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1、摘要 HBT100 混凝土泵是一种将达到泵送条件的混凝土通过水平或垂直铺设的管道连续的输送到建筑施工现场的混凝土输送机械。它被广泛的应用于城建、矿山、电力、能源、交通及其他部门的混凝土建筑工程中。HBT100 混凝土泵的工作原理是依靠液压系统通过推送机构将混凝土泵送出去，而泵送混凝土的质量与混凝土泵的使用性能直接与混凝土拖泵的总体设计相关。本文主要完成了HBT100 混凝土泵的总体设计：总体方案确定、车架的选材、布置及焊接；料斗材料及尺寸的确定；搅拌叶片结构形式及尺寸的确定；搅拌轴的强度校核与计算以及其结构形式的确定；S型管阀结构形式及尺寸确定。关键词： 混凝土泵，车架，料斗，搅拌叶片，搅拌轴
2、，S管阀AbstractThe HBT100 concrete pump will be one kind conforms to the transportation condition concrete the pipeline which or vertical will lay down through the level continuously to transport to the construction job location concrete transportation machinery. It widely is applied to the urban const
3、ruction，the mine，the electric power，the energy，the transportation and in other departments concrete building projects.Working principle of the HBT100 concrete pump is to rely on the hydraulic system by pushing institutions to concrete pumping out, and the quality of pumped concrete and concrete pump
4、 performance is directly related to the overall design of trailer concrete pump. This paper mainly related to the overall design of the HBT100 concrete pump: to determine overall scheme; material selection, layout and welding of the frame; to determine hopper material and size; to determine the mixi
5、ng blade structure and size; to check and calculate the strength of stirring shaft and to determine its structure; to determine the S-tube valve structure and size.Key Words: concrete pump，frame ，hopper，mixing blades，stirring shaft，S-type valve38 第 页目 录1 绪论51.1 国外泵送混凝土技术的发展51.1.1德国51.1.2美国51.1.3日本61
