第三章混凝土泵送设备结构与原理4.doc

第三章 混凝土泵送设备结构与原理第一节 混凝土泵送设备简介 在现代化施工中，为满足混凝土的大方量连续浇注，大部分工程都采用泵送设备进行混凝土输送。近几年来，随着我国对公路、铁路、水利等基础建设投资规模的不断扩大和高层建筑物的不断发展，混凝土施工工艺水平不断提高，对混凝土施工质量要求也越来越高，混凝土泵送设备的需求也越来越大；与此同时对混凝土泵送设备的技术也要求越来越高。随着市场的发展，混凝土泵送设备技术也在快速的发展，其控制系统已从初期的分立元件的继电器控制方式，到使用可编程序控制器控制方式的转换，充分利用了数字控制技术、智能传感技术，实现泵送、臂架和发动机控制及故障检测等。其中全自动高低压切换、防堵管技术控制、智能故障诊断、智能管理、GPS远程管理技术，以及针对泵车特征开发的智能臂架系统、单侧作业系统、防倾翻保护等成为新混凝土泵送设备的技术发展方向。混凝土泵送设备主要包括拖式混凝土泵和自行式的混凝土泵车、车载式混凝土泵以及近来出现的有简易行走装置的臂架混凝土泵。拖式混凝土泵一般就简称为混凝土泵或砼泵，是输送混凝土的施工设备，它能一次性连续完成水平运输和垂直运输，效率高、劳动力省、综合费用低，尤其对于一些泵送距离远、工地狭窄和有障碍物的施工现场，用其它运输工具难以直接靠近施工工程，混凝土泵则更具突出的优势，在今天车载泵与泵车快速发展的时期仍然被广泛应用。我国拖式混凝土泵的生产在五十年代就有起步，但由于生产技术落后，一直到90年代初期，我国混凝土泵送机械市场的90%以上为国外厂家占据，但随着中联、三一等企业的快速发展，目前国外品牌的混凝土拖泵以基本退出我国市场。我国的混凝土泵送设备技术已经站在世界的前端。混凝土泵车是自带底盘和布料臂架的输送混凝土的施工设备，具有机动灵活、方便高效、安全环保，施工劳动强度底等特性，在近年的施工尤其是城市施工中越来越被广大用户所采用。我国从1982年开始引进日本技术开始批量生产混凝土泵车，但在1999前，混凝土泵车的市场年销量仅为50台左右，而到2006年已经迅速增加到两、三千台，仅中联重科等龙头厂家的产量就接近千台，可见市场发展的迅猛。车载式混凝土泵作为拖式混凝土泵和混凝土泵车的中间产品，具有补充市场需要的作用，能满足用户的特性需求，目前在城市施工中逐步应用。臂架混凝土泵是专门为满足大型工程而设计的输送混凝土的施工设备，带有简单自行装置，在工地上可以短距离的自行移动，也带有较短的布料臂架，但目前市场前景有待观察。一. 混凝土泵送设备的分类混凝土泵送设备的分类标准很多，为满足不同的用户施工要求，不同的厂家依靠自己的科研实力为用户提供了不同个性需求的混凝土泵送设备，下面就主要的产品特征对主要混凝土泵送设备进行粗略的分类，以便于读者对混凝土泵送设备进行了解。1.1 拖式混凝土泵分类1按原动机动力分拖式混凝土泵有电动机泵和柴油泵，电动机泵价格便宜，使用成本底，但其使用受电网及电网容量限制。2按分配阀形式分混凝土泵的分配阀主要有管阀和板阀，管阀包括“S”管阀、“C”型阀和裙阀，板阀包括闸板阀和蝶形阀。管阀结构简单，便于加工和调整；流道形状合理，泵的出口处无叉形管，泵送阻力小，阀部不容易堵塞；密封性较好，泵送压力一般可设计更高，利于高远距离泵送。而板阀则吸料性能好，针对较差的混凝土，可以选择板阀泵进行泵送。至于各厂家采用的不同布置方式和结构阀的优缺点，一般主要根据用户施工要求进行判断选择。目前使用最广泛的是“S”管阀和闸板阀。3主泵送液压系统特征分主泵送液压系统，有采用开式的，也有采用闭式的。开式系统主要有结构简单，维修方便，系统散热性好等特点，但其换向冲击大，在大方量泵中尤其严重。闭式夜压系统换向平稳，但结构复杂，维修成本高，系统容易过热。为保护臂架，延长臂架使用寿命，尤其在中长的混凝土泵车上，如何克服和减小换向冲击是很中要的课题。4按换向控制分换向控制信号的采集分电控换向和液控换向两种。其中电控换向一般采用接近开关在水箱中感应到与活塞杆相连的感应套信号而换向，也有部分厂家将接近开关安装在油缸上直接去感应油缸活塞而换向。