高层混凝土泵送机构的结构研究

蔚小芬

(呼和浩特市机械工程职业技术学校，内蒙古 呼和浩特 010051)

1 混凝土泵概述

混凝土泵指的是一种利用管道来输送混凝土，把混凝土水平或者垂直运输到指定位置并且浇筑混凝土的建筑机械。相对传统的施工来说，混凝土泵的施工优点主要包括：机械化程度高，需要的劳动力少，施工组织简单；混凝土的输送和浇注作业连续进行，施工效率高，进展快；可以满足大部分施工环境；与其他施工机械的相互干扰小。

2 泵送机构的组成

组成混凝土泵泵送机构主要包含3个部分，分别为提供动力的液压缸部分、起润滑作用的水箱部分和作为工作部分的混凝土缸。液压缸也称为主油缸，水箱是液压缸(主油缸)和混凝土缸(工作部件)的连接体，它还可以清洁、润滑和冷却混凝土缸。

3 泵送机构的工作原理

泵送混凝土泵主要动力元件是液压缸，由液压缸和分配阀油缸共同驱动，为泵的运行提供动力，保证混凝土缸正常运转。有两个混凝土缸，通常称为左侧混凝土缸和右侧混凝土缸，左侧混凝土缸与料斗连通，而分配阀与右侧混凝土缸连通。液压缸工作，使左侧混凝土缸的活塞开始运动，并且向后移动，混凝土缸进入工作状态，不断将料斗中的混凝土吸入混凝土缸。随着液压缸工作，带动右侧混凝土缸同样进入工作状态，右侧混凝土缸活塞不断被向前运动，使右侧混凝土缸的混凝土进入分配阀。分配阀根据混凝土运料需求，直接通过混凝土输送管道进入施工现场，之后进行混凝土浇筑。当左侧混凝土缸活塞移动到尾端时，右侧混凝土缸也移动到另一尾端。这时水箱能够保证液压缸和混凝土缸进行换向，进入到相反状态。这时液压缸工作，使右侧混凝土缸的活塞开始运动，并且向前移动，混凝土缸进入工作状态，不断将料斗中的混凝土吸入混凝土缸。随着液压缸工作，又带动左侧混凝土缸同样进入工作状态，左侧混凝土缸活塞不断被向前运动，使左侧混凝土缸的混凝土进入分配阀，分配阀根据混凝土运料需求，直接通过混凝土输送管道进入施工现场，这样就实现了混凝土的连续泵送。

4 高层混凝土泵送机构的技术指标

笔者选择的主油泵具有手动反泵和自动反泵功能。手动反泵可根据意愿实施返料和反泵的操作；自动反泵可作为操作无戒备情况下排除堵管的一种功能，对于高层泵送尤为实用。泵送系统是输送混凝土的关键工作系统，其技术指标主要如下：①泵送高度：120m。 ②理论输送量：733.9L/min。 ③活塞的运动速度：当活塞杆伸出时为47.7m/min；当活塞杆缩回时为97.4m/min。 ④行程时间：活塞杆伸出时2.26s；活塞杆缩回时1.11s。 ⑤活塞杆的最大容许行程：1 896.7mm。 ⑥液压缸的工作压力：35Mpa。

5 高层混凝土泵送机构的结构研究

高层混凝土泵送机构的结果研究内容有混凝土泵的选择、液压缸的设计、水箱的设计、混凝土缸的设计、混凝土泵相关性能参数的计算。

5.1 混凝土泵主油泵

笔者选择德国原装力士乐的油泵。根据液压设备的类型，工作条件不同，采用的压力范围也应不同，参考同类产品的液压系统工作压力，混凝土主油泵的型号为A11VO260，其中A11V表示斜盘设计，变量泵，O指泵用于开式系统，系列1，名称压力350bar，尖峰压力400bar，排量260cm3，液压缸额定压力为35Mpa。

5.2 液压缸缸筒

液压缸的组成元件主要包括缸筒和活塞杆。缸筒是用一定壁厚的圆柱体来制造，使用法兰盘和端盖相连接，设计目标是好加工、易装拆。但是缸筒往往重量较大、尺寸较大。

液压缸的缸筒部件主要包含缸底、缸盖、油口等，这些部件构成密封腔，她用于存储压力油，同时还承载活塞的“轨道”功能。

液压缸缸筒须具备一定的强度和韧性，而且要有很好的焊接性能。根据工程经验和液压缸毛坯件的性能，选定液压缸的材料为35号钢，机械预处理，然后进行淬火和回火。

液压缸内径D取140mm。

液压缸缸筒外径D1为164mm，材料选取为35号钢。

缸筒壁厚σ=12mm。

5.3 液压缸活塞杆

活塞杆的功能主要是滑动，因此经常采用H8/f7或者H8/h7配合来满足活塞杆的功能要求。活塞杆与筒壁的摩擦力是活塞杆运动的重要阻力，因此要将摩擦力控制在合适范围内。

活塞杆表面要镀铬20mm～30mm，材料选用实心杆45号钢，经过调质处理而成。表面镀铬主要是为了满足活塞杆外壁粗糙度的润滑效果，此外也可提升活塞杆的防锈性和耐磨性。

活塞杆速比Φ=2

活塞杆直径d=100mm。

5.4 水箱

水箱主要功能是液压缸与混凝土缸之间的连接，还承担着盛水功能。为了保证结构安全，持久耐用，水箱主要是用钢板焊接。水箱上面的盖板是活接，打开水箱顶板，可以监控水箱的水位变化，同时也可以对水箱进行清洗维护。水箱主要作用有以下几个方面：①隔离，以确保混凝土的质量，主要是为了防止液压缸中的液压油泄露到混凝土缸。②清洗作用，为了减少活塞和缸筒筒壁的磨损，对留存在混凝土缸壁残存的灰浆进行清洗。③冷却润滑，主要是冷却运动中产生的热量，并润滑活塞杆、混凝土缸橡胶活塞、活塞杆密封部位。

水箱尺寸为：高度H=500mm，宽度B=400mm，长度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蚀性的无缝钢管，保证其内部光滑，所以选择45Mn2，其硬度高、耐磨性好，保证其工作可靠。

混凝土缸由内径d=200mm，外径D=220mm的无缝钢管制成，为提高混凝土缸的耐磨性和耐腐蚀性，那么需要对混凝土缸内部镀厚度为0.2mm～0.3mm的硬铬，从而增加其寿命，一般可以泵送2 000m3～5 000m3的泵送量。行程为1 800mm。混凝土缸总长2 030mm。

通过对混凝土输送泵HBT80/1813泵送机构的结果研究，对于混凝土泵的性能有了更加深入的了解，对于HBT80/1813泵送机构的泵送性能及其使用中的优缺点有了更加可靠的依据，为日后泵送机构的深入研究提供基本的理论依据。

通过本章的研究，得出混凝土泵的主要参数如下：

液压缸的工作压力：35Mpa

液压缸的内径×行程：Φ140mm×1800mm

液压缸的壁厚：12mm

活塞杆直径：100mm

水箱：高度H=500mm，宽度B=400mm，长度A=800mm

混凝土缸的内径×行程：Φ200mm×1 800mm

混凝土缸的壁厚：10mm

6 结束语

本次以高层混凝土泵送机构的结构进行研究，详细调研了混凝土泵的现状、发展趋势，分析了高层混凝土泵送机构的组成和工作原理，基于高层混凝土泵送系统设计技术指标，完成高层混凝土泵送机构的结构研究。为混凝土泵的设计、研发、使用、维修和保养提供有价值的参考，最大程度发挥混凝土泵的使用价值、提高经济效益。