蔚小芬

(呼和浩特市機(jī)械工程職業(yè)技術(shù)學(xué)校，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010051)

1 混凝土泵概述

混凝土泵指的是一種利用管道來(lái)輸送混凝土，把混凝土水平或者垂直運(yùn)輸?shù)街付ㄎ恢貌⑶覞仓炷恋慕ㄖC(jī)械。相對(duì)傳統(tǒng)的施工來(lái)說(shuō)，混凝土泵的施工優(yōu)點(diǎn)主要包括：機(jī)械化程度高，需要的勞動(dòng)力少，施工組織簡(jiǎn)單；混凝土的輸送和澆注作業(yè)連續(xù)進(jìn)行，施工效率高，進(jìn)展快；可以滿(mǎn)足大部分施工環(huán)境；與其他施工機(jī)械的相互干擾小。

2 泵送機(jī)構(gòu)的組成

組成混凝土泵泵送機(jī)構(gòu)主要包含3個(gè)部分，分別為提供動(dòng)力的液壓缸部分、起潤(rùn)滑作用的水箱部分和作為工作部分的混凝土缸。液壓缸也稱(chēng)為主油缸，水箱是液壓缸(主油缸)和混凝土缸(工作部件)的連接體，它還可以清潔、潤(rùn)滑和冷卻混凝土缸。

3 泵送機(jī)構(gòu)的工作原理

泵送混凝土泵主要?jiǎng)恿υ且簤焊?，由液壓缸和分配閥油缸共同驅(qū)動(dòng)，為泵的運(yùn)行提供動(dòng)力，保證混凝土缸正常運(yùn)轉(zhuǎn)。有兩個(gè)混凝土缸，通常稱(chēng)為左側(cè)混凝土缸和右側(cè)混凝土缸，左側(cè)混凝土缸與料斗連通，而分配閥與右側(cè)混凝土缸連通。液壓缸工作，使左側(cè)混凝土缸的活塞開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，并且向后移動(dòng)，混凝土缸進(jìn)入工作狀態(tài)，不斷將料斗中的混凝土吸入混凝土缸。隨著液壓缸工作，帶動(dòng)右側(cè)混凝土缸同樣進(jìn)入工作狀態(tài)，右側(cè)混凝土缸活塞不斷被向前運(yùn)動(dòng)，使右側(cè)混凝土缸的混凝土進(jìn)入分配閥。分配閥根據(jù)混凝土運(yùn)料需求，直接通過(guò)混凝土輸送管道進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)，之后進(jìn)行混凝土澆筑。當(dāng)左側(cè)混凝土缸活塞移動(dòng)到尾端時(shí)，右側(cè)混凝土缸也移動(dòng)到另一尾端。這時(shí)水箱能夠保證液壓缸和混凝土缸進(jìn)行換向，進(jìn)入到相反狀態(tài)。這時(shí)液壓缸工作，使右側(cè)混凝土缸的活塞開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，并且向前移動(dòng)，混凝土缸進(jìn)入工作狀態(tài)，不斷將料斗中的混凝土吸入混凝土缸。隨著液壓缸工作，又帶動(dòng)左側(cè)混凝土缸同樣進(jìn)入工作狀態(tài)，左側(cè)混凝土缸活塞不斷被向前運(yùn)動(dòng)，使左側(cè)混凝土缸的混凝土進(jìn)入分配閥，分配閥根據(jù)混凝土運(yùn)料需求，直接通過(guò)混凝土輸送管道進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)，這樣就實(shí)現(xiàn)了混凝土的連續(xù)泵送。

4 高層混凝土泵送機(jī)構(gòu)的技術(shù)指標(biāo)

筆者選擇的主油泵具有手動(dòng)反泵和自動(dòng)反泵功能。手動(dòng)反泵可根據(jù)意愿實(shí)施返料和反泵的操作；自動(dòng)反泵可作為操作無(wú)戒備情況下排除堵管的一種功能，對(duì)于高層泵送尤為實(shí)用。泵送系統(tǒng)是輸送混凝土的關(guān)鍵工作系統(tǒng)，其技術(shù)指標(biāo)主要如下：①泵送高度：120m。 ②理論輸送量：733.9L/min。 ③活塞的運(yùn)動(dòng)速度：當(dāng)活塞桿伸出時(shí)為47.7m/min；當(dāng)活塞桿縮回時(shí)為97.4m/min。 ④行程時(shí)間：活塞桿伸出時(shí)2.26s；活塞桿縮回時(shí)1.11s。 ⑤活塞桿的最大容許行程：1 896.7mm。 ⑥液壓缸的工作壓力：35Mpa。

5 高層混凝土泵送機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)研究

高層混凝土泵送機(jī)構(gòu)的結(jié)果研究?jī)?nèi)容有混凝土泵的選擇、液壓缸的設(shè)計(jì)、水箱的設(shè)計(jì)、混凝土缸的設(shè)計(jì)、混凝土泵相關(guān)性能參數(shù)的計(jì)算。

5.1 混凝土泵主油泵

筆者選擇德國(guó)原裝力士樂(lè)的油泵。根據(jù)液壓設(shè)備的類(lèi)型，工作條件不同，采用的壓力范圍也應(yīng)不同，參考同類(lèi)產(chǎn)品的液壓系統(tǒng)工作壓力，混凝土主油泵的型號(hào)為A11VO260，其中A11V表示斜盤(pán)設(shè)計(jì)，變量泵，O指泵用于開(kāi)式系統(tǒng)，系列1，名稱(chēng)壓力350bar，尖峰壓力400bar，排量260cm3，液壓缸額定壓力為35Mpa。

