某混凝土泵车泵送系统设计

某混凝土泵车泵送系统设计,混凝土泵,车泵送,系统,设计 毕业设计（论文）中期报告 题目： 某混凝土泵车泵送系统设计 2019年03月24日 1. 设计（论文）进展状况 图1混凝土泵车泵送系统总设计 随着我国基础设施建设、矿山、房地产项目等的大力进行，混凝土的浇注量、浇注高度、浇注速度要求越来越高。混凝土泵车泵送系统广泛应用于建筑业中的混凝土输送，特别是大型施工工地输送混凝土作业，可大大减少由人工运送造成的繁重的体力劳动，极大地提高了工作效率。随着大型施工的兴起，对混凝土的搅拌运输，要求实现机械化的需要，液压技术的应用在混凝土输送机械化的实现过程中起到了重要的作用。混凝土泵车泵送机构正是基于以上要求应运而生。要求愈加“苛刻”，对混凝土泵车泵送系统的各项参数要求也越来越高，泵送能力是混泥土输送泵的主要参数，泵送系统的优劣直接决定混凝土泵车泵送系统的性能。 本篇论文会对国内混凝土泵车泵送系统的历来的情况进行一个简要的概述，而且加上了混凝土泵车的总布置工作的理念简述，综述国内外混凝土泵车泵送系统的性能分析发展情况后，也综合了它的装置构造是如何设计概念。论文中，做好了混凝土泵车泵送系统构造与设计的方案，对混凝土泵车泵送系统装置的参数进行设计，性能进行分析，校对其强度，分析其运动，混凝土泵车泵送系统的总布置与性能分析的每个机械构造和尺寸分别得到确认和完善。 1.1 课题研究的意义 最近几年来，中国的混凝土泵车已经取得了很大的成绩，对泵车泵送系统的要求也越来越高。混凝土泵车广泛应用于建筑业中的混凝土输送，特别是大型施工工地输送混凝土作业，可大大减少由人工运送造成的繁重的体力劳动，极大地提高了工作效率。随着大型施工的兴起，对混凝土的搅拌运输，要求实现机械化的需要，液压技术的应用在混凝土输送机械化的实现过程中起到了重要的作用。 在我们的国家，混凝土泵车泵送系统的研究和应用起步虽然晚于西方欧美等发达国家，但近年来的发展得非常迅速。本次设计主要是将他们学到的知识与辅助材质结合起来运用到设计中，大大的巩固以及深化了所学知识，掌握机械系统设计计算的一般过程和方法，确定正确合理的执行机制，使用标准机械元件，熟练使用机械基本回路构成满足基本性能要求的 机械系统管理。设计过程中最重要的是绘图。这不仅可以清楚地显示设计的内容，而且还能干体现知识是否被充分理解掌握。 还是需要大力发展机械行业才能够使得我国的生产力得到提高，我国的综合国力也与此行业的发展有着重大的关系。在这个日新月异的社会当中，研究发展才是进步的垫脚石。 2.2 混凝土泵车泵送系统的方案设计 方案1：采用活塞式混凝土泵泵送系统  活塞式混凝土泵是应用最早的一种混凝土泵产品。这种泵的泵送压力较 高，输送距离较远，而且易于控制，所以应用最广泛。 活塞式混凝土泵是靠 活塞在缸内往复运动，在分配阀的配合下完成混凝土的吸入和排出。从传动装置上可分为：  机械式,最早的混凝土泵采用曲柄活塞式，由动力装置带动曲柄活塞 （柱塞）往返运动将混凝土送出。随液压技术的发展已逐步被液压式取代。 液压式,根据液压介质的不同又分为油压式和水压式两种。水压式目 前还不多见，所以通常称为“液压”的就是指油压式混凝土泵。这种混凝土 泵功率大，震动小、排量大、运输距离远，可做到无极调节，泵的活塞可逆 向动作，将输送管中将要堵塞的混凝土拌合物吸回混凝土缸，以减少堵赛的可能性。   图2活塞式混凝土泵泵送系统原理图 1料斗 2，5 液压缸 3 输送柱塞缸 4洗涤室 6混泥土泵柱塞 方案2：采用挤压式混凝土泵送系统 挤压式混凝土泵的作用原理与挤牙膏的过程相似。