某混凝土泵車泵送系統(tǒng)設計

某混凝土泵車泵送系統(tǒng)設計,混凝土泵,車泵送,系統(tǒng),設計 畢業(yè)設計（論文）中期報告題目： 某混凝土泵車泵送系統(tǒng)設計2019年03月24日1. 設計（論文）進展狀況圖1混凝土泵車泵送系統(tǒng)總設計 隨著我國基礎設施建設、礦山、房地產項目等的大力進行，混凝土的澆注量、澆注高度、澆注速度要求越來越高?；炷帘密嚤盟拖到y(tǒng)廣泛應用于建筑業(yè)中的混凝土輸送，特別是大型施工工地輸送混凝土作業(yè)，可大大減少由人工運送造成的繁重的體力勞動，極大地提高了工作效率。隨著大型施工的興起，對混凝土的攪拌運輸，要求實現機械化的需要，液壓技術的應用在混凝土輸送機械化的實現過程中起到了重要的作用?；炷帘密嚤盟蜋C構正是基于以上要求應運而生。要求愈加“苛刻”，對混凝土泵車泵送系統(tǒng)的各項參數要求也越來越高，泵送能力是混泥土輸送泵的主要參數，泵送系統(tǒng)的優(yōu)劣直接決定混凝土泵車泵送系統(tǒng)的性能。 本篇論文會對國內混凝土泵車泵送系統(tǒng)的歷來的情況進行一個簡要的概述，而且加上了混凝土泵車的總布置工作的理念簡述，綜述國內外混凝土泵車泵送系統(tǒng)的性能分析發(fā)展情況后，也綜合了它的裝置構造是如何設計概念。論文中，做好了混凝土泵車泵送系統(tǒng)構造與設計的方案，對混凝土泵車泵送系統(tǒng)裝置的參數進行設計，性能進行分析，校對其強度，分析其運動，混凝土泵車泵送系統(tǒng)的總布置與性能分析的每個機械構造和尺寸分別得到確認和完善。1.1 課題研究的意義最近幾年來，中國的混凝土泵車已經取得了很大的成績，對泵車泵送系統(tǒng)的要求也越來越高。混凝土泵車廣泛應用于建筑業(yè)中的混凝土輸送，特別是大型施工工地輸送混凝土作業(yè)，可大大減少由人工運送造成的繁重的體力勞動，極大地提高了工作效率。隨著大型施工的興起，對混凝土的攪拌運輸，要求實現機械化的需要，液壓技術的應用在混凝土輸送機械化的實現過程中起到了重要的作用。在我們的國家，混凝土泵車泵送系統(tǒng)的研究和應用起步雖然晚于西方歐美等發(fā)達國家，但近年來的發(fā)展得非常迅速。本次設計主要是將他們學到的知識與輔助材質結合起來運用到設計中，大大的鞏固以及深化了所學知識，掌握機械系統(tǒng)設計計算的一般過程和方法，確定正確合理的執(zhí)行機制，使用標準機械元件，熟練使用機械基本回路構成滿足基本性能要求的 機械系統(tǒng)管理。設計過程中最重要的是繪圖。這不僅可以清楚地顯示設計的內容，而且還能干體現知識是否被充分理解掌握。還是需要大力發(fā)展機械行業(yè)才能夠使得我國的生產力得到提高，我國的綜合國力也與此行業(yè)的發(fā)展有著重大的關系。在這個日新月異的社會當中，研究發(fā)展才是進步的墊腳石。2.2 混凝土泵車泵送系統(tǒng)的方案設計方案1：采用活塞式混凝土泵泵送系統(tǒng) 活塞式混凝土泵是應用最早的一種混凝土泵產品。這種泵的泵送壓力較高，輸送距離較遠，而且易于控制，所以應用最廣泛。活塞式混凝土泵是靠活塞在缸內往復運動，在分配閥的配合下完成混凝土的吸入和排出。從傳動裝置上可分為： 機械式,最早的混凝土泵采用曲柄活塞式，由動力裝置帶動曲柄活塞（柱塞）往返運動將混凝土送出。隨液壓技術的發(fā)展已逐步被液壓式取代。液壓式,根據液壓介質的不同又分為油壓式和水壓式兩種。水壓式目前還不多見，所以通常稱為“液壓”的就是指油壓式混凝土泵。這種混凝土泵功率大，震動小、排量大、運輸距離遠，可做到無極調節(jié)，泵的活塞可逆向動作，將輸送管中將要堵塞的混凝土拌合物吸回混凝土缸，以減少堵賽的可能性。 