混凝土拖泵整体设计及其机架系统设计

摘要JHTB70C商品混凝土拖泵整体设计及其机架系统设计是本论文的中心内容，混凝土拖泵是商品混凝土运输、浇筑施工的主要设备之一。本文是以混凝土拖泵为研究对象，对JHTB70C商品混凝土拖泵的整体以及机架系统进行设计，设计的主要内容如下：1.液压系统设计与参数计算、转动轴承的计算；2.总体设计部分，以及托式混凝土泵的车架和外部框架的连接设计；3.导向装置、牵引装置的设计和外罩的设计。设计的同时要对液压系统的工作原理理解，还要能够明白整个拖泵系统的工作原理，以及各个部件的作用。本设计主要是在环保的基础上设计的，所以商品混凝土拖泵在现在的各个施工现场都被广泛使用，未来也有很广阔的发展空间。商品混凝土拖泵的设计很符合现在的现在建筑行业的需求，并且拖泵的高出口压力能将混凝土输送到很高的楼层，所以拖泵应用范围很广阔。这个混凝土拖泵的各个部件的设计都经过严格的考虑，最终的系统设计很成功。关键词：混凝土拖泵、液压系统、导向装置、牵引装置、外罩。AbstractTheJHTB70Cconcreteproductsdragwholedesignanditsframepumpsystemdesignisthecorecontentofthispaper,Concretepumpisdraggedtheready-mixedconcretetransportation,castingoneofthemainequipmentforconstruction.ThispaperisgoingtodragtheconcretepumpastheresearchobjectanddesigntheoverallandaframepumpsystemofJHTB70Cconcreteproductstodrag.Designofthemaincontentasfollows:1.Hydraulicsystemdesignandparametercalculation,therotationofthebearingcomputation;2.Theoveralldesignpart,concretepumptypeandtheframeandtheframeoftheexternalconnectiondesign;Orientationdevice,tractiondevicedesignandthedesignofthecover.Whiledesigningweneedtounderstandtheworkingprincipleofthehydraulicsystem,thewholedragpumpsystemworkingprincipleandthefunctionofeachcomponent.Thisdesignismainlythebasisofenvironmentalprotectionofthedesign,sotheconcretepumpineachnowdragtheconstructionsiteiswidelyused,thefutureisverywidedevelopmentspace..Concreteproductsdragpumpdesignnowveryaccordwithdemandoftheconstructionindustry,now,anddragofthepumppressurecanbehighexportwillbesenttothehigherconcretefloor,sodragrangeisverywideapplicationpump.Theconcretepumppartsofdragthedesignhavebeenstrictlyconsideration,thesystemdesignisverysuccessful.Keywords:Concretepump,Hydraulicsystem,Dragguidedevice,Draughtdevice,Outergarment.

目录第一章绪论 11.1 概述 11.2 混凝土泵的发展概况和发展趋势 21.2.1混凝土泵的发展概况 21.2.2混凝土泵的发展趋势 51.3 本课题研究内容及意义 91.3.1本课题研究的内容 91.4.2本课题研究的意义 10第二章泵的原理 122.1混凝土泵的类型和基本结构 122.2混凝土泵的工作原理 142.3混凝土泵分配阀 152.4液压系统 17第三章混凝土泵主参数的设计计算 193.1混凝土泵的设计要求 193.1.1混凝土泵的技术特性 193.1.2各执行元件的动作顺序要求 193.1.3混凝土泵的工作环境 193.1.4混凝土泵的基本性能要求 193.2混凝土泵的工况分析 203.2.1泵送阻力计算 203.2.2搅拌阻力计算 223.2.3摆动阻力计算 223.3系统主要参数的确定 233.3.1系统工作压力的确定 233.3.2计算液压执行元件的主要几何参数 23第四章滚动轴承及丝杠的设计计算 294.1滚动轴承的选择设计计算 294.1.1滚动轴承的主要类型、性能及特点 294.1.2滚动轴承的选择 294.1.3单向推力球轴承的设计计算 304.2滑动螺旋传动的选择设计计算 354.2.1滑动螺旋传动的螺纹基本尺寸和精度要求 354.2.2丝杠的设计计算 35第五章泵送混凝土技术经济分析 40第六章结论 41附录一附录二JHTB70C商品混凝土拖泵整体设计及其机架系统设计绪论概述在建筑行业的混凝土施工过程中，混凝土机械需求量很大，广泛应用于工业、民用建筑、国防设施等工程建设中。在工业发达国家，混凝土机械生产的先进程度标志一个国家制造业水平。改革开放以来，随着我国经济的发展，城市化进程加快，建筑业的步伐加快，使得混凝土机械总量迅速增加，我国使用着世界上数量最多的泵送混凝土系统，其中包括一定数量的固定泵站和为数众多的混凝土泵。因此，我国泵送混凝土在混凝土工程量中占的比例和混凝土泵送技术己接近世界先进水平。混凝土的现场输送和浇注是一项繁重的、关键的工作，它要求迅速、及时，并且保证质量以及减少劳动消耗，从而在保证工程要求的条件下降低工程造价。尤其是对于一些混凝土量很大的大型钢筋混凝土建筑物，例如:大型设备基础、地下工程和高层建筑等，如何正确选择混凝土运输工具和浇筑方法就更为重要，它往往能决定工期长短和劳动量消耗。利用混凝土泵输送和浇注混凝土，具有一系列的优点，受到人们的高度重视，混凝土泵是通过管道依靠压力连续输送混凝土的现代化施工设备，它能一次连续地完成水平运输和垂直运输，传输距离长、输送排量大，二三百米的高层建筑可以一泵到顶，上万立方米的大型基础也能在短时间内浇筑完毕，具有效率高、劳力省、费用低的显著优点，是现有混凝土输送设备中比较理想的一种。混凝土拌和物生产与泵送施工相结合，利用混凝土搅拌输送车进行中间运送，可实现混凝土的连续泵送和浇注。