液控换向则是采用逻辑阀，当活塞运行到油缸端部时利用压差触发逻辑阀，给液控换向阀换向信号。由于液控换向技术具有直接控制，故障环节少的优点，被越来越多的厂家优先采用。5按高低压切换方式分高低压切换是指泵车在泵送过程中有低压大排量和高压小排量两种工作模式。一般有手工切换、转阀块切换、手控电动切换和全自动高低压切换四种。手工切换是通过倒液压管路改变主油缸的进油方向；转阀块切换是通过手工转换阀块而该变主油缸的进油方向；手控电动切换是通过电磁阀换向改变控制油开关六个逻辑阀而该变主油缸的进油方向。全自动高低压切换方式是在手控电动切换的基础上，在泵送压力达到预先设定的系统工作压力时，压力传感器利用PLC，控制电磁换向阀工作，自动实现高低压切换，提高了效率。1.2 混凝土泵车分类混凝土泵车泵送部分特征与拖式混凝土泵同部分就不再赘述，下面就混凝土泵车其他特性着分类。1按臂架长短分混凝土泵车臂架长度是反映泵车性能的重要参数，它决定了泵车的布料作业范围，臂架越长其作业范围越大，工地适应性越强。但臂架越长，车辆的行驶尺寸也越长，其行驶道路与作业场地要求也较高。但市场趋势是混凝土泵车渐向长臂架发展，目前小于36米的短臂架泵车已经基本退出市场，主流泵车臂架也从37米向4247米发展，50米以上的长臂架泵车也开始进入市场。主流厂家如中联重科有37米、44米、47米、50米泵车，三一重工有38米、45米、48米，普茨迈斯特公司有36米、43米、46米等。一般来讲，由于泵车结构件的强度和稳定性的限制，臂架越长，技术要求越高，尽管部分厂家推出了部分超长臂架的泵车，但在市场上还是很少见，一方面是昂贵的价格，让用户难于承受，另一方面由于缺乏市场应用的考验，在用户中形成消费习惯也需要一定的时间。2按底盘分泵车由于施工可靠性要求高，工作负荷大，对于底盘的采用，一般都选用国际品牌如瑞典VOLVO，德国Mercedes-Benz，日本ISUZU等公司生产的专用底盘，其中VOLVO和Mercedes-Benz的底盘采用柴油电喷技术，具有较好的燃油经济性和高标准的排放标准。近来，也出现了部分泵车采用国产底盘的泵车，如中联重科采用的浦沅专汽底盘和北汽福田采用的欧曼底盘，在市场上使用情况也还不错。3按臂架展开方式分臂架节说一般有3、4、5节三种，其展开折叠包括“R” 及“ Z” 基本形式,也有“RZ”复合型。为满足生产制造和使用方便，目前泵车臂架的架展开方大都采用“RZ”复合型。R 形臂架特点：a.便于布置，结构紧凑、b.一般大腔进油展臂，举升力大，有效作业空间大、c.逐节展开，要求场地空阔；Z形臂架特点： a.展臂速度快、b.施工场地要求小，易通过狭窄空间，进行布料、c.一般小腔进油展臂，举升力小，有效作业空间稍小、d.非工况油缸外露，易损坏。因而一般在大臂附近用R 形，软管附近用Z形臂的复合型臂加较常见。由于车载式混凝土泵和臂架混凝土泵目前主要特征与拖式混凝土泵相同，本书不再单独分类。二混凝土泵送设备型号代码及主要技术参数2.1 混凝土泵送设备的型号代码1 拖式混凝土泵的型号代码HBT(立方/小时)(MPa)(KW)SZ-/R混凝土泵拖式泵送方量出口压力功率分配阀型原动机类型如HBT60.16.110SB表示最大出口压力为16MPa额定功率为110KW的B型电动S阀拖式混凝土泵。HBT80.18.195RSA表示最大出口压力为18MPa额定功率为195KW的A型柴油S阀拖式混凝土泵。HBT60.7.75ZB表示最大出口压力为7MPa额定功率为75KW的B型电动闸板阀拖式混凝土泵。HBT60.7.75ZF表示最大出口压力为7MPa额定功率为75KW的防爆型电动闸板阀拖式混凝土泵。2 泵车型号代码泵车型号代码一般为企业代码，大致代码含义如下：企业代号 特种车代号 整机重量 产品改型编号 泵车标准代号 泵送方量 布料高度如中联重科ZLJ 5 42 0 THB 125-47 ZLJ 5 42 0 THB 125- 47 如三一重工SY5381THB-45SY 5 38 1 THB 45 3车载泵型号代码泵车型号代码一般为企业代码，大致代码含义如下：企业代号 特种车代号 泵送方量 标准代号如中联ZLJ 5 110 THB2.2 混凝土泵送设备的主要技术参数1. 