6、.1.4俄罗斯61.2 国内泵送混凝土技术的发展61.3 泵送混凝土技术的特点81.4设计概述81.4.1 设计目的81.4.2设计课题91.4.3设计大纲91.5 设计内容92 方案确定112.1 混凝土泵的基本结构112.2 混凝土泵的分类方法112.2.1 按排量分112.2.2 按工作原理分122.2.3 按移动分123 料斗与搅拌系统143.1 料斗功能143.2 料斗基本结构143.3 料斗体的设计与计算163.3.1 料斗容积的确定163.3.2 料斗宽度的确定173.3.3 料斗长度的确定173.4 料斗各零部件材料的选择及尺寸193.5 搅拌系统203.5.1 料斗搅拌叶片直
7、径及其搅拌速度的确定203.5.2 料斗搅拌轴的计算及结构形式的确定203.5.3 搅拌轴中间轴键选择与强度校核244 S形管阀264.1 S形阀的工作原理264.2 S形阀的工作状况及设计构思274.3 负载阻力矩计算285 车架的设计316 润滑系统327 混凝土泵的保养与维修337.1混凝土泵的故障337.1.1堵管337.1.2液压系统故障337.1.3摆阀的故障347.1.4混凝土缸与活塞头磨损357.2混凝土泵的维修35结 论36参考文献：37附录38致 谢39 1 绪论 在混凝土工程施工过程中，由于混凝土有时间的严格限制，所以其运输和浇筑是一项繁重的、关键性的工作。尤其是对大型钢
8、筋混凝土构筑物和高层建筑，如何正确选择混凝土的运输工具和浇筑方法尤为重要，它往往能决定施工工期的长短和劳动量消耗的大小。最近几年，在建筑工程推广应用的泵送混凝土技术，以其效率高、费用低、节省劳力、水平和垂直运输可一次连续完成、使用狭窄施工现场等优点，愈来愈受到人们的重视。1.1 国外泵送混凝土技术的发展1.1.1德国从最早的混凝土泵的出现，至今已有90多年历史。德国为混凝土泵的创始国，于1907年就开始研制混凝土泵，是世界上第一个取得混凝土泵专利的国家。1927年，德国的弗里茨 海尔(Fritz Hell)设计了一种新型混凝土泵，并第一次获得应用。1930年，德国又制造了立式单缸球阀活塞泵。由
9、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（Torkret）公司仿照生产了荷兰人库依曼（J.C.Kooyman）在1932年发明的库依曼型混凝土泵，这种泵有一个卧式缸及两个由联杆操纵联动的旋转阀，从而极大地提高了工作的可靠性。20世纪50年代中叶，德国的托克利特公司首先发明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，德国的施文英公司便生产出了第一台全液压混凝土泵，使混凝土泵的设计制造和泵送技术方面日趋完善，为混凝土泵规模用于实际工作创造了有利条件。德国是欧洲混凝土泵发展最快的国家，目前拥有一些规模较大、世界著名的混凝土泵制作企业
10、，如施维英（Schwing）公司、赛勒（Scheele）公司、施泰特（Stetter）公司、普茨迈斯特（Putzmeister）公司等。目前，德国生产的最大功率的混凝土泵，最大排量为159m3/h，最大水平运距为1600m，最大垂直运距为400m，是当今世界上最大的混凝土泵。1.1.2美国美国是继德国之后混凝土泵发展较早的国家，1913年美国考纳尔Cornell设计出曲轴机械传统的混凝土泵取得专利权，并制造出第一台混凝土泵。20世纪30年代中期，美国的亲贝尔特（Chain Belt）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雏形的库依曼型混凝土泵，并在混凝土工程中得
11、到应用，但直到第二次世界大战，混凝土泵仍处于小规模的试用阶段。在1963年，美国查伦奇 考克兄弟（Challenge-Cook Bros）公司研制成功了挤压式混凝土泵。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。这种混凝土泵构造简单，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（Rose）、伊利（Erie）、霍内（Hormet）、瑞德（Reed）、福来纳（Freightliner）、摩根（Morgen）、汤姆逊（Thomsem）、混凝土泵（Pumpt）公司等。生产的混凝土泵，最大排量为110 m3/h，最大水平运距610m，最大垂直运距达152m。1.1.3日本日本泵送混
