液控拖式混凝土泵的设计开题报告.docx

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液控拖式混凝土泵的设计开题报告

笑嘻嘻笑嘻嘻大学

毕业设计（论文）开题报告

题目液控拖式混凝土泵的设计

系部名称机电工程系专业班级

学生姓名

学号

指导老师　

填表时间：

2011年5月4日

设计（论文）

题目

液控拖式混凝土泵的设计

设计（论文）

类型（划“√”）

工程设计

应用研究

开发研究

基础研究

其它

√

一、本课题的研究目的和意义

毕业设计是工科大学生最后一个十分重要的学习环节，是理论教学和实践相结合的一个实践过程，是进行工程师基本训练的重要手段。

本组设计是以液压拖式混凝土增压系统的设计作为设计对象，要完成系统总体设计、液压系统的设计、元件选择、电控系统设计与元件选择等。

要求我们以严肃认真、一丝不苟的态度对待这次设计，通过这个环节的学习，对实际生产系统的设计有一总体认识、并在计算、绘图、编制技术文件等方面的能力得以增强，使设计基本功得到训练，提高经济素养和分析问题、解决问题的实际工作能力，为我们走向工作岗位适应现场工作打下一定基础。

通过本课题的设计过程，培养我们树立正确的设计思想并能结合现场需要加以设计方法，使我们能够综合运用多学科的理论、知识与技能，解决具有一定复杂程度的工程实际问题，并培养勇于实践、勇于探索和开拓创新的精神。

在能力方面，学会依据技术课题任务，进行资料调研、收集、加工与整理，能正确运用工具手册，培养掌握有关工程设计程序、方法和技术规范，提高工程设计计算、理论分析、图表绘制、技术文件编写的能力；专题研究应掌握实验、测试、数据分析等研究技能，锻炼学生分析与解决专题问题的能力。

外文翻译应达到一定的速度和准确性，计算机应用方面应能计算，能制图，能打印文件。

在综合素质方面，通过毕业设计（论文），树立正确的设计思想，培养严肃认真的科学态度和严谨求实的科学作风，能遵守纪律，善于与他人合作的协作精神和对工作高度负责的敬业精神。

高层建筑混凝土的加压、矿山生产、化工行业中泥浆类物料等的增压与输送历来是制约行业生产的关键环节，此类设备与一般均匀介质泵相比的显著特点是：

工作环境恶劣、磨损严重、维护量大。

据已有资料知此类设备国内外都有生产，但存在不尽满意之处，具体在于：

国外进口的此类产品虽性能较好，但价格昂贵、维护及配件供应有时遇到很大麻烦，进而给使用单位带来很大的不便；国内已有的此类产品有一定价格优势，但普遍存在能耗大、效率低，关键件使用寿命短、维修量大等缺陷，还没有形成系列化，性价比不高。

因此对混凝土泵特别是中小型混凝土泵系统加以研究、提高其效率、改善其总体性能，已成为企业生产亟待解决的课题，对此进行系统的设计很有必要。

二、本课题的主要研究内容（提纲）

（1）混凝土搅拌系统的设计

（2）泥浆输送系统的设计

（3）混凝土泵的结构设计

（4）液控系统的设计

（5）电控系统的设计

（6）操纵控制台的设计

三、文献综述（国内外研究情况及其发展）

现有的液压混凝土泵虽以其输出特性好、效率高等优点为众多业内人士所关注,但目前因其自动换向技术的实用性、换向冲击、耐磨性和密封等问题没有得到较好的解决而未能实现工业化生产。

