混凝土拖泵液压系统设计

1绪论

拖式混凝土泵简称混凝土泵或砼泵，是利用压力连续输送混凝土的施工设备[1]。它由泵体和输送管组成，安装有动力传动装置、泵送装置和搅拌装置以及其他一些辅助装置。混凝土拖泵通过内燃机或电动机的动力传给液压泵，液压泵推动活塞带动混凝土泵工作，然后利用布料机和输送管，将混凝土输送到一定的高度和距离。在作业中，混凝土拖泵的内燃机或电动机的动力驱动泵送机构、搅拌机构及分配机构等工作装置。而液压系统作为拖泵最重要组成部分，随着对施工要求的提高，人们对液压系统的要求也越来越高。

1.1 混凝土拖泵的应用

如图1.1所示，HBT40C-1008D混凝土泵集多项专利技术于一身，液压系统采用双泵双回路，动力系统采用国际知名品牌柴油发动机，泵送单元采用原装进口高压大排量变量油泵、分配单元采用S管阀形式；该产品以其卓越的性能被广泛运用于城镇建设、路桥建设、水利水电、隧道建设等施工现场。

1.1.1 混凝土拖泵的主要特点：

（1）动力系统、液压系统与泵送系统匹配合理，有效地降低了柴油的消耗；（2）高吸料性，实际泵送效率达到理论值80%以上；

（3）配置更优化，原装进口沃尔沃、道依茨发动机为设备提供了强劲的动力，同时采用原装进口的液压元件及电气元件，大大地提高了设备使用的可靠性；

（4）独特的分配油路缓冲技术，确保S管摆动到位，延长S管使用寿命；

（5）电动高低压切换、液压顶升支腿的应用，简化了操作方式；

（6）浓油润滑系统采用强制过滤、预压式双泵节能自动集中供油系统，供油充分、润滑效果更好，且节省消耗，比普通连续注油降低消耗50%以上；

（7）具有自主知识产权的混凝土活塞快换装置，安全可靠，更换活塞更快捷、方便；

（8）真正的智能控制技术，配置彩色触摸及文本显示屏，应用电子油门，降低环境噪声；

（9）新型耐磨材料与焊接工艺的应用，使常用易损件的使用寿命成倍提高。

图1.1 HBT40C-1008D混凝土泵结构图

1.1.2 国内外研究现状及发展动态

从最早的混凝土泵出现，至今已有90多年的历史。1907年德国开始研究混凝土泵，并取得专利权。此后，l9l3年美国Cornell Kee 设计出曲轴机械传动的混凝土泵，取得专利权，并制造出第一台混凝土泵，但经过试运转后即搁置，未得到应用。1927年德国的弗利茨·海尔(FritZ He11)又设计制造了混凝土泵，并第一次获得成功的应用。至1930年德国制造了立式单缸球阀活塞泵。这种泵是靠曲柄和摇杆传动，又是立式单缸，因而工作性能较差此后，荷兰人库依曼(J·C·Kooyman)在上述基础上进行了重大的改进，在1932年成功地将立式缸改为卧式缸，并设计制造了库依曼型混凝土泵。这种泵有一个卧式缸及两个由联杆操纵联动的旋转阀，它成功地解决了混凝土泵的构造原理问题，大大提高了工作的可靠性。至今，许多混凝土泵仍然保存了这种设计的基本特点，只是在动力和传动机构以及分配阀方面进行了改进。由于库依曼型混凝土泵的流道合理，工作可靠，因而当时德国的拖克里特(Torkret)、法国的爱尔马科(Almacoa)、美国的钦贝尔特(Chain Be1t)和英国混凝土泵公司都曾获得特许证制造和出售这种混凝土泵。

我国在50年代从国外引进过混凝土泵，60年代初，上海重型机器厂生产了仿苏C-284型排量为40 立方米/小时的固定式混凝土泵，生产中虽有应用，但未能推广。70年代初，一机部建筑机械研究所（长沙建筑机械研究院前身）与原沈阳振捣器厂合作，于1975年研制成功排量为8 立方米/小时的HB-8型固定式活塞泵。1978

年6月长沙建筑机械研究院与湖南常德机械厂合作，研制成功HB-l5油压活塞式混凝土泵，并经过了各种性能的测定和工业性试验。从70年代开始我国对各种型式的混凝土泵(包括活塞式和挤压式)进行了大量研制工作，有的已通过技术鉴定，有的已小批量生产并逐渐用于实际工程施工。

国内混凝土泵的发展简史：1992年长沙建筑机械研究院自主开发中联牌系列混凝土泵。至90年代末，以中联等品牌为主导的国产设备在我国市场上已占据垄断地位，一改过去大量依赖进口的状况。目前能在我国市场上仍占一席之地的国外品牌，仅剩德国大象（PM）和施维英（Schwing）两家，这是因为大象（PM）和施维英（Schwing）在上海设立了独资厂，很多零、部件已经开始国产化生产的原因。

从产品技术方面来看，先进的国产混凝土泵已大量采用现代技术，如PLC（可编程控制）智能软启动、液压伺服控制以及高耐磨材料技术等。从产品的质量和可靠性方面来看，由于采用全球采购，使用世界知名品牌厂家的产品配套，产品质量和可靠性都有了大幅度的提高。在产品应用领域方面，国产设备也在针对性拓展。除了用于高层建筑施工的机型外，近年来出现了巷道泵、轨道泵、防爆泵、淤泥泵、高原泵等等；布料机发展了固定式、内爬式、行走式、船载式等也得到了用户的广泛认同和喜爱。

1.2 混凝土泵的分类

混凝土泵的种类很多，可以按排量大小、工作原理、行走装置或配备其他装置的情况分类。

按排量大小分类可分为小型、中型、大型三类。排量30m³／h的属小型泵；排量40--80 m³／h的为中型泵；排量超80 m³／h的为大型泵。目前应用最多的是中型泵。

按工作原理分类可分为：

活塞式混凝土泵（机械式、液压式）

挤压式混凝土泵

压缩空气输送罐

按移动方式分类可分为：

固定式、拖挂式、自行式

按驱动力分类可分为：

电动式、内燃式

按分配阀形式分类可分为：

闸板阀式、S管阀式

1.3 混凝土泵的基本结构及工作原理

混凝土泵大致由泵送机构、混凝土分配机构、清洗机构、料斗及搅拌机构等四大部分组成。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,对拖泵的正确使用和维修有很大的帮助。

不同厂家对拖泵的代号有不同的方式,但根据国家及行业的标准,拖泵的主要技术性能参数可以从产品型号看出。

表1.1拖泵的主要技术性能参数

HBT40C-1008D表示最大出口压力为8MPa、额定功率为72.5KW的柴油机S阀拖式混凝土泵。

1.3.1 泵送机构

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 泵送系统结构图