在高層建筑施工中，已成為必備的設(shè)備，但是使用過程中，人們逐漸的發(fā)現(xiàn)了拖泵的一些局限性：拖泵使用 時(shí)必須在建筑物上鋪設(shè)管道，準(zhǔn)備工作量大；隨著澆灌位置變化，必須人工將管道出口不斷移動(dòng)個(gè)，很不方便；拖泵總在固定的地點(diǎn)工作之道工程完成，這種工作方式使用設(shè)備利用率很低。 與拖泵相比，泵車有以下優(yōu)越性： 臂架上附著管道，開到工作地點(diǎn)后，很快就能打開臂架進(jìn)行工作，通常在半小時(shí)內(nèi)就能準(zhǔn)備就緒，準(zhǔn)備時(shí)間短； 配備液壓卷折式臂架，在工作范圍內(nèi)能靈活轉(zhuǎn)動(dòng)，布料方便快捷，而且泵送速度快，一般在 90 3m /h 至150 3m /h，工作效率高 ； 自動(dòng)化程度高，整臺(tái)泵車從泵送到布料均能由一人操作，一般配備無線遙控系統(tǒng)，操作方便； 機(jī)動(dòng)性能好，在一個(gè)工程作業(yè)完成 后能迅速轉(zhuǎn)移到另一個(gè)工程繼續(xù)作業(yè)，能同時(shí)負(fù)責(zé)幾個(gè)工程的混凝土泵送，設(shè)備利用率高。隨著建筑業(yè)的發(fā)展，泵車生產(chǎn)廠家逐漸增多，但臂架部分開始大都是進(jìn)口，現(xiàn)在逐步改為自制為主和進(jìn)口為輔生產(chǎn)配套模式。目前我國混凝土泵車生產(chǎn)制造企業(yè)有十余家，生產(chǎn)能力主要集中在三 一重工、徐工科技、遼寧海諾、上海普茨麥斯特等幾個(gè)企業(yè)，其中三一重工約占國內(nèi)市場的 50%以上。但臂架越長，車輛行駛尺寸也越長，泵車在行駛及施工時(shí)往往受到限制。但總的來說，隨著科技的發(fā)展，混凝土泵車朝著臂架更長的方向發(fā)展。但我國國產(chǎn)的鋼材尚不能應(yīng)用在臂架上，任然需要全部依靠進(jìn)口，在制造過程中，焊條和焊接工藝要求非常嚴(yán)格。臂架應(yīng)力斷裂一般在應(yīng)力較集中的焊接部位。通過仿真計(jì)算臂架結(jié)構(gòu)實(shí)際受力的大小。涉及到設(shè)計(jì)、制造、元件和匹配問題。分配閥形式主要采用 S管閥。 節(jié)能技術(shù)方面 由計(jì)算機(jī)自動(dòng)判斷負(fù)荷，并自動(dòng)設(shè)定油耗模式，節(jié)約能源和保護(hù)設(shè)備過早磨損。 自動(dòng)化、智能化方面 自動(dòng)化、智能化是所有設(shè)備追求的目標(biāo)，對于環(huán)境惡劣、勞動(dòng)強(qiáng)度大的混凝土泵送設(shè)備尤其重要。 對于泵車的堵管，本身堵管是混凝土泵送經(jīng)常遇到的事，堵管若能早發(fā)現(xiàn)并采取正確的措施，一般都能排除，但發(fā)現(xiàn)太晚或沒有采取正確的措施，管道就可能堵死，引起長時(shí)間的施工中斷，甚至影響建筑質(zhì)量。 智 能臂架方面，目前泵車臂架只能由操作者直接控制每一節(jié)臂架的動(dòng)作，使臂架運(yùn)動(dòng)到理想的位置，而智能臂架的每一節(jié)臂都裝有位置傳感器，通過計(jì)算機(jī)可實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制和運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)控制。也可預(yù)先設(shè)定臂架末端出口移動(dòng)路線，使泵車臂架按程序設(shè)定的方式連續(xù)布料。