搅拌车液压系统设计

1 绪论

1.1 前言

搅拌泵车集混凝土运输、泵送、布料功能于一身，具有结构紧凑和高效灵活的特点，其自带混凝土可以满足小方量泵送作业的需求；在大方量泵送工作时，它可以补充搅拌车运输过程中缺料的弊端，实现不间断地泵送，省时又经济，从而提供一个全新的混凝土作业方案。[1]在作业中，搅拌泵车的动力装置的动力驱动拌筒的正反转以及转速的变化，来完成进料、搅拌、搅动、出料，再驱动泵送机构、搅拌机构、分配机构和臂架机构等工作装置。而液压系统作为泵车最重要组成部分，随着施工要求的提高，人们对液压系统的要求越来越高。[2]

1.2 课题提出的背景

1.2.1 课题提出的宏观背景

我国搅拌泵车起步较晚，当时靠从国外引进搅拌泵车到国内进行施工。随着我国建筑业的发展，泵车生产厂家逐渐增多，但臂架部分开始大都是进口，如中联中科、辽宁海若从意大利引进臂架，安徽星马从日本极东引进臂架，徐州工程机械厂从普茨迈斯特引进臂架等等，现在逐步改为自制为主和进口为辅生产配套模式。

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）我国搅拌泵车行业发展现状及存在的问题

国产臂架式混凝土搅拌泵车因为起步较晚，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搅拌泵车，技术创新成为国内臂架式混凝土搅拌泵车发展的助推器。而各大部件的技术发展趋势也代表了国内臂架式混凝土搅拌泵车整车的发展方向。但随着搅拌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。搅拌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。

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，搅拌泵车行业面临资源、能源和环境问题的严峻挑战。

（2）国外搅拌泵车行业发展现状及今后发展趋势

自动化、智能化是所有设备追求的目标，对于环境恶劣、劳动强度大的混凝土泵送设备尤其重要。目前在国外搅拌泵车自动化技术已取得了一定成就，比如：全自动高低压切换、泵送排量无级调节、砼活塞自动退回、发动机转速闭环控制等，但这些还远远不够。今后混泥土泵车将是电——液高度集成，充分利用数字控制技术、智能传感等技术的高科技产品，主要有以下一些特点：

①防堵管控制

堵管是混凝土泵送经常遇到的事。堵管若能及早发现并采取正确的措施，一般都能排除，但发现太晚或没有采取正确的措施，管道就肯堵死，引起长时间的施工中断，甚至影响建筑质量。防堵管控制采用压力传感器实时监测管道，当堵塞发生时，管道内压力会出现异常，压力传感器会将这异常讯号传到PLC，PLC将立即发出警示，同时自动采取疏通措施：先饭泵2—3次，然后根据堵塞的情况调整泵送参数后进行正泵疏通。由于计算机自动控制，总能在第一时间内采取正确的措施，杜绝堵管的发生，保障施工顺利进行。

②智能臂架

目前泵车臂架只能有操作者直接控制每一节臂架的动作，使臂架运动到理想的工作位置。而智能臂架的每一节臂都安装有位置传感器，通过计算机实现闭环控制和运动协调控制。操作时，只需一个开关命令，控制计算机就能按规定程序控制臂架实现初始时的自动展开和用毕后的自动收拢；只需要给出泵车臂架末端出料口位置，就能实现多节臂的协调动作，使臂架自动以最佳形态平稳移动到目标位置，简化了臂架操控过程，提高了控制精度，也提高了施工效率。也可以预先设定臂架末端出口移动路线，使泵车按程序设定的方式连续布料。[1]

③防倾翻保护

首先混凝土泵车的支腿展开后能自动进行地面、支腿位置及整机水平等一系列检测，发现有问题将会报警并锁住臂架不能展开臂架在运行的时候，PLC仍会时刻监控整车的稳定性，发现四条支腿受力出现不稳定情况时，臂架将会自动停止向危险的方向运动，同时发出警示。最大限度的保障安全。

④故障诊断

由于数字控制技术、智能传感等技术的发展，最终将会出现故障自诊断技术，混凝土泵车将会有一个良好的人机界面。计算机会整机进行监控，出现问题时，计算机能自动识别并通过人机界面与操作者进行交流，明确显示的部位及故障的类型。比如活塞磨损到一定程度，系统会自动提示更换活塞；或者是转速不对、功率不足等，系统都能自动向操作者提示。