混凝土泵的研究最早开始于德国,1907年德国就开始研究混凝土泵,并取得专利权。

此后,1913年美国制造出混凝土泵样机也取得专利。

1930年,德国制造了立式单缸的球阀活塞泵,这种泵靠曲柄和摇杆传动,工作性能较差,使用价值不大。

1932年荷兰人库依曼J-CKooyman制造出卧式缸的库依曼型混凝土泵,成功的解决了混凝土泵的构造原理问题,大大提高了工作的可靠性。

此后混凝上泵即进入小规模的试用阶段。

第二次世界大战之后,各国陆续开始经济恢复工作,建筑工程规模日益扩大,混凝土泵的销路较好,应用日渐增多。

五十年代中叶,联邦德国的托克里特Torkret公司首先发展了用水作为工作液体的液压泵,使混凝土泵车进入一个新的发展阶段。

1959年,联邦德国的施文英Schwing公司生产出第一台全液压的混凝土泵,它用油作为工作液体来驱动活塞和阀门,使用后用压力水冲洗泵和输送管。

这种液压泵功率大,排量大,运输距离远,可做到无级调节,泵的活塞还可逆向动作以减少堵塞的可能性,因而使混凝土泵的设计、制造和泵送施工技术日趋完善。

此后,为了提高棍凝土泵的机动性,在六十年代中期又研制了混凝土泵车,并配备了可以回转和伸缩的布料杆,使混凝土泵的浇筑工作更加灵活多变。

据今年来国内外的一些调查资料表明，混凝土泵主要有以下几方面的发展趋势：

1、向大排量方向发展。

现在多数排量为80m3/h左右,最大可达204m3/h。

2、泵送压力向高压方向发展。

目前国产最大泵送压力为105Mpa,而国外的最大压力为285MPa。

3、泵送高度与距离增大。

目前最大垂直泵送高度可达到432m,最大水平输送距离达门20m。

4、调速变量成为工程施工用往复式浆液泵的主旋律。

现在已形成了液压驱动无级变量、变频调速无级变量、电磁调速无级变量、机械调速多级变量四大主流，既满足了不同施工工艺对泵流量压力变化的需求，又实现了节约功率、低速运转、延长易损件寿命的最佳技术经济效果。