臂架在運(yùn)行的時(shí)候， PLC仍會(huì)時(shí)刻監(jiān)控整車的穩(wěn)定性，發(fā)現(xiàn)四條支腿出現(xiàn)不穩(wěn)定情況時(shí)，臂架會(huì)自動(dòng)停止向危險(xiǎn)的方向運(yùn)動(dòng)，同時(shí)發(fā)出警示，最大限度的保障安全。計(jì)算機(jī)會(huì)對整機(jī)進(jìn)行監(jiān)控，出現(xiàn)問題時(shí)，計(jì)算機(jī)能自動(dòng)識(shí)別并通過人機(jī)界面進(jìn)行交流，明確顯示故障的部位及類型，比如活塞磨損到一定程度，系 統(tǒng)自動(dòng)提示更換活塞；或者是轉(zhuǎn)速不對、功率不足等等，系統(tǒng)都能自動(dòng)向操作者提示。 設(shè)計(jì)過程中，泵送系統(tǒng)的泵送能力和混凝土塌落度決定了臂架系統(tǒng)配管的管徑，臂架系統(tǒng)圍繞此負(fù)載和要實(shí)現(xiàn)的泵送距離而進(jìn)行設(shè)計(jì)。通過計(jì)算臂架慣性力、風(fēng)載、回轉(zhuǎn)阻力等載荷后將數(shù)據(jù)用于回轉(zhuǎn)減速機(jī)的設(shè)計(jì)。 臂架系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中運(yùn)用虛擬設(shè)計(jì)。 以查找泵車中存在的不足。 設(shè)計(jì)還包括 泵送系統(tǒng)的泵送能力和總體設(shè)計(jì)。 回轉(zhuǎn)減速機(jī)的設(shè)計(jì)采用了常用的二級行星齒輪減速機(jī)的結(jié)構(gòu)。對其內(nèi)部齒輪進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)更換，重新對齒輪軸強(qiáng)度分析，對回轉(zhuǎn)支承的驅(qū)動(dòng)采用了雙惰輪驅(qū)動(dòng)，滿足了輪齒強(qiáng)度。 對 泵送系統(tǒng)的工作情況進(jìn)行分析，設(shè)計(jì)液壓回路并實(shí)現(xiàn)電氣控制自動(dòng)化。也對重要構(gòu)件用ANSYS 進(jìn)行了結(jié)構(gòu)分析。 1底盤； 2臂架系統(tǒng)； 3轉(zhuǎn)塔； 4液壓系統(tǒng)； 5電氣系統(tǒng)； 6泵送機(jī)構(gòu) 圖 混凝土泵車總圖 其中底盤由汽車底盤、分動(dòng)箱和副梁等部 分組成； 臂架系統(tǒng)由多節(jié)臂架、連桿、油缸和連接件等部分組成； 轉(zhuǎn)塔由轉(zhuǎn)臺(tái)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、固定轉(zhuǎn)塔（連接架）和支撐結(jié)構(gòu)等部分組成； 泵送機(jī)構(gòu)由主油缸、水箱、輸送缸、砼活塞、料斗、 S閥總成、搖擺機(jī)構(gòu)、攪拌機(jī)構(gòu)、出料口、配管等部分組成； 電氣系統(tǒng)主要由控制柜、遙控器及其它電氣元件等部分組成。 圖 混凝土泵車表示方法 混凝土泵裝在底盤的尾部， 以便混凝土攪拌運(yùn)輸車向泵的料斗卸料。各節(jié)臂架的展開和收攏靠各節(jié)臂架油缸來完成。 2臂架（件 10）和 3臂架（件 12）可擺動(dòng) 180 。 1泵送機(jī)構(gòu)； 2支腿； 3配管總成； 4固定轉(zhuǎn)塔； 5轉(zhuǎn)臺(tái)； 61臂架油缸； 71臂架； 8臂架輸送管； 92臂架油缸； 102臂架； 113臂架油缸； 123臂架； 134臂架油缸； 144臂架； 15軟管 圖 37m泵車工作示意圖 泵車臂架系統(tǒng)設(shè)計(jì) 臂架系統(tǒng)用于混凝土的輸送和布料。