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1、第三章 混凝土泵送设备结构与原理第一节 混凝土泵送设备简介在现代化施工中，为满足混凝土的大方量连续浇注，大部分工程都采用泵送设备进行混 凝土输送。近几年来，随着我国对公路、铁路、水利等基础建设投资规模的不断扩大和高层 建筑物的不断发展，混凝土施工工艺水平不断提高，对混凝土施工质量要求也越来越高，混 凝土泵送设备的需求也越来越大；与此同时对混凝土泵送设备的技术也要求越来越高。随着 市场的发展，混凝土泵送设备技术也在快速的发展，其控制系统已从初期的分立元件的继电 器控制方式，到使用可编程序控制器控制方式的转换，充分利用了数字控制技术、智能传感 技术，实现泵送、臂架和发动机控制及故障检测等。其中全自
2、动高低压切换、防堵管技术控 制、智能故障诊断、智能管理、GPS远程管理技术，以及针对泵车特征开发的智能臂架系统、 单侧作业系统、防倾翻保护等成为新混凝土泵送设备的技术发展方向。混凝土泵送设备主要包括拖式混凝土泵和自行式的混凝土泵车、车载式混凝土泵以及近 来出现的有简易行走装置的臂架混凝土泵。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，用其它运输工具难以直接靠近施工工程，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
3、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90 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。我国的混凝土泵送设备技术已经站在世界的前端。混凝土泵车是自带底盘和布料臂架的输送混凝土的施工设备，具有机动灵活、方便高效、 安全环保，施工劳动强度底等特性，在近年的施工尤其是城市施工中越来越被广大用户所采 用。我国从 1982 年开始引进日本技术开始批量生产混凝土泵车，但在 1999前，混凝土泵车 的市场年销量仅为50 台左右，而到 2006年已经迅速增加到两、三千台，仅中联重科等龙
4、头 厂家的产量就接近千台，可见市场发展的迅猛。车载式混凝土泵作为拖式混凝土泵和混凝土泵车的中间产品，具有补充市场需要的作 用，能满足用户的特性需求，目前在城市施工中逐步应用。臂架混凝土泵是专门为满足大型工程而设计的输送混凝土的施工设备，带有简单自行装 置，在工地上可以短距离的自行移动，也带有较短的布料臂架，但目前市场前景有待观察。 一. 混凝土泵送设备的分类混凝土泵送设备的分类标准很多，为满足不同的用户施工要求，不同的厂家依靠自己的 科研实力为用户提供了不同个性需求的混凝土泵送设备，下面就主要的产品特征对主要混凝 土泵送设备进行粗略的分类，以便于读者对混凝土泵送设备进行了解。1.1 拖式混凝土
5、泵分类1按原动机动力分拖式混凝土泵有电动机泵和柴油泵，电动机泵价格便宜，使用成本底，但其使用受电网 及电网容量限制。2按分配阀形式分混凝土泵的分配阀主要有管阀和板阀，管阀包括“S”管阀、“C”型阀和裙阀，板阀包 括闸板阀和蝶形阀。管阀结构简单，便于加工和调整；流道形状合理，泵的出口处无叉形管， 泵送阻力小，阀部不容易堵塞；密封性较好，泵送压力一般可设计更高，利于高远距离泵送。 而板阀则吸料性能好，针对较差的混凝土，可以选择板阀泵进行泵送。至于各厂家采用的不 同布置方式和结构阀的优缺点，一般主要根据用户施工要求进行判断选择。目前使用最广泛 的是“S”管阀和闸板阀。3主泵送液压系统特征分 主泵送液