12、凝土起步较晚，但发展很迅速。在1950年，日本石川岛播磨重工从德国托克里特公司引进输送量为10m3/h、水平运距为240m的机械式混凝土输送泵。日本生产的混凝土泵，再20世纪70年代其排量已达100m3/h，最大水平运距为600m，最大垂直运距为150m。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。日本石川岛播磨重工生产的IPG45B-6N16型泵车，臂长14m，排量为45m3/h，压力为6MPa，总重只有7.95吨。IPH30B-1N13型泵车总重只有6吨。可以看出，小型泵车重量虽轻，但性能参数并不低。日本拥有一批大型混凝土泵制造企业，如三菱重工、石川岛播磨中国、极东开发
13、、新泻铁工所、萱昌（Kayaba）、光泽（Koyo）、日工（Nikko）、田中（Tanka）等企业，产量都较高，产品向世界各国出口。1.1.4俄罗斯前苏联从1926年起研制混凝土泵。1932年前苏联的列宁格勒工业大学制造了双缸隔膜式混凝土泵，并在莫斯科运河工程上应用，由于存在许多缺点，未能到达。20世纪60年代中期，为了提高混凝土泵的机动性，又研制成功了混凝土泵车，使混凝土泵由固定式发展成为车载式，同时，为了使混凝土浇筑更加方便，又在混凝土泵车上加装了可以回转的伸宿的布料杆，可以将混凝土拌合物直接入仓，大大提高了混凝土的浇筑速度。1963年，美国的查伦奇 考克兄弟公司又研制了一种挤压式混凝土泵
14、，这种混凝土泵构造简单、价格低廉，但由于输送距离小，目前已不使用。随着科学技术的飞速发展，混凝土泵的构造目前还在不断的完善，尤其在阀门系统和液压系统方面仍在不断革新，在提高功率和可靠性方面仍在进行大量的研究和探讨、大功率、高效率的新型混凝土泵将不断出现。1.2 国内泵送混凝土技术的发展我国在泵送混凝土技术方面起步较晚，自50年代才从国内引进混凝土泵，60年代初才考试仿照苏C-284型固定式混凝土泵制造，但一直未得到推广应用。70年代初，原第一机械工业部建筑机械研究所与原沈阳振捣器厂实用机型混凝土泵的研制工作，于1975年试制成功HB-8型固定式活塞泵。1978年6月，原国家建委电力工业部水电七
15、局水工机械厂，参照日本700S-1型护凝土泵研制成功了HB-30型混凝土泵。1979年，上海第八建筑工程公司，仿制了德国托克利特式以水作为压力介质的带布料杆混凝土泵车，华东电力建设局设计了HBC-65型混凝土泵车。进入20世纪80年代，使我国混凝土泵研制和生产的兴旺发达时期，由于大规模基本建设的急需，促使生产企业竞相研制和生产新型的混凝土泵，使我国混凝土泵研制和生产迈出了可喜的一步。湖北建设机械股份公司、沈阳建设机械总公司、建设部中联建设产业公司、三一重工业集团有限公司、山东方圆集团公司、徐州三公建设机械厂等生产企业，所生产的混凝土泵和泵车的型号基本呢齐全，从小排量到大排量，从低压到高压基本都
16、能生产，为我国不呢歌颂混凝土技术的发展均做出了一定贡献。其中沈阳建设机械总公司生产的HBT100型泵送压力已达16MP，三一种工业集团有限公司生产的三一牌HBT60Cxing泵送压力已达16.5MP，因而国产混凝土泵也能一泵高度达到200M以上。进入20年代90年代，高层建筑在我国大中城市蓬勃兴起，其中大多数是用混凝土泵输送混凝土拌合物，创造了一个又一个的一泵泵送的高度。如389.9M高的广州中天广场，用BSC1400HD-CAT型混凝土泵2台，将C60高强混凝土泵至146.4M，将C30和C50混凝土一泵泵至321.9M：384M高的深圳地王商业大厦，用BSC1400HD-CAT型混凝土泵，