因此，混凝土泵浇筑混凝土以其高效率、高质量、低成本，越来越赢得建筑行业的青睐。我国对混凝土泵的发展十分重视，自动化及高科技混凝土泵均处在发展和研制阶段。并在此基础上深入的开展混凝土泵排量测量系统和智能化控制的方法研究。对混凝土泵的排量进行实时计量、工作状态进行监测和故障检测等，进一步完善混凝土泵的功能，开发高性能的混凝土泵，是目前要研究的主要课题。混凝土泵的发展概况和发展趋势混凝土泵的发展概况混凝土泵送技术最开始是从国外发展起来的，德国是混凝土泵的创始国。1907年德国就开始研究混凝土泵，并且取得了专利权，制造出世界上第一台混凝土泵。1927年德国的弗利茨。海尔(FritzHell)设计出了一种新型混凝土泵，并第一次获得了应用。1930年，德国又制造了立式单缸球阀活塞泵，如图1.1所示。这种泵由曲柄和摇杆传动，由于是立式单缸，因而工作性能较差。此后，荷兰人库依曼((J.C.Kooyman)在上述的基础上进行了重大改进，在1932年成功的将立式缸改为卧式缸，设计制造了库依曼型混凝土泵，如图1.2所示。这种泵有一个卧式缸及两个由连杆操纵联动的旋转阀组成，它成功的解决了混凝土泵的构造原理问题，大大提高了泵的工作可靠性。1932年前苏联列宁格勒工业大学还制造了双缸隔膜式混凝土泵，曾在莫斯科运河工程中应用，由于存在许多缺点，未能得到进一步的发展。在库依曼型混凝土泵的基础上，30年代荷兰、英国、德国、法国、前苏联、美国都曾陆续制造了各种卧式缸的机械活塞泵，在混凝土工程施工中亦开始陆续得到应用，但直至第二次世界大战，混凝土泵仍处于小规模的试用阶段。第二次世界大战之后，各国陆续开展经济恢复工作，建筑工程规模日益扩大，机械式混凝土泵销路较好，应用日渐增多。50年代中期，德国的托克里特(Torkret)公司首先发展了用水作为工作液体的液压泵，使混凝土泵进入了一个新的发展阶段。1959年，德国的施维英(Schwing)公司生产了第一台全液压的混凝土泵，用油作为工作液体驱动活塞和阀门。60年代中期又研制出了混凝土泵车，将混凝土泵安装在汽车底盘上或专用车辆上，把混凝土的输送与浇注工序结合在一起，这样即省了时间和劳动力，减轻了工人劳动强度，又能保证施工质量，减少成品混凝土的损耗。此外，在泵车臂架活动范围内可以任意改变浇注位置，而不需要在现场临时铺设管道，提高了劳动效率。目前，欧美国家混凝土泵车发展较快，许多关键性技术也得到了较好的解决。如：1．泵体本身的分配阀不断完善和创新，阀门的密封性和通畅性得到了进一步提高，且结构日趋简单。现在普遍采用的是管型分配阀和闸板式分配阀。2．耐磨材料由原来的耐磨焊条堆焊发展到现在的硬质合金，寿命达到世界先进水平。3．当泵送堵管发生时，主液压传动系统可自动防止过载，并控制分配阀换向，使机器实现反泵动作，消除堵塞；搅拌系统也可实现卡料反转，消除料斗的卡料现象。4．电器控制从传统的继电器控制到现在的PLC控制，控制系统更加可靠、精细，易于操作。5．应用了高效泵送剂，提高了混凝土的流动性和可泵性，在不降低混凝土性能的情况下，大大地改善了混凝土的泵送效果。6．商品混凝土的发展，混凝土搅拌车的配套使用，使质量可靠的混凝土得到均衡地供应，从而保证了连续泵送的工作条件。而各种形式的布料装置的出现，解决了混凝土的布料问题，扩大了混凝土泵的使用范围。德国是世界上混凝土泵车的最大生产国，拥有一批规模大、技术水平高的混凝土泵车制造企业，包括施维英(Schwing)、普茨迈斯特(Putzmeister)、埃尔巴(El-ba)等公司。美国是继德国之后发展混凝土泵车最早的国家之一，亦拥有不少混凝土泵车制造企业，如罗斯(Rose)、伊利((Erie)、霍内(Hormet)等。美国除注重混凝土泵车制造业的发展外，对混凝土泵送技术的研究也十分重视，成立了美国混凝土协会(ACI)304委员会，在研究泵送技术的基础上制定了一系列指导混凝土泵送施工的文件、法规、标淮等，使美国混凝土泵车使用十分普及。日本泵送混凝土起步较晚，但发展很迅速。目前，日本拥有一批大型混凝土泵制造企业，如三菱重工、石川岛播磨重工、极东开发、新泻铁工所等。意大利的混凝土泵发展也很快，生产混凝土泵车的厂家主要有华星顿(Worthington)公司、西费(CIFA)公司、迅猛公司(Sermac)、里根(Rigel)公司等。我国于20世纪50年代开始从国外引进混凝土泵车。60年代初，上海重型机械厂生产了仿苏C-284型排量为40m3/h的固定式混凝土泵，生产中虽是有应用，但未能推广。70年代初，原一机部建筑机械研究所与沈阳振捣器厂参照前联邦德国施维英公司的BPA-8型样机，合作开发了HB-8型固定式活塞混凝土泵，并于1973年通过技术鉴定。这是一种单缸混凝土泵，采用球形分配阀，工作效率较低。后来，国家建委建设机械研究所又与湖南常德机械厂合作，于1978年6月研制成功HB-15型油压式混凝土泵。与此同时，电力工业部水电局夹江水工机械厂参照日本7005-1型混凝土泵研制成HB-30型混凝土泵。该泵采用双缸液压泵送系统，分配阀为垂直轴蝶型结构，并于1981年通过技术鉴定。此外，冶金部第一冶金建设公司研究所于1979年开发了HB-12型混凝土泵。同期，北京市建设研究所与北京建筑机械修造厂、北京市橡胶二厂和六厂协作，与1978年试制成功HBJ-30型挤压式混凝土泵，并在实际工程中加以应用。由此可知，我国从70年代开始，对各种型式的混凝土泵进行了研制，有的已通过技术鉴定，有的己小量生产，并开始用于实际工程施工。20世纪80年代中期我国大量从国外引进较先进的混凝土设备，国产混凝土泵技术水平有了较大的提高。在1987年，建设部再次组织沈阳工程机械厂从德国普茨迈斯特公司引进BSA1406型混凝土泵送技术，并在此基础上设计了一种HBT60型拖式混凝土泵，1989年通过鉴定。这种混凝土泵采用S型管阀，混凝土输送量为60m3/h，输送压力10.6MPa，在实际生产中获得的广泛的应用。目前，我国混凝土泵车生产制造企业有十余家，生产能力主要集中在三一重工、湖北建机、辽宁海诺、上海普茨迈斯特、安徽星马、中联重科等几个企业，产量约占全行业的90%以上。最近几年，混凝土泵车产销量正以成倍的速度增长。1.2.2混凝土泵的发展趋势1.国外混凝土泵的发展趋势[5][8]国外混凝土泵的发展，大体上经历的演变过程如图1.3所示。(1)．混凝土泵高压大排量化世界上由于人口增加和大城市地价昂贵，建筑物向高层和超高层的方向发展。我国改革开放以来，经济得到了飞速的发展，城市建设和国家基础建设日新月异。为了满足更远更高距离的混凝土输送和建筑物施工进程的需要，混凝土泵向高输送压力和大排量方向发展。目前国内三一重工的HBT80C泵，最高泵送压力可达18.9MPa；中联建设产业公司生产的HBT125泵，最大排量为125m3/h，最大泵送压力为21.5MPa。(2)．液压系统集成化、多功能化，电器控制系统智能化现在，大多数公司生产的混凝土泵，液压系统都是采用集成的液压阀块，并且功能增多，如增加了高低压自动切换功能。