混凝土泵车上下车液压系统Word下载.docx
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在液压系统方面，它有恒功率控制功能，能防止动力系统过载，从而延长了原动机的使用寿命。
在动力系统方面，可以根据用户的不同需要配置电动机或发动机，主机的功率范围宽，用户可以在功率范围内自由选择。
在操作系统方面，操作盒的各部分系统指示、开关动作更加安全、可靠、灵敏，指示系统能准确的反应出泵送工作中的情况，及时反馈故障，且大多输送泵都有远距离遥控功能。
与拖泵相比，泵车有以下优越性：
1、臂架上附着管道，开到工作地点后，很快就能打开臂架进行工作，通常在半小时内就能准备就绪，准备时间短；
2、配备液压卷折臂架，在工作范围内能灵活转动，布料方便快捷，而且泵送速度快，一般在90
/h至150
/h，工作效率高；
3、自动化程度高，整台泵车从泵送到布料均能由一人操作，一般配备无线遥控系统，操作方便；
4、机动性能好，在一个工程作业完成后能迅速转移到另一个工程继续作业，能同时负责几个工程的混凝土泵送，设备利用率高。
我们徐工建机主要负责生产的就是混凝土泵车，每日大约装配与调试四五台，我们的主要的产品型号有HB37、HB38、HB40、HB41、HB46、HB48、HB49、HB52、HB56等系列。
第一章混凝土泵车的结构、特点及应用
我们公司的混凝土泵车长十二米，高四米，宽三米。
整体情况如下：
泵车如果按功能部件可以分为上、下车液压系统，如果在把结构细分的话，还可以继续分为五大部分：
底盘、泵送、臂架、回转和支腿。
见下图：
图1-1混凝土泵车基本组成
1-汽车底盘；
2-回转装置；
3-臂架布料杆；
4-泵送装置；
5-支腿
1.1汽车底盘
底盘的功能主要就是行驶、给液压与电路系统提供动力。
目前国内大部分企业的底盘生产能力还比较弱，大多选用国外进口底盘，如VOLVO、五十铃、奔驰等底盘，其价格较高，供货周期较长。
底盘选型：
37米泵车大多选用进口VOLVO底盘，该底盘的可靠性、油耗、排放、动力性能、行驶性能均处于国际领先水平。
在底盘上的分动箱的选用上，主要有二种形式，一是底盘发动机自带全功率的分动箱，液压系统的主油泵直接联接在发动机的分动箱上；
二是在底盘后驱传动轴中间增加一个分动箱。
我国目前混凝土泵车普遍采用的是第二种分动箱形式，且充分考虑到分动箱这一关键元件的可靠性，选用了德国原装进口的分动箱。
在分动箱的传动比的选择上结合底盘发动力特征曲线（功率及扭矩曲线）和主油泵的额定转速的要求，确定选取发动机对分动箱输入转速1500r/min和分动箱的传动比，合理并充分发挥发动机和油泵的有用功率，来提高泵车的整车使用效率。
通过操纵开关带动气缸控制分动箱中齿轮的脱开和咬合。
图1-2底盘气动原理图
1.2回转支承装置
混凝土泵车需要需要将混凝土输送到一定范围内任意一空间位置，故回转运动是必不可少的。
回转机构将整个回转平台在回转支承装置上做全回转。
回转运动可在左、右方向上任意进行。
如下就是回转与减速机的外观图：
图1-3回转与减速机
回转支承装置是支承上部回转部分的一种装置，它起着轴承的作用。
回转支承装置按结构可分为:
立柱式和转盘式两大类。
在混凝土泵车回转支承的设计过程中，根据近几年的经验和计算可知，一般选取转盘式回旋支承，它可承受较大的轴向载荷和傾翻力矩。
转盘式回转支承一般也分为两种：
支承滚轮式和滚动轴承式。
滚动轴承式的支承装置是当前工程机械普遍采用的一种可回转支承装置。
它的回转摩擦阻力矩小，承载能力大，高度低。
回转支承装置高度低可以降低整车的重心，从而增加泵车的稳定性能。
滚动轴承式支承装置按滚动体形状和排列方式可分为：
单排滚球式、双排滚球式、交叉滚柱式等。
回转支承除滚动体外，还有内外滚圈。
滚圈可以是整体的，也可以是上、下两半的。
整体的滚圈上没有大齿圈。