这种泵的泵室内有橡 胶管和滚轮架，当滚轮架转动时将橡胶管内的混凝土压出，它特别适宜于小石子混凝土急砂浆的泵送。  图3挤压式混凝土泵送系统原理图 1泵室 2橡胶软管 3吸入管 4回转滚轮 5导管 6料斗7滚轮架 方案3：采用压缩空气输送罐泵送系统 它利用压缩空气对贮料罐内混凝土吹压，进行间断输送，压缩空气输送罐的操作顺序是：先打开罐的上盖，装入混凝土后再将上 盖压紧，打开气阀向罐内输入压缩空气，当用于显示罐内压力的压力表达到 额定的压力值时，关闭气阀并开始送混凝土。压送后将罐内的剩余压力全部 泄放掉，然后再打开上盖，重复进行泵送。此种系统使用繁琐而且对压缩空气输送罐使用成本高，所以不考虑此种系统。 根据混凝土泵车泵送系统的移动方式又可以分为:固定式、拖挂式和自行式。 （1）固定式  就是固定式系原始式，多由电机驱动，适用于工程量较大、移动较少的场合。  （2）拖挂式  拖挂式混凝土泵是把泵安装在带有车轮的简单底架上，既能在施工现场 方便地移动，又能在道路上拖运。  （3）自行式 自行式混凝土泵是把泵安装在汽车底盘上。 车载式混凝土泵移动方便，机动灵活，到新工作地点不需进 行准备即可进行浇筑。混凝土泵车是汽车、混凝土泵及布料杆的组合体。机动性能好，可缩短施工的辅助时间，节省劳动力，提高生产率和降低工程成本。但受施工 现场工地条件和道路的限制。 图4混凝土泵车泵送系统设计-结构简图 通过以上对混凝土泵车泵送系统的方案比较以及对混凝土泵车泵送系统的移动方式的分类，采用液压活塞式泵送系统。 3 混凝土泵车泵送系统各机构设计 基本的参考数据是混凝土泵车泵送系统的基本技术数据，它是按照混凝土泵车泵送系统的使用以及构造种类规定的。它反映出了混凝土泵车泵送系统的工作能力以及特点，基本上决定了混凝土泵车泵送系统的轮廓尺寸大小以及主体总质量等。 3.1混凝土泵车的液压系统设计 一般混凝土泵车的工作机构是由泵送机构、S阀及料斗等搅拌装置组成，因而液压式混凝土泵的液压系统同样也包括这三个工作机构：泵送机构回路即主油路系统、S阀油路系统及搅拌油路系统。有些混凝土泵的清洗系统也采用液压传动，因而液压系统中还可能包括清洗系统。液压系统（含控制装置）应具有以下功能。 （1）混凝土泵送油缸（主缸）应能同步交替地进行推送和抽吸两种工况； （2）泵送时，两主油缸活塞行程不变，但当混凝土的坍落度有所不同时，活塞行程应可调； （3）应确保混凝土缸与S分配阀有良好的配合； （4）主缸与阀缸应具有可靠的自动换向功能，一确保泵送自动循环； （5）搅拌系统遇超常阻力时，应具有自动反转功能，以防搅拌叶片卡死折断； （6）主油路系统应具有恒功率功能，以防止过载； （7）主缸、阀缸应有良好的换向功能及换向冲击的控制方式； （8）液压系统散热条件应该良好，以确保工作温度不至于太高； （9）主油路系统遇超常阻力时应具有自动反泵功能，以便利排堵，预防堵管； （10）搅拌油路转速应可调，当主回路采用大流量时选高速，采用小流量时则可以选用低速。 3.2 混凝土泵液压系统总体分析 图5 液压系统图 由于混凝土泵的工作原理及其结构形式的不同，致使其液压系统也是多种多样的。根据液压系统工作方式的不同可分为：开式系统回路、闭式系统回路和混合系统回路。 （1）开式系统回路 开式系统是指主油泵从油箱吸入液压油，经过一个循环后液压油又回到油箱。其优点是：油路系统简单、成熟、产生的热量小，且由于油箱本身可以散热，因而散热性能好。