液压系统向可靠、节能、低冲击、低噪音方向发展。系统中加入诸多传感器，电吉林大学硕士研究生学位论文器系统采用PLC或计算机控制，人机对话界面好，有的系统带有故障诊断功能。(3)．长臂架混凝土泵车混凝土泵车在我国已经普遍使用。它具有移动方便、机动灵活，到达施工地点无需大量的准备工作即可开始工作，而且可将混凝土浇筑到任何地点。混凝土泵送液压系统的平稳性已成为制约臂架向更长更高方向发展的一个重要因素。目前普茨迈斯特（Putzmeister）公司臂架长度达到64米，排量达到280m3/h(4)．符合国际潮流，注意生产环保产品例如采用低噪音、低排放、低油耗的发动机、低噪音的油泵，分配阀柔和换向以减小冲击。混凝土泵的输送能力向两极发展,主要向高压、大排量发展例如施维英的主导产品BP4000、普茨迈斯特公司的BSA2110,这两种混凝土泵的最大输送量超过100m3/h,最大输送压力为16MPa。可以适应绝大多数的施工工程使用。施维英产品最大输送量可达160m3/h,普茨迈斯特公司的最大输送量可达150m3/h。如果订货有特殊要求还可以更高。但是混凝土泵的大型化发展是有限度的。这主要受发动机功率、主油泵排量制约,受结构和外形尺寸限制,同时超大排量的输送泵还受混凝土供应的影响,不论是搅拌速度还是运输速度都不能满足排量要求,而使混凝土泵工作能力不能完全发挥,造成浪费。(5)小批量、多品种适应用户要求即使是年产近千台的大公司也不是只限于几种产品。而是根据用户要求在压力、排量、发动机种类、附属功能等各项参数上进行“灵活生产”,甚至可以保证任意两台产品都不完全相同。这种柔性生产需要生产者拥有更多的技术储备,更高效的生产组织管理。（6）液压系统自成一派,不断完善普茨迈斯特公司作为闭式系统的代表,坚持采用闭式系统,不断地发展和完善控制功能,使混凝土泵工作更精细更可靠。坚持采用电开关换向,独立的摆动油缸控制系统,把技术特点放在主油泵排量控制上。而施维英公司作为开式系统的带头人,坚持自己特色,为解决大流量下的系统发热损失,为了减小冲击,自行设计了大通径换向阀,坚持采用液压行程换向,技术特点放在换向协调匹配上。综上所述，国外混凝土泵车向智能化、多功能化、大型兼小型化的方向发展。对布料杆操作采用新技术，如无线遥控技术、计算机控制技术、电控比例技术、负荷传感器技术等。2.国内拖泵的技术现状和趋势[5-7]在国内，根据《散装水泥发展“十五”规划》发展目标要求，直辖市、省会城市、沿海开放城市和旅游城市要积极发展预拌混凝土，2003年底起，禁止在城区现场搅拌混凝土，其它城市2005年底起，禁止在城区现场搅拌混凝土。到2005年，预拌混凝土生产能力达到3亿立方米以上，预拌混凝土占混凝土浇注总量的比例达到20%，其中大中城市要达到50%以上。这给混凝土机械行业提供了巨大的发展前景。混凝土泵送技术呈现以下发展趋势:(1)混凝土泵的发展，大体上经历了从活塞式到挤压式再到活塞式，从机械式到液压式，从固定式到拖式再到汽车式的演变过程。目前，液压活塞式混凝土泵己成为我国混凝土泵发展的主流。(2)混凝土泵产品的品种由单一型产品向系列化、多样化方向发展，企业的生产规模不断随市场调整。(3)混凝土泵多用于输送坍落度较大的混凝土，这样泵送效率较高，但用水量较大，如养护不好，易产生收缩裂缝，强度也低，因此现在正趋向于减小坍落度的方向发展。(4)由于采用国际配套、全球采购的方针，使我国混凝土机械的性能和质量上了一个新的台阶。(5)混凝土泵向提高其工作可靠性和效率方向发展。主要是用耐磨的高强度钢材，改进阀门系统，简单操作，保证机械长时间运转不发生故障。同时将更注重降低能耗、降低噪声、降低污染，提高产品安全性、舒适性、维护和使用经济性。(6)商品混凝土成套设备的配套产品以及能够满足用户特殊要求的产品将会在以后得到较大发展。如砂石预处理设备、残余混凝土清洗回收装置、高性能混凝土搅拌设备、冷搅拌和热搅拌的混凝土搅拌站、长臂架泵车等。(7)各生产企业在提高产品的可靠性方面也做了不少的工作，例如在混凝土坍落度控制要求比较严的场合，搅拌站都配有砂石含水率测定系统，可以自动调节水、砂比例，以保证混凝土质量。混凝土泵和臂架式混凝土泵车一般配置了有线遥控或无线遥控，以有效的掌握混凝土搅拌运输车的运行，有的商品混凝土供应站还配备了GPS系统。(8)混凝土泵随车排量实时计量系统和智能化监控系统等方面，将成为下一代混凝土泵或泵车的标志性功能。自1993、1994年基建高峰期之后,国内有几十家企业开始生产混凝土泵,但到今天,只有十几家厂家的年产量能超过25台。竞争激烈的市场迫使主要生产厂家千方百计地采用国际上先进的混凝土泵技术,以便在竞争中占据有利地位。对于使用者来说泵本身的技术含量不易掌握,而更注意混凝土泵的可靠性以及对混凝土的适应性。因此混凝土适应性和泵送可靠性才是国产混凝土泵技术上最优先考虑的问题。3.国内混凝土泵目前存在的一些问题：（1）布料杆的技术含量较高，几乎都依赖进口，只有数量很少的生产厂家掌握布料杆的生产制造技术；（2）大部分企业仅仅停留在进行技术引进消化吸收和二次开发水平上，缺乏产品的进一步创新。纵观国内混凝土泵车行业产品技术状况，基本上还是靠国外厂家配套，国内组装而发展起来的产品。相当一部分厂家由于自身技术水平的限制，产品更新和开发滞后，产品多年一贯制，品种规格较少，技术含量较低，仿制产品多、名牌产品少，有专利和特色的产品以及能出口创汇的产品更少。我国混凝土泵车在产品开发和制造技术等方面，与国外公司如普茨迈斯特、施维英公司相比仍然存在差距。（3）产品雷同、规格不全。新产品开发的机种和方式各企业大体相似，大多是跟在别人后面模仿，真正拥有专利和自主知识产权的东西不多。同其他机械行业一样，混凝土机械行业同样存在着重复生产状况，导致生产过剩、销售不畅，以降价作为促销的手段，从而导致微利甚至无利可图。与此同时，国产车、泵、站等大型设备均存在着品种单一、规格不全等状况。（4）与国外差距明显。比如混凝土泵车主要关键件如臂架、主泵等也是依赖进口，我国尚未有与该产品相匹配的汽车专用底盘，依赖的都是进口的奔驰、沃尔沃、五十铃等价格较高的底盘产品，限制了该产品的进一步发展；再则比如国外混凝土搅拌站(楼)主要体现了其机电一体化技术，其微机控制技术成熟可靠，物料的配比、容量变更控制十分准确；有些搅拌站(楼)还增加了搅拌机动态负荷监测、混凝土物料稠度控制、除尘、消声、废水处理等装置；混凝土泵送技术日臻成熟，最大水平泵送距离达4000m，泵送量达180m3／h；产品多功能性增强。我国的混凝土搅拌及输送机械尽管性能有了较大提高，但在可靠性等方面与国外相比还有不小差距，主要体现在配套电器、液压、气动元件等方面问题较多。综合以上分析，由于国家继续实行积极的宏观经济政策，通过加大交通运输、能源、电力和水利水电等基础设施建设的投资力度来保证国民经济的持续增长，特别是国家《散装水泥发展“十五”规划》、《公路工程施工总承包企业资质等级标准》的颁布，对混凝土机械市场规模的不断扩大和混凝土泵车的发展将起到积极的推动作用。