17、将混凝土泵送至325M：420.5Mgao的上海金茂大厦，一泵的泵送高度达到382M，创造了国内一泵泵送高度纪录。 其他结构和构筑物，再利用泵送混凝土方面也取得了良好效果。如上海杨浦大桥的桥塌，用Putzmeister2100型混凝土泵对C50混凝土一泵高度达208M：上海东方明珠电视塔，将C60混凝土泵至180M、C50混凝土泵至225M、C40混凝土泵至350M：广东大亚湾90万KW压水堆型核电站反应堆的高强混凝土，也是用混凝土泵输送的：北京西客站、高205Mde武汉国际商贸中心大厦、高244.7M的青岛中银大厦等超高层建筑，多数都是用泵送混凝土。以上自已证明，我国在高层建筑混凝土泵送技术
18、方面已接近国际先进水平。在大体积混凝土泵送施工方面，自90年代以来我国也取得了巨大成就。如上海中鑫大厦地板混凝土10000M3，采用6台混凝土泵车、70辆混凝土搅拌运输车，53H全部浇筑完毕：新上海国际大厦地板混尼姑凝土17000M3，采用12台混凝土泵车，100辆混凝土搅拌运输车，64H就浇筑完毕：大连麒端中心承台，厚46M、浇筑量为21000M3，分四块浇筑，其中最大的一块超过10000M3，用8台混凝土泵车、45辆混凝土搅拌运输车，65H就浇筑完毕。仅以上几例说明，我国在利用混凝土泵车和混凝土搅拌运输车方面，俄达到了较高的水平。我国地域广阔，各地区的经济实力差距较大，在推广应用泵送混凝土
19、技术方面，发展还很不平衡，存在着“东热西冷”现象。由于我国预拌（商品）混凝土在混凝土总量中仅占8%左右。远远落后于日本、德国等发达国家，因此，推广泵送混凝土技术还相当艰巨，还是摆在建筑技术人员面前的一项重要任务。1.3 泵送混凝土技术的特点泵送混凝土就是将预先搅拌好的混凝土，利用混凝土输送泵泵压得作用，沿管道实行垂直及水平方向输送的混凝土。泵送混凝土以其显著的特点，已在建筑工程中广泛推广应用。归纳起来，泵送混凝土由如下特点； 1.施工效率很高与常规混凝土的施工方法相比，施工效率高是其明显的优点。目前，世界上最大功率的混凝土泵的泵送量可达159M3/H，最大效率的混凝土泵的泵送量可达100M3/
20、H左右，一般混凝土泵的泵送量可达60M3/H左右，其施工效率是其他任何一种施工机械难以相比的。 2.施工占地较小根据施工现场的实践经验证明，混凝土泵可以设在远离或靠近浇筑点的任何一个方便的位置，由于混凝土泵的机身体积较小，所以特别适用于场地受到限制的施工现场。在配制合适的布料干后，施工现场不必为混凝土的输送、浇筑留置专用通道，在建筑物集中区特别适用。 3.施工比较方便泵送混凝土施工的最大优势，是可使混凝土一次连续完成垂直和水平的输送、浇筑，从而减少了混凝土的到运次数，较好地保证了混凝土的性能：同时，输送管道也易于通过各种障碍地段直达浇筑地点，有利于结构的整体性。 4.保护施工环境泵送混凝土是商
21、品（预拌）混凝土，一般不在施工现场拌制，不仅节省了施工场地，而且减少了搅拌混凝土的粉尘污染，再加上泵送混凝土是通过管道封闭运输又减少了混尼姑凝土运输过程中的泥水污染，更加有利于施工现场的文明整洁施工。1.4设计概述1.4.1 设计目的 毕业设计是专业教学规定的一项重要的综合性和结核性血液环节，是大学生专业知识深化和系统提高的重要过程，是对学生实践能力、理论联系实际能力和创新精神的中综合训练，是培养学生探究真理的科学精神、科学研究方法和优良思想品质等综合素质的重要途径。这就要求我们能较全面的运用大学四年所学的只是，独立的解决某些共生技术问题，他的谜底在于进一步锻炼我们的综合运用理论只是分析问题、
22、解决问题的能力。同时我们掌握本专业的基本理论、基本知识和基本能力的情况，检查我们是否完成了工程师的基本训练，是否具备了作为一名工程技术人员的基本素质。1.4.2设计课题 HBT100混凝土泵设计-总体设计。1.4.3设计大纲 1.设计原则 1）设计应符合拖式混凝土泵国家标准GB/T1333-2004的规定； 2）本设计应符合机械制图等有关国家及行业标准的规定； 3）整机设计考虑标准化、通用化、系列化“三化”要求，而且有较好的鸡舍经济指标； 4）考虑零、部件的继承性和延续性； 5）在符合设计要求的前提下，要考虑厂家的现状和要求，而且有较好的机设经济指标，满足生产的可行性； 6）本设计应遵循学校对