以 37m 混凝土泵車臂架參考，其在一個(gè)固定點(diǎn)的某一平面的工作范圍圖如圖 所示。各種折疊方式都有其獨(dú)到之處。具體的結(jié)構(gòu)型式如圖 所示。 圖 綜合型臂架折疊 臂架 結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 特點(diǎn) 臂架可簡化為一個(gè)細(xì)長的懸臂梁，其主要載荷為自重。為充分利用高強(qiáng)度鋼優(yōu)良的力學(xué)性能，按梁上各處應(yīng)力趨于一致的原則，將梁設(shè)計(jì)成漸變梁。 圖 臂架的典型型式 連桿一般為直桿或弓形的二力桿，也有三角結(jié)構(gòu)的連桿 ，如圖 所示。缸體的進(jìn)油口應(yīng)設(shè)有液壓鎖，以防治液壓軟破裂時(shí)發(fā)生臂架墜落事故。 1— 端蓋， 2— 閥安裝板； 3— 缸筒； 4— 支撐環(huán)； 5— 密封圈； 6— 活 塞； 7— 活塞桿； 8— 端蓋； 9— 壓板； 10— 耳環(huán) 圖 油缸的結(jié)構(gòu)簡圖 臂架油缸的行程控制由 PLC 控制單元智能控制，綜合考慮，不再為臂架油缸設(shè)置緩沖 裝置 。 轉(zhuǎn)塔安裝在 汽車底盤中部，行駛時(shí)其載荷壓在汽車底盤上；而泵送時(shí)，底盤輪胎離開地面， 底盤和泵送機(jī)構(gòu)也掛在轉(zhuǎn)塔上。臂架系統(tǒng)安裝在轉(zhuǎn)塔上，轉(zhuǎn)塔為臂架提高一個(gè)穩(wěn)固的底座，整個(gè)臂 架可以在這個(gè)底座上旋轉(zhuǎn) 365 ，每節(jié)臂架還能繞各自的軸旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)塔的四個(gè)支腿直接支承在地面上。結(jié)構(gòu)如圖 所示。結(jié)構(gòu)如圖 所示?；剞D(zhuǎn)支承的外圈與上部轉(zhuǎn)臺(tái)、內(nèi)圈與下部固定轉(zhuǎn)塔用高強(qiáng)度螺栓相連，內(nèi)外圈之間由交叉滾子（或鋼球）連接。 固定轉(zhuǎn)塔結(jié)構(gòu) 固定轉(zhuǎn)塔是由高強(qiáng)度鋼板焊接而成的箱型受力結(jié)構(gòu)件，是臂架、轉(zhuǎn)臺(tái)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的底座。同時(shí)高強(qiáng)度鋼板圍焊的空間，又可做液壓油箱或水箱。 如圖 所示。 1支撐油缸； 2右前支腿； 3前支腿伸縮油缸； 4前支腿展開油缸； 5右后支腿； 6后支腿展開油缸； 7左后支腿； 8左前支腿 圖 支撐結(jié)構(gòu)簡圖 圖 為經(jīng)常使用的后擺伸縮型支 腿的支撐結(jié)構(gòu)，由四條支腿，多個(gè)油缸組成。支腿收攏時(shí)與底盤同寬，展開支撐時(shí)能保證足夠的支撐跨距。因此， 它應(yīng)具有合理的結(jié)構(gòu)形式、足夠的力學(xué)性能和有效的支撐范圍，保證其承載能力和 整車的抗傾翻能力，確保泵車工作時(shí)的安全穩(wěn)定性。 泵送機(jī)構(gòu)的基本構(gòu)造 泵送機(jī)構(gòu)是混凝土泵車的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，用于將混凝土沿輸送管道連接輸送到澆注現(xiàn)場。 工作原理：泵送機(jī)構(gòu)如圖 所示： 泵送機(jī)構(gòu) 由兩個(gè)主油缸 2，水箱 3，兩個(gè)混凝土輸送缸 5，兩個(gè)砼活塞 7，擺搖機(jī)構(gòu) 8，分配閥 9（ S 型 閥） ，攪拌機(jī)構(gòu) 10，料斗 11和出料口 12 組成。 