圖2活塞式混凝土泵泵送系統(tǒng)原理圖1料斗 2，5 液壓缸 3 輸送柱塞缸 4洗滌室 6混泥土泵柱塞方案2：采用擠壓式混凝土泵送系統(tǒng)擠壓式混凝土泵的作用原理與擠牙膏的過程相似。這種泵的泵室內有橡膠管和滾輪架，當滾輪架轉動時將橡膠管內的混凝土壓出，它特別適宜于小石子混凝土急砂漿的泵送。 圖3擠壓式混凝土泵送系統(tǒng)原理圖1泵室 2橡膠軟管 3吸入管 4回轉滾輪 5導管 6料斗7滾輪架方案3：采用壓縮空氣輸送罐泵送系統(tǒng) 它利用壓縮空氣對貯料罐內混凝土吹壓，進行間斷輸送，壓縮空氣輸送罐的操作順序是：先打開罐的上蓋，裝入混凝土后再將上蓋壓緊，打開氣閥向罐內輸入壓縮空氣，當用于顯示罐內壓力的壓力表達到額定的壓力值時，關閉氣閥并開始送混凝土。壓送后將罐內的剩余壓力全部泄放掉，然后再打開上蓋，重復進行泵送。此種系統(tǒng)使用繁瑣而且對壓縮空氣輸送罐使用成本高，所以不考慮此種系統(tǒng)。 根據混凝土泵車泵送系統(tǒng)的移動方式又可以分為:固定式、拖掛式和自行式。 （1）固定式 就是固定式系原始式，多由電機驅動，適用于工程量較大、移動較少的場合。（2）拖掛式 拖掛式混凝土泵是把泵安裝在帶有車輪的簡單底架上，既能在施工現場方便地移動，又能在道路上拖運。 （3）自行式自行式混凝土泵是把泵安裝在汽車底盤上。車載式混凝土泵移動方便，機動靈活，到新工作地點不需進行準備即可進行澆筑?；炷帘密囀瞧嚒⒒炷帘眉安剂蠗U的組合體。機動性能好，可縮短施工的輔助時間，節(jié)省勞動力，提高生產率和降低工程成本。但受施工現場工地條件和道路的限制。圖4混凝土泵車泵送系統(tǒng)設計-結構簡圖通過以上對混凝土泵車泵送系統(tǒng)的方案比較以及對混凝土泵車泵送系統(tǒng)的移動方式的分類，采用液壓活塞式泵送系統(tǒng)。3 混凝土泵車泵送系統(tǒng)各機構設計基本的參考數據是混凝土泵車泵送系統(tǒng)的基本技術數據，它是按照混凝土泵車泵送系統(tǒng)的使用以及構造種類規(guī)定的。它反映出了混凝土泵車泵送系統(tǒng)的工作能力以及特點，基本上決定了混凝土泵車泵送系統(tǒng)的輪廓尺寸大小以及主體總質量等。3.1混凝土泵車的液壓系統(tǒng)設計一般混凝土泵車的工作機構是由泵送機構、S閥及料斗等攪拌裝置組成，因而液壓式混凝土泵的液壓系統(tǒng)同樣也包括這三個工作機構：泵送機構回路即主油路系統(tǒng)、S閥油路系統(tǒng)及攪拌油路系統(tǒng)。有些混凝土泵的清洗系統(tǒng)也采用液壓傳動，因而液壓系統(tǒng)中還可能包括清洗系統(tǒng)。液壓系統(tǒng)（含控制裝置）應具有以下功能。（1）混凝土泵送油缸（主缸）應能同步交替地進行推送和抽吸兩種工況；（2）泵送時，兩主油缸活塞行程不變，但當混凝土的坍落度有所不同時，活塞行程應可調；（3）應確?；炷粮着cS分配閥有良好的配合；（4）主缸與閥缸應具有可靠的自動換向功能，一確保泵送自動循環(huán)；（5）攪拌系統(tǒng)遇超常阻力時，應具有自動反轉功能，以防攪拌葉片卡死折斷；（6）主油路系統(tǒng)應具有恒功率功能，以防止過載；（7）主缸、閥缸應有良好的換向功能及換向沖擊的控制方式；（8）液壓系統(tǒng)散熱條件應該良好，以確保工作溫度不至于太高；（9）主油路系統(tǒng)遇超常阻力時應具有自動反泵功能，以便利排堵，預防堵管；（10）攪拌油路轉速應可調，當主回路采用大流量時選高速，采用小流量時則可以選用低速。3.2 混凝土泵液壓系統(tǒng)總體分析圖5 液壓系統(tǒng)圖由于混凝土泵的工作原理及其結構形式的不同，致使其液壓系統(tǒng)也是多種多樣的。根據液壓系統(tǒng)工作方式的不同可分為：開式系統(tǒng)回路、閉式系統(tǒng)回路和混合系統(tǒng)回路。