内啮合的回转支承装置外观美观，尺寸紧凑，但齿圈加工稍有不便。
内外滚圈各有高强度螺栓分别固定在回转台或底盘车架上。
回转机构的布置有两种型式。
第一种将回转机构布置在回转平台上，并随回转平台一起绕回转支撑装置的大齿圈回转，回转小齿圈即作自转运动又作公转运动。
由于大齿圈的滚圈固定在底盘车架上，使回转机构的维修比较方便，但回转平台显得拥挤。
第二种将回转机构布置在回转车架上，回转小齿轮带动大齿轮回转，而大齿圈的滚圈与回转平台连在一起。
这种布置对回转机构维修不便，但回转平台上显得比较利索。
设计中选择了第二种布置方式。
混凝土泵车在行驶时，应将回转平台固定在一定的位置上，不能左右摆动。
因此，必须设有机械或液压的插销定位装置。
1.3泵送装置
泵送装置是泵车的最为重要的部件之一，混凝土就是由泵送传输到指定高度的，
换向次数少排量大、吸料性能好积料少、推送换向冲击小噪音低、混凝土活塞寿命长润滑脂用量少等等是设计者追求的目标。
为此，目前我国在设计中普遍采用大缸径长行程混输送缸，并将泵送系统与底盘安装角度减小了1°
，大大地改善了吸料性能；
在S阀换向回路中加入高压储能器和可调节流阀，使换向时间缩短而冲击减小；
混凝土泵送主油路采用闭式回路，主油泵换向，在双联主油泵辅助回路中采用了低压储能器为斜盘换向过零位时提供缓冲油，有效地降低主推送回路的换向冲击；
混凝土活塞润滑方面一些厂家采用自动润滑，在实际工作中，因为泵送排量是任意可调的，主油缸活塞的缓冲行程随排量变化而变动，自动润滑很难准确地将润滑脂注入混凝土活塞的润滑油槽中，既无法有效为混凝土活塞提供良好的润滑，又大量浪费润滑油，增加了成本，而且大量润滑脂注入到混凝土中，对混凝土的质量产生负面影响，因此，我国设计专家通过反复考虑，决定采用手动润滑，工作时每隔1小时手动为混凝土活塞注油润滑一次，这样基本克服了自动润滑的种种弊端。
图1-4中心泵装置
1.4臂架布料杆装置与支腿
1.4.1臂架外形的设计
泵车的作业范围受到臂架长度的制约，臂架长度越长其作业范围越大，适用范围也越广。
但臂架越长，车辆行驶尺寸也越长，泵车在行驶及施工时往往受到限制。
目前主要规格有：
24,28,32,37,40,42,45,48,50,52,56,60,62,66,72米等。
但总的来说，随着科技的发展，混凝土泵车朝着臂架更长的方向发展。
目前，我国的臂架系统已基本实现自制，并在某些方面达到原装进口臂架的性能。
但我国国产的钢材尚不能应用在臂架上，任然需要全部依靠进口，在制造过程中，焊条和焊接工艺要求非常严格。
臂架系统在世界范围内尚是一个需要攻克的难题，如臂架应力裂缝，臂架断裂等。
臂架应力断裂一般在应力较集中的焊接部位。
目前，国外许多泵车的臂架制造都是采用不同厚度的高强度钢板拼焊焊接而成，采用这种方法制造臂架时，需要知道可能出现的最大载荷。
通过仿真计算臂架结构实际受力的大小。
臂架形式设计包括结构形式、折叠方式、输送布管等诸多方面的设计。
臂架的结构形式基本都采用箱形结构，从垂直于臂架长度方向的截面来看，大致有下图3-1五种，根据设计者多年的计算分析和经验，认为下图（a）的截面形式较好，整个臂架应力流畅，无明显力流阻滞和应力集中，而且重量较轻，至于抗扭屈和截面的稳定性可以通过焊接横穿臂架两侧板的输送管支撑件来解决。
图1-5臂架的截面形式
臂架的折叠方式大致分为R形、Z形、RZ组合形，但有一点值得设计者注意，为了尽量降低整车的重心高度，提高行驶状态的稳定性，必须降低臂架折叠收拢后的高度，即在设计臂架时，通常将第三节臂设计成“Z”形弯臂，这时除考虑布管方便外，更应注意最大限度减少弯臂偏离一二臂节中性平面的距离，以减少偏心自重产生的扭矩。
1.4.2支腿油箱设计
支腿油箱的结构形式可谓五花八门，风格各异。
有X形伸缩支腿泵送油箱和水箱外挂形式的；
有前后全展开形支腿整体油水箱结构的；
还有弧形支腿油水箱分别置于后支腿空腔的等等。