理论输送方量（M3） 理论输送方量值反映了泵送设备的工作速度和效率，但由于工作情况的不同，如在较高压力下，在满足功率匹配的情况下，必须将输送量下降。另外混凝土泵送设备的吸料性的好坏也很大程度的决定着泵送的效率，有的混凝土泵送设备由于吸料性不佳实际输送方量要远小于理论输送方量值。只有合理匹配设计和具有优化设计的混凝土泵送设备才能保证实际泵送的大方量。2. 理论泵送压力（Mpa）理论泵送压力是指混凝土泵送设备的出口压力，也就是当泵送液压系统达到最大压力时所能提供的最大混凝土泵送压力，通过高低压切换，最大出口压力将不同。 3. 输送缸内径行程（mm）输送缸的内径一般在200-230mm，它基本能满足吸料性的要求；而行程一般在2000 mm左右，在满足理论输送方量的时候具有合适的换向频率。4. 液压系统形式 液压系统形式是指主泵送系统的液压系统形式，分开式和闭式两种。中联重科的中小方量泵和短臂架泵车多用开式和闭式，大方量泵及中长臂架泵车则采用闭式；三一重工采用开式；普茨迈斯特公司泵车则主要采用双泵闭式，但总的来说开式系统换向冲击比较大。5分配阀形式 混凝土泵送设备分配阀形式主要有 “S”管阀、闸板阀和“C”型阀等，但“S”管阀由于具有密封性好，使用方便，寿命长，料斗不容易积料等优点而被广泛采用。6料斗容积 （L）料斗容积一般在500L左右，但在放料是一般不宜太满，以免增加搅拌阻力，或使搅拌轴密封及其他密封早期磨损；但料也不能底于搅拌轴，否则就容易吸空，影响泵送效率。7上料高度 （mm）上料高度一般在1500mm左右，主要是为了满足混凝土搅拌输送车方便卸料的要求。8垂直布料高度 （m）垂直布料高度与厂家标定的臂架长度差不多，如37米泵车的垂直布料高度约为37米。9水平布料半径 （m）水平布料半径为实际臂架长度，为垂直布料高度减去整车高度。10布料深度 （m）布料深度一般约为实际臂架长度减去第一臂的长度。11回转角度 （）为满足混凝土泵车全方位的工作需要，一般回转角度在360度左右，由回转限位进行控制。14臂节数量 混凝土泵车臂节数量一般有3、4、5节，臂节越多，伸展越灵活，但控制时的要求也高，可能引起的抖动也可能更大。15臂节长度 （mm） 混凝土泵车臂节长度主要是臂架形式等要求决定。主要为便于合理分布载荷和空间。16展臂角度 （）混凝土泵车展臂角度是为了满足臂架的动作空间而设计，使其能方便快捷的达到工作位置。17输送管直径 （mm）目前的输送管直径大多为125mm，在目前的混凝土泵车的120方左右泵送方量时能满足比较理想的混凝土流动速度。对于混凝土泵在泵送有较大大骨料的混凝土时，也有采用150 mm或更大管径的输送管。18末端软管长度 （m）混凝土泵车末端软管长度一般为4米，太短则不方便，太长则容易扩大臂架抖动，不利于安全施工。19液压油冷却 液压油冷却普遍采用风冷，风机有的厂家采用电机驱动有的厂家采用液压驱动。为满足不同工况和不同施工环境，中联重科泵车采用了双电动风机和自动控制，比较好的控制了液压系统的温度。20控制方式 控制方式分面控和遥控，一般厂家采用都同时采用了面控和遥控两种方式。为保证遥控在干扰信号较强的地方施工，也有厂家增加了另外的独立有线遥控系统。21支腿跨距(mm)支腿跨距是为了满足泵车稳定性而要求的，在施工中必须保证支腿完全展开。尽管目前部分厂家具有单侧作业系统、防倾翻保护等安全智能控制，但在一般常规的施工中，建议还是将支腿完全展开，防止因系统失效而出现安全事故。22底盘型号 由于底盘在保证混凝土泵车的可靠性方面具有很关键的意义，所以用户一般很关心其底盘生产厂家和型号；同时底盘的品牌也增加了用户的使用品牌价值。23原动机功率 电动机或发动机功率除了满足行驶工况需要外，一般在主要是为满足作业工况，在满足一定的工作储备功率的条件下，厂家一般要将原动机与工作机构进行合理的功率匹配，保证原动机的正常使用和合理利用，达到高小经济的使用目标。