泵车的构造及工作原理

泵车的构造及工作原理概述•混凝土泵车是一种将用于泵送混凝土的泵送系统和用于布料的臂架系统集成在汽车底盘上的设备，泵送系统利用底盘发动机的动力，将料斗内的混凝土加压送入管道内，管道附在臂架上，操作人员控制臂架移动，将泵送系统泵出的混凝土直接送到浇注点。基本构造•图3—1混凝土泵车总图1.底盘；2.臂架系统；3.转塔；4.液压系统；5.电气系统；6.泵送系统混凝土泵车的种类很多，但是其基本组成部件是相同的，混凝土泵车主要由底盘、臂架系统、转塔、泵送系统、液压系统和电气系统六大部分组成，如图3SY5270THB37三一重工图3—1混凝土泵车总图1.底盘；2.臂架系统；3.转塔；4.液压系统；5.电气系统；6.泵送系统•其中底盘由汽车底盘、PTO（分动箱）和付梁等几部分组成；•臂架系统由多节臂架、连杆、油缸和连接件等几部分组成组成；•转塔由转台、回转机构、固定转塔（连接架）和支撑结构等几部分组成组成；•泵送系统由泵送机构、料斗、S阀总成、摆摇机构、搅拌机构、配管总成和臂架配管六部分组成；•液压系统主要分为泵送液压系统和臂架液压系统两大部分。泵送液压系统包括主泵送油路系统、分配阀油路系统、搅拌油路系统及水泵油路系统。臂架液压系统包括臂架油路系统、支腿油路系统和回转油路系统三部分。液压系统主要由液压泵、阀组、蓄能器、液压马达及其它液压元件等部分组成；•电气系统主要由控制柜、遥控器及其它电器元件等部分组成。工作原理•混凝土泵一般装在汽车底盘的尾部，以便混凝土搅拌运输车向泵的料斗卸料。如图3—2所示混凝土搅拌车卸料到泵车料斗后，由泵送系统压送到输送管，经末端软管（件15）排出。各节臂架的展开和收拢靠各个臂架油缸来完成。其中臂架中的1#臂架（件7）的仰角可在-2°～90°内摆动，2#臂架（件10）和3#臂架（件12）可摆动180°，四节臂架依次展开，其中4#臂架（件14）的动作最为频繁，它可以摆动255°左右，其末端的软管在工作时应尽可能靠近浇注部位，同时臂架可以通过回转马达及减速机驱动回转大轴承绕固定转塔作365°旋转。1—泵送系统；2—支腿；3—配管总成；4—固定转塔；5—转台；6—1＃臂架油缸；7—1＃臂架；8—臂架输送管；9—2＃臂架油缸；10—2＃臂架；11—3＃臂架油缸；12—3＃臂架；13—4＃臂架油缸；14—4＃臂架；15—末端软管底盘部分•一、工作原理•泵车底盘主要用于泵车移动和工作时提供动力。通过气动装置推动分动箱中的拔叉，拨叉带动离合套，可将汽车发动机的动力经分动箱切换。切换到汽车后桥使泵车行驶，切换到液压泵完成混凝土的输送和布料。•底盘部分由汽车底盘、PTO（分动箱）、传动轴等几部分组成。混凝土泵车底盘主要集中在奔驰（Benz）、沃尔沃(VOLVO)、五十铃(ISUZU)等专用底盘上。奔驰和沃尔沃底盘外观豪华、驾驶舒适、自动化程度高；五十铃底盘技术成熟，在国内服务较完善。目前混凝土泵车采用的底盘均达到欧Ⅱ或以上标准，能满足大中城市对汽车排放的要求。三一重工除采用以上三种型号的底盘外，为了适应不同国家和地区的道路交通法规要求，还选用了日野、三菱、CONDOR、MACK等底盘。分动箱结构及工作原理•1—主油泵；2—三轴；3—三轴轴承；4—三轴齿轮；5—臂架泵；6—二轴齿轮；7—二轴；8—二轴轴承；9—空套齿轮；10—轴承盖；11—联结盘；12—输入轴；13—输入轴轴承；14—空套齿轮轴承；15—气缸；16—拨叉杆；17—箱体；18—拨叉；19—离合套；20—输出轴；21—一轴轴承；22—输出轴轴承工作原理•泵车处于正常行驶位时，发动机的旋转扭矩通过传动轴传递到分动箱的输入端，此时离合套（件19）将输入轴（件12）和输出轴（件20）连通，直接将发动机的扭矩传递到后桥，使泵车处于行驶状态；当操作员将翘板开关扳到泵送位时，此时气缸（件15）动作，带动拨叉件（18）向右移动，离合套件（19）在拨叉（件18）的作用下也向右移动，将输入轴件（12）和空套齿轮件（9）连通。