其缺点是：功率损失大、流量控制困难、换向冲击大，且需安装大容量的油箱。这种回路方式适用于中、小型泵的液压。由于技术比较成熟，采用开式液压系统的混凝土泵比较多。它的具体组成形式是油箱—液压泵—液压缸—油箱的开式循环。 （2）闭式系统回路 所谓闭式系统是指液压泵—液压缸自行封闭式循环。油箱中的冷油由补油液压泵充入系统，系统中的热油由系统中的低压限压阀释放。这种特殊的回路，使补油泵的限定压力与低压阀的开启压力之间存在着复杂的关系。 这种回路的优点是效率高、油箱小、流量大且方向变换平稳，适用于大功率系统。其主要的缺点为系统需增加补油系统，且产生的热量大，散热困难。从国外的市场动态来看，采用闭式系统的高压大排量的混凝土泵在市场上占主导地位。 在闭式回路系统中，还有阀控和泵控之分。闭式阀控系统可以局部改善开始系统的缺点，降低安装空间和成本，但当方向阀换向时，和开式系统一样还有较大的冲击，所以一般安装有蓄能器；闭式泵控系统则有效地克服了开式回路的固有局限性，换向冲击小，实现了混凝土流量的连续调节。 闭式系统中的几大难题，如液压冲击、最高泵送速度降低、油温过高、回油吸空等现象，是在混凝土泵设计时应该引起注意的地方。 （3）混合系统回路 现有的生产厂家综合了开式系统和闭式系统的优点，在开式系统中采用内部闭环控制的恒功率柱塞泵，有效地改善了开式系统的不足之处，使用这种系统的混凝土泵也比较多。 3.3分配S阀的设计 分配阀是混凝土泵的核心机构，也是最容易损坏的部分，它是位于集料斗、混凝土缸和输送管三者之间，协调各部件动作的机构。分为蝶形分配阀、S型管阀、C形摆管阀、摆动裙阀。 蝶形分配阀 在料斗、工作缸、输送管之间的通道上设置一个蝶形板，通过碟兴办的反动来改变混凝土的通道。优点是结构简单紧凑、阀室小、流道短、运动阻力小，使用寿命长，维修方便。但混凝土流道的截面变化较大，吸入或排出流道方向改变剧烈，有时会造成混凝土在阀内部堵塞的现象。 （1）垂直轴式蝶形分配阀 如下图，是垂直轴式分配阀常见的结构形式。这种阀的阀板可以在水平方向翻转，混凝土鞥的工作缸、阀、输出口在同一水平面上。 一般安装于集料斗的下方，通过阀箱使混凝土缸与输送管道连通，在回转油缸作用下，蝶形阀的扎颁奖两个缸口交替分别于集料斗和输送管接通（接通集料斗的缸及行稀料；接通输送管的缸进行排料）。这种分配阀的优点是：由于阀芯是一块薄板，它与阀体的接触小，故砂浆不易卡塞在阀芯与阀座之间，使用寿命长、结构简单、检修方便，出料口不需用Y型管。 （2）水平轴式蝶形阀 如下图所示，这种阀的阀板可以在垂直平面内翻转，混凝土泵的工作缸和阀轴线在同一水平面上，但和输送管相连接的阀的出口都在下部。 （3）S管形阀 对于双缸活塞式混凝土泵，管阀口与两个输送缸口交替接通，管阀口对准哪个缸口时，哪个输送港九进行排料而另一个输送缸就从集料斗中吸料。优点是流道形状合理、没有截面变化、泵送阻力小，从而使集料斗的高度大为降低，故便于混凝土搅拌运输车向集料斗卸料，而且结构简单、流道通畅、耐用、磨损后易于更换。由于没有了输送管口处的Y形管，所以不易堵塞。但是，管阀的摆动阻力大，摆动速度降低，影响了混凝土的吸入效率。 图6 S阀的基本机构示意图 其摆动油缸可以设置在料斗的后方，也可以设置在料斗的前方。后置式摆动油缸利用摆动轴水平伸入料斗中与阀体连接，推动阀体摆动，但摆动轴与阀体连接形成的屏障会影响混凝土的流动，从而减低泵的吸入效率：前置式摆动油缸则去掉了摆动轴及其支撑、绷得稀料性能大为提高，而且安装威胁方便。 