23、毕业设计的有关规定和要求。 2.主要设计参数 1）最大理论混凝土输送量 105/55 m3/h 2）混凝土推送压力 16/9 MPa 3）最大推送距离 水平1200m或者垂直280m1.5 设计内容 1.HBT100混凝土拖泵的总体设计 1）总体方案的选择； 2）基本结构及工作原理的介绍； 3）绘制HBT100混泥土拖泵总装图。 2.搅拌系统的设计 1）料斗的总体设计 a）选择料斗的类型； b）料斗主要参数的选择； c）料斗主要参数的计算及确定； 2）搅拌轴的的设计 a）选择轴的类型； b）轴的尺寸计算； c）轴的强度校核； 3）S管阀的设计 3.车架的设计2 方案确定2.1 混凝土泵的基本结
24、构 液压活塞式混凝土泵的种类虽然很多，但是它们基本的组成部件是相同的，涂拖式混凝土泵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、罩壳和输送管道等八个总成组成。以闸板阀式混凝土泵为例，其结构如下图所示，对于混凝土泵车，还有臂架、回转塔、底架和底盘等四个部分。图2-1 混凝土泵的基本结构简图1输送管道；2Y形管组件；3料斗总成；4滑阀总成；5搅拌装置； 6滑阀油缸；7润滑装置；8油箱；9冷却装置；10油配管总成； 11行走装置；12推送机构；13机架总成；14电气系统；15主动力系统；16罩壳；17导向轮；18水泵；19水配管2.2 混凝土泵的分类方法混凝土泵的种类
25、很多，可以按排量大小、工作原理、行走装置或配置其它装置的情况进行分类。2.2.1 按排量分混凝土泵按排量大小可分为小型、中型、大型三类。排量不足30m3/h的属小型泵：排量在30m3/h80m3/h之间的为中型泵：排量超过80m3/h的为大型泵。所以，我选择的应为大型泵。2.2.2 按工作原理分 1.活塞式 这种泵的泵送压力较高，输送距离较远，而且易于控制，技术也较成熟，所以应用较广泛。活塞式混凝土泵是靠活塞在缸内往复运动，在分配阀的配合下完成混凝土的吸入和排出。 1）机械式 由动力装置带动曲柄使活塞往返工作，将混凝土送出。但随着液压技术的发展，这种结构形式已逐渐被液压式所取代。 2）液压式
26、有油压和水压两种。水压目前还不多见，所以，通常指“液压”就是油压。活塞式混凝土泵按工作缸数分为单缸和双缸两种。由于单缸工作时会出现间断，不如双缸的具有连贯性，所以选择双缸。 1.挤压式混凝土泵 图2-2 转子式挤压泵1 输送管；2缓冲架；3垫板；4链条；5滚轮； 6挤压胶管；7料斗移动油缸；8集料斗；9搅拌叶片；10密封套工作原理与挤牙膏相似。这种泵的泵室内有橡胶管和滚轮架，当滚轮架转动时将橡胶管内的混凝土压出，它他被适宜于小石子混凝土及砂浆的泵送。2.2.3 按移动分 1.固定式 固定式系原始形式，多由电动机驱动，适用于工作量较大、移动较小的场合。 2.拖挂式 该混凝土泵是把泵安装在简单的地
27、价上，由于其装有车轮，所以它既能在施工现场方便地移动，又能在道路上拖运。 3.自行式 把泵直接安装在汽车的地盘上 1）车载式 移动方便，灵活机动，到新的工作地点不需进行准备即可进行浇筑。 2）泵车 系布料杆泵车的简称，是汽车、混凝土泵及布料杆的组合。泵车的机动性很好，在泵送距离不大时，施工前后不需要铺设和拆卸输送管道。在城市建设中，可缩短职工的辅助时间，节省劳动力，提高生产率和降低工程成本。但泵车本身构造复杂，体积较大，其适用受到是工厂的田间和道路的限制。 综上所述，选择拖挂式活塞式双缸泵。3 料斗与搅拌系统3.1 料斗功能料斗又称集料斗，其内部装有搅拌装置。它是混凝土泵的承料器，其主要作用如