同时空套齿轮件（9）带动二轴齿轮（件6）传动，二轴齿轮件（6）带动三轴齿轮（件4）传动，三轴齿轮（件4）通过花键带动三轴（件2），三轴（件2）右端直接带动臂架泵工作的同时，左端本身带动主油泵（件1）工作，使泵车处于泵送状态。通过气缸（件15）的作用使泵车在泵送和行驶状态转换。•分动箱使用时要注意以下几点：1）经常检查油标，看箱体内润滑油液面高度是否合适；2）注意运行时声音是否正常；3）半年更换一次润滑油。•当分动箱进行切换时，应确认气罐空气压力大于等于0.7Mpa且输入轴处于静止或低速状态：1、发动机熄火；2、发动机怠速、离合器脱开或空档。传动轴•万向节传动用于在不同轴心的两轴之间甚至在工作过程中相对位置不断变化的两轴之间传递动力。前置发动机后轮驱动的汽车在行驶过程中，由于悬架的不断变形，变速器与驱动桥的相对位置也在不断变化，因此它们之间需要用可伸缩的万向传动轴联接。这时当联接的距离较近时，常采用两个万向节和一根可伸缩的传动轴；当距离较远而使传动轴的长度超过1.5m时，常将传动轴分成两根或三根，用三个或四个万向节，且后面一根传动轴可伸缩，中间传动轴应有支撑，万向节所联两轴之间的夹角，对一般载货汽车不应超过15°～20°，对于短轴距的4×4越野汽车，最大可达30°。对于既要转向又要驱动的转向驱动桥，左、右驱动车轮需要随汽车行驶的轨迹而改变方向，这时需采用球笼式或球叉式等速万向节传动，其最大夹角即车轮的最大转角可达32°～42°。•传动轴由万向节、传动轴管、及伸缩花键等部分组成。传动轴管由壁厚均匀易平衡、壁薄、管径较大、扭转强度高、弯曲刚度大、适于高速旋转的低碳钢•伸缩花键有矩形和渐开线齿形，用于补偿由于汽车运动时传动轴两端万向节之间的长度变化。由于花键齿侧工作表面面积较小，在大的轴向摩擦力作用下将加速花键的磨损，引起不平衡及振动。应提高键齿表面硬度及光洁度，进行磷化处理、喷涂尼龙，改善润滑，可减少摩擦阻力及磨损。•泵车上的传动轴基本上在厂家的基础上改制，主要是长度方面的问题，因此在改制时一定要注意避免破坏传动轴总成的动平衡。动平衡的不平衡度由点焊在轴管外表面上的平衡片补偿。1—万向节；2—传动轴管；3—伸缩花键；4—平衡片臂架系统的基本构造•臂架系统由多节臂架、连杆、油缸和连接件等部分组成，具体结构见下图1—1#臂架油缸；2—1#臂架；3—铰接轴；4—连杆一；5—2#臂架油缸；6—连杆二；7—2#臂架；8—3#臂架油缸；9—连杆三；10—连杆四；11—3#臂架；12—4#臂架油缸；13—连杆五；14—连杆六；15—4#臂架。•臂架系统主要由多节臂架、连杆、油缸、连接件铰接而成的可折叠和展开的平面四连杆机构组成，根椐各臂架间转动方向和顺序的不同，臂架有多种折叠形式，如：R型、Z型（或M型）、综合型等。各种折叠方式都有其独到之处。R型结构紧凑;Z臂架在打开和折叠时动作迅速;综合型则兼有前两者的优点而逐渐被广泛的采用。由于Z型折叠臂架的打开空间更低，而R型折叠臂架的结构布局更紧凑等各自的特点，臂架的Z型、R型及综合型等多种折叠方式为不同生产商混合使用。臂架典型部件特点•臂架可简化为一个细长的悬臂梁，其主要载荷为自重。它要求臂架强度大、刚性好、重量轻。因此，臂架的结构设计成四块钢板围焊而成的箱形梁，材料选用高强度细晶粒合金结构钢。为充分利用高强度钢优良的力学性能，借助现代化的有限元分析计算，按梁上•各处应力趋于一致的原则，将梁设计成渐变梁。具体形式见图：（二）连杆连杆一般为直杆或弓形的二力杆，也有三角结构的连杆，如下图：油缸•各节臂之间用液压油缸支撑，油缸为臂架转动提供动力，它由压力油推动活塞前后运动，从而驱动平面四连杆机构中的臂架转动。缸体的进油口应设有液压锁，以防止液压软管破裂时发生臂架坠落事故。具体结构如图1—端盖；2—阀安装板；；3—活塞；4—缸筒；5—油缸密封件；6—活塞杆转塔结构•转塔主要由转台、回转机构、固定转塔（连接架）和支撑结构等几部分组成组成，转塔安装在汽车底盘中部，行驶时其载荷压在汽车底盘上；而泵送时，底盘轮胎脱离地面，底盘和泵送系统也挂在转塔上，整个泵车（包括底盘、泵送系统、臂架系统和转塔自身）的载荷由转塔的四条支腿传给地面。