毕业设计(论文)-混凝土输送泵设计

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1 绪论

1.1混凝土输送泵泵车

1.1.1混凝土输送泵的应用

混凝土输送泵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。

混凝土泵车是由在汽车底盘上装配一套液压设备，用液压缸驱动活塞式混凝土泵来实现混凝土的输送。其优点是可以自行移动操作方便，易实现过载保护安全可靠，并能实现远距离操作泵。混凝土输送泵泵车的液压系统由混凝土输送泵，混凝土搅拌，冷却，清洗，臂架与转台等系统组成。 1.1.2混凝土泵送设备及其发展

在混凝土工程施工过程中，混凝土机械需求量很大，广泛应用于工业、建筑业以及国防施工等工程建设中。在工业发达国家混凝土机械生产的先进程度标志着一个国家制造业的水平。经过几十年的发展，我国混凝土机械己成为建设机械重要组成都分。尤其是混凝土行业不失时机地在1988年10月咸阳全国混凝土机械行业大会上提出了发展我国混凝土搅拌站(搅拌楼)、混凝土搅拌输送车、混凝土泵车(包括混凝土泵)、散装水泥运输车的“一站三车”的战略口号，加速了我国商品混凝土机械的发展。在20世纪九十年代初期，我国混凝土机械的生产已初具规模，年产搅拌机为12—14万台、混凝土泵(包括臂架式混凝土泵车)约13—15万台左右、散装水泥车约800台左右。到20世纪末期，国产商品混凝土机械的市场占有率已达85％以上，其总量分布及产品增量情况大致如下：

①混凝土泵销售量。2002年混凝土泵生产排序为三一重工、中联重科、山东方圆集团。 ②混凝土泵车销售量。2001年总量为3000台，年增长大约为106%。三一重工、中联重科和普茨迈斯特公司分列销售业绩前三名。

③混凝土搅拌输送车。2001年13家生产企业统计销售量为2336万台，其中销售量较大的有安徽星马527台，辽宁海诺425台，上海华建371台，唐山专用汽车制造厂368台，徐州利勃梅尔混凝土机械有限公司297台。2002年混凝土搅拌输送车销售形势大好，达3500余台，其中上海华建年产800余台，产销都比上年度翻一番，创历史记录。

④混凝土搅拌站(楼)销售量。据2001年14家混凝土搅拌站(楼)生产企业的统计，销售混凝土搅拌站(楼)554台，2001年混凝土搅拌站(楼)总销量约为700—750台套。而据26家生产企业的统计，今年生产销售混凝土搅拌站(楼)900台套，比2001年增长66％，由此可看出大型混凝土搅拌站(楼)增长势头强劲。

⑤混凝土搅拌机销售量。据13家生产企业的不完全统计，2002总共生产混凝土搅拌

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机20809台，其中自落式搅拌机154866台，强制式搅拌机5324台．自落式与强制式之比约为3：1。

⑥散装水泥运输车。2001年3家生产企业统汁共销售散装水泥运输车1500余辆．其中安徽星马一家就达1013辆，唐山专用汽车制造厂296辆，中建二局洛阳建机190辆，全国总销量大约在2000辆左右。

混凝土机械的发展是伴随商品混凝土需求而发展起来的；国外一些经济发达的国家，如美国、瑞典、日本等．商品混凝土的生产比重已经占到90％以上。

我国颁布的《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上；其他城市2005年底起，禁止在城区现场搅拌混凝土。搅拌混凝土生产能力可达到3亿立方米，顶拌混凝土与混凝土浇筑总量的比例将达到20％．其中大小城市要达到50％以上。据统计，混凝土总供应能力约1．3亿立方米。在今后3年时间里将要增加2亿立方米的供应能力，这给混凝土机械行业提供了巨大的发展商机。

1.2混凝土泵送技术的发展

1.2.1国外混轻土泵送技术的发展概况 (1)德国

1907年德国开始研究混凝土泵，并取得专利权，制造出第一台混凝土泵;1927年德国的弗利茨.海尔设计了“—种新型混凝土泵，并第一次获得应用：到1930年，德国又制造了立式单缸球网活塞泵(图l—1)：由于这种泵是靠曲柄和摇杆传动，又是立式单缸。因而工作性能较差。其后德国的托克里特公司仿照了荷兰人库依曼在1932年发明的库依曼型混凝土泵(图1-2)、这种泵有一个卧式缸及两个由联杆操纵联动的旋转阀．从而极大地提高了混凝土泵工作的可靠性。至今，混凝土泵仍然保留着这种设计的基本特点．只是在动力机构和阀门方向进行了改进。

20世纪50年代中叶，前联邦德国的托克里特公司发明了用水作为工作介质的液压泵，这使混凝土泵进入了一个新的发展阶段、1959年、前联邦德国施维英公司生产第一台真正意义上的全液压的混凝土泵．从而奠定了现代混凝土泵的技术基础。到20世纪70年代中期，前联邦德国有7、8家公司生产液压混凝土泵，规格型号超过50余种，产品大部分出口，混凝土泵的输送距离已达水平距离为600m、垂直距离为如90—110m，泵送压力最大达20MPa，输送量为l10m3／h。由于液压式混凝土泵在性能上显露出明显的优势，到了70年代末期全世界液压混凝土泵，无论在品种、数量上部占据了优势。