（1）開式系統(tǒng)回路開式系統(tǒng)是指主油泵從油箱吸入液壓油，經過一個循環(huán)后液壓油又回到油箱。其優(yōu)點是：油路系統(tǒng)簡單、成熟、產生的熱量小，且由于油箱本身可以散熱，因而散熱性能好。其缺點是：功率損失大、流量控制困難、換向沖擊大，且需安裝大容量的油箱。這種回路方式適用于中、小型泵的液壓。由于技術比較成熟，采用開式液壓系統(tǒng)的混凝土泵比較多。它的具體組成形式是油箱液壓泵液壓缸油箱的開式循環(huán)。（2）閉式系統(tǒng)回路所謂閉式系統(tǒng)是指液壓泵液壓缸自行封閉式循環(huán)。油箱中的冷油由補油液壓泵充入系統(tǒng)，系統(tǒng)中的熱油由系統(tǒng)中的低壓限壓閥釋放。這種特殊的回路，使補油泵的限定壓力與低壓閥的開啟壓力之間存在著復雜的關系。這種回路的優(yōu)點是效率高、油箱小、流量大且方向變換平穩(wěn)，適用于大功率系統(tǒng)。其主要的缺點為系統(tǒng)需增加補油系統(tǒng)，且產生的熱量大，散熱困難。從國外的市場動態(tài)來看，采用閉式系統(tǒng)的高壓大排量的混凝土泵在市場上占主導地位。在閉式回路系統(tǒng)中，還有閥控和泵控之分。閉式閥控系統(tǒng)可以局部改善開始系統(tǒng)的缺點，降低安裝空間和成本，但當方向閥換向時，和開式系統(tǒng)一樣還有較大的沖擊，所以一般安裝有蓄能器；閉式泵控系統(tǒng)則有效地克服了開式回路的固有局限性，換向沖擊小，實現了混凝土流量的連續(xù)調節(jié)。閉式系統(tǒng)中的幾大難題，如液壓沖擊、最高泵送速度降低、油溫過高、回油吸空等現象，是在混凝土泵設計時應該引起注意的地方。（3）混合系統(tǒng)回路現有的生產廠家綜合了開式系統(tǒng)和閉式系統(tǒng)的優(yōu)點，在開式系統(tǒng)中采用內部閉環(huán)控制的恒功率柱塞泵，有效地改善了開式系統(tǒng)的不足之處，使用這種系統(tǒng)的混凝土泵也比較多。3.3分配S閥的設計分配閥是混凝土泵的核心機構，也是最容易損壞的部分，它是位于集料斗、混凝土缸和輸送管三者之間，協(xié)調各部件動作的機構。分為蝶形分配閥、S型管閥、C形擺管閥、擺動裙閥。蝶形分配閥在料斗、工作缸、輸送管之間的通道上設置一個蝶形板，通過碟興辦的反動來改變混凝土的通道。優(yōu)點是結構簡單緊湊、閥室小、流道短、運動阻力小，使用壽命長，維修方便。但混凝土流道的截面變化較大，吸入或排出流道方向改變劇烈，有時會造成混凝土在閥內部堵塞的現象。（1）垂直軸式蝶形分配閥如下圖，是垂直軸式分配閥常見的結構形式。這種閥的閥板可以在水平方向翻轉，混凝土鞥的工作缸、閥、輸出口在同一水平面上。一般安裝于集料斗的下方，通過閥箱使混凝土缸與輸送管道連通，在回轉油缸作用下，蝶形閥的扎頒獎兩個缸口交替分別于集料斗和輸送管接通（接通集料斗的缸及行稀料；接通輸送管的缸進行排料）。這種分配閥的優(yōu)點是：由于閥芯是一塊薄板，它與閥體的接觸小，故砂漿不易卡塞在閥芯與閥座之間，使用壽命長、結構簡單、檢修方便，出料口不需用Y型管。（2）水平軸式蝶形閥如下圖所示，這種閥的閥板可以在垂直平面內翻轉，混凝土泵的工作缸和閥軸線在同一水平面上，但和輸送管相連接的閥的出口都在下部。（3）S管形閥對于雙缸活塞式混凝土泵，管閥口與兩個輸送缸口交替接通，管閥口對準哪個缸口時，哪個輸送港九進行排料而另一個輸送缸就從集料斗中吸料。優(yōu)點是流道形狀合理、沒有截面變化、泵送阻力小，從而使集料斗的高度大為降低，故便于混凝土攪拌運輸車向集料斗卸料，而且結構簡單、流道通暢、耐用、磨損后易于更換。由于沒有了輸送管口處的Y形管，所以不易堵塞。但是，管閥的擺動阻力大，擺動速度降低，影響了混凝土的吸入效率。 圖6 S閥的基本機構示意圖其擺動油缸可以設置在料斗的后方，也可以設置在料斗的前方。