臂架系统安装在转塔上，转塔为臂架提供一个稳固的底座，整个臂架可以在这个底座上旋转365°度，每节臂架还能绕各自的轴旋转，转塔的四个支腿直接支撑着地面。一、转台结构转台是由高强度钢板焊接而成的结构件，作为臂架的基座，它上部用臂架连接套与臂架铰接，下部用高强度螺栓与回转支承相连，主要承受臂架的扭矩和弯矩，同时可随臂架一起在水平面内旋转。结构见下图：回转机构回转机构集支承、旋转和连接功能于一体，具有高的强度和刚性、很强的抗倾翻能力、低而恒定的转矩。它由高强度螺栓、回转支承、回转减速机、传动齿轮和过渡齿轮（有时无此件）组成。结构见下图•工作原理：•回转减速机带动主动齿轮，经过渡齿轮（有时无此件）驱动回转支承外圈，实现回转支承内外圈之间的慢速旋转。回转支承的外圈与上部转台、内圈与下部固定转塔用高强度螺栓相连，内外圈之间由交叉滚子（或钢球）连接。因此，它上部连接的臂架、转台与固定转塔之间即可实现低速旋转，而臂架、转台的工作载荷通过回转支承传给固定转塔。•泵车臂架的回转支承常用的还有另一种驱动方式：应用油缸带动齿轮条往复运动，与齿条啮合的齿轮则带动臂架支撑回转。固定转塔结构•固定转塔是由高强度钢板焊接而成的大容量、大截面的箱形受力结构件，是臂架、转台、回转机构的底座。泵车行驶时主要承受上部的重力，而泵车泵送时主要承受整车的重力和臂架的倾翻力矩。同时高强度钢板围焊的空间，可作液压油箱或水箱。因此，它即要有足够的强度和刚性，又要有良好的密封性。而由于液压油要保持高的清洁度，油箱内要作特殊处理。具体见图支撑结构•支撑结构的作用是将整车稳定的支撑在地面上，直接承受整车的负载力矩和重量。1—支撑油缸；2—右前支腿；；3—前支腿伸缩油缸；4—前支腿展开油缸；5—右后支腿；6—后支腿展开油缸；7—左后支腿；8—左前支腿•支撑结构由四条支腿、多个油缸组成。其中四条支腿、支腿展开油缸、支腿伸缩油缸和支撑油缸构成大型框架，将臂架的倾翻力矩、泵送系统的反作用力和整车的自重安全地由支腿传入地面。支腿收拢时与底盘同宽，展开支撑时能保证足够的支撑跨距。工作状态下，泵车在工地上的占地空间和整车的支撑稳定性由负载力矩、结构重量、支撑宽度、结构力学性能、支撑地面状况等因素决定。因此，它应具有合理的结构形式、足够的结构力学性能和有效的支撑范围，保证其承载能力和整车抗倾翻能力，确保泵车工作时的安全稳定性。同时，应将支腿支撑在有足够强度的或用其它材料按一定要求垫好的地面上，且整车各个方向倾斜度不超过3°，为此在泵车左右两侧各装有一个水平仪来辨别倾斜度。•支撑结构形式有前摆伸缩型、回转伸缩型、X型、V型（三一专利）、SX型（弧型）等，泵车常见的支撑结构是回转伸缩型支腿，其前支腿采用旋转后伸缩展开，供支撑支腿的油缸垂直向下装在坚实的方型管内；后支腿采用旋转展开，供支撑支腿的油缸垂直向下装在坚实的方型管内；方型管即起保护作用，又起导向和防折弯的作用。支腿臂设计成四块高强度钢板围焊而成的箱形梁，高度按受力大小由大渐变小，可充分利用钢材的力学性能，使各处受力趋于均匀。图3.5-5为工作状态下支腿各种展开形式。•支腿形式的灵活设计，使泵车适应多种工地工况成为可能。摆动支腿占地面积大，稳定性好；箱形伸缩式支腿，其直线的运动轨迹，便于在狭窄工地支撑。X弧形，在节约泵车施工空间和减重两方面有一定优势。V型，三一专利结构，前支腿呈V型伸缩结构，一般为2-4级，后支腿摆动。而伸缩支腿的驱动技术，主要是油缸及马达带动链条拖动。两后支腿腔分别用做水箱及备用柴油箱的结构处理：一方面避免水箱可能与液压油箱的串通；另一方面增大了柴油储备从而确保了大方量连续施工。支腿的几种典型展开形式对于X支腿而言，具有重量轻、施工时展开空间小和展开速度快等优点。X型支腿驱动的方式主要有油缸驱动和液压马达带动链条驱动两