混凝土泵车液压系统毕业设计解析

1.绪论1.1引言随着国内商品混凝土行业和建设机械租赁业务的快速发展，施工规模和范围的扩大及西部大开发，建设机械以及相关混凝土输送机械行业得到了高速发展，混凝土泵车的市场空间进一步扩大。

我国混凝土泵车团体用户主要是年生产能力在30立方米以上有资质的商品混凝土供应商、行业比较大的建设施工单位、各类有一定经济实力和经营规模的施工机械租赁企业、从原建设施工单位分离出来的设备管理部门等；个体用户主要是沿海发达地区的个体搅拌站和个体机械租赁部。

目前在国内团体用户至少有800[1]家以上，按国际常规每家5辆的规模，今后几年其泵车拥有量将会达到4000辆左右，再加上个体用户的1000辆，这个数字非常可观。

现在年成交量约在180辆左右，主要是团体消费，而个体消费增长缓慢的原因是价格问题。

目前，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。

随着商品混凝土行业的发展，混凝土泵送机械规格更全，档次更高，泵车布料臂架朝更长的方向发展，由以前的37m占主流，逐步过渡到42～45m为主，47～72m 同样受到市场青睐，如三一重工生产的SY5650THB-72泵车，臂架长度已达到72m，为目前国产最长臂架的泵车。

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60～80m3/h的占60％左右，现在排量要求80～120m3/h的工程越来越多，如杭州湾跨海大桥使用的混凝土泵，基本上都是120m3/h的。

对混凝土泵的机动性要求越来越高。

主要表现在泵车的市场需要增长很快，2002年比2001年增长95.56％，2003年比2002年的增长幅度更大，超过了100％。

另外，车载泵的市场也逐步活跃起来，三一、楚天、中联、鸿得利等厂家都有新品上市。

目前，柴油机动力越来越多，不仅泵车和车载泵要求使用柴油机动力，单拖式泵的比例也逐步增大。

液压系统向集成方向发展，普遍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。

如三一产品的全液压换向和计算机闭环控制技术已经广泛应用。

泵送压力已经有了大幅度提高，1971年以前，混凝土出口压力大多不超过4.94MPa，后提高到5.88～8.38MPa，现在已达到22MPa，而且还有继续提高的趋势。

同时，液压系统的压力也在不断提高，基本都在32MPa以上。

因此，输送距离也在不断增加，最大水平输送距离已超过2000m，最大垂直泵送高度也可达500m以上。

1.2课题提出的背景1.2.1 课题提出的宏观背景我国臂架式混凝土泵车的起步开始于20世纪80年代初，最初基本上是引进散件组装，或者是通过技贸结合方式引进技术生产与部分零件引进相结合的生产模式。

20世纪50年代我国生产过机械式混凝土泵，由于当时的技术水平很低，生产批量很少，在20世纪80年代初，国产混凝土泵车的总保有量尚不足200台，臂架式混凝土泵车更是一项空白。

在此期间，我国的一些大型混凝土浇筑工程，在很大程度上基本依靠进口设备。

从20世纪80年代初开始，经过20余年的努力，我国臂架式混凝土泵车取得了长足的发展，设计水平、制造能力都有了很大提高。

据统计，目前我国混凝土输送泵制造商已达100多家，分布于全国各地。

但是由于各制造商的技术水平、制作工艺、生产能力等参差不齐，产品差距也较大。

目前国内生产能力最强的企业是以三一重工、中联重科、徐州重型及福田重机为代表的第一梯队，第二梯队中以辽宁海诺、湖北建机、安徽星马和上海鸿得利等企业为主，它们的产量占了全行业的90%以上。