5.2 液壓缸缸筒

液壓缸的組成元件主要包括缸筒和活塞桿。缸筒是用一定壁厚的圓柱體來(lái)制造，使用法蘭盤(pán)和端蓋相連接，設(shè)計(jì)目標(biāo)是好加工、易裝拆。但是缸筒往往重量較大、尺寸較大。

液壓缸的缸筒部件主要包含缸底、缸蓋、油口等，這些部件構(gòu)成密封腔，她用于存儲(chǔ)壓力油，同時(shí)還承載活塞的“軌道”功能。

液壓缸缸筒須具備一定的強(qiáng)度和韌性，而且要有很好的焊接性能。根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)和液壓缸毛坯件的性能，選定液壓缸的材料為35號(hào)鋼，機(jī)械預(yù)處理，然后進(jìn)行淬火和回火。

液壓缸內(nèi)徑D取140mm。

液壓缸缸筒外徑D1為164mm，材料選取為35號(hào)鋼。

缸筒壁厚σ=12mm。

5.3 液壓缸活塞桿

活塞桿的功能主要是滑動(dòng)，因此經(jīng)常采用H8/f7或者H8/h7配合來(lái)滿(mǎn)足活塞桿的功能要求?；钊麠U與筒壁的摩擦力是活塞桿運(yùn)動(dòng)的重要阻力，因此要將摩擦力控制在合適范圍內(nèi)。

活塞桿表面要鍍鉻20mm～30mm，材料選用實(shí)心桿45號(hào)鋼，經(jīng)過(guò)調(diào)質(zhì)處理而成。表面鍍鉻主要是為了滿(mǎn)足活塞桿外壁粗糙度的潤(rùn)滑效果，此外也可提升活塞桿的防銹性和耐磨性。

活塞桿速比Φ=2

活塞桿直徑d=100mm。

5.4 水箱

水箱主要功能是液壓缸與混凝土缸之間的連接，還承擔(dān)著盛水功能。為了保證結(jié)構(gòu)安全，持久耐用，水箱主要是用鋼板焊接。水箱上面的蓋板是活接，打開(kāi)水箱頂板，可以監(jiān)控水箱的水位變化，同時(shí)也可以對(duì)水箱進(jìn)行清洗維護(hù)。水箱主要作用有以下幾個(gè)方面：①隔離，以確保混凝土的質(zhì)量，主要是為了防止液壓缸中的液壓油泄露到混凝土缸。②清洗作用，為了減少活塞和缸筒筒壁的磨損，對(duì)留存在混凝土缸壁殘存的灰漿進(jìn)行清洗。③冷卻潤(rùn)滑，主要是冷卻運(yùn)動(dòng)中產(chǎn)生的熱量，并潤(rùn)滑活塞桿、混凝土缸橡膠活塞、活塞桿密封部位。

水箱尺寸為：高度H=500mm，寬度B=400mm，長(zhǎng)度A=800mm，厚度60mm。

5.5 混凝土缸

混凝土缸一般采用耐磨性和耐腐蝕性的無(wú)縫鋼管，保證其內(nèi)部光滑，所以選擇45Mn2，其硬度高、耐磨性好，保證其工作可靠。

混凝土缸由內(nèi)徑d=200mm，外徑D=220mm的無(wú)縫鋼管制成，為提高混凝土缸的耐磨性和耐腐蝕性，那么需要對(duì)混凝土缸內(nèi)部鍍厚度為0.2mm～0.3mm的硬鉻，從而增加其壽命，一般可以泵送2 000m3～5 000m3的泵送量。行程為1 800mm。混凝土缸總長(zhǎng)2 030mm。

通過(guò)對(duì)混凝土輸送泵HBT80/1813泵送機(jī)構(gòu)的結(jié)果研究，對(duì)于混凝土泵的性能有了更加深入的了解，對(duì)于HBT80/1813泵送機(jī)構(gòu)的泵送性能及其使用中的優(yōu)缺點(diǎn)有了更加可靠的依據(jù)，為日后泵送機(jī)構(gòu)的深入研究提供基本的理論依據(jù)。

通過(guò)本章的研究，得出混凝土泵的主要參數(shù)如下：

液壓缸的工作壓力：35Mpa

液壓缸的內(nèi)徑×行程：Φ140mm×1800mm

液壓缸的壁厚：12mm

活塞桿直徑：100mm

水箱：高度H=500mm，寬度B=400mm，長(zhǎng)度A=800mm

混凝土缸的內(nèi)徑×行程：Φ200mm×1 800mm

混凝土缸的壁厚：10mm

6 結(jié)束語(yǔ)

本次以高層混凝土泵送機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究，詳細(xì)調(diào)研了混凝土泵的現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢(shì)，分析了高層混凝土泵送機(jī)構(gòu)的組成和工作原理，基于高層混凝土泵送系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)，完成高層混凝土泵送機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)研究。為混凝土泵的設(shè)計(jì)、研發(fā)、使用、維修和保養(yǎng)提供有價(jià)值的參考，最大程度發(fā)揮混凝土泵的使用價(jià)值、提高經(jīng)濟(jì)效益。