本课题研究内容及意义1.3.1本课题研究的内容经过前期充分而详细地准备工作，最终确定了本课题地主要研究方向，即主要对混凝土泵地排量计算、S阀地选择、液压缸地设计计算等进行了相应地研究。由于本课题是在大家互相合作地基础上共同完成的。本文主要研究的内容为以下几个方面：（1）了解国内外混凝土泵车的发展概况，结构和工作原理，简单的分析了泵送阻力以及混凝土搅拌物在直管、弯管、锥管的输送管道中一些压力变化及损失情况，为以后研究计算方案提供了分析途径。（2）从混凝土泵的结构、工作原理、混凝土的流动特性以及压力变化等方面入手，初步建立了混凝土泵排量的基本数学模型。从而通过计算进一步得到了混凝土泵的泵送阻力、搅拌阻力、摆动阻力以及混凝土泵流量，所要求电机的功率、混凝土缸直径等数值。（3）对混凝土泵车的车架、导向轮及外罩部分进行了相应的改进。1.4.2本课题研究的意义随着各类工业、民用基础建设的大发展，我国国产和进口的混凝土泵或泵车数量不断增加，并且使用方式也发生着变化。为提高施工效率、避免施工扰民，混凝土搅拌是在搅拌站进行，每次的施工都是在不同的地点进行，通常搅拌站和施工地点距离较远，中间混凝土的运输环节是通过混凝土搅拌运输车完成。混凝土搅拌、运输和施工方也常为三个不同的单位，建筑机械租赁业中因信息不对称处于劣势的一方，施工用户方，提出急需混凝土泵排量测量系统来弥补这方面的不足。同时，在混凝土泵或泵车运行状态监测、施工管理和施工质量、泵车质量的评价方面也存在着对排量计量系统的需求。根据科技文献查新，目前国内外还没有任何真正意义上的混凝土泵排量测量方法，现有的一些测量方法都有很大的局限性，仅仅是对混凝土泵排量的粗略计算。现有探索、试验中的技术方案则存在着公认的测量方法问题，测量精度不能满足实际的需要。要成功地研发混凝土泵排量测量系统，首先要解决与测量精度要求相适应的测量方法问题，实现较高精度混凝土泵排量测量主要存在的困难有:（1）混凝土泵在传输介质改变、出口压力变化、液压系统压力波动等方面都有比较复杂的工况。一般的混凝土拌合物接近于宾哈姆体，不同比例不同性状的沙、石、水、水泥拌合物的流变状态不同，它们对泵的反作用力也不同。（2）混凝土拌和物骨料间存在的间隙、空气等因素造成物料具有一定程度的可压缩性，并且混凝土的流动性差等因素形成混凝土在吸料的过程中不能充满整个混凝土缸。施工过程中工况条件复杂，不同输送高度和输送距离造成出口压力的不同，有可能增加准确测量的难度。作为动力源的液压系统与泵输送的工作过程有着密切的联系，其工作压力的变化也可能影响到测量精度。这些问题都需要从测量原理和测量方法上加以解决。（3）混凝土泵在泵送混凝土时，存在振动冲击强烈、缸体封闭、混凝土凝结等问题，对检测传感器在原理、结构、安装、维护方面的适应性提出了苛刻的要求。混凝土泵或泵车排量测量技术已成为建筑施工设备中的一项鱼待解决的工程实际应用技术问题，随泵或泵车的排量测量装置及控制系统、统计管理系统的开发等，被国内外主要建筑机械生产企业视为新一代混凝土泵或泵车的标志性功能，因此本课题研究的内容具有很大的实际工程应用价值。第二章泵的原理2.1混凝土泵的类型和基本结构混凝土泵作为混凝土泵车的心脏部分，关系到泵车的总体技术性能和技术参数，混凝土泵的结构类型很多，可以按驱动形式、组装形式、活塞性能、分配阀类型等结构形式讲行划分，现有的混凝土泵的结构类型如图1.4所示[5]。其中，液压活塞式混凝土泵是应用最多的一种混凝土泵，也是今后混凝土泵的发展主流，目前各国混凝土泵企业生产的绝大多数皆为液压活塞式混凝土泵。液压活塞式混凝土泵的种类虽然很多，但是他们的基本组成部件是相同的，如目前国内应用较多的一种拖式混凝土泵，它主要由分配阀及料斗、推送机构、液压系统、电气系统、机架及行走装置、润滑系统、罩壳及输送管道等组成。以闸板阀式混凝土泵为例，其结构如图1.5所示[5]。对于拖式混凝土泵车，则由底架总成、汽车底盘、混凝土泵送单元等几个部分组成。1.汽车底盘泵车的汽车底盘一般采用带驾驶室的二类汽车底盘。泵车的上车部分安装在汽车底盘上，底盘与上车部分的尺寸规格要求配套，泵送部分与臂架部分通过底盘取力装置由底盘提供动力。2.底架总成由底架结构、前后支腿结构及液压油缸组成的整体，在泵车上起支撑上部混凝土缸以及仪器并将混凝土缸以及其他仪器的自重载荷、工作载荷及其他附加载荷传至地面的作用。泵车支腿由液压油缸驱动，可以伸缩和偏摆。当泵车处于行使状态时，前后支腿均收回，泵车上车旋转部分的自重载荷通过底架结构传到汽车底盘上，再通过轮胎作用到地面上;当泵车处于作业状态时，泵车的四个支腿伸出，通过液压油缸的作用与地面接触，并使轮胎与地面分离，泵车上车旋转部分的自重载荷、工作载荷、其它附加载荷以及下车非旋转部分的自重载荷均通过底架结构和支腿传到地面。3.混凝土泵送单元由泵送机构、料斗、分配机构、搅拌机构等部件组成的整体，将符合要求的混凝土通过管道连续地输送到混凝土浇注施工现场，在泵车上起压力输送混凝土的作用[3][5][6]。2.2混凝土泵的工作原理目前的液压活塞式混凝土泵大多采用液压双缸的形式，其两个液压油缸交替工作，使混凝土的输送工作比较平稳、连续，而且排量也大为增加，充分利用了原动机的功率，是现在应用最为广泛的混凝土泵形式。其工作原理根据分配阀和控制方式的不同也有所不同，但其主要区别在换向动作的实现上。下面以“s”型管阀式混凝土泵为例，介绍其工作原理，如图1.6所示[4-8]。混凝土缸活塞(7,8)分别与主油缸(1,2)活塞杆相连，在主液压缸压力油的作用下作往复运动，一个混凝土缸活塞前进，另一个混凝土缸活塞则后退:混凝土缸出口与料斗连通，分配阀一端接出料口，另一端口通过摆动油缸推动摆臂在两混凝土缸口左右摆动，实现分别与两个混凝土缸的连通。泵送混凝土时，在主液压缸压力油的作用下，混凝土缸活塞7前进，混凝土缸活塞8后退，同时在摆动油缸作用下，分配阀10与混凝土缸5连通，混凝土缸6与料斗9连通。这样混凝土缸活塞8后退，便将料斗9内的混凝土吸入混凝土缸;混凝土缸活塞7前进，将混凝土缸内的混凝土经过分配阀从出料口14送出。当混凝土缸活塞后退至行程终端时，主油缸1,2换向，同时摆动油缸11,12换向，使分配阀10与混凝土缸6连通，混凝土缸5与料斗9连通，这时混凝土缸活塞7后退，8前进。如此循环，从而实现连续泵送。当混凝土泵发生堵管现象或需要停机时，应该把输送管道中的混凝土抽回。这种情况下通过反泵操作，使处于吸入行程的混凝土缸与分配阀连通，处于推送行程的混凝土缸与料斗连通，从而将输送管道中的混凝土抽回料斗，如图1.7所示，其中箭头方向代表混凝土流动方向。2.3混凝土泵分配阀液压活塞式混凝土泵均具有分配阀，它在混凝土泵中是一个关键部件，位于料斗、混凝土缸和输送管三者之间，协调各部件动作的机构，因而直接影响混凝土泵的使用性能(如堵管问题、输送效率以及工作可靠性等)，而且也直接影响混凝土泵的整体设计。