3.4 料斗机构的设计 料斗又称集料斗，其内部装有搅拌装置。它是混凝土泵的承料器，其主要作用如下： （1）混凝土输送设备向混凝土泵供料的速度与混凝土泵输送速度可能不完全一致，料斗可以起到中间调节的作用。 （2）料斗中的搅拌装置可以对混凝土进行二次搅拌，减小混凝土的离析现象，并改善混凝土的可泵性。 （3）搅拌装置螺旋布置的搅拌叶片还起到向分配阀和混凝土缸喂料的作用，提高混凝土泵的吸入效率。 料斗如图所示: 图7 料斗的结构示意图 （1）料斗箱的设计 料斗箱体主要由料斗体、防溅板、方格网和料斗门等四部分组成。料斗箱体由钢板焊接而成，前壁与输送管道相连，后壁与混凝土缸连通，侧壁通常安装搅拌轴。当混凝土泵开始工作时要将防溅板立起来，以防止混凝土砂浆的飞溅，混凝土泵停止工作后，要将防溅板放倒。方格网的作用是防止混凝土砂浆中的过大的集料或杂物进入料斗箱体，以避免泵送故障。 为便于混凝土的拌合以及泵送后的清洗，料斗箱体内壁与回转部件（搅拌叶片及摇管）相关的部位，应做成回转曲面形，回转中心若能重回，则使混凝土在拌合过程中不是被推向斗壁，而是被向上推去，便于集料。各曲面和平面间应以大圆角相连，两端成球状或锥台形，以防止出现积料现象。圆滑的斗壁对采用摇管式分配阀的泵机尤为重要，由于料斗内设置有摇管，使搅拌叶片难于布置。而摇管在内壁圆滑的料斗里摆动，与摇管下的刮板一起，能使拌合物产生所谓的“浴缸”效应，也能避免积料现象。 料斗箱体中部的下侧有两个方形管道，与混凝土分配阀的吸料口连接。大的出料口，可改善分配阀的吸入性能及排除堵塞的现象，一提高吸入效率。当采用侧面吸料的分配阀时，出料口较高，料斗箱体底部易出现积料现象，应将料斗箱体底部做成向出料口倾斜的形式，通过拌合物的自流提高积料性能。除此之外，在料斗箱体底部还应开设一定口径的卸料口，用于排出料斗箱体内的残余混凝土和清洗料斗箱体时的排水，并为更换斗内的易损件工作提供方便。由于卸料口活门设在底部，手动操作不便，亦可采用液压缸驱动的活门。 为便于混凝土搅拌输送车直接卸料，料斗口离地高度下应超过1.4m。其容量大小将因泵机和排量大小有所不同，排量大，容量亦应大些。由于料斗容量的增加，虽然增大了搅拌负荷，却提高了拌合物的均匀性和一致性。料斗应有良好的接近性能，以便于供料及对料斗内混凝土深度与易损件磨损情况进行观察。斗口扩度需保证至少有两台搅拌输送车能同时供料，以节省卸料的换接时间。 另外，由于混凝土缸从料斗箱体里吸料是通过混凝土拌合物的重力及缸内的负压来实现的，而这些因素与混凝土深度直接相关，即料斗箱体里的混凝土越深，活塞的吸力越大，吸入率越高。所以，料斗箱体应有足够的深度，同时还应在泵送作业中随时监视料斗箱体内不断变化的混凝土深度，防止吸空现象的发生。为使硬性混凝土亦能顺利泵送，在料斗箱体口设有方格网，它用扁钢和圆钢焊成，在完成泵送的同时也提高了混凝土缸的吸入效率。方格网孔的大小是有规定的，以防止混凝土中超标粒径集料或其他杂物进入料斗。设计料斗时还应考虑防止空气被吸入混凝土缸内，降低吸入效率，但由此而采取的一些措施，可能回加剧混凝土的分层离析现象。 传输动力装置是将动力传递给工作设备，是混凝土泵车泵送系统 的最为重要的组成部分。保持准确的传输动力比，稳定可靠，工作效率高，是选用传输动力种类的重要标准。 4.1 轴的结构设计 1.设出轴的材质 按照相关引用书本表格6－1设出45号钢，调质。 2.