图7、平置闸板阀
1—排出闸板;2—左液压缸;3—料斗出料口;4—左混凝土缸;5—右混凝土缸
6—吸入闸板;7—右液压缸;8—Y形输送管
(2)、斜置式闸板阀
下图为斜置式闸板分配阀,这类阀一般为两足并联。当液压缸2项下运动时,关闭料斗与排送管的通路,混凝土缸的工作活塞1向后运动时,料斗3中的混凝土被吸到缸中,此时控制另一组闸板阀的液压缸出。
图8、斜置式闸板阀简图
1— 工作活塞;2—液压缸;3—集料斗;4—输送管;5—闸板;
6—混凝土工作缸
斜置式闸板阀的最大优点在于吸入流道与输送缸的输出流道成63O倾角。由于混凝土的密度较大,混凝土在流道上产生了一个有利于吸入的分力,特别适用于集料较大、坍落度较小的混凝土的泵送。斜置式闸板阀的另一个特点是分配阀通入口面积大,吸入流量截面由小变大,故吸入混凝土的平均流速小,吸入阻力小,混凝土不易离析,可有效防止堵塞现象与吸动现象的发生。
由于闸板阀的液压回路中增加了蓄能器,因此闸板阀的切入速度与力量都较大,对于粗集料的混凝土是很有利的。闸板阀的修理也比较方便。目前斜置式闸板阀的混凝土泵仍有一定的市场。 摆动式闸板阀分配阀(扇形摆阀)
摆动式闸板分配阀如图所示,由扇形闸板1和舌形闸板2组成,由油缸控制绕一水平转轴3来回摆动,实现二位四通功能。
图9、摆动式闸板分配阀
1—扇形闸板;2—舌形闸板;3—转轴(由油缸控制)
这种分配阀的扇形闸板1控制两个混凝土缸与输送管的通断,闸板切入则混凝土断流。舌形闸板2则控制两个混凝土缸与料斗的通断,通过关闭或打开通道截面,使进料通道关闭或打开。利用油缸使转轴3带动扇形闸板和舌形闸板来回摆动,从而控制混凝土拌合物的流向。
这种分配阀飞构造简单,布置紧凑,闸板开闭迅速,是一种较好的分配阀。扇形闸板的内侧密封面磨损后,调整扇形闸板与转轴的相对位置,就能消除扇形闸板与阀座之间的间隙。 球形阀
1)圆柱形分配阀
圆柱形分配阀是靠两个带孔的圆柱形阀芯的转动,来达到二位三通的性能,实现交替地吸料和排料。这种分配阀的构造简单,加工容易,阀芯刚度大,动作快速;但其缺点是阀芯和阀体的接触面大,砂浆流入会使阀的转动阻力大大增加,过分强烈的摩擦会影响阀的使用寿命,如阀芯和阀体之间的间隙超过2mm则不能继续使用。此外,这种分配阀的吸入阀多设置与料斗的下方,因此往往使料斗的离地高度增大。这种分配阀的使用寿命一般为3000~5000m3。
图10、圆柱形分配阀
1—料斗;2—活塞;3—输料管;4—排出阀;5—吸入阀
2)球形分配阀
球形分配阀的阀芯为一个不完整的球体,内有混凝土流道,用它可取代两个圆柱形分配阀。
图11、球形分配阀 1—阀芯;2—钢牙块
这种分配阀优点是体积小,可使泵的结构紧凑;通道短,压力损失小;刚度大,结构简单。其缺点是阀芯的加工较复杂;阀芯与阀体之间的间隙一般保持在0.5~1.0mm之间,如超过2mm则灰浆易漏入,由于阀芯与阀体的接触面大,转动阻力大磨损严重,使用寿命较短;间隙不能调整,维修、装拆都不便。为延长其使用寿命,阀芯表面一般都进行镀铬,铬层厚约0.3mm。
还有一种球阀如图所示。这种球阀构造简单,不需操纵系统,当活塞向右运动时,由于吸力的作用,排出阀将通道封闭、吸入阀开启进料,当活塞向左运动时,则吸入阀封闭进料口,排出阀开启将混凝土压入输料管。其缺点是密封性较差,影响使用效率;罩纲在混凝土通道上,增大了流动阻力,所以很少用。
3.2、混凝土基本机构的计算
3.2.1、泵送压力的计算
P?P?2?K1?K2V?? ?L??sin?2??R??R??P-输送管路半径m;取公称直径125mm
L-输送管路长度m;取水平长度100m,取垂直长度100 m;所以取L=400m
K1-混凝土浆黏着系数MPa
K1=?3.00?0.1s??10?4 取K1?2?10?4;
K2?混凝土的速度系数MPa K2??4.00?0.1s??10?4 取K2?3?10?4
?t2 V?实际流量,m/s v???1?t1????v??1?0.04??1?1m/s ???混凝土输送管的倾斜角度?90?