24整车外形尺寸( mm)对于泵车，整车外形尺寸有时决定了是否具有行使的通过能力，和能否在适应工地作业场地要求。第二节 混凝土泵送设备的结构各种混凝土泵送设备由于承担的工作任务不同，结构也各不相同。拖式混凝土泵只对混凝土进行泵送，它主要由动力单元、泵送单元、分配单元、搅拌单元及润滑单元等组成。车载混凝土泵、混凝土泵车及混凝土布料泵由于还要实现自行走功能，其必须具有行走系统即底盘，车载混凝土泵、混凝土泵车一般采用专用汽车底盘，而混凝土布料泵则采用自制简易底盘。混凝土泵车及混凝土布料泵除了行走及泵送以外还带有布料臂及支腿等部分，主要满足布料工作和支撑保持设备稳定安全的需要。下面主要就拖式混凝土泵及混凝土泵车进行介绍：一. 拖式混凝土泵的结构拖式混凝土泵主要由机架、机罩、动力系统、泵送机构、分配机构、搅拌机构、电气系统、液压系统、润滑系统及其它辅助系统等组成，如图6.2.1。图3.2.11.分配机构 2.搅拌机构 3.料斗 4.机架 5.液压油箱 6.机罩 7.液压系统 8.冷却系统 9.拖运桥 10.润滑系统 11.动力系统 12.工具箱 13.清洗系统（选配） 14.电动机 15.电控箱 16.支地轮 17.泵送机构 机架一般由结构件组成，对设备起支承作用，在拖运时依靠拖运桥轮胎及支地轮着地，前方有方便和拖车相连的挂钩；而在工作时拖运桥轮胎必须离地，支地轮收起，由四条支腿着地。支腿有机械伸缩和液压伸缩两种类型，支腿上有起吊点。机架上方有机罩覆盖，用以保护电气、液压等部件，机罩一般与油箱相连。动力系统有电动机和柴油机两种，对与柴油动力，需要加装柴油箱等附属装置。动力装置通过联轴器与液压动力元件连接。液压动力元件一般采用通轴安装方式，如三联泵组。泵送机构由主油缸、混凝土缸及水箱组成。主油缸、混凝土缸由水箱相连，水箱中的水对混凝土缸工作时进行冷却和清洗。混凝土缸活塞和主油缸活塞由活塞杆相连，传递液压能、推动混凝土运动。分配机构由分配油缸和分配阀组成，“S”阀由一对摆动油缸同时作用而摆动，闸板阀由一对闸阀油缸分别作用上下交替动作。“S”阀摆动部位加装了耐磨保护眼睛板和切割环。为配合闸板阀换向，在出口处装有Y型管。搅拌机构由搅拌马达和搅拌轴构成，搅拌马达装在料斗外，既有单马达单侧驱动方式也有双马达双侧驱动的方式，搅拌轴装在料斗中间，一般采用三段结构，中间轴上装有搅拌叶片，搅拌叶片除了要耐磨外，在保证对混凝土充分搅拌的同时要搅拌阻力小，并能很好的对泵送单元进行喂料。液压系统是混凝土泵的重要工作部分，液压泵将原动机的能量转化成液压能，通过油缸或马达等执行元件，实现混凝土泵送等功能。混凝土泵的液压系统由液压控制元件进行压力、方向、流量的控制，主要有溢流阀、换向阀、减压调速阀等。混凝土泵的液压系统还包括了液压油箱、散热器、蓄能器等为满足其他功能的部件。现在的混凝土泵一般采用可编程控制器PLC进行集中控制。电动泵电气系统电源来自工业电源，而柴油泵的电源来自蓄电池或柴油机带的发电机，在电动泵中通过变压器和一体化电源来获得控制电源。为满足通断各种工作电磁铁电流或其他工作电路电流要求，一般采用中间继电器进行转换电路。混凝土泵的控制一般可以通过控制柜面板上的开关按钮或遥控器来操作。二. 混凝土泵车的结构混凝土泵车主要由底盘、上装总成和泵送单元三大部分组成。图3.2.2底盘是混凝土泵车的承载行走部分，并在混凝土泵车作业时提供动力，行驶与作用状态的转换由分动箱进行动力切换，汽车底盘的发动机的动力在行驶时通过分动箱传递给后桥进行行走驱动，而作业时发动机的动力通过分动箱传递给液压油泵。作为汽车的底盘部分本书将在其他章节进行介绍。混凝土泵车的泵送单元与拖式混凝土泵的泵送单元基本相同，除了动力取自于底盘发动机外，其他部分也由泵送单元、分配单元、搅拌单元及润滑单元等构成，这里就不再赘述。上装总成主要分臂架部分和支腿部分，支腿部分安装在底盘车架上方的底架上，臂架部分由回转台与底架相连。