纵观国内外生产的各种类型的混凝土泵，它们所不同的只是采用了不同类型的分配阀。结构简单、流道合理的分配阀将大大提高整机的性能，各国都将分配阀作为关键技术进行研究。对于单缸的混凝土泵，分配阀应该具有二位三通的基本性能(二位一吸料或排料:三通一通料斗、混凝土缸及输送管)。对于双缸的混凝土泵，两个混凝土缸共用一个料斗，当它们分别处于吸入和排出行程时，处于吸入行程的混凝土缸把混凝土吸入;而处于排出行程的混凝土缸把混凝土推送到输送管中去。所以这种分配阀须具有二位四通(四通一料斗、混凝缸1,混凝土缸2和输送管)的性能。混凝土泵与常见的油、气和水泵不同，它输送的是具有特殊性能的混凝土拌合物。所以对分配阀的设计一般有以下特殊的要求:(1)良好的吸料、排料性能;(2)良好的密封性;(3)良好的耐磨性;(4)换向动作灵活、可靠。此外，还要求分配阀的结构应该简单，便于加工，良好的排除阻塞性能。当分配阀置于料斗中时，要保证搅拌叶片不要有死角，确保有良好的搅拌性，还应使料斗的离地高度低一些，便于搅拌运输车的卸料等。分配阀的种类很多，而且在不断的发展和创新，下面简要介绍几种比较典型的分配阀。1.蝶形分配阀从料斗到混凝土缸与输送管之间的通道上设置一个碟形板，由于碟形板的翻动，使混凝土获得不同的通道，蝶形分配阀有垂直轴式及水平轴式。2.管形分配阀在混凝土缸与输送管之间设置一摆动管件来完成混凝土的吸人和排出作业。管形阀一般置于料斗中，管阀本身就是输送管的一部分，它一端与输送管接通，另一端可以摆动，管口交替对准置于料斗后壁的混凝土缸口，进行排料。管式分配阀从结构上可分为立式和卧式两类;而从形状上看可分为S型、C型和裙型等几种类型。3.闸板式分配阀靠快速往返运动的闸板，周期性的开闭混凝土缸的进料口和出料口，从而切换混凝土在料斗和混凝土缸之间的流向，实现混凝土的反复泵送。闸板式分配阀的种类很多，有平置式、斜置式和摆动式等几种主要型式。本试验的混凝土泵车采用的是管形分配阀中的S型，以下仅对S型分配阀做介绍。S型管阀是目前应用比较广泛的分配阀，如图1.8所示[4-8]，它是一种卧式管形分配阀。S管阀的管体有变径和不变径两种形式，图1.8所示为变径S管阀，其特点是可以靠混凝土的压力推动密封环自动密封管口，密封性能好，使混凝土泵具有较强的输送能力，而且流道通畅，不易阻塞。但不变径S管阀阀体的冲击小、阻力小、磨损小、流动顺畅，从而使成本降低。S管阀的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，本试验的泵车是设置在料斗的后方。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影响混凝土的流动，影响泵的吸入效率;前置式摆动油缸则去掉了摆动轴和其支承，泵的吸料性能大为提高，而且安装维护方便。由于在分配阀驱动油缸的极限位置设有缓冲器，所以尽管换向迅速，冲击却很小。结构中料斗底部的形状与搅拌叶片运动轨迹及S管摆动轨迹一致，S管体下部设刮板，防止料斗底部积料:同时料斗底部向混凝土缸出口方向倾斜，改善了其混凝土缸吸料的性能。2.4液压系统目前混凝土泵液压系统主要有以施维英公司为代表的闭式系统和普茨迈斯特公司为代表的开式系统之分。一．开式系统开式系统的特点为：系统较为简单、油箱容积较大、系统散热条件较好，但系统容易渗入空气，由于采用换向阀换向，系统容易产生压力冲击、能耗较大。由于泵是从油箱吸油的，而柱塞泵的自吸能力很差，所以油泵吸油口容易产生气穴，因此，泵的允许转速较低，开式系统一般适用于小功率液压系统。开式系统油泵从油箱吸油，输送到换向阀，分配到两个油缸交替动作，油缸回油通过换向阀返回油箱。由于斜盘柱塞泵的自吸性很差，所以开式系统的原动机转速不允许太高，通常不超过1800R/MIN，这就限制了油量流量，也就限了混凝土排量。为了达到额定排量，可以选用大规格的主油泵，也可以选用带补油泵的开式油泵，这两种方法都会增加成本。开式回路存在压力冲击的问题，而且比闭式系统更严重，闭式系统采用泵换向，斜盘通过“零位”，可以有效解决冲击。而开式系统采用阀换向，大流量液动阀在高速切换时所产生的压力冲击非常剧烈而复杂。如何改善阀的换向性能是使用开式系统厂家的主要研究工作。通常换向阀的阀体不便必动，而是在阀芯上下功夫，例如在轴肩上倒角、开坡口、开卸荷槽、月牙槽等等调节阀开度变化曲线，以改善性能。开式系统的另一个难点在于主油泵排量控制，这是一个既简单又复杂的问题。复杂的程度取决于对产品性能的要求程度。如果产品的排量小，混凝土出口压力低，可以不作任何外部控制，只由工作压力直接调整排量。如果需要调整主油泵出口排量，特别是需要从零到最大排量的无级调节，则必须使用一个具有相应功能的主油泵，再附加一个提供伺服压力的齿轮泵，以及一个减压阀。通过减压阀调整进入主油泵伺服缸的油压来调节斜盘摆角从而调节排量。二．闭式系统闭式系统的特点为：系统较为复杂，由于油液是闭式循环，因此系统的散热条件较差，但油箱的容积较小，由于闭式回路中的油液都有一定的压力，因此空气不易进入管路，且系统较为干净，且油泵允许的转速较高。由于闭式系统一般采用双向变量柱塞泵换向，因此换向冲击小，节能效果好，但系统造价高，适用于大功率液压系统。国内闭式产品厂家均采用分离油路，即一个主油泵为泵送油缸供油，一个恒压油泵加蓄能器为摆动油缸供油，前一个回路是闭式，后一个回路是开式回路，所以有些用户称之为“半开半闭”系统。主泵送回路上体现了闭式系统特点。在闭式系统中作为一个封闭的管路，工作液在其中高速高压流动，系统很容易发热，必须由一个补油泵吸入油箱中的冷油补充入系统，由低压限压阀释放系统中的热油。同时补油泵提供的油流通常作为伺服油用来控制油泵的排量。这样，补油泵的限定压力与低压阀的开启压力（也就是油泵回油口压力）之间存在着复杂而微妙的关系。闭式系统中的四大难题：液压冲击、最高泵送速度降低、油温过热、回油吸空，通常都是因为两个压力协调不当引起的。闭式系统中的主油泵通常都是双向变量泵，斜盘摆角可从“正最大”—零—“负最大”。当油缸换向停顿时，斜盘摆角也可以迅速减小到零，然后反方向摆动，这样也可以减小压力冲击，实现所谓“零冲击换向”。第三章混凝土泵主参数的设计计算3.1混凝土泵的设计要求3.1.1混凝土泵的技术特性本混凝土输送泵，拟以电动机为驱动力、采用液压驱动的活塞式结构、以S管阀为分配阀；为满足用户的实际需求，要求其混凝土输送的最大流量约68m3每小时，最大输送压力15MPa本泵机有三大机构需要采用液压传动：(1)泵送机构该机构为往复直线运动，行程短，宜选用活塞缸为执行元件，为与2个混凝土缸相对应，作为主油缸的活塞缸需要2个。(2)摆动机构该机构断续地驱动“S”管阀快速完成摆动动作，要求摆动平衡、迅速，宜选用2个单作用、柱塞式液压缸为执行元件。