前联邦德国拥有一些规模较大的混凝土泵制造企业，如施维英、普茨迈斯特、埃尔巴、特卡、莱两、威欣、利勃海尔、威格特、托失里特和赛勒、施泰持等公司，皆拥

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图1-1 立式单缸球阀活塞泵

1- 活塞；2-混凝土缸；3-连杆；4-摇杆；5-气筒；6-喂料叶片；

7、9-球阀；8-连通管；10-混凝土输送管

图1-2 J.C库依漫型卧式缸混凝土泵

1-活塞 ；2-混凝土缸；3-吸入阀；4-排出阀5-操纵吸入阀的连杆；

6-操纵排出阀的连杆；7-料斗；8-混凝土输送管

有较大的生产能力，产品性能—般都较好。20世纪90年代初期，德国生产的混凝土泵，

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最大排量为159立方／时，最大水平运距达640m，最大垂直运距为62m、德国施维英公司自1995年开始生产混凝土泵车，1998年推出42m布料杆架臂。1982年该公司摒弃了刚注册专利的S管阀后，推出了阀。与“S”形管阀相比，阀零部件受力情况得到改善，阀室流道短，结构紧凑，并一直独家享有此专利。随后在20世纪80年代中期，施维英公司又开发了臂长为50m的泵车，并且产品已形成系列化。混凝土泵车布料杆的垂直高度为16—52m，共13个品种。布料杆节数有二节、三节，最多有四节，最大混凝土输送压力为5.5—10.8MPA，泵车底盘驱动形式最大10 x 6。同时该公司亦很重视塔式臂架泵的开发．这种高大的泵送设备特别适用于长期的大型工程和在预制构件厂中装备应用，其产品性能见表l—2。

表1-2 施维英KVM泵主要技术性能

(2)美国

美国也是混凝土泵发展较早的国家。1913年美国人考纳尔取得专利权，并制造出第一台混凝土泵。在20世纪30年代中期，美国的钦贝尔特公司得到了生产荷兰库依曼型混凝土泵的特许，陆续制造了具有活塞式混凝土泵形的库依显型混凝土泵，并在混凝土工程施工中得到应用，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。其后．在1963年，美国查伦奇—考克兄弟公司研制成功了一种挤压式混凝土泵。这种泵的工作原理与活塞式混凝土泵迥然不同，它是利用转动的滚轮挤压软管中的混凝土混合物来进行泵送的。这种混凝土系构造简单，价格低廉，一度很受欢迎。

美国有不少混凝土泵制造企业，如罗斯、伊利、霍内、瑞德、福来纳、摩根 、汤姆逊、混凝土泵公司等。在20世纪60年代和70年代初，挤压式混凝土泵车在美国应用较多。随着混凝土泵技术的发展和完善，活塞式泵逐渐增多。70年代，美国生产的混凝土泵，其最大排量已达11立方／时，最大水平运距为610 m，最大垂直运距为152 m、20世纪70年代，美国泵送混凝土所占的比例为30％—40％，其中加利福尼亚地区发展较快，美国中部和东部地区普及较慢。至1980年，商品混凝土中用混凝土泵输送者约占50％。美国对于混凝土泵送技术的研究给予很大的重视，除去一些公司和个人进行研究外。美国混

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凝土协会委员会，按计划进行泵送技术研究，并制订出一些指导混凝土泵送施工的文件、法规、标准等，使美国混凝土泵送技术发展有规可循，普及率很高。 (3)日本

日本泵送混凝土起步较晚，促发展很迅速。在1990年，日本石川岛播磨申丁从德国托克里特公司引进输送量为10立方／时、水平运距为240m的机械式混凝土输送泵。其后，从1991年起向托克里持公司进行为期15年的液压混凝土输送泵长期技术合作。到1978年为止，石川岛播磨重工共车产了约2千台混凝土泵；与此间时，日本三菱重工公司于1961年同德国施维英公司进行技术合作，生产混凝土泵，到1978年：大约生产了1650台混凝土泵。

历史上，由于日本从德国的施维英公司和美国的查伦奇—考克兄弟公司率先引进挤压式混凝土条技术，故其早期挤压混凝土泵居多。同时，绝大多数为汽车式混凝土泵，且带有布料杆者。日本生产的混凝土泵，在20世纪70年代其排量已达100立方／时，最大水平运距为600m．最大垂直运距为19m。到1974年已拥有混凝土泵3462台。随着泵送混凝土设备的发展，日本在1973年泵送混凝土所占的比例已达到60％．

日本于20世纪70年代初即制订了“泵送混凝土施工规程”，用以指导实际施工。其后由于道路条件和施工现场建筑物密集的特点，日本设备小型化趋势明显。日本行川岛掐磨重工生产的IPGB—6N16型泵车，臂长为14 m，排量为45 立方／时，压力为6MPA，总重只有7.95t；IPH30B—1N13型泵车总重只有6 t。可以看出，小型泵车重量虽轻，但性能参数并不低。

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、极东开发、新泻铁工所、营场、光泽、日工、田中等企业，产量都较高，产品向世界各国出口。日本生产的大型混凝土泵的主技术性能规格(活塞式)见表1—5。

表1-5 日本生产的大型混凝土泵的主要技术性能的规格（活塞式）

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