如此种种结构形式，都必须遵守一个原则：
支腿油水箱设计除了满足自身的强度刚度要求外，还必须满足泵车在作业状态下的稳定性条件：
即当泵车的1.2倍自重载荷、1.3倍工作载荷、附加载荷和1.1倍的惯性力共同作用于最不利的倾覆线（支腿完全伸展开后四个支撑点的连线）时，其力矩之和大于零，否则，泵车在作业时有可能倾翻，造成重大安全事故。
第二章混凝土泵车的上车系统
泵车的上车系统可以分为回转装置（含减速机）、臂架装置和支腿。
虽然支腿部分是安装在下车部位，但由于它们是由同一个主泵控制，所以它也属于上车系统的一部分，在此，支腿只是掺杂在回转与臂架里简要概述。
2.1回转系统
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。
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，底盘轮胎离开地面，底盘和泵送机构也挂在转塔上。
整个泵车（包括底盘、泵送机构、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，转塔为臂架提高一个稳固的底座，整个臂架可以在这个底座上旋转
，每节臂架还能绕各自的轴旋转，转塔的四个支腿直接支承在地面上。
2.1.1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，主要承受臂架载荷，同时可随臂架一起在水平面内旋转。
结构如图所示。
图2-1转塔结构简图
2.1.2回转机构
回转机构集支承、旋转和连接功能于一体，它由高强度螺栓、回转支承、回转减速机、主动齿轮和过渡齿轮（按强度取舍）组成。
图2-2回转机构结构简图
回转减速机带动主动齿轮，经过渡齿轮驱动回转支承外圈，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。
2.1.3固定转塔结构
固定转塔是由高强度钢板焊接而成的箱型受力结构件，是臂架、转台、回转机构的底座。
混凝土泵车行驶时主要承受上部的重力，而混凝土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，又可做液压油箱或水箱。
因此，它既要有足够的强度和刚性，又要有良好的密封性。
如图所示。
图2-3固定转塔结构简图
2.1.4支承与支腿结构
支承结构的作用是将整车稳定地支承在地面上，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
图2-4支撑结构简图
图为经常使用的后摆伸缩型支腿的支撑结构，由四条支腿，多个油缸组成。
其中四条支腿、前后支腿展开油缸、前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，泵送机构的反作用力和整车的自重安全的由支腿传入地面。
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、足够的力学性能和有效的支撑范围，保证其承载能力和整车的抗倾翻能力，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刚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
，为此，在混凝土泵车左右两侧各装有一个水平仪来辨别倾斜度。
2.1.5回转机构液压系统的设计
回转机构控制回路由一片电液比例换向阀、两个带单向阀的出口压力控制阀（过载溢流阀）、两个带二次溢流功能的平衡阀所组成的缓冲制动阀、一个梭阀、一个常闭式制动器和液压马达等组成。
当操纵电液比例换向阀手柄或操纵遥控器上的电位器控制手柄使换向阀阀芯移动至某一位置时，液压油经换向阀进入液压马达和控制器活塞缸，当油压达到平衡阀和制动器的开启压力时，则马达回油腔的平衡阀和制动器相继被打开，液压马达就开始向一个方向运转，在液压马达通过减速器的驱动下泵车整个布料臂开始向要求的方向回转。