四条支腿的动作由左右支腿多路阀控制支腿摆动油缸或伸缩油缸，臂架在回转液压马达的驱动下可360度回转，而各节臂的展开由上车多路阀控制各节臂的臂架油缸驱动。如下臂架展开图3.2.3图3.2.31.2.3.4 第一.二.三.四节臂 5.转台 6.回转装置 7.底架 8.9 前.后支腿 10.11.12.13 臂架油缸 14.前支腿摆动油缸 15.后支腿摆动油缸 16.臂架混凝土输送管 第三节 混凝土泵送设备的工作原理混凝土泵送设备是高性能的机电液一体化产品，为满足混凝土泵送施工的近乎苛刻的要求，混凝土泵送设备一般采用体积小，结构紧凑、调速方便、换向冲击小的液压传动技术以及低故障的PLC电气控制技术。下面就混凝土泵送设备的不同工作部分介绍其工作原理。一. 混凝土泵送设备的泵送工作原理目前的混凝土泵送设备大多为活塞式混凝土泵，本书也就只对活塞式混凝土泵进行介绍。它由两只往复运行的主液压油缸和两只混凝土缸分别通过活塞杆连接而成，借助主液压缸的压力油来驱动混凝土活塞。活塞式混凝土泵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人和排出。图3.3.1表示了活塞泵的简单工作过程。 图3.3.1活塞泵工作过程图正泵：混凝土活塞在退回时从料斗中将混凝土吸入混凝土缸，而混凝土活塞前进时将混凝土缸中的混凝土从出料口推向输送管。反泵：混凝土活塞在退回时将混凝土输送管中的混凝土吸回混凝土缸，而混凝土活塞前进时将混凝土缸中的混凝土推回料斗中。11 S阀凝土泵的泵送原理(图3.3.2)：图3.3.2 S阀工作原理图1、2主油缸 3水箱 4、换向装置 5、6混凝土缸 7、8混凝土活塞 9、料斗 10、S阀 11、摆动轴 12、13摆动油缸 14、出料口泵送混凝土时，在主油缸1、2和分配阀油缸12、13驱动下，当左侧混凝土缸6与料斗9连通，则右侧混凝土缸5与分配阀10连通。在大气压的作用下左侧混凝土活塞8向后移动，将料斗中的混凝土吸入混凝土缸6(吸料缸)，同时压力油使右侧混凝土缸活塞7向前移动，将该侧混凝土缸5(排料缸)中的混凝土推入S阀，经J经出料口14及外接输送管将混凝土输送到浇注现场。当左侧混凝土缸活塞后移至行程终端时，两主油缸油压换向，分配阀油缸11、12使分配阀10与左侧混凝土缸6连接，该侧混凝土缸活塞8向前移动，将混凝土推入分配阀，同时，右侧混凝土缸5与料斗9连通，并使该侧混凝土缸活塞7后移，将混凝土吸入混凝土缸，从而实现连续泵送。 A 反泵状态 B 正泵状态 图3.3.312 闸板阀泵的泵送原理(图3.3.4):图3.3.4 闸板阀工作原理图1、1主油缸 2水箱 3、换向装置 4、4混凝土缸 5、5混凝土活塞 6、上阀体 7、闸阀油缸 8、闸板 9、上阀体 10、Y形管 11、料斗 12、搅拌装置混凝土活塞 (5、5 )分别与主抽缸(1、1)活塞杆连接，在主油缸液压油作用下，作往复运动，一缸前进，则另一缸后退;混凝土缸出口与下阀体连通，闸阀阀板与上、下阀体相连;上阀体上两口接料斗，Y形管与闸阀的下面两口相连。泵送混凝土料时（图3.3.4，图3.3.5A正泵状态），在主油缸作用下，混凝土活塞 (5)前进，混凝土活塞 (5)后退，同时在闸阀换向油缸作用下，料斗 (11)与混凝土缸(4)相通，Y形管与混凝土缸 (4)相通，这样，混凝土活塞(5)后退，便将料斗内的砼吸入混凝士缸，混凝土活塞 (5)前进，将混凝土缸内混凝土料通过闸阀进入Y形管泵出。当混攘土活塞(5)运动至行程终端时，触发水箱(2)中的换向装置(3)，主油缸换向，同时闸阀换向油缸 (7)换向，使料斗与混凝土缸 (4)相通，将料斗中的料吸入;Y形管与混凝土缸(4)相通，将缸中料通过Y形管泵出，如此循环从而实现连续泵送。反泵时（图3.3.5B），通过反泵操作，使处于吸入行程的混凝土缸与Y形管相连，处于推送行程的混凝土缸与料斗连通，从而将管路中的混凝土抽回料斗。A 正泵状态 B 反泵状态 图3.3.513 C阀泵的泵送原理(图3.3.6): 图3.3.6 C阀泵的泵送原理图C形阀是一种立式管形分配阀。