(3)搅拌机构该机构作连续的回转运动，且转速低，宜选用2个低速液压马达为执行元件。3.1.2各执行元件的动作顺序要求各执行元件间的动作必须协调，特别是泵送与摆动之间的动作更是如此。只有当泵送主油缸达到或接近其行程终点时，摆阀油缸才能开始动作；也只有当摆阀油缸将分配阀摆动到位的瞬间，泵送主油缸才能换向泵送；并且摆阀油缸的动作过程必须迅速、有力(摆动时间须小于0.3s)。泵送主油缸与摆阀油缸的动作循环必须自动完成；每1分钟应完成24～30个工作循环。搅拌系统采用独立工作方式，自动控制。3.1.3混凝土泵的工作环境泵机主要在室外的建筑工地作业，所处的环境非常恶劣，如环境温度高或低，灰尘多，空气潮湿等。必须采取一定的防污染和降温措施。3.1.4混凝土泵的基本性能要求本泵机采用低压大排量和高压小排量两种输送方式。根据实际需求，初步确定其基本的性能参数如下：(1)高压小排量方式时混凝土最大输出压力不小于15.0MPa；混凝土最大输送量不小于45m3/h(2)低压大排量方式时混凝土最大输出压力不小于11.0MPa；混凝土最大输送量不小于68.0m3/h(3)最大理论输送距离：对于φ150的输送管：水平距离不小于700米200米对于φ125的输送管：水平距离不小于600米180米本设计要求水平输送距离为1200米，垂直输送距离为600（4）水泥塌落度；8～23cm（5）主油缸行程：Φ200X1600（6）输送管参数：对于直径为45mm的骨料有内径为125mm的输送管，对于直径为65mm的骨料用内径为150mm的输送管。（7）液压系统最大压力为32MPa（8）外形尺寸；6.2mX2.132mX2.216m（9）管件锥管：1垂直管；260弯管：2个软管；103.2混凝土泵的工况分析3.2.1泵送阻力计算混凝土泵送阻力可以根据式3－1得到：QUOTE=QUOTE+QUOTE3-1其中：v管内流速，QUOTE；其中QUOTE；d配管直径，m；QUOTE泵送混凝土流量，QUOTE；同一单位为QUOTE；QUOTE混凝土粘着系数，QUOTE；QUOTE混凝土速度系数，QUOTE；s混凝土坍落度，cm；QUOTE既泵送阻力为：QUOTE考虑到实际布管的情况和计算公式所存在的误差，不妨取泵送过程中实际的最大阻力为QUOTE=9.0MPa。3.2.2搅拌阻力计算根据实际经验表明，考虑到各种可能情况的出现，搅拌轴的最大阻力矩应满足下式要求：3.2.3摆动阻力计算泵机采用S管阀为分配阀，根据第三章S管阀动力分析，它在摆动过程中主要受六种阻力矩的作用：①S管在摆动过程中，其侧面受混凝土物料直接作用而产生与摆动方向相反的阻力矩M1；②S阀在摆动过程中，产生的混凝土物料之间的剪切阻力矩M2；③S管摆动的惯性阻力矩M3；④S管摆动的空载静阻力矩M4；⑤S管摆动过程中，耐磨环与双孔耐磨板接触面泵送切换开始的摩擦阻力矩M5；⑥S管摆动过程中，耐磨环切断混凝土缸中混凝土料流的剪切阻力矩M6。总阻力矩为：QUOTE参考有关数据：对排量为60QUOTE~80QUOTEm3hm3h的混凝土泵，其阻力矩可高达1000~3500N·m，在此取泵机的摆动阻力矩为6500N·m。3.3系统主要参数的确定液压系统的主要参数包括压力、流量和功率。首先选择系统工作压力（设计压力），并按泵送阻力和选定的工作压力计算液压执行元件的主要几何参数，然后根据对液压执行元件的速度要求，确定其流量。压力和流量一经确定，即可确定其功率。3.3.1系统工作压力的确定采用类比法，参考《液压气动系统设计手册》中“表：各类主机常用液压系统工作压力”，选取泵送液压系统的最大工作压力为QUOTE=32MPa，搅拌液压系统的最大工作压力为QUOTE=12MPa，摆动液压系统的最大工作压力为QUOTE=9MPa。3.3.2计算液压执行元件的主要几何参数①计算主油缸的主要几何参数已确定的液压缸的基本尺寸；内径为QUOTE液压缸最大出口压力：QUOTE可计算出液压缸的横截面积QUOTE3-2QUOTEQUOTE0.0314QUOTE图3-1混凝土缸和液压缸连接示意图一般情况下主油泵的出口压力PS=32MPa，且它和主油缸的进口压力P1一样大。由力平衡原理可以得出QUOTE3-4推出：QUOTEQUOTE再由QUOTE可以计算出主液压缸的内径QUOTE。QUOTE3-5QUOTEQUOTE根据缸径取整原则取D=140mm液压缸的最大流量QUOTE3-6由此可以得出主油泵的功率NQUOTE3-7QUOTEQUOTE201000W=200KW由公式QUOTE3-8QUOTEQUOTE在小端口：QUOTEQUOTE;QUOTE3-9推出QUOTEQUOTEQUOTE由QUOTE3-10可计算活塞杆的杆径QUOTE推出QUOTE3-11QUOTEQUOTE根据缸径取整原则取QUOTE由QUOTEQUOTE3-12QUOTEQUOTE=32MPa=32MPa所以确定的参数有：N=201KWQUOTE=140mmQUOTE=80mmQUOTE=383.0157QUOTEQUOTE=32MPa②计算搅拌马达的主要几何参数为保证搅拌机构的工作性能，搅拌轴转速应小于30rpm，暂取搅拌轴的旋转速度为：24rpm。经验表明，考虑各种可能情况，搅拌轴的最大阻力矩为：T马达max<900N.m3-13则搅拌轴所需的输入功率为：QUOTE3-14QUOTEQUOTE若取搅拌马达的总效率为0.9，则搅拌马达所应输入的功率为：QUOTE3-15QUOTEQUOTE搅拌马达的排量为：QUOTE3-16QUOTEQUOTE流量＝排量×转速＝471×24／1000＝11.304L／min所以排量＝11.304／1500＝0.007536＝7.5L③计算摆动油缸的主要几何参数已经确定：摆柄的长度为a=178mm；摆动液压系统的最大压力为p3=9MPa；最大摆动阻力矩为T2=4500N.m。若设开始摆动时，摆柄与摆动油缸两者中心线间夹角为θ=130°，则有：QUOTE3-17QUOTEQUOTE=117mm=117mm根据液压缸活塞杆外径尺寸系列标准（GB/T2348—1993），取摆动油缸活塞杆径为d=80mm。从后面的摆动机构铰点位置优化分析可知：最佳铰点位置时，该油缸的有效行程为202mm。根据泵机摆动时间要求：小于0.3秒，若取摆动时间t=0.2s，则摆阀油缸所需的最大流量为：QUOTE3-18QUOTEQUOTE④泵的流量:T＝1600／0.618＝2.59S百分比＝t／T＝0.2／2.59＝7.72﹪泵的流量Q=7.72﹪×304.8=24L／min取流量Q=28L/min选取泵的型号为A10VO（28）恒压变量泵第四章滚动轴承及丝杠的设计计算4.1滚动轴承的选择设计计算4.1.1滚动轴承的主要类型、性能及特点滚动轴承是现代机器中广泛应用的部件之一，它是依靠主要元件间的滚动来支承转动零件的。滚动轴承的分类有很多中，如果按其用于承受的外载荷不同来分类时，滚动轴承可以概括地分为向心轴承、推理轴承和向心推力轴承三大类。