28、下： 1）混凝土输送设备向混凝土泵供料的速度与混凝土泵输送速度可能不完全一致，料斗可以起到中间调节的作用。 2）料斗中的搅拌装置可以对混凝土进行二次搅拌，减小混凝土的离析现象，并改善混凝土的可泵性。 3）搅拌装置螺旋布置的搅拌叶片还起到向分配阀和混凝土缸喂料的作用，提高混凝土泵的吸入效率。3.2 料斗基本结构料斗主要由料斗箱体和搅拌装置两部分组成，如图3-1所示图3-1 料斗的结构1.料斗箱的设计料斗箱体主要由料斗体、防溅板、方格网和料斗门等四部分组成。料斗箱体由钢板焊接而成，前壁与输送管道相连，后壁与混凝土缸连通，侧壁通常安装搅拌轴。当混凝土泵开始工作时要将防溅板立起来，以防止混凝土砂浆的飞
29、溅，混凝土泵停止工作后，要将防溅板放倒。方格网的作用是防止混凝土砂浆中的过大的集料或杂物进入料斗箱体，以避免泵送故障。为便于混凝土的拌合以及泵送后的清洗，料斗箱体内壁与回转部件（搅拌叶片及摇管）相关的部位，应做成回转曲面形，回转中心若能重回，则使混凝土在拌合过程中不是被推向斗壁，而是被向上推去，便于集料。各曲面和平面间应以大圆角相连，两端成球状或锥台形，以防止出现积料现象。圆滑的斗壁对采用摇管式分配阀的泵机尤为重要，由于料斗内设置有摇管，使搅拌叶片难于布置。而摇管在内壁圆滑的料斗里摆动，与摇管下的刮板一起，能使拌合物产生所谓的“浴缸”效应，也能避免积料现象。料斗箱体中部的下侧有两个方形管道，与
30、混凝土分配阀的吸料口连接。大的出料口，可改善分配阀的吸入性能及排除堵塞的现象，一提高吸入效率。当采用侧面吸料的分配阀时，出料口较高，料斗箱体底部易出现积料现象，应将料斗箱体底部做成向出料口倾斜的形式，通过拌合物的自流提高积料性能。除此之外，在料斗箱体底部还应开设一定口径的卸料口，用于排出料斗箱体内的残余混凝土和清洗料斗箱体时的排水，并为更换斗内的易损件工作提供方便。由于卸料口活门设在底部，手动操作不便，亦可采用液压缸驱动的活门。为便于混凝土搅拌输送车直接卸料，料斗口离地高度下应超过1.4m。其容量大小将因泵机和排量大小有所不同，排量大，容量亦应大些。由于料斗容量的增加，虽然增大了搅拌负荷，却提
31、高了拌合物的均匀性和一致性。料斗应有良好的接近性能，以便于供料及对料斗内混凝土深度与易损件磨损情况进行观察。斗口扩度需保证至少有两台搅拌输送车能同时供料，以节省卸料的换接时间。另外，由于混凝土缸从料斗箱体里吸料是通过混凝土拌合物的重力及缸内的负压来实现的，而这些因素与混凝土深度直接相关，即料斗箱体里的混凝土越深，活塞的吸力越大，吸入率越高。所以，料斗箱体应有足够的深度，同时还应在泵送作业中随时监视料斗箱体内不断变化的混凝土深度，防止吸空现象的发生。为使硬性混凝土亦能顺利泵送，在料斗箱体口设有方格网，它用扁钢和圆钢焊成，在完成泵送的同时也提高了混凝土缸的吸入效率。方格网孔的大小是有规定的，以防止
32、混凝土中超标粒径集料或其他杂物进入料斗。设计料斗时还应考虑防止空气被吸入混凝土缸内，降低吸入效率，但由此而采取的一些措施，可能回加剧混凝土的分层离析现象。2.搅拌装置的设计 搅拌装置包括搅拌轴部件、搅拌轴承及其密封件等部分，如图3-2所示搅拌轴部件如图3-2所示，由搅拌轴、螺旋搅拌叶片、轴套等组成。搅拌轴由中间轴、左半轴、右半轴组成，并通过轴套用螺栓连接成一体，这种结构形式有利于搅拌叶片的拆装。螺旋叶片焊接在轴上。搅拌轴是靠两端的轴承、轴承座（马达座）支撑的，搅拌轴承采用调心轴承，轴承座外部还设有黄油嘴的螺孔，其孔道通到轴承座的内腔，工作时可对轴承进行润滑。为了防止料斗内的混凝土浆进入搅拌轴承