后置式擺動油缸利用擺動軸水平伸入料斗中與閥體連接，推動閥體擺動，但擺動軸與閥體連接形成的屏障會影響混凝土的流動，從而減低泵的吸入效率：前置式擺動油缸則去掉了擺動軸及其支撐、繃得稀料性能大為提高，而且安裝威脅方便。3.4 料斗機構的設計料斗又稱集料斗，其內部裝有攪拌裝置。它是混凝土泵的承料器，其主要作用如下：（1）混凝土輸送設備向混凝土泵供料的速度與混凝土泵輸送速度可能不完全一致，料斗可以起到中間調節(jié)的作用。（2）料斗中的攪拌裝置可以對混凝土進行二次攪拌，減小混凝土的離析現象，并改善混凝土的可泵性。（3）攪拌裝置螺旋布置的攪拌葉片還起到向分配閥和混凝土缸喂料的作用，提高混凝土泵的吸入效率。料斗如圖所示: 圖7 料斗的結構示意圖（1）料斗箱的設計料斗箱體主要由料斗體、防濺板、方格網和料斗門等四部分組成。料斗箱體由鋼板焊接而成，前壁與輸送管道相連，后壁與混凝土缸連通，側壁通常安裝攪拌軸。當混凝土泵開始工作時要將防濺板立起來，以防止混凝土砂漿的飛濺，混凝土泵停止工作后，要將防濺板放倒。方格網的作用是防止混凝土砂漿中的過大的集料或雜物進入料斗箱體，以避免泵送故障。為便于混凝土的拌合以及泵送后的清洗，料斗箱體內壁與回轉部件（攪拌葉片及搖管）相關的部位，應做成回轉曲面形，回轉中心若能重回，則使混凝土在拌合過程中不是被推向斗壁，而是被向上推去，便于集料。各曲面和平面間應以大圓角相連，兩端成球狀或錐臺形，以防止出現積料現象。圓滑的斗壁對采用搖管式分配閥的泵機尤為重要，由于料斗內設置有搖管，使攪拌葉片難于布置。而搖管在內壁圓滑的料斗里擺動，與搖管下的刮板一起，能使拌合物產生所謂的“浴缸”效應，也能避免積料現象。料斗箱體中部的下側有兩個方形管道，與混凝土分配閥的吸料口連接。大的出料口，可改善分配閥的吸入性能及排除堵塞的現象，一提高吸入效率。當采用側面吸料的分配閥時，出料口較高，料斗箱體底部易出現積料現象，應將料斗箱體底部做成向出料口傾斜的形式，通過拌合物的自流提高積料性能。除此之外，在料斗箱體底部還應開設一定口徑的卸料口，用于排出料斗箱體內的殘余混凝土和清洗料斗箱體時的排水，并為更換斗內的易損件工作提供方便。由于卸料口活門設在底部，手動操作不便，亦可采用液壓缸驅動的活門。為便于混凝土攪拌輸送車直接卸料，料斗口離地高度下應超過1.4m。其容量大小將因泵機和排量大小有所不同，排量大，容量亦應大些。由于料斗容量的增加，雖然增大了攪拌負荷，卻提高了拌合物的均勻性和一致性。料斗應有良好的接近性能，以便于供料及對料斗內混凝土深度與易損件磨損情況進行觀察。斗口擴度需保證至少有兩臺攪拌輸送車能同時供料，以節(jié)省卸料的換接時間。另外，由于混凝土缸從料斗箱體里吸料是通過混凝土拌合物的重力及缸內的負壓來實現的，而這些因素與混凝土深度直接相關，即料斗箱體里的混凝土越深，活塞的吸力越大，吸入率越高。所以，料斗箱體應有足夠的深度，同時還應在泵送作業(yè)中隨時監(jiān)視料斗箱體內不斷變化的混凝土深度，防止吸空現象的發(fā)生。為使硬性混凝土亦能順利泵送，在料斗箱體口設有方格網，它用扁鋼和圓鋼焊成，在完成泵送的同時也提高了混凝土缸的吸入效率。方格網孔的大小是有規(guī)定的，以防止混凝土中超標粒徑集料或其他雜物進入料斗。設計料斗時還應考慮防止空氣被吸入混凝土缸內，降低吸入效率，但由此而采取的一些措施，可能回加劇混凝土的分層離析現象。傳輸動力裝置是將動力傳遞給工作設備，是混凝土泵車泵送系統(tǒng) 的最為重要的組成部分。保持準確的傳輸動力比，穩(wěn)定可靠，工作效率高，是選用傳輸動力種類的重要標準。4.1 軸的結構設計 1.設出軸的材質按照相關引用書本表格61設出45號鋼，調質。2.