在液压马达换向阀的两出油口处设置了一对带单向阀的出口压力控制阀（过载溢流阀），其作用如上所述。
在液压马达的A、B口设置了由一对带二次过压溢流的平衡阀所组成的缓冲制动阀，以减少回转机构启动或停止时因惯性而产生的压力冲击，同时在换向阀回到中位时液压马达能被平稳的闭锁在原位置。
回转机构制动器为液压开启弹簧上闸的常闭式制动器，当换向阀回到中位时，其在弹簧的作用下自动上闸制动，以确保泵车工作或整车行驶时的安全。
在这里，要作重讲一下电液比例阀在泵车液压系统中的作用。
在混凝土泵车的上车布料臂控制系统中（由布料臂回转机构液压系统和布料臂一、二、三、四节臂收展控制回路等组成），多路电液比例阀组起了很重要的作用。
该多路电液比例控制阀组由先导式控制阀、直动式溢流阀、电磁换向阀、减压阀、电液比例换向阀、进口压力补偿阀和各路出口压力控制阀等组成。
各回路的电液比例换向阀相互并联，而组成了并联油路。
其中电液比例换向阀分别用于控制臂架的收展和回转动作。
通过有线或无线遥控器输入比例模拟信号，再结合柴油机的油门调节，可实现对臂架的收展和回转动作进行无级平稳控制。
另外，由于电液比例换向阀阀组带合负载传感器，从而可使阀的进口流量随负载的变化而变化，以实现“轻载”高速和“重载”低速，这样不仅可以使布料臂工作时运行平稳，而其可确保工作的安全性。
这更进一步发挥了电液比例换向阀的优越性。
根据以上分析混凝土泵车回转液压系统如图所示，如下：
图2-5回转液压系统原理图
1—安全阀；
2—液压马达；
3—回转平衡阀；
4—高压油路；
5—电液比例换向阀；
6—液压泵
2.1.6回转编码器的电气连接
（1）旋转编码器是与减速机连接在一起，在本系统中可用来作为控制系统的计数器，并提供脉冲输入。
它转化为位移量，可对传输带上的物料进行位置控制。
传送至相应的传感器时，发出信号到PLC，以进行分拣，也可用来控制步进电机的转速。
旋转编码器介绍：
旋转编码器是用来测量转速的装置。
技术参数主要有每转脉冲数（几十个到几千个都有），和供电电压等。
它分为单路输出和双路输出两种。
单路输出是指旋转编码器的输出是一组脉冲，而双路输出的旋转编码器输出两组相位差90度的脉冲，通过这两组脉冲不仅可以测量转速，还可以判断旋转的方向。
编码器如以信号原理来分，可分为增量脉冲编码器（SPC）和绝对脉冲编码器（APC）两者一般都应用于速度控制或位置控制系统的检测元件。
工作原理如下：
由一个中心有轴的光电码盘，其上有环形通、暗的刻线，有光电发射和接收器件读取，获得四组正弦波信号组合成A、B、C、D，每个正弦波相差90度相位差（相对于一个周波为360度），将C、D信号反向，叠加在A、B两相上，可增强稳定信号；
另每转输出一个Z相脉冲以代表零位参考位。
图2-6回转编码器
可通过比较A相在前还是B相在前，
以判别编码器的正转与反转，通过零位脉冲，可获得编码器的零位参考位。
分辨率：
编码器以每旋转360度提供多少的通或暗刻线称为分辨率，也称解析分度、或直接称多少线，一般在每转分度5~10000线。
旋转角度：
-270°
-----+270°
，超过此角度，如果继续旋转，喇叭报警；
支腿全展开，臂架旋转±
270°
单侧支腿展开，臂架旋转范围-10°
---+125°
（2）编码器接线
PLC控制。
旋转编码器（B2499-829）接线方式：
棕色--+（电源）白色--—（电源）
绿色--A（I0.6）灰色—B（I0.7）
SYMC控制。
旋转编码器（B2249-1270）接线方式：
白色--37#（24V）棕色--40#（0V）
黄色--A218（CANH）粉色—A222（CANL）
电气线路连接如下：
图2-7编码器接线图
2.2臂架系统
2.2.1臂架折叠方式