其工作原理同S型管阀，但出料端垂直布置，阀管呈C形，由于管阀在水平面内摆动，与混凝土缸接口要做成圆弧面。这种管阀的磨损补偿及密封性能均不如S形管阀，制造工艺性也差。它多用于臂架式混凝土泵车，因为布料杆通常安装与车身的前部，混凝土在泵经分配阀后可直接引至布料杆，大大减少堵管现象。14 蝶阀泵的泵送原理(图3.3.7): 蝶形阀是在料斗、工作缸、输送管之间的通道上设置一个蝶形板，通过蝶形板的翻动来改变混凝土的通道。蝶形阀有蝶形阀的优点是结构简单紧凑、阀室小、流道短；阀芯只是一块薄板，它与阀体接触面积小，砂浆不易在其间卡塞，运动阻力小，使用寿命长，维修方便；阀的出端不需要Y形管。蝶形阀的缺点是混凝土流道的截面变化较大，吸入(对垂直轴蝶阀)或排出(对水平轴蝶阀)流道方向改变剧烈，有时会造成混凝土在阀内部堵塞(堵箱)。蝶形分配阀有垂直轴式和水平轴式两种。活塞式蝶阀混凝土泵的工作原理和斜置式闸板阀混凝土泵相近，在这里不予重复。图3.3.7蝶阀混凝土泵构造与工作原理图1-缸盖；2-单向阀；3-油缸；4活塞杆；5-闭合油器；6密封套；7-缸接头；8-混凝土活塞；9-混凝土缸；10-阀箱；11-板箱 ;12磁铁；13-不锈钢管；14-干簧管。二. 换向原理控制原理活塞式混凝土泵送设备的两只混凝土缸交替前进，在这种交替中将混凝土不断的向外输送，当混凝土缸运行到端部时必须改变压力油的方向，同时，分配阀也要切换混凝土的流动方向，这就是下面所要介绍的换向原理。 1. 换向控制信号主油缸或混凝土缸的活塞运行到端部时，要给控制系统提供换向信号，从目前的换向信号采集方式上有电控信号和液控信号，也就是我们常说的电控泵和液控泵的区别。电控换向是同过接近开关（非接触式电磁感应开关）去感应活塞的位置，当感应部件移动到感应位置时，接近开关闭合给电气控制系统换向信号，电气控制系统如PLC通过电磁阀，改变工作油路，实现换向。接近开关一般成对装在水箱中，它与连接在活塞杆上的金属感应套感应产生换向信号。也有厂家将接近开关装在一个油缸的两头接近开关直接感应油缸活塞。液控换向是利用运动油缸活塞两边的压力差，去开启逻辑阀，也就是当油缸活塞运动到油缸端部是，逻辑阀分别从油缸活塞两边的到压力油，压力差将逻辑阀开启，从逻辑阀信号腔发出的信号控制油直接去推动工作油路上的液控换向阀，改变工作油路，从而实现换向。2. 泵送油路换向泵送油路的换向主要分油泵换向和换向阀换向，由于主泵送油路采用的液压油泵不同，对于开式主泵，其采用带先导的换向阀换向；而闭式泵则同过改变主泵的控制油路实现泵送油路换向。为减小开式主泵的换向冲击，部分厂家引入换向缓冲系统，在换向时控制主泵的排量，使换向趋向平稳。3. 分配换向分配阀的动作改变混凝土流向，使连续泵送得以实现，分配阀换向一般通过一对换向油缸的工作来实行如管阀的摆动缸和板阀的闸缸。换向油缸的压力油可以来自于独立的系统也有的厂家将它取自于主泵。为了使换向迅速有力，必须保证换向油路系统的压力值和在换向时的压力下降不太大，不论是独立的分配液压系统还是从主泵取压力油，在分配系统中都装有蓄能器。蓄能器在换向空隙时间里存储压力油即液压能，当得到换向信号时，蓄能器和液压泵同时向换向油缸供油，快速推动分配阀换向。三. 高低压切换控制由于工程建设中对泵送工况的具体要求不同，甚至在同一施工场地的不同施工阶段中混凝土的浇注工况也不一样，因此要求同一台混凝土泵送设备具有不同的泵能力，即具有低压和高压泵送能力。所谓低压泵送就是低压大方量，高压泵送就是高压小方量。高低压切换就是在不需要其它外部条件下，通过改变主油路连接方式实现高低泵送方式的改换。高低压切换是通过改变主油路连接实现压力油进入油缸的部位改变，当压力油从有杆腔进推动活塞时，由于作用面积较小，混凝土泵的出口压力也较小，而速度则较快，这种泵送方式为低压泵送；而当压力油从无杆腔进推动活塞时，由于作用面积较大，混凝土泵的出口压力也较大，而速度则较慢，这种泵送方式为高压泵送。