6、在双液变化比例灌浆泵上逐步实现液压驱动、程序控制、集中操纵、计量显示、机电液一体化。

7、关键零部件的结构设计更加科学化、智能化、巧妙化。

8、参数配置，总体布局，造型设计上又新的创意。

9、混凝土泵向标准化、系列化发展。

10、混凝土泵的大型设备的发展已日趋完善，但中小型设备这一块基本空白，这严重制约着中小型企业的发展。

因此中小型混凝土设备的发展也将是未来的一个趋势。

11、混凝土泵根据能否移动以及移动的方式,分为固定式、拖动式和汽车式。

汽车式混凝土泵,其工作机构装在汽车底盘上,且都带有布料杆,移动方便,机动灵活,移至新的工作地点不需要进行太多准备工作即可进行浇筑,因而是目前大力发展的机种。

由于混凝土泵泵送压力的不断提高,输送距高己经能够适应大部分混凝土摊铺工作,具有良好的机动性的布料杆混凝土泵车将占主导地位。

12、分配阀的改进与发展

混凝土泵送机构通过分配阀的转换，完成新拌混凝土的吸进与排出动作，因此分配阀是混凝土泵中的关键部件之一。

其形状和性能直接影响混凝土泵的整机结构和泵送性能。

当代最先进的混凝土泵的分配阀在以下三方面有了很大的改进和发展。

（1）分配阀适应范围不断扩大

当混凝土混合料被泵送时。

流动断面面积和形状的变化，流动过程弯曲度的变化是阻碍它流动的主要因素。

尽量减少上述三种变化，提高分配阀的泵送性能是现代混凝土泵的主要特征。

（2）分配阀的使用寿命越来越长

非配发的使用寿命长短与否，大大影响到混凝土泵的使用成本，直接影响着混凝土浇筑的经济性。

因此分配阀的磨损与维修成本是亟待解决的最大问题之一。

新型混凝土泵泵分配阀用耐磨的高强度钢材和进行热处理来延长使用寿命。

一般都在3万m3混凝土以上，有的已达到7万m3左右，同时分配阀的结构越来越简单，维修、保养和更换也越来越方便。

（3）分配阀的工作性能日益完善

分配阀的工作性能包括三个方面。

第一是阀室形状合理，通道短而流畅，截面和形状变化不大，因此泵和容积效率较高，吸入和排出性能良好。

第二是换向速度快。

考虑到转换速度太快，机器振动大，产生噪声；转换慢则易被石子卡住，泵送介质倒流。

所以新型分配阀的转换速度一般在0.2S左右。

第三是密封性能的改进。

密封性能的好与坏与磨损大小有关。

磨损后间隙加大时容易产生漏浆而使混凝土的可泵性变坏。

最新混凝土泵的产品在如何保证磨损后阀的密封性能反面都有其独到之处，磨损自动补偿系统则是最新成果之一。

在搅拌机方面，从近一、二年的发展动态来看，欧洲各国新开发的搅拌机可分为两大类。

一类着重于改善宏观的循环状态，在搅拌机上安设各种抽气罩壳。

另一类着重于在液体流动的某一区域，提高剪切效果。

对于前一类搅拌机，西欧许多人都作了不少基本机理方面的研究，对这种搅拌机搅拌叶片处气体卷入所带来的影响，它的混合时间与能耗之间的关系等等，作了一系列的实验。

实验结果表明，在相同的混合度前提下，这种搅拌机所需的动力最少；同时，在高粘度无聊均化过程中，它的能耗也明显地低于它种装置。

而后一类搅拌机，工作时，搅拌叶片高速回转，在叶片作用下流入的液体，通过窄小的缝隙，在很高的剪切力作用下破碎，分散、混合。

经过实际使用，反响很好。

长期以来，欧洲各国的搅拌机研制一直走在世界前端，这一点在美国、日本这些化机生产大国也不得不承认。

（1）GranfaProcesstechniek）荷兰）

（2）Ystral公司搅拌机（西德）（3）HeizW.BeckerRuhr—UndMischtechnik公司搅拌机（西德）（4）JorgenJorgensen公司搅拌机（丹麦）（5）IKA—MACHINEUBAU公司搅拌机（西德）。

目前这些装置还只能在欧洲大陆上看到，基本上反映了欧洲的一些发展动态，所以当其中的一些产品在最近一次阿西玛展览会上展出时，年千毫了普遍的重视。

从这些产品可以看出，欧洲各国的研制并不仅仅局限于提高单一的搅拌效率，而是在同时，将反应、分散、破碎、均化、混合组合在一起，以求尽量减少操作时间，减少操作费用。

这一动向对我国的搅拌机研制一定也有些参考价值。

四、拟解决的关键问题

（1）搅拌与输送的配套设计

（2）混凝土泵的结构设计

（3）液压控制系统的设计与选型

（4）电控系统的设计与选型

（5）操纵台及整机外形设计

五、研究思路和方法

研究思路：

在调研现场的基础上拟定出整个系统，设计选择出各组成部分，最后设计电控系统并选择电子器件并完成整个系统的设计，即采用先总后分最后综合的设计策略。

研究方法：

本设计主要采用经验计算与优化类比相结合的方法完成对整个系统的设计。

六、本课题的进度安排

第1周：

毕业设计安排

第2周：

现场实习

第3周：

写开题报告

第4周：

搅拌筒的设计

第5周：

螺旋输送系统的设计

第6-8周：

泵的结构设计

第9-11周：

液压系统设计与选型

第12-14周：

电控系统的设计与选型

第15周：

答辩准备

第16周：

毕业答辩

七、主要参考文献

[1]章宏甲，黄谊.液压传动[M].北京：

机械工业出版社，1998.102～248

[2]雷天觉.新编液压工程手册[M].北京：

北京理工大学出版社，1998，21～85

[3]廖临清.现代设计方法[M].重庆：

重庆大学出版社，2000，15～128

[4]王懋瑶.液压传动与控制[M].北京：

机械工业出版社，1986，75～156

[5]赵家利.电工手册[M].北京：

机械工业出版社，13～98

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上海科学技术出版社，1983，

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辽宁科学技术出版社，1993

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[10]中国机械工程学会/中国机械设计大典编委会，中国机械设计大典[M]（第5卷机械控制系统设计）.南昌：

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[12]王自宽

[13]PengYouwen,

[14]张建中,机械设计基础[M].江苏:

中国矿业大学出版社,2006.1

[15]黄长礼,刘古岷.混凝土机械[M].北京:

机械工业出版社,2007.1

[16]张建中,机械设计基础课程设计[M].江苏:

中国矿业大学出版社,2006.9

指导教师意见

指导教师（签名）：

年月日

所在系（所）意见

负责人（签章）：

年月日