t1?一个运动循环中,在管道中流动时,取t1?5s
t2?分配阀换向时,停止流动的时间,取t21?0.2s
v?在管道中的平均速度,取v?1m/s
?2?2?10?4?3?10?4?1?P?400???2.1?103?sin??125/2?? ?4?2?5?10??400???2.1?103??8.4?106Pa?0.0625???3.2.2、进油方式的确定:大腔进油
1) 从压力平衡的角度分析主动缸与混凝土缸的李平衡问题: p??D2?P0???D2?d2??Ph??Dh2
2为简化,可不考虑连通腔油压Pa的影响,则P?D2?Ph?Dh
?4?4?4P?主油泵液压系统工作压力MPa
Ph?混凝土腔活塞头泵送压力MPa
D?主油缸内径 mm
Dh?混凝土缸内径 mm
根据GB8162-8,输送流体用无缝钢管,设计混凝土缸内径为220 mm;油压最高16MPa,泵送压力8.4MPa,实际设计时考虑到油缸,混凝土缸的机械效率而造成的压力损失,下式计算:
2 P?D2????2?Ph?DhD1?主油缸机械效率 ?1?0.92
?2?混凝土缸 ?2?0.85
D?2Ph?Dh8.4?2202??180.26mm
P??1??216?0.92?0.85参考标准油缸,取D?200mm 3.2.3、混凝土缸和主油缸行程的确定
一般按较适宜的转换工作次数(冲程频率)来推算,初选冲程频率n?13次
?2/分。因为混凝土输送量为Oh?2????Dh?L?n??v??60,混凝土缸的行程为
?4?? Lh?2?Qh90?2??2.05m6取L?2.05m 2??Dh?n??v?603.14?0.222?13?0.8?60
Qh?混凝土输送量m3/h
?v?容积效率??v?0.85~0.9?如条件差,可降为0.7,取?v?0.7
Dh?混凝土缸内径 mm
Lh?行程 mm n?冲程频率,次/分
L?2050mm
混凝土缸材料和壁厚设计
混凝土缸通常采用内壁光滑,耐压性强的无缝钢管,所以选择耐磨锰钢35CrMnS;
混凝土缸壁厚可按拉件薄壁圆筒的公式计算,即:
2)
??P?D8.4?220??4.56mm 取壁厚??10mm 2????2?202.5??混凝土缸壁厚mm D?200mm
P?管路内最大压力MPa
,?b?1620????材料许用拉应力,查《机械设计手册》MPa,?b为抗拉强度,n为安全系数,若P?7MPa,n?8,若P?7MPa,n?6;
?????bn?1620?202.5 63) 混凝土泵送能力
Q0?60F0Ln?60??4?D2?L?n4) 主油缸理论排量为
?60??
?0.22?2.050?134?50.21这是一个缸的,所以要乘以2,得到100.42
F0?主油缸活塞面积m2,
Q0?主缸理论排量m3/h,主油缸实际排量为
Q?Q0?0?100.42?0.97?97.41m3/h
?0?主液压泵容积效率 Q?实际排量