高低压切换方式有三种，一种是通过手动改接油管，该方式会出现液压油泄露和容易导致液压系统污染；第二种是同过手动转阀或滑阀，实现主油路连接方式改变；第三种就是电控高底压切换，只需要控制按钮就可以通过电磁阀改变六个逻辑阀的控制油路，逻辑阀的通断就改变了主油路连接方式。而自动高底压切换就是在电控高底压切换的基础上加入自动控制技术，当压力传感器检测到泵送压力达到设定的压力值时就自动发出换向的信号，改变高低压泵送模式。自动高低压切换不但能方便的实现高底压切换，而且可以应用于防止堵管技术。下面就电动高低压切换介绍高地压的实现过程（如图3.3.8）：图3.3.8自动高底压切换 当高低压切换换向阀处于图示位置时，控制压力油将插装逻辑阀关闭，开启，主泵来的通过压力油或进入主油缸的有杆腔，推动油缸活塞后退吸料；与此同时，在油缸的连动作用下推动另一油缸的活塞前进送料，实现低压泵送。当高低压切换电磁阀得电，换向阀换向，控制压力油将插装逻辑阀关闭，开启，主泵来的通过或压力油进入主油缸的无杆腔，推动油缸活塞前进送料；与此同时，在连动作用下推动另一油缸的活塞后退吸料。四. 工作状态控制转换混凝土泵车由于泵送和臂架等系统采用的是底盘动力，在作业时也一般要求切断行驶动力保证安全，在混凝土泵车上普遍采用了分动箱及其控制部分来完成工作状态转换。图3.3.9分动箱的外部连接 图3.3.10作业状态转换控制如图3.3.9，分动箱通过传动轴与底盘变速箱相连，从发动机传来的动力进入分动箱，当混凝土泵车处于行驶状态时，分动箱的与后桥传动轴相连的输出轴运转，输出驱动行驶动力；而当混凝土泵车处于作业状态时，分动箱的与液压泵相连的输出轴运转，驱动液压系统工作。 如图3.3.10，分动箱由装配在汽车驾驶室中的电气部分控制，分动箱换档动力由汽车底盘的气动系统提供，分动箱的切换气压由装配在气动电磁换向阀前的气压调节阀调整，气动电磁换向阀在电气互锁回路的控制下切换压缩空气运行方向，推动气动缸，气动缸带动拨叉进行动力转换。分动箱切换时，底盘变速箱必须处于空挡位置，一般采用电气控制实现空挡保护，保证切换时的分动箱安全。当分动箱切换到作业状态时，分动箱上的取力转换开关保证切换动作到位后才能实现泵送作业。泵车作业状态时底盘变速箱必须处于直接档上，保证液压油泵的转速与发动机转速一致。当实现泵送作业时，发动机的转速一般要求稳定在燃油经济区，泵送工况的工率匹配由油泵的恒功率阀自动调节。目前也部分厂家才用了电子油门调速使发动机转速适时与所需功率良好匹配，实现节油控制。五. 搅拌控制原理搅拌系统工作原理比较简单，搅拌轴采用三段结构，中间轴安装在料斗中，对将吸入混凝土进行在搅拌，保证混凝土的均匀，同时不断的将离吸入口较远的混凝土向吸入口附近送，防止料斗中积料。搅拌叶片除了要保证搅拌功能外，还要具有较小的搅拌阻力和耐磨性能，一般在其边缘加焊耐磨焊。半轴通过联轴器与液压马达相连，有的采用单马达驱动，也有的双马达驱动。双马达驱动能改善搅拌轴受力，但可能由于不同步出现功率内部循环消耗。 图3.3.11搅拌系统结构图图 图3.3.12搅拌系统俯视图搅拌系统由液压马达驱动，采用较多的是摆线马达和径向球马达，搅拌系统一般不要求调速且压力也较低一般采用定量液压齿轮泵，系统最大压力由溢流阀调定。为满足搅拌时搅拌叶片可被大石头卡死或混凝土太干而搅不动时的反转，在搅拌系统中一般装有压力继电器，当系统压力达到设定值时，电磁换向阀换向自动实现反搅拌，反搅拌的时间一般由时间继电器或PLC给定。六. 臂架回转控制原理臂架为满足全方位施工的需要，需要有360度的回转。臂架上转台上方与第一节臂铰接下方与回转支承外齿圈相连；臂架的固定支座是臂架的支撑基础，与副车架焊接，上部与回转支承内齿圈固定。通过回转支承内、外齿圈的相对运动，实现臂架的回转运动。液压马达驱动减速机，减速机带动小齿轮，啮合回转支承外齿圈使上转台与臂架旋转。为保证回转平稳及满足强度需要，有的厂家在中长臂架混凝土泵车上采用双回转机构。臂架回转系统带有回转限位（图3.3.15）及缓冲制动阀（图3.3.14）。