6、压系统，有采用开式的，也有采用闭式的。开式系统主要有结构简单，维修方 便，系统散热性好等特点，但其换向冲击大，在大方量泵中尤其严重。闭式夜压系统换向平 稳，但结构复杂，维修成本高，系统容易过热。为保护臂架，延长臂架使用寿命，尤其在中 长的混凝土泵车上，如何克服和减小换向冲击是很中要的课题。4按换向控制分 换向控制信号的采集分电控换向和液控换向两种。其中电控换向一般采用接近开关在水 箱中感应到与活塞杆相连的感应套信号而换向，也有部分厂家将接近开关安装在油缸上直接 去感应油缸活塞而换向。液控换向则是采用逻辑阀，当活塞运行到油缸端部时利用压差触发 逻辑阀，给液控换向阀换向信号。由于液控换向技术具有直
7、接控制，故障环节少的优点，被 越来越多的厂家优先采用。5按高低压切换方式分 高低压切换是指泵车在泵送过程中有低压大排量和高压小排量两种工作模式。一般有手 工切换、转阀块切换、手控电动切换和全自动高低压切换四种。手工切换是通过倒液压管路改变主油缸的进油方向；转阀块切换是通过手工转换阀块而 该变主油缸的进油方向；手控电动切换是通过电磁阀换向改变控制油开关六个逻辑阀而该变 主油缸的进油方向。全自动高低压切换方式是在手控电动切换的基础上，在泵送压力达到预先设定的系统工 作压力时，压力传感器利用PLC,控制电磁换向阀工作，自动实现高低压切换，提高了效率。1.2混凝土泵车分类 混凝土泵车泵送部分特征与拖式
8、混凝土泵同部分就不再赘述，下面就混凝土泵车其他特 性着分类。1按臂架长短分 混凝土泵车臂架长度是反映泵车性能的重要参数，它决定了泵车的布料作业范围，臂架 越长其作业范围越大，工地适应性越强。但臂架越长，车辆的行驶尺寸也越长，其行驶道路 与作业场地要求也较高。但市场趋势是混凝土泵车渐向长臂架发展，目前小于36米的短臂架泵车已经基本退出 市场，主流泵车臂架也从37米向4247米发展， 50米以上的长臂架泵车也开始进入市场。主流厂家如中联重科有37米、44米、47米、50米泵车，三一重工有38米、45米、48 米，普茨迈斯特公司有36米、43米、46米等。一般来讲，由于泵车结构件的强度和稳定性的限制
9、，臂架越长，技术要求越高，尽管部 分厂家推出了部分超长臂架的泵车，但在市场上还是很少见，一方面是昂贵的价格，让用户 难于承受，另一方面由于缺乏市场应用的考验，在用户中形成消费习惯也需要一定的时间。2按底盘分 泵车由于施工可靠性要求高，工作负荷大，对于底盘的采用，一般都选用国际品牌如瑞 典VOLVO,德国Mercedes-Benz,日本ISUZU等公司生产的专用底盘，其中 VOLVO和 Mercedes-Benz的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。近来，也出现了部分泵车采用国产底盘的泵车，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，在市场上使用情况也还不错
10、。3按臂架展开方式分臂架节说一般有3、4、5节三种，其展开折叠包括“R”及“ Z”基本形式，也有“RZ”复合型。为满足生产制造和使用方便，目前泵车臂架的架展开方大都采用“RZ”复合型。R形臂架特点：a.便于布置，结构紧凑、b.般大腔进油展臂，举升力大，有效作业空 间大、c.逐节展开，要求场地空阔；Z形臂架特点：a.展臂速度快、b.施工场地要求小， 易通过狭窄空间，进行布料、c. 一般小腔进油展臂，举升力小，有效作业空间稍小、d.非工 况油缸外露，易损坏。因而一般在大臂附近用R形，软管附近用Z形臂的复合型臂加较常 见。由于车载式混凝土泵和臂架混凝土泵目前主要特征与拖式混凝土泵相同，本书不再单独
11、分类。二混凝土泵送设备型号代码及主要技术参数2.1混凝土泵送设备的型号代码1拖式混凝土泵的型号代码HBT（立方/小时）(MPa)(KW)SZ-/R混凝土泵拖式泵送方量出口压力功率分配阀型原动机类型如HBT60.16.110SB表示最大出口压力为16MPa额定功率为110KW的B型电动S阀拖式 混凝土泵。HBT80.18.195RSA表示最大出口压力为18MPa额定功率为195KW的A型柴油S阀拖式 混凝土泵。HBT60.7.75ZB表示最大出口压力为7MPa额定功率为75KW的B型电动闸板阀拖式混凝 土泵。HBT60.7.75ZF表示最大出口压力为7MPa额定功率为75KW的防爆型电动闸板阀拖