最小轴径的预设 按照相关引用书本表格6－2，取 ＝105，根据 公式 ㎜ 式子里， —— 轴的转速 ，940r/min —— 轴传递的功率 , 1.47kw —— 算出截面处的轴的直径 把数据代到式子算出： =112.2mm 输出轴的最小直径是按照联轴器处轴的直径，为了使所选的轴的直径 与联轴器的孔径相适应，故需同时设得数据联轴器的型号。 联轴器的计算转距，找到表格15—3，考虑到转距变化很小，故取Ka=1.3，则 按照计算转距应小于联轴器公称转矩的条件，查标准手册（GB5843-86）设出YL4型凸缘联轴器，半联轴器的孔径=22mm，故取 =22mm，半联轴器的长度L=52mm。 3.根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 拟订轴上零件的装配方案：本题的装配方案已经在前面分析比较，现设出请参请参见图的装配方案。 1) 为了满足半联轴器的轴向定位要求，1-2轴段右端制 出一轴肩，故取=28mm，左端用轴端挡定位，按轴端直径 取挡圈直径D=30mm，半联轴器与轴配合的毂孔长度=52mm,保证轴端挡圈只压在半联轴器上，而不压在轴的端面上，故1-2段的长度应比略短一些，故取=50mm. 2) 初步选择滚动轴承，因轴承同时受有径向力和轴向力 的作用，故设出单列圆锥滚子轴承，参照工作要求并根据 =28mm，由轴承产品目录中初步设得数据标准精度级的单列圆锥滚子轴承30207，其尺寸为d×D×T=35×72×18.25mm， 故==35mm。 3) 已求得蜗杆喉部齿顶圆直径=45mm，最大齿顶圆直径=53.8mm，蜗杆螺纹部分长度L=59mm，蜗杆齿宽=53mm，所以取=68mm，=53.8mm，=45mm，=42mm。 4) 轴承端盖的总宽度为20mm(由减速器及轴承端盖的结构设计而定)。根据轴承端盖的装拆及便于对轴承添加润滑脂的要求，取端盖的外端面与半联轴的右端面间的距离l=20 mm， 故取=40mm. 5) 为避免蜗轮与箱体内壁干涉，应取箱体内壁凸台之间距离略大于蜗轮的最大直径，取内壁距离=175mm考虑到箱体的铸造误差，在确定滚动轴承位置时，应距箱体内壁一段距离， S，取S=8mm（请参请参见图）。 6）在3-4和7-8轴段应各装一个溅油轮，形状请参请参见图，取其长度L=27.75mm。 所以，可求得： mm， 33.75mm 至此，已初步确定了轴的各段直径和长度。 4 轴上零件的周向定位； 半联轴器与轴的周向定位均采用平健联接。按由手册找到并设得平键截面为mm(GB／T1095--1979)，键槽用键 槽铣刀加工，长为45mm(标准键长见GB／T1096--1979)，半联轴器与轴的配合为H7／k6。滚动轴承与轴的周向定位是借过渡配合来保证的，此处选轴的直径尺寸公差为m6。 4.2 键联接的强度校核 按照相关引用书本表格8－1 设出普通平键： 8×7mm， 取L＝45mm。 按照相关引用书本表格8－7 找到并设得， 键的工作长度 l＝L－b＝45－8＝37mm， 键的工作高度 k＝＝3mm。 按照相关引用书本表格8－8 找到并设得， 键联接的许用压力 ， 所以，，所选平键合适。 2.存在问题及解决措施 在设计总装配图时对结构的了解不够详细，有时画好了感觉三视图对不上，查阅资料，视频以保证设计的完成 3.后期工作安排 (1)10周：对所确定的实施方案进行全面的,系统的设计与分析 (2)11周：修改完善装配图 (3)12周：完善说明书，完成毕业设计的其余部分 (4)13周：完成论文的录入排版，准备答辩 (5)14周：制作答辩PPT (6)15周：毕业答辩装订论文。 指导教师签字： 年 月 日