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⑴。

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1.出料口2.料半3.搅拌机钩4•橋矗机构5”油箱•油肯7•冷却护中R 们* 4泵送机构ID. ft车底肃润滑机构12”动」肌巴I i 41S控騎）4. 拓一牵引架1乞机身图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，1913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（JCKooyman）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-I5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 m?/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。

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。

1.3.2分配机构泵送混凝土时，在主油缸和分配阀油缸驱动下，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1.4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）。

1.3.3清洗机构水箱是用钢板焊成，既是储水容器，又是主油缸与混凝土缸的支持连接件。

水箱上部有盖，打开窗盖可以加水并清洗水箱内部。

水箱上还有一个水标尺，用来观察水位，水箱底部有放水口。

在泵送机构工作时，水在混凝土缸后部随着橡胶活塞来回流动，所起的作用是：（1 ）清洗作用清洗混凝土缸壁上每次泵送后残存的灰浆，以减少混凝土缸及橡胶活塞的磨损；（2）隔离作用防止主油缸泄漏出来的液压油进入混凝土中而影响混凝土的质量；（3）冷却润滑作用冷却润滑混凝土缸橡胶活塞、活塞杆及活塞杆密封部位。

整个水系统容量约100L。

1.3.4料斗与搅拌机构料斗是混凝土泵的承料器，料斗及搅拌装置的功用有两个方面：（1）混凝土运输设备向混凝土泵供料的速度同混凝土泵的输送速度不能完全一致，料斗可以起到中间调节作用；（2）搅拌装置对混凝土进行二次搅拌，可以改善混凝土的可泵性。

搅拌装置还有向混凝土分配阀----混凝土缸喂料的作用，以提高混凝土泵的吸入效率。

搅拌机构由搅拌轴、搅拌叶及搅拌叶座等组成。

搅拌叶和搅拌叶座共有五副（若料斗内有管形阀，则搅拌器数目要少），分为中间的和两侧的两种。

它们安装后，中间搅拌叶片同搅拌轴轴线平行，两侧搅拌叶片则同搅拌轴轴线成45°角。

左侧和右侧搅拌叶片的安装方向相反，其方向应是当搅拌轴正转时把混凝土从料斗两侧赶向中间部位。

搅拌轴的正转方向，从链轮端看应当是逆时针旋转。

对于大排量的混凝土泵，其搅拌装置可采用大螺旋叶片，使混凝土能直接被送到混凝土缸吸料口。

搅拌轴传动装置的形式有两种，一种是液压马达通过机械减速后驱动搅拌轴；另一种是液压马达直接驱动搅拌轴。

而机械减速的方式又有链传动、蜗轮蜗杆传动，以及齿轮传动。

当供油油泵排量一定，液压马达用小流量时获得高转速、小扭矩；当用大流量时获得低转速、大扭矩。

当混凝土泵采用大排量（30 m3/ h）近距离输送时，搅拌液压马达用小流量、高转速、小扭矩；当混凝土泵采用小排量（15 m3/ h）远距离输送时，液压马达用大流量、低转速、大扭矩。

图1.5搅拌系统结构图1—液压马达；2 —液压马达支座；3—主动链轮；4—被动链轮；5—轴承座；6 —搅拌轴承；7—搅拌轴；8—密圭寸盘；9 —压圈；10 —两侧搅拌叶；11—中间搅拌叶拖式混凝土泵一般就简称为混凝土泵或砼泵，是输送混凝土的施工设备，它能一次性连续完成水平运输和垂直运输，效率高、劳动力省、综合费用低，尤其对于一些泵送距离远、工地狭窄和有障碍物的施工现场，用其他运输工具难以直接靠近施工工地，混凝土泵则更具突出的优势，在今天车载泵与泵车快速发展的时期仍然被广泛应用。

我国拖式混凝土泵的生产在五十年代就有起步，但由于生产技术落后，一直到九十年代就有起步，但由于生产技术落后，一直到九十年代初期，我国混凝土泵送机械市场的90%以上为国外厂家占据，但随着中联、三一等企业的快速发展，目前国外品牌的混凝土拖泵以基本退出我国市场。