向心轴承主要承受的是径向载荷，其中也有几种能承受不大的载荷；推力轴承只能承受轴向载荷；向心推力轴承能同时承受径向和轴向的载荷。4.1.2滚动轴承的选择在选择轴承时，首先要选择的是轴承的类型。我国目前常用的标准轴承的类型及其特点都以在由高等教育出版社出版的《机械设计》（第七版）表13－1中说明。在进行轴承的选择时，主要按以下几方面来确定。（1）轴承的载荷轴承所受的载荷大小、方向和性质，是选择轴承的主要依据。根据载荷的大小选择轴承时，由于滚子轴承中主要元件间是线接触，宜用于承受较大的载荷，承载后变形也较小。而球轴承中则主要为点接触，宜用于承受教轻的或中等的载荷，故在载荷较小时，应优先选用球轴承。根据载荷的方向来选择轴承类型时，对于纯轴向载荷，一般选用推理轴承。较小的纯轴向载荷可选用推力球轴承；较大的纯轴向载荷可选用推力球轴承。对于纯径向的载荷，一般选用深沟球轴承、圆柱滚子轴承或滚针轴承。当轴承在承受径向载荷和较小的轴向载荷时，可选用深沟球轴承或接触角不大的角接触球轴承或圆锥滚子轴承；当轴向载荷较大时，可选用接触角较大的角接触轴承或圆锥滚子轴承。（2）轴承的转速在一般情况下，转速的高低对类型的选择不发生什么影响，只是在转速较高时，才会有比较大的影响。轴承样本中也列入了各种轴承类型、尺寸和极限转速limn值。这个转速是指在载荷不太大（当量动载荷R£0.1C,C为基本额定动载荷）,冷却条件下，且为0（3）轴承的调心性能。（4）轴承的安装和拆卸。纵上所述，根据实际工作情况，本次选择的轴承型号为单向推力球轴承。4.1.3单向推力球轴承的设计计算一．单向推力球轴承的一些相关特性：①额定动载荷比为1；②只能承受单向轴向负载；③限制单向轴向位移；④极限转速低。二．单向推力球轴承的选择计算（1）按额定动载荷选择轴承根据实际工作情况可得：d=40mm,查表7－2－82可得，可选取轴承型号为51308查表7－2－12：轴承的使用寿命不妨选为Lh（2）基本额定动载荷计算基本额定动载荷得计算可按照式7－2－1可得QUOTE4-1CQUOTE基本额定动载荷计算值，NPQUOTE当量动载荷值，NQUOTEfhfh寿命因数，按表7－2－8选取QUOTEfnfnQUOTE速度因数，按表7－2－9选取QUOTEfmfm力矩载荷因数，力矩载荷较小时QUOTEfmfmQUOTE=1.5，较大时QUOTEfm=2fm=2QUOTE冲击载荷因数，按表7－2－10选取4-2因为所选的为单向推力球轴承，故它只承受单向轴向载荷的作用，即QUOTE，查表7－2－82可得：基本额定载荷：QUOTE，QUOTE轴向当量动载荷：QUOTE轴向当量静载荷：QUOTE根据式7－2－1可得：QUOTE又因为QUOTEPa=Fa所以QUOTEFa=4.327KNFa（3）额定静载荷的计算对于低速旋转或缓慢摆动的轴承，应分别计算额定动载荷和额定静载荷，并要求取集中的较大者来选取轴承。额定静载荷的计算可以通过下式来得到QUOTE4-3QUOTEQUOTEQUOTE4-4QUOTE（5）所需要的最小轴向载荷计算单向推力球轴承由于在运转过程中，滚动体受离心力的作用，滚动体和滚道之间产生了相对滑动。导致轴和底座分离，为了保证轴承正常工作，必须施加一定的轴承的轴向载荷来进行预紧。所需的最小轴向载荷的大小可按式7－2－8来计算得到：QUOTE²4-5QUOTEQUOTEA最小载荷常数，可查表7－2－82得到查表7－2－82得，不妨取A=0.096则：QUOTE（6）轴承得使用寿命验算滚动轴承的寿命可按式13－5进行QUOTE4-6其中：QUOTE轴承的使用寿命；h轴承的转速；r/minc轴承的基本额定动载荷；Np轴承载荷；NQUOTE对于球轴承，取QUOTE3；对于滚子轴承，取QUOTE因为根据实际情况，该轴承所采用的润滑方式为脂润滑，查表7－2－82可得，转速QUOTE由于所选的轴承为推力球轴承，故e=3查表7－2－82可得，c=69.2KN根据前面的计算结果可得，QUOTE则：QUOTE4-7QUOTEQUOTEQUOTEQUOTE故所选的轴承可满足使用寿命要求。4.2滑动螺旋传动的选择设计计算4.2.1滑动螺旋传动的螺纹基本尺寸和精度要求滑动螺旋传动的螺纹通常分为梯形、锯齿型和矩形三种，它们的特点、使用场合、基本尺寸和精度等级可详见《机械设计手册》第二卷。其中梯形螺纹的应用最为广泛。本次设计的丝杠所选用的螺纹即为梯形螺纹。锯齿螺纹主要用于单向受力。矩形螺纹虽传动效率较高，但加工较为困难，且强度较低，应用比较少。4.2.2丝杠的设计计算由于导向轮在提升过程中，是用手动来实现的，故其转速比较低，所以螺杆的材料不妨选45钢。经调质处理，QUOTE，由表12－1－10中式12－1－1可得：QUOTE4-8由于是手动，故可取QUOTE，螺母材料可选ZCuAl10Fe3。由表12－1－10可得：QUOTE，不妨取QUOTE，QUOTE不妨取QUOTE。因为导向轮是做低速运转，由表12－1－9查得：QUOTE，不妨取QUOTE（2）按耐磨性计算螺纹中径由表12－1－14中公式（2），取QUOTE蠁蠁=1.7，QUOTE4-9由GB5796.3－1986（见第2卷）可选d=48,R=8,QUOTE，QUOTE，QUOTE，QUOTE,的梯形螺纹，中等精度，螺纹副标记为QUOTE。螺母高度QUOTE不妨取QUOTE。则螺纹圈数QUOTE（3）自锁性验算由于是单头螺纹，导程S=P=8mm,QUOTE4-10由表12－1－7钢对青铜f=0.08~0.10,不妨取f=0.09,故可得：QUOTE4-11QUOTE故自锁可靠。（4）螺栓强度验算由表12－1－3可得，螺纹摩擦力矩QUOTE代入表12－1－4之式（4）得：QUOTE4-12QUOTEQUOTE（5）螺母螺纹强度验算因螺母材料强度低于螺杆，故只需验算螺母螺纹强度即可。由表12－1－4得：牙根宽度b=0.65R=0.65´8=5.2mm基本牙高H＝0.5R＝0.5´8＝4mm代入表12－1－4中式（6）及式（7）得：QUOTE4-13QUOTE4-14故螺母螺纹强度也满足要求。（6）螺杆的稳定性验算由导向轮的装配图可知，螺杆上部安装手柄处的高度QUOTE不妨取QUOTE，则螺杆最大工作长度l应为最大起重高加QUOTE，故l=200+90=290mm。由表12－1－4，QUOTE，QUOTE。按一端固定一端自由从表12－1－5可得u=2。由表12－1－4中式（8）计算临界载荷QUOTE，可得:QUOTE4-15QUOTEQUOTE因为QUOTE,故能满足稳定性要求。（7）效率验算由表12－1－4得，螺杆顶部与内套圈为推力球轴承，当效率为0.95时,根据式12－1－9得：ηQUOTE4-15QUOTEQUOTE=36.2%=36.2%因系手动，故螺杆的刚度及横向震动可以不予验算。