高層混凝土泵送機構的結構研究

蔚小芬

(呼和浩特市機械工程職業技術學校，內蒙古 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輸送混凝土，把混凝土水平或者垂直運輸到指定位置并且澆筑混凝土的建筑機械。相對傳統的施工來說，混凝土泵的施工優點主要包括：機械化程度高，需要的勞動力少，施工組織簡單；混凝土的輸送和澆注作業連續進行，施工效率高，進展快；可以滿足大部分施工環境；與其他施工機械的相互干擾小。

2 泵送機構的組成

組成混凝土泵泵送機構主要包含3個部分，分別為提供動力的液壓缸部分、起潤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、潤滑和冷卻混凝土缸。

3 泵送機構的工作原理

泵送混凝土泵主要動力元件是液壓缸，由液壓缸和分配閥油缸共同驅動，為泵的運行提供動力，保證混凝土缸正常運轉。有兩個混凝土缸，通常稱為左側混凝土缸和右側混凝土缸，左側混凝土缸與料斗連通，而分配閥與右側混凝土缸連通。液壓缸工作，使左側混凝土缸的活塞開始運動，并且向后移動，混凝土缸進入工作狀態，不斷將料斗中的混凝土吸入混凝土缸。隨著液壓缸工作，帶動右側混凝土缸同樣進入工作狀態，右側混凝土缸活塞不斷被向前運動，使右側混凝土缸的混凝土進入分配閥。分配閥根據混凝土運料需求，直接通過混凝土輸送管道進入施工現場，之后進行混凝土澆筑。當左側混凝土缸活塞移動到尾端時，右側混凝土缸也移動到另一尾端。這時水箱能夠保證液壓缸和混凝土缸進行換向，進入到相反狀態。這時液壓缸工作，使右側混凝土缸的活塞開始運動，并且向前移動，混凝土缸進入工作狀態，不斷將料斗中的混凝土吸入混凝土缸。隨著液壓缸工作，又帶動左側混凝土缸同樣進入工作狀態，左側混凝土缸活塞不斷被向前運動，使左側混凝土缸的混凝土進入分配閥，分配閥根據混凝土運料需求，直接通過混凝土輸送管道進入施工現場，這樣就實現了混凝土的連續泵送。

4 高層混凝土泵送機構的技術指標

筆者選擇的主油泵具有手動反泵和自動反泵功能。手動反泵可根據意愿實施返料和反泵的操作；自動反泵可作為操作無戒備情況下排除堵管的一種功能，對于高層泵送尤為實用。泵送系統是輸送混凝土的關鍵工作系統，其技術指標主要如下：①泵送高度：120m。 ②理論輸送量：733.9L/min。 ③活塞的運動速度：當活塞桿伸出時為47.7m/min；當活塞桿縮回時為97.4m/min。 ④行程時間：活塞桿伸出時2.26s；活塞桿縮回時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 高層混凝土泵送機構的結構研究

高層混凝土泵送機構的結果研究內容有混凝土泵的選擇、液壓缸的設計、水箱的設計、混凝土缸的設計、混凝土泵相關性能參數的計算。

5.1 混凝土泵主油泵

筆者選擇德國原裝力士樂的油泵。根據液壓設備的類型，工作條件不同，采用的壓力范圍也應不同，參考同類產品的液壓系統工作壓力，混凝土主油泵的型號為A11VO260，其中A11V表示斜盤設計，變量泵，O指泵用于開式系統，系列1，名稱壓力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制造，使用法蘭盤和端蓋相連接，設計目標是好加工、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，這些部件構成密封腔，她用于存儲壓力油，同時還承載活塞的“軌道”功能。

液壓缸缸筒須具備一定的強度和韌性，而且要有很好的焊接性能。根據工程經驗和液壓缸毛坯件的性能，選定液壓缸的材料為35號鋼，機械預處理，然后進行淬火和回火。

液壓缸內徑D取140mm。

液壓缸缸筒外徑D1為164mm，材料選取為35號鋼。

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，因此經常采用H8/f7或者H8/h7配合來滿足活塞桿的功能要求。活塞桿與筒壁的摩擦力是活塞桿運動的重要阻力，因此要將摩擦力控制在合適范圍內。

活塞桿表面要鍍鉻20mm～30mm，材料選用實心桿45號鋼，經過調質處理而成。表面鍍鉻主要是為了滿足活塞桿外壁粗糙度的潤滑效果，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，還承擔著盛水功能。為了保證結構安全，持久耐用，水箱主要是用鋼板焊接。水箱上面的蓋板是活接，打開水箱頂板，可以監控水箱的水位變化，同時也可以對水箱進行清洗維護。水箱主要作用有以下幾個方面：①隔離，以確保混凝土的質量，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，對留存在混凝土缸壁殘存的灰漿進行清洗。③冷卻潤滑，主要是冷卻運動中產生的熱量，并潤滑活塞桿、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縫鋼管，保證其內部光滑，所以選擇45Mn2，其硬度高、耐磨性好，保證其工作可靠。

混凝土缸由內徑d=200mm，外徑D=220mm的無縫鋼管制成，為提高混凝土缸的耐磨性和耐腐蝕性，那么需要對混凝土缸內部鍍厚度為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2 030mm。

通過對混凝土輸送泵HBT80/1813泵送機構的結果研究，對于混凝土泵的性能有了更加深入的了解，對于HBT80/1813泵送機構的泵送性能及其使用中的優缺點有了更加可靠的依據，為日后泵送機構的深入研究提供基本的理論依據。

通過本章的研究，得出混凝土泵的主要參數如下：

液壓缸的工作壓力：35Mpa

液壓缸的內徑×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，長度A=800mm

混凝土缸的內徑×行程：Φ200mm×1 800mm

混凝土缸的壁厚：10mm

6 結束語

本次以高層混凝土泵送機構的結構進行研究，詳細調研了混凝土泵的現狀、發展趨勢，分析了高層混凝土泵送機構的組成和工作原理，基于高層混凝土泵送系統設計技術指標，完成高層混凝土泵送機構的結構研究。為混凝土泵的設計、研發、使用、維修和保養提供有價值的參考，最大程度發揮混凝土泵的使用價值、提高經濟效益。