最小軸徑的預設按照相關引用書本表格62，取105，根據公式式子里， 軸的轉速 ，940r/min 軸傳遞的功率 , 1.47kw 算出截面處的軸的直徑 把數據代到式子算出： =112.2mm輸出軸的最小直徑是按照聯(lián)軸器處軸的直徑，為了使所選的軸的直徑 與聯(lián)軸器的孔徑相適應，故需同時設得數據聯(lián)軸器的型號。聯(lián)軸器的計算轉距，找到表格153，考慮到轉距變化很小，故取Ka=1.3，則按照計算轉距應小于聯(lián)軸器公稱轉矩的條件，查標準手冊（GB5843-86）設出YL4型凸緣聯(lián)軸器，半聯(lián)軸器的孔徑=22mm，故取 =22mm，半聯(lián)軸器的長度L=52mm。3.根據軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度擬訂軸上零件的裝配方案：本題的裝配方案已經在前面分析比較，現設出請參請參見圖的裝配方案。1) 為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位要求，1-2軸段右端制 出一軸肩，故取=28mm，左端用軸端擋定位，按軸端直徑 取擋圈直徑D=30mm，半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度=52mm,保證軸端擋圈只壓在半聯(lián)軸器上，而不壓在軸的端面上，故1-2段的長度應比略短一些，故取=50mm. 2) 初步選擇滾動軸承，因軸承同時受有徑向力和軸向力的作用，故設出單列圓錐滾子軸承，參照工作要求并根據 =28mm，由軸承產品目錄中初步設得數據標準精度級的單列圓錐滾子軸承30207，其尺寸為dDT=357218.25mm，故=35mm。 3) 已求得蝸桿喉部齒頂圓直徑=45mm，最大齒頂圓直徑=53.8mm，蝸桿螺紋部分長度L=59mm，蝸桿齒寬=53mm，所以取=68mm，=53.8mm，=45mm，=42mm。 4) 軸承端蓋的總寬度為20mm(由減速器及軸承端蓋的結構設計而定)。根據軸承端蓋的裝拆及便于對軸承添加潤滑脂的要求，取端蓋的外端面與半聯(lián)軸的右端面間的距離l=20 mm，故取=40mm. 5) 為避免蝸輪與箱體內壁干涉，應取箱體內壁凸臺之間距離略大于蝸輪的最大直徑，取內壁距離=175mm考慮到箱體的鑄造誤差，在確定滾動軸承位置時，應距箱體內壁一段距離，S，取S=8mm（請參請參見圖）。 6）在3-4和7-8軸段應各裝一個濺油輪，形狀請參請參見圖，取其長度L=27.75mm。 所以，可求得： mm， 33.75mm 至此，已初步確定了軸的各段直徑和長度。4 軸上零件的周向定位； 半聯(lián)軸器與軸的周向定位均采用平健聯(lián)接。按由手冊找到并設得平鍵截面為mm(GBT1095-1979)，鍵槽用鍵 槽銑刀加工，長為45mm(標準鍵長見GBT1096-1979)，半聯(lián)軸器與軸的配合為H7k6。滾動軸承與軸的周向定位是借過渡配合來保證的，此處選軸的直徑尺寸公差為m6。4.2 鍵聯(lián)接的強度校核按照相關引用書本表格81 設出普通平鍵：87mm， 取L45mm。 按照相關引用書本表格87 找到并設得，鍵的工作長度lLb45837mm， 鍵的工作高度k3mm。 按照相關引用書本表格88 找到并設得，鍵聯(lián)接的許用壓力 ， 所以，所選平鍵合適。2.存在問題及解決措施 在設計總裝配圖時對結構的了解不夠詳細，有時畫好了感覺三視圖對不上，查閱資料，視頻以保證設計的完成3.后期工作安排 (1)10周：對所確定的實施方案進行全面的,系統(tǒng)的設計與分析(2)11周：修改完善裝配圖(3)12周：完善說明書，完成畢業(yè)設計的其余部分(4)13周：完成論文的錄入排版，準備答辯(5)14周：制作答辯PPT(6)15周：畢業(yè)答辯裝訂論文。 指導教師簽字： 年 月 日