回转限位为行程开关，当行程开关动作时，电信号直接控制缓冲制动阀上的卸荷电磁铁或切断上车多路阀上的回转电磁阀电源，停止限制臂架继续回转，实现限位功能。缓冲制动阀一方面能够在上车多路阀上给出回转要求时将通过液压油，驱动液压马达，同时打开制动器；定一方面当回转完成后能及时关闭进出油，并启动制动器保证臂架定位准确。另外缓冲制动阀也能在臂架受到冲击时产生溢流缓冲作用，保护臂架不受损害，延长臂架使用寿命。 图3.3.13臂架回转机构 图3.3.14 回转缓冲制动阀 图3.3.15回转限位开关臂架的回转动力从与分动箱相连的臂架液压泵，通过遥控或手动控制上车多路阀，启动或改变回转液压马达运转，实现臂架的回转运动。臂架回转控制通过遥控器操作，上车多路阀的电比例电磁铁分快慢两档，能实现无级调速控制，保证臂架回转平稳准确到位。在遥控器操作故障时，也可以通过上车多路阀手柄对臂架进行回转操作。七. 臂架伸展控制原理臂架动作由各节臂液压油缸驱动，臂架伸展的动力从与分动箱相连的臂架液压泵，通过遥控或手动控制上车多路阀，启动或改变回转液压油缸动作马达运转，实现臂架的伸展运动。为保证臂架油缸的强度大臂有时采用双油缸，但双油缸控制时容易出现不同步的现象。臂架运动控制通过遥控器操作，上车多路阀的电比例电磁铁分快慢两档，能实现无级调速控制，保证臂架运动平稳准确到位。在遥控器操作故障时，也可以通过上车多路阀手柄对臂架进行操作。为实现臂架安全工作需要，臂架油缸的进出油口装了一对平恒阀，平衡阀能保证臂架动作的实现同时，能及时关闭进出油，保证臂架定位准确；另外平衡阀也能在臂架受到冲击时产生缓冲作用，保护臂架不受损害，延长臂架使用寿命。 图3.3.16 上车多路阀图 3.3.17 平衡阀（一对）八. 支腿伸缩控制一般拖式混凝土泵采用依靠液压千斤顶实现机械伸缩支腿，但也有拖式混凝土泵自带有液压顶升油缸，与搅拌系统共用液压动力，采用手动换向阀控制，比较方便的实现机械伸缩支腿。其他采用液压油缸伸缩支腿的混凝土泵送设备，包括拖式混凝土泵、混凝土车载泵、混凝土泵车及臂架混凝土泵工作时都必须依靠支腿油缸支撑设备，由于混凝土泵送设备工作时具有较大的冲击载荷，支腿油缸受力情况复杂，在支腿油缸的进出油口一般必须加装液压锁，使支腿油缸油缸在没有得到控制时不会出现下沉的“软腿”现象，保证混凝土泵送设备的安全。混凝土泵车及臂架混凝土泵的支腿液压系统与臂架系统共用采用同一液压泵，但支腿操作时臂架不能同时动作而且必须保证臂架回收到位。支腿的展开必须到位，而且必需保证设备的水平度要求，以确保混凝土设备在臂架动作时的稳定性要求。九. 润滑系统由于混凝土泵送设备的工作对象为混凝土，在与混凝土接触的机械动作的部分的润滑要求非常高，主要包括，混凝土活塞、搅拌半轴，分配阀部分如S管两端、闸板阀部件等。在与混凝土接触的部位，不管采用什么密封方式都不可能完全避免混凝土浆的渗入，因此混凝土泵送设备在这些部位采用强制式自动润滑。润滑系统一般采用液压驱动的润滑泵供油，通过分油器将加压的润滑脂或油源源不断的分配到各个润滑部位，在保证润滑的同时将渗入的混凝土浆带走，防止混凝土浆在各部位的凝结。为减少混凝土浆的渗入，在泵送混凝土前，必须让混凝土泵送设备空泵一段时间，让润滑脂或油充满润滑部位的空间。同时，为防止残余在润滑部位混凝土浆在泵送工作结束后的干结，也必须在泵送混凝土工作结束后让混凝土泵送设备空泵一段时间，让干净的润滑脂或油将搀杂了混凝土浆润滑脂或油挤出润滑部位。十. 散热和清洗系统为保证液压系统的工作温度，必须采用合适的液压油散热器，散热器可以采用水冷和风冷，目前采用风冷的比较多，风机驱动方式也有液压驱动和电动机驱动两种方式。风机启动控制有手动和自动，有的厂家还依据液压油的温度高低采用不同强度的散热方式，如单、双风机启动模式。为方便及时的将洒落在混凝土泵送设备外的混凝土清洗干净，混凝土泵送设备一般带有清洗系统，而对于采用闸板阀的设备，还必须依靠清洗系统对混凝土输送管道进行清洗。清洗系统的水泵有的采用液压马达驱动，也有的采用电动机直接驱动，清洗系统的水压可以高达6-8MPa。16