第五章泵送混凝土技术经济分析泵送混凝土泵送技术在我国的应用前景非常广泛，我国对混凝土泵的发展也十分重视，自动化及高科技混凝土泵均处在发展和研制阶段。并在此基础上深入的开展混凝土泵排量测量系统和智能化控制的方法研究。对混凝土泵的排量进行实时计量、工作状态进行监测和故障检测等，进一步完善混凝土泵的功能，开发高性能的混凝土泵，是目前要研究的主要课题。下一步的发展方向主要是要能做到泵送计量化，报表生成化，工况检测，故障诊断和整机控制进行优化，努力做到测控一体化。泵送技术将为整个泵车的电气化改造打下基础，同时使得建筑施工双方的结算和协调更加有据可查，规范建筑市场，提高施工质量。从技术角度分析和展望来看，泵送混凝土中计量技术可以和网络技术相结合，把施工过程中的各种检测数据和所需数据，通过无线网络传输到控制检测中心，可以用一个中央工作站监控许多辆泵车的工作情况，做到全局指挥和协调，增加泵车本身的附加值，为国家相关建筑施工监测部门提供自己监测资料。从国民经济的角度来看，泵送混凝土技术具有十分显著的优点，是其他形式的产品所无法比拟的。比如：它能一次连续地完成水平运输和垂直运输，传输距离长、输送排量大，二三百米的高层建筑可以一泵到顶，上万立方米的大型基础也能在短时间内浇筑完毕，具有效率高、劳力省、费用低的等显著优点。综合以上分析，混凝土泵的产生和使用，是符合我国国情的，同时具有很好的经济性，在未来的建设之中一定能起到良好的作用。尤其我国是一个能源供需矛盾相当紧张的发展中国家，现在和未来建材工业必须走节能底耗的发展道路。将泵送混凝土技术作为一个研究课题，由于它具有良好的前景和技术可实现性，应该进一步深入研究，还应使其进一步产品化，市场化。总之，将其作为一个科研项目，是比较客观的。第六章结论随着二次工业革命的兴起，商品混凝土泵技术也得到了很大的发展，从1907年第一台混凝土泵的出现到现在已有100多年的历史。与其他惯用地输送机械不同的是，它利用两个液压油缸交替工作，还充分利用了原动机的功率，从而使混凝土的输送工作比较平稳、连续，而且排量也大为增加。由于其效率高、劳力省、费用低、噪声低、环保性能好等优点，而且既可用于异地短距离作业，也可用于异地长距离连续作业等特点，越来越赢得建筑行业的青睐。本文是对JHTB70Ⅱ商品混凝土拖泵的整体及机架系统方面进行设计。设计时主要完成了以下几个方面：一：针对以前一些厂家所生产的混凝土拖泵的外罩在使用一段时间后所出现的一些问题，比如说重量问题、外观问题等等，在原来的基础上进行了一些相关地改进。具体地可以从外罩地外部几何形状，外罩所选用地材料两方面着手进行解决。最后综合各方面地因素，所选择地材料为45＃。二：外罩地内部构架采用了几根槽钢和角钢相互之间搭建而成。各槽钢、角钢之间采用如何地布局，选用什么型号，什么材料是这一部分地设计重点。本文采用了各角钢和槽钢相互错开地布局方式，所选用地材料为：Q235A的冷弯等边角钢（GB/T6723-1986）和冷弯方形空心型钢（GB/T6728-1986）。三：为了减轻整个外罩地重量，油箱采用了直接用钢板“围”地形式来解决。四：在进行整车设计时，文中采用了把风扇和外罩做成一个整体，分别用4根角钢连接。这样做地目的主要是为了进一步减少罩内地空间大小。五：在进行导向轮设计时，为了满足其传动要求，选择了合金钢45＃作为丝杠地材料。六：在进行导向轮设计时，由于传动轴只有受到单向地轴向载荷（径向载荷可以不予考虑）故选用了单向推力球轴承（51308型）。在设计过程中也存在着一些难题，例如，在电动机、泵、水箱摆放时，由于泵伸出地各油管比较多（有些还是双联泵），而整个空间又有限，所以在设计时救显得比较复杂，一旦系统中某个环节出现故障，将会影响整个混凝土泵的正常运转。因此，需要合理地摆放各部件。这些都是设计、制造、安装和操作时需值得注意的问题。参考文献：[1]王忠杰.机械设计手册.北京：化工工业出版社，2002年[2]赵志络，赵帆.混凝土泵送施工技术[M].北京:中国建筑工业出版社，2006年[3]颜皓.混凝土泵车发展概况与选型[J].建筑机械，机械工业出版社，2003年[4]周迎春.泵车发展趋势浅谈[[J].建设机械技术与管理，北京：机械工业出版社，2000年[5]机械设计手册（上册），第二版，北京：化工工业出版社，2007年[6]S.Buzzi、theHORMILL-anewmillforfineCcomminution，Z.K．G.，No．3,2008：127—138.[7]机械零件设计手册（上下），北京：冶金工业出版社，2002年[8]张国忠.现代混凝土泵车及施工应用技术[M].北京:中国建材工业出版社，2004年[9]成大先.机械设计手册.（极限与配合），北京：化工工业出版社，2007年[10]赵汝嘉.机械设计手册.机械工业出版社，2005年2月附录一论文简介1.1简介液压这个词源于希腊的hydor”(水)“aulos”(管)。液压传动是用来描述传动与控制力之间作用的一种方法。流体力学理论研究的是有关表面或者整体(流体力学)在静止时(流体静力学),或在运动中的液体。液压传动是以液体为介质的传动。利用液体来实现这个目的而被称为液压传动。现如今液压被广泛使用在各个领域，在今天液压液体的消耗占世界的总消费量的重要组成部分，它是一种优质的矿物油,大约每年100万吨约占总数的10%。矿产石油产品代表超过90%的液压介质;其余的是各类水性的液体和合成油品。目前大部分的工业国家在使用他们自己的自然资源,但是工业利用液压液体在快速增长，所以发展中国家在广阔的未来潜在需求的存在。图表SEQ图表\*ARABIC1:在静压系统能量转换。液压流体静态被大多数工业行业所应用，如移动通信系统的传输设备、挖掘机,推土机等)。出口的70%—80%液压利用流体静态工业设施。一些比较重要的大型系统,必须符合质量要求才能用于专业移动系统和航天航空以及军事应用。图1.2相对的尺寸的元件组。举例并说明了液压传动功率在图1.1的基本原则,在那里的输入之电力、热能转变液压能源,又回去改变动力机械的生产系统。电力传输的方式影响energy-converting单位能转换机械和液压能源输出inputand安装。功能流体的循环液压电路、运输ehergy之间的输入和输出单位。主要优点之一是液压传输相对温和的尺寸的能量转换的单位(油压泵和电机)相对于能源转换器在其他地方(图1.2)。能量传递和转换的单位的之间不应该按照流体流体水压或流体动力的原则(图1.3和1.4)。1.1.1静压系统电力传输是受静压系统的液压油压力的影响，主成分是:1液压泵创造所需的工作压力,2软管输送管道和变化的流量之间组成,3各种类型的阀门控制水流方向、压力和数量。4转换的流体压力线性机械工作,例如在一个液压或启动航天器的副翼上,5液压马达转换的流体压力应用于机械工作的驱动轮,如:林业机械或海洋绞盘。图13一个静压系统。1.1.2动力系统一个水动力系统包括离心泵(“叶轮”)加速输送流体攻击一个涡轮转子斜叶片(车轮)。在简单的流体耦