S 管閥混凝土泵，其 砼活塞 （ 7）分別與主油缸 （ 2）活塞桿連接，在主油缸的作用下，作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，一缸前進(jìn)，另一剛后退；輸送缸出口與料斗和 S閥連通， S 閥出料端接出料口，另一端通過花鍵軸與擺搖機(jī)構(gòu)的擺臂連接，在擺搖機(jī)構(gòu)的擺動(dòng)油缸作用下，可以左右擺動(dòng)。這樣砼活塞 6 后退，便將料斗內(nèi)的混凝土吸入輸送缸，砼活塞 7前進(jìn)，將輸送缸內(nèi)混凝土料送入分配閥泵出。依次循環(huán)，從而實(shí)現(xiàn)連續(xù)泵送。 圖 泵送機(jī)構(gòu)工作狀態(tài)簡圖 泵送系統(tǒng) 組成 泵送系統(tǒng)是泵送機(jī)構(gòu)的核心部件，它是把液壓能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，通過油缸的推拉交替動(dòng)作，使混凝土克服管道阻力輸送到澆注部位。 （一）主油缸 主油缸由油缸體、油缸活塞、活塞桿、活塞頭及緩沖裝置組成。 （二）輸送缸 輸送缸后端與水箱連接，前端與料斗連接，并通過料斗座與付梁固定，通過拉桿固定在料斗和水箱之間。 輸送缸一般用無縫鋼管制造，由于輸送缸內(nèi)壁與混凝土、水長期接觸，承受著劇烈的摩擦和化學(xué)腐蝕，因此，在輸送缸內(nèi)壁鍍有硬鉻層，或經(jīng)過特殊處理以提高其耐磨性和抗腐蝕性?；钊芊怏w一般用耐磨的聚氨酯制成，其起導(dǎo)向、密封 和 輸送混凝土的作用。 圖 砼活塞 （四）限位油缸 限位油缸的作用是：當(dāng)需要更換或者檢查砼活塞時(shí)，限位油缸 2 的壓力油從油口 1 卸載，從而式主油缸中的活塞能夠一直退回到水箱中。 1— 限位油缸油口； 2— 限位油缸； 3— 限位活塞： 4— 主油缸油口： 5— 主油缸 圖 限位油缸結(jié)構(gòu)簡圖 （ 五 ）水箱 水箱用鋼板焊制而成，既是儲(chǔ)水容器， 又是 主油缸與輸送缸的支持連接件。 圖 水箱結(jié)構(gòu)簡圖 料斗和 S閥總成 料斗 料斗主要用于儲(chǔ)存一定量的混凝土，保證泵送系統(tǒng)吸料時(shí)不會(huì)吸空和連續(xù)泵送。料斗體用鋼板焊接而成。篩網(wǎng)用圓鋼或鋼板條焊接而成，用兩個(gè)焦點(diǎn)同料斗連接。在停止泵送時(shí)，打開料門，可以排出余料和清洗料斗。 后墻板； 止動(dòng)勾； 篩網(wǎng)； 上斗體； 料斗體； 料門 圖 料斗結(jié)構(gòu)簡圖 S閥 S閥是混凝土泵的關(guān)鍵部件，它位于料斗內(nèi)連接輸送缸和輸送管，協(xié)調(diào)各部件動(dòng)作的機(jī)構(gòu)，因而直接影響混凝土泵的使用性能，而且也直接影響混凝土泵的整體設(shè)計(jì) 。其特點(diǎn)是可以靠混凝土的壓力推動(dòng)切割環(huán)自動(dòng)密封管口，密封性能好，使混凝土泵具有較強(qiáng)的輸送能力，而且流道通暢，不易阻塞。 1出料口； 2大端軸承座； 3S管體； 4切割環(huán)； 5小端軸承座； 6螺母 圖 S閥結(jié)構(gòu)簡圖 硬質(zhì)合金機(jī)構(gòu)眼鏡板如圖 所示 ，眼鏡板由硬質(zhì)合金環(huán)和眼鏡板本體兩部分組成，硬質(zhì)合金材質(zhì)為 SD15，具有超強(qiáng)的硬度和耐磨性，提高了高壓泵送易損件壽命。 閥門和閥體的相對運(yùn)動(dòng)，要有良好的密封