33、，左、右半轴的轴端装有J形密封圈。左半轴的轴套通过花键套和液压马达连接，工作时由液压马达直接驱动搅拌轴带动搅拌叶片旋转。搅拌轴置于料斗内。搅拌轴的横截面形状有圆形和方形两种，与叶片间若采用不可拆连接，则无大的差异；而若采用可拆连接，方轴则比圆轴优越得多。圆轴与搅拌叶片间需采用键和销钉进行连接，结构复杂，工艺性差，维修时拆卸叶片困难。而方轴直接用方钢毛坯制成，再加螺钉连接，既能可靠地传递扭矩，简单易行，可拆性也好。图3-2 搅拌装置1 液压马达；2花键套；3马达座；4左半轴；5轴套；6搅拌叶片；7中间轴；8右半轴；9J形密封圈；10轴套座；11轴承；12端盖 13油杯搅拌叶片的圆周运动使物料翻滚
34、与流动，实现对预拌混凝土的二次搅拌。搅拌臂悬置轴上，根部受力大，但磨损小；项部受力小，但磨损严重，故通常按等截面制造。为能承受搅拌阻力和卡死大集料时所产生的意外载荷，搅拌臂应具有足够的强度，并留有磨损余量。叶片在轴上正反交叉，亦可两两对称，不但能使物料产生交叉运动轨迹，而且强化搅拌效果，也抵挡了搅拌轴上的轴向力。搅拌叶片的种类很多，搅拌叶片形状通常为螺旋或工字形（如图所示），以获得最佳的搅拌功能。其中对于整体螺旋形的叶片，在轴上的左右两段，应按相反施工方向布置，使其在搅拌的同时能向料斗中部抛料，以提高吸入效率。大螺旋角叶片可促进拌合物的流动，提高搅拌效率，此外，在叶片接触拌合物表面时，还能避免
35、冲击与灰浆飞溅。另外，在用摆管分配阀的料斗箱体中，尤其是立式管阀，由于中间布置摆管，长叶片布置于两侧，中间部位可采用短臂叶片。叶片易磨损，应用耐磨合金制造。轴的搅拌中心应低一些，以防止底部产生死料现象。3.3 料斗体的设计与计算3.3.1 料斗容积的确定料斗容积应与泵车的混凝土排量相适应，应考虑暂停供料时料斗内有适量的储蓄料及反吸行程的备用容积，如料斗设计过小，则易于在泵送时吸入空气，影响工作平常泵送量，涉及过大则影响机构的紧凑性，据西德、日本、美国、一国等国泵车的有关资料分析，排量为到的方式臂架式泵车料斗容积为0.30.6，国内混凝土泵车60型的混凝土输送范围为1560，料斗容积为，实际证明
36、其大小选择适度，由于100型混凝土泵车排量较大，所以，料斗容积可适量较大，由现代混凝土泵车及施工应用技术中表411可得其容积取， 。3.3.2 料斗宽度的确定根据实际工作情况，有关资料及经验，一般取料斗的宽度为900mm.3.3.3 料斗长度的确定 在搅拌叶片与S阀处有较大死角，考虑到搅拌效果及混凝土缸的吸料性能会影响料斗的长度设计（如图3-3所示）。 所以使搅拌轴中心线处于S阀中间位置，且不受干涉。现假设叶片外径为D,取=15，叶片接触混凝土部分所对圆形角360，所以lo=160+110=270mm。取叶片与内壁间隙为20mm。图3-3料斗内部结构示意图 （31） （32） 如图6所示，将其
37、分为2大部分进行计算： 图3-4 料斗组成区域示意图 1.位置I所示，以搅拌轴中心线为界线计算分界线以上的容积。 （33） 式中： 所以： （34） 2.位置II所示的半圆柱体的容积计算。 （35） 式中： （叶片与筒臂之间的距离为4mm)所以： （36） 3.S阀体积的计算（按投影体积）。 （37） （38）所以由（31），（3,2）（33），（34），（35），（36），（37）可得： （39） 所以： 所以： （310） 圆整得： 料斗总长L=1125mm3.4 料斗各零部件材料的选择及尺寸 1.材料的选择由于料斗只是用装混凝土，属于非易损件，在强度及焊缝方面要求不高。现根据机械设计手册
38、选用耐磨合金铸铁。焊条为普通焊条。由于材料各零部件受力复杂，且不是很大，焊条长度与零件各配合尺寸等长，故不需要对焊缝强度进行校核。 2.下料斗各零件的设计1）后墙板用厚度为25mm的钢板。粗加工直径为80mm,220mm,220mm的孔，其中两个220mm的孔用于安装砼缸，考虑分配油缸的安装位置，取后墙板长度为1244mm,下底圆弧半径为R400mm。2）根据实际情况，在不影响S管安装的条件下，前墙板的宽度为700mm,下圆弧半径为R308mm,连接小板的半径为178mm,外径为254mm,板厚为15mm。在前墙板上粗加工178mm的孔。3）根据实际情况，筒身内径为R304mm。对于混凝土大颗