我国臂架式混凝土泵车近年来有了快速的发展，在产品的稳定性和工艺方面，虽然还不如国外的产品，但比20世纪的产品有了长足的进步。

在性价比、售后服务等方面我国的产品具有明显的竞争优势，且更加符合国内的实际施工情况。

其中，中联重科、三一重工在臂架式混凝土泵车的研发方面走在了同行的前面。

中联重科制订了《混凝土泵车》标准，还研发了泵车远程维护与定位系统。

三一重工的混凝土泵车，无论在泵送压力、泵送排量，还是在稳定性、可靠性等方面，都可与国外著名品牌产品相媲美，其泵送机械系列产品已热销到中东、北非及南亚等地。

1.2.2课题提出的行业背景(1) 我国泵车行业发展现状及存在的问题国产臂架式混凝土泵车因为起步较晚，近两年国内各企业纷纷加强了技术引进与质量控制，设计开发了具有自主知识产权的臂架式混凝土泵车，技术创新成为国内臂架式混凝土泵车发展的助推器。

而各大部件的技术发展趋势也代表了内臂架式混凝土泵车整车的发展方向。

但随着泵车行业的急速发展，其中也出现了不少的问题：1)各制造商的技术水平、制作工艺、生产能力等参差不齐，产品差距也较大。

目前国内生产能力最强的企业是以三一重工、中联重科、徐州重型及福田重机为代表的第一梯队，第二梯队中以辽宁海诺、湖北建机、安徽星马和上海鸿得利等企业为主，它们的产量占了全行业的90%以上。

2)环境污染严重，能耗高。

泵车行业本身属于高能耗、高污染行业，生产过程中消耗大量资源和能源，产生的废气、废水、废渣、等对环境造成严重污染。

3)近年来，随着全社会环保意识的增强，我国政府出台了一系列政策、措施加大节能、减排力度，各地方政府也制定相应法令、法规，整治行业污染，泵车行业面临资源、能源和环境问题的严峻挑战。

4)国内泵送机械所获得的专利主要以泵、泵的闸门及泵控制、液压、电器等为主，这说明国内企业对这些方面的研究比较重视，这也是国产泵送机械比较薄弱的领域。

其次是泵的零配件及臂架方面，近20年间的专利数量只有100多项，这其中还包含国外企业申请的专利，这说明我国企业对臂架式泵送机械研发的投入还不足。

(2) 国外泵车行业发展现状1)底盘呈现多元化。

底盘发动机为臂架式混凝土泵车的工作和行驶提供压力。

其中五十铃底盘技术成熟，价格也相对便宜，沃尔沃底盘外观豪华，驾驶舒适，自动化程度高，采用柴油电喷技术，油耗低。

2)液压系统向集成化方向发展。

液压系统是混凝土泵车的核心部分，液压系统质量的高低会直接影响主机工作性能和效率。

臂架式混凝土泵车普遍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。

全液压控制技术、计算机控制技术也取得了突破性进展，如三一产品的全液压换向和计算机闭环控制技术已经广泛应用。

3)节能、环保成为泵车发展趋势。

提高混凝土泵车的节能、环保性能已经成为一种趋势，风冷却逐步替代水冷却，发动机的排放标准也在提高。

4)结构件更具适用性。

臂架式混凝土泵车作业时常受上部空间所限制，要求臂架展开时顶部高度最低，4节以下的臂架折叠一般采用单一的R或Z形型式。

5节以上臂架由于受空间限制，一般采用RZ组合折叠型式来实现臂架的展开、收拢，适用性、机动性和灵活性增强，特别是在隧道和室内作业施工中，效率明显提高。

5)混凝土输出排量更大。

中心泵送系统压力更高、输送量更大，将成为今后国外臂架式混凝土泵车中心泵送系统的发展趋势。

随着臂架式混凝土泵车臂架越做越高，车型越做越大，其输送缸的缸径也越做越大，同时由于工程进度的要求越来越高，要求泵送排量在80～120m3/h的工程越来越多，大排量将成为今后臂架式混凝土泵车的发展方向。