12、式混 凝土泵。2泵车型号代码 泵车型号代码一般为企业代码，大致代码含义如下： 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 如中联重科 ZLJ 5 42 0 THB 125-47ZLJ5420THB125-47如三一重工 SY5381THB-45SY5381THB453车载泵型号代码泵车型号代码一般为企业代码，大致代码含义如下： 企业代号特种车代号 泵送方量 标准代号如中联 ZLJ5110THB2.2混凝土泵送设备的主要技术参数1. 理论输送方量（M3） 理论输送方量值反映了泵送设备的工作速度和效率，但由于工作情况的不同，如在较高压力下，在满足功率匹配的情况下，必须将
13、输送量下降。另外混凝土泵送设备的吸料性的好 坏也很大程度的决定着泵送的效率，有的混凝土泵送设备由于吸料性不佳实际输送方量要远 小于理论输送方量值。只有合理匹配设计和具有优化设计的混凝土泵送设备才能保证实际泵 送的大方量。2. 理论泵送压力（Mpa） 理论泵送压力是指混凝土泵送设备的出口压力，也就是当泵送液压系统达到最大压力时所能提供的最大混凝土泵送压力，通过高低压切换，最大出口压力将不同。3. 输送缸内径X行程（mm）输送缸的内径一般在200-230mm，它基本能满足吸料性的要求；而行程一般在2000 mm 左右，在满足理论输送方量的时候具有合适的换向频率。4. 液压系统形式 液压系统形式是指
14、主泵送系统的液压系统形式，分开式和闭式两种。中联重科的中小 方量泵和短臂架泵车多用开式和闭式，大方量泵及中长臂架泵车则采用闭式；三一重工采用 开式；普茨迈斯特公司泵车则主要采用双泵闭式，但总的来说开式系统换向冲击比较大。5分配阀形式混凝土泵送设备分配阀形式主要有“S”管阀、闸板阀和“C”型阀等，但“S”管阀由 于具有密封性好，使用方便，寿命长，料斗不容易积料等优点而被广泛采用。6料斗容积(L)料斗容积一般在500L左右，但在放料是一般不宜太满，以免增加搅拌阻力，或使搅拌 轴密封及其他密封早期磨损；但料也不能底于搅拌轴，否则就容易吸空，影响泵送效率。7上料高度 (mm)上料高度一般在1500mm
15、左右，主要是为了满足混凝土搅拌输送车方便卸料的要求。 8垂直布料高度 (m) 垂直布料高度与厂家标定的臂架长度差不多，如37米泵车的垂直布料高度约为37米。9水平布料半径 (m) 水平布料半径为实际臂架长度，为垂直布料高度减去整车高度。10. 布料深度(m) 布料深度一般约为实际臂架长度减去第一臂的长度。11. 回转角度() 为满足混凝土泵车全方位的工作需要，一般回转角度在360度左右，由回转限位进行控制。14. 臂节数量 混凝土泵车臂节数量一般有3、4、5节，臂节越多，伸展越灵活，但控制时的要求也高， 可能引起的抖动也可能更大。15. 臂节长度(mm) 混凝土泵车臂节长度主要是臂架形式等要求决定。主要为便于合理分布载荷和空间。16. 展臂角度()混凝土泵车展臂角度是为了满足臂架的动作空间而设计，使其能方便快捷的达到工作位 置。17. 输送管直径 (mm)目前的输送管直径大多为125mm，在目前的混凝土泵车的120方左右泵送方量时能满足 比较理想的混凝土流动速度。对于混凝土泵在泵送有较大大骨料的混凝土时，也有采用150 mm或更大管径的输送管。18. 末端软管长度(m) 混凝土泵车末端软管长度一般为4米，太短则不方便，太长则容易扩大臂架抖动，不利于安全施工。19. 液压油冷却 液压油冷却普遍采用风冷，风机有的厂家采用电机驱动有的厂家采用液压驱动。为满足