39、粒骨料，在一定范围内，间隙越小越不易卡死。4）出料口直径为178mm，外径为196mm,并在卡座上设有卡口，以便在关闭出料口门时，改善连接螺栓的受力。排料口座焊接在料斗底部，排料门直径为200，采用切向开启和关闭方式。这样能大大减轻操作人员的劳动强度。排料门厚度为10mm. 3.上料斗各主要零件的设计1）上料各钢板，根据机械设计手册选用5mm的钢板。2）根据泵机型号所规定及最大骨料粒径能通过筛选的要求，筛框的钢片厚度为3mm,长度为920mm,宽度为10mm。圆钢的直径为6mm。3）挂钩的设计。在上料斗小侧板上安装两个挂钩，并在筛框上焊上两个挂钩，以便在作业时，挂住筛框，保证作业过程中的安全。
40、挂钩采用16mm的圆钢。3.5 搅拌系统3.5.1 料斗搅拌叶片直径及其搅拌速度的确定 搅拌速度合适时可产生理想的搅拌效果和工作效率。如果速度偏低，拌合物难以搅拌均匀，在重力作用下还会产生分层离析的现象，如果速度过高，不但消耗功率大，而且在重力和离心力作用下也会产生利息现象。据国外资料统计，搅拌速度一般为，搅拌半径通常为，排量100的搅拌速度为，搅拌半径由3.3.2中的公式7可得=。3.5.2 料斗搅拌轴的计算及结构形式的确定 1.搅拌轴的计算 1）容积利用系数j: 由于容积利用系数的选择，主要以搅拌质量的优劣为依据，在确保搅拌叶片质量的前提下，j应取较大值，这样几何容积能充分被利用。此外，j
41、的大小还受到其他条件的约束：第一，搅拌机的设计需求考虑应具备超载10%的能力；第二，按标准设计标准规定，出料容积与进料容积只比为0.625，而几何容积应大于进料容积，故以上约束使得j的上限不得大于0.58。综合上述要求，取容积利用系数j=0.41. 2）搅拌叶片最大线速度v: （311）（搅拌速度n=32r/min,搅拌半径r=300mm) 3）比阻力kk原计算式： （312）事实及实际生产证明，该计算式的有关系数取值过于保守，这样易造成电机功率浪费，因而对其进行修正如下： （313） 取： 4）搅拌叶片面积S: （314） 5）径向力： （315） （316）6）轴向力： （317） （31
42、8） 7）扭矩（T）与功率（N）： （319） （320）8）求搅拌轴的转矩及轴上的作用力： 转矩： 圆周力： （321）式中： 径向力： （322）轴向力： （323） 9）作计算简图3-5(a) 10）求水平面的支撑反力，作水平弯矩图3-5(b,c),求水平弯矩： 由： （324） 即： 得： 从而： 所以： （325） （326） 11）求垂直面的支撑反力，作垂直面弯矩图3-5（d,e),求垂直面弯矩： 由: （327） =0 得： 所以： （328） （329） 12）求合成弯矩图3-5（f)：水平面与垂直面的合成弯矩为。从图可以看出截面B处右侧和C处左侧比较危险，计算B，C两处的合成
43、弯矩： （330） 13）作转矩图3-5（g)： 14）求危险截面的当量弯矩3-5（h):比较可知B与C两处的当量弯矩一样大，有应为,故只需选取一处计算即可。选危险截面B处计算。轴的扭切应力按脉动循环变应力对待，折合系数取0.6，则有 （331） 图3-5 搅拌轴受力图 15）计算危险截面处直径:此轴为转轴，。轴的材料选用45钢，调质处理。从机械原理及机械设计表15-1查得，由机械原理及机械设计式（155）有： （332）考虑到键槽对轴的削弱，将计算出d值加大3%，则应有.取整，。 2.搅拌轴结构形式的确定在工作状态下，各构件直接与整机混合接触，磨损严重，降低其使用寿命，同时，由于轴颈密封处及搅拌叶片与叶片综合部件磨损及腐蚀。采用如下措施： 1）在搅拌轴表面电镀铬（其厚度0.3mm)，提高耐磨性，延长使用寿命。 2）将轴制成三断组合式，也可采用两段半轴分别进行搅拌，拆卸工作分段进行，而不必选拆掉叶片，维修提供工方便。 3）轴与叶片间采用焊接连接，拆卸是整体进行的。轴的搅拌中心应力求低些，以防止底部产生死料现象。