此外，泵送压力越来越高。

混凝土出口压力现在已达到22MPa，而且还有继续提高的趋势。

图1.1 ZLJ5281THB37泵车整机外观图1.3混凝土泵车的分类混凝土泵的种类很多，可以按臂架长短、底盘、臂架展开方式或其他情况分类。

（1）按臂架长短分类可以分为37米、40米、42米、44米、46米、47米、48米、49米、50米、52米、56、58、60、62、72米泵车。

（2）按底盘类:泵车由于施工的可靠性要求高,工作负荷大,对于底盘的采用,一般都采用国际知名品牌如瑞典VOLVO、德国Merceds-Benz、日本ISUZU等公司生产的专用底盘，其中VOLVO和Merceds-Benz等底盘采用柴油电喷技术,具有较好的燃油经济性和高标准的排放标准。

近年来也出现了部分泵才采用国产底盘，如中联重科采用的浦沅专汽底盘和北汽福田采用的欧曼底盘。

（3）按臂架展开方式分类：一般分为R型、Z型、和RZ复合型。

1.4泵送机构的基本构造及工作原理（1）混凝土泵车的基本构成：混凝土泵车大致由泵送机构. 混凝土分配机构、料斗及搅拌机构.电控系统等四大部分组成。

每一部分均由不同的机构或零件组成，都承担不同的功能。

了解并掌握混凝土泵的每一部分基本结构及其工作原理，对泵车的正确使用和维修有很大的帮助.（2）混凝土泵车的代号及主要性能参数：不同厂家对泵车的代号有不同的方式,但根据国家及行业的标准,泵车的主要技术性能参数表1.1可以从产品型号看出.表1.1ZLJ 5 28 1 THB 125- 37企业代号特种车代号整机重量产品改型编号泵车标准代号泵送方量布料高度泵送机构是把液压能转换为机械能的动力执行机构，其功能是推动混凝土使其克服管道阻力而达到浇注部位。

构造与工作原理如图1.2：图1.2 泵送机构构造图泵送机构是由动力部分、水箱、工作部分等组成。

动力部分即主油缸，工作部分即混凝土缸，水箱的作用是支持连接主油缸与混凝土缸，并由所盛水对混凝土缸进行清洗、冷却、润滑等。

泵送混凝土时，在主油缸和分配缸驱动下，若左侧混凝土缸与料斗连通，则右侧混凝土缸与分配阀连通。

若油压使左侧混凝土缸向后移动，将料斗中的混凝土吸入该侧混凝土缸(吸料缸)，同时油压使右侧混凝土缸活塞向前移动，将该侧混凝土缸(排料缸)中的混凝土推入分配阀，经混凝土输送管道输送到浇注现场。

当左侧混凝土缸活塞后移至行程终端时，触发水箱中的换向装置，两主油缸油压换向，分配阀油缸使分配阀与左侧混凝土缸连接，该侧混凝土缸活塞向前移动，将混凝土推入分配阀，同时，右侧混凝土缸与料斗连通，并使该侧混凝土缸活塞后移，将混凝土吸入混凝土缸。

图1.3 图1.4左侧混凝土缸活塞后移至行程终端时，触发换向装置，油缸换向，右侧混凝土缸活塞向前推送，开始下一轮泵送循环，从而实现连续泵送混凝土。

以上情形为混凝土的正泵状态(图1.3)。

当混凝土泵出现泵送不顺，发生堵塞或需将泵(或泵车)暂停，将输送管(或布料杆)内的混凝土抽回料斗时，可通过液压系统控制分配阀，使吸料缸口与输送管道相接，从而使混凝土料抽入混凝土缸体内。

而处于排料工位的混凝土缸，则将混凝土抽回料斗中，同步完成吸排料动作后，分配阀换向，开始下一个吸排料过程，从而实现反抽的连续工作循环。

以上情形为混凝土泵的反泵状态（图1.4）（3）混凝土缸混凝土缸后端与水箱连接，前端与分配阀箱体连接并通过托架与机架固定。

主油缸活塞杆伸入到混凝土缸内，活塞杆前端装有混凝土缸活塞如1.5所示。