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，根据各节臂架间转动方向和顺序的不同，臂架有多种折叠型式，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型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采用。
具体的结构型式如图所示。
图2-8臂架折叠型式
本设计采用的折叠方式如图所示，为RZ混合型，接合了结构紧凑和折叠迅速的特点。
图2-9综合型臂架折叠
2.2.2臂架结构特点
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，臂架的结构一般设计成四块钢板围焊而成的箱型梁，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，按梁上各处应力趋于一致的原则，将梁设计成渐变梁。
具体型式如图所示。
图2-10臂架的典型型式
2.2.3连杆的结构
连杆一般为直杆或弓形的二力杆，也有三角结构的连杆，如图所示。
图2-11连杆的几种典型形式
2.2.4臂架输送管
臂架输送管附在臂架的臂侧，长度与臂长相配，各臂中部为一节节直管，二各臂两端头各为一个
弯管。
两管之间可相互旋转，两节相连臂架端头的
弯管绕两臂架铰接轴轴线旋转，即可实现输送管随臂架转动而转动。
输送管路的布置方式有两种，一种布管中有相对转动的弯管均不横穿臂节相联结处的铰接销孔，另一种布管则是部分具有相对转动的弯管横穿臂节间的铰接销孔。
第一种布管虽然支撑件的设计比较麻烦，但可以有效减小第三节弯臂对一二臂中性面的偏心扭矩，改善臂架整体受力状况。
后者虽然布管方便许多，但臂架整体受力状况欠佳。
本设计采用了图所示的方案。
图2-12臂架系统配管俯视图
由于各管安装位置不同，各输送管受到的冲击和磨损也不同，一般弯管比直管磨损大，越往臂末端走输送管磨损越小。
但倒数第二个弯管的模数最大，它除受到一般的磨损外，还受到混凝土下落的重力冲击。
因此，各输送管应采用不同的耐磨措施，尽量使整套输送管寿命趋于一致。
输送管支撑在臂架上，其重量、冲击和偏心力矩都由臂架承受，原则上臂架左右交替布管，并应尽量靠近臂架，以减小偏心力矩，在保证一定输送通径、强度磨损余量的基础上应尽量轻。
由于输送管的重量是臂架载荷的一部分，输送管不允许增加壁厚和外径，否则会降低臂架的使用寿命，也影响泵车的稳定性。
输送管必须在臂架不受张力的状态下安装，如每节臂都自由地平置（各节臂架都被支撑好）、或每节臂被支撑时未折叠、或臂架完全收回并放到支承上时，臂架即不受张力。
否则输送管上可能出现应力，造成管支架和臂架损坏，在泵送作业时，末端软管甚至可能剧烈晃动、脱出。
2.2.5臂架变幅油缸结构型式
液压缸作为液压系统中的执行元件（以直线往复运动或回转摆动的形式），将液压能转变为机械能输出。
液压缸在工程机械中使用极其广泛，它结构简单，制造容易，能满足各行各业的需求。
各节臂之间用液压油缸支撑，油缸为臂架运动提供动力，它有压力有推动活塞前后运动，从而驱动平面四连杆机构中的臂架绕铰接轴转动。
缸体的进油口应设有液压锁，以防治液压软破裂时发生臂架坠落事故。
如图所示的是混凝土泵車臂架双作用单活塞杆液压缸。
它是由缸底1、缸筒4、缸盖兼导向套7、活塞3和活塞杆5等主要部件组成。
缸筒一端与缸底焊接，缸筒的一端与缸底焊接，另一端缸盖与缸筒以内螺纹连接。
它的优点是外形尺寸较小，重量较轻，方便拆装检修，两端设有油口A和B。
活塞3与活塞杆5利用活塞螺母2和o型挡圈
连在一起。
活塞与缸孔的密封采用的是活塞封。
为了防止液压油的泄漏，提高液压系统的工作性能，在可能发生泄漏的部位需要安装O型圈。
因为在臂架液压缸中工作压力较大（33Mpa）超
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