混凝土泵车的结构性能与安全使用技术

混凝土泵车的结构性能与安全使用技术混凝土泵车在建筑施工作业中，与混凝土输送车相互配合，完成混凝土输送和浇注任务。混凝土泵车是在载重汽车底盘上进行改造而成的，它是在底盘上安装有运动和动力传动装置、泵送和搅拌装置、布料装置以及其它一些辅助装置。即是将混凝土泵安装在汽车底盘上或专用车辆上，再装备可伸缩或屈折的布料杆，就组成泵车，混凝土泵车把混凝土的输送和浇灌工序综合在一起，节省了时间和劳动力，减轻劳动强度，保证了施工质量，减少成品混凝土的消耗。因此，混凝土泵送技术广泛应用于交通运输、能源工业、原材料工业、市政建设、农林水利、国防等基本建设工程中。混凝土泵车浇注作业时，一旦发生意外，将影响施工进度；若不及时处理进入料斗、输送管道、输送缸内的混凝土将产生严重的后果。因此，混凝土泵车的安全使用工作显得十分重要。1.混凝土泵车的性能特点及安全使用要求混凝土泵车已推广使用在混凝土浇筑施工中，该设备技术的先进性和复杂性，决定了对它的使用、维护和管理人员需提出较高的要求。为了确保混凝土泵车在工作时能达到规定的技术状态、降低使用成本、提高使用的可靠性和寿命、必须认真执行其安全使用规程。混凝土泵车是利用压力将混凝土沿管道连续输送的机械。由泵体和输送管组成。混凝土泵车属于汽车改装设备。根据其作业能力选择载重汽车底盘类型，然后安装布料结构和泵等混凝土输送设备，但总体布置必须满足整机的稳定性要求。按结构形式分为活塞式、挤压式、水压隔膜式。混凝土泵车的动力通过动力分动箱将发动机的动力传送给液压泵组或者后桥，液压泵推动活塞带动混凝土泵工作。然后利用泵车上的布料杆和输送管，将混凝土输送到一定的高度和距离。混凝土泵车的选型应根据混凝土工程对象、特点、要求的最大输送量、最大输送距离、混凝土建筑计划、混凝土泵形式以及具体条件行综合考虑。混凝土泵车的性能随机型而异，选用机型时除进考虑混凝上浇筑量以外，还应考虑建筑的类型和结构、施工技术要求、现场条件和周围环境等。通常选用的混凝土泵车的主要性能参数应与施工需要相符或稍大，若能力过大，则利用率低；过小，不仅满足不了施工要求还会加速混凝土泵车的损耗。由于混凝土泵车具有灵活胜，而且臂架高度越高，浇筑高度和布料半径就越大，施工适应性也越强，放在施工中应尽量选用高臂架混凝土泵车。臂架长度2836m的混凝土泵车是市场上量大面广的产品，约占75%。长臂架混凝土泵车将成为施工中的主要机型。此外，由于混凝土泵车受汽车底盘承载能力的限制，臂架高度超过42m时造价增加很大，且受施工现场空间的限制，故一般很少选用。所用混凝土泵车的数量，可根据混凝土浇筑量、单机的实际输送量和施工作业时间进行计算。对那些一次性混凝土浇筑量很大的混凝土泵送施工工程，除根据计算确定外，宜有一定的备用量。此外，年产1015万m3的混凝土搅拌站，需装备23辆混凝土泵车。混凝土泵车的产品性能在选型时应坚持高起点。若选用价值高的混凝上泵车，则对其产品的标准要求也必须提高。对产品主要组成部分的质量，从内在质量到外观质量都要与整车的高价值相适应。混凝土泵车采用全液压技术，因此要考虑所用的液压技术是否先进，液压元件质量如何因其动力来源于发动机，因此除考虑发动机性能与质量外，还要考虑汽车底盘的性能、承载能力及质量等。混凝土泵车上的操作控制系统设有手动、有线以及无线的控制方式，有线控制方便灵活，无线遥控可远距离操作，一旦电路失灵，可采用手动操作方式。混凝土泵车作为特种车辆，因其特殊的功能，对安全性、机械性能、生产厂家的售后服务和配件供应均应提出要求。否则一旦发生以外，不但影响施工进度，还将产生不可想象的后果。2.混凝土泵车的结构特点及主要连接方式混凝土泵车车主要由载重汽车底盘、臂架回转装置、臂架布料管、混凝土泵、支腿、摆动油缸、伸缩油缸等部分组成。作为混凝土泵车的主要受力构件，其底架结构大多设计成箱形结构，其内部又兼有油箱和水箱，它的设计合理与否，直接影响着混凝土泵车的可靠性、整机稳定性和整机自重。混凝土泵车的底架结构主要由回转底座及支腿构成，回转底座主要作为联结下车底盘，承担上车臂架的工作重量及震动；支腿的作用是保证混凝土泵车在工作中的安全性和稳定性。由于混凝土泵车不像起重机那样安装平衡重，因此当泵车的水平外伸量较大时，就会产生很大的倾覆力矩，这些倾覆力矩主要靠支腿的反力来平衡，因此，要求支腿要有足够的结构尺寸，足够的支撑面积。同时回转底座及支腿还要有足够的强度和抗疲劳性。底架结构按照支腿的伸展支撑方式主要分为：前后摆动型支腿、前后伸缩型支腿、前伸缩后摆动型支腿。前后摆动型支腿形式的底架结构，支腿的张开是绕回转底座的铰点摆动来完成的，工作稳定性好，结构制造简单，但在泵车的两侧必须留有足够的空间，作业场地受到了一定的限制。由于受到整车外形尺寸的限制，及整车工作稳定性的原因，国内外混凝土泵车生产厂家大多采用此种结构形式。前后伸缩型支腿也称XH型支腿，是指支腿在回转底座的箱形框架内水平伸展及回缩，泵车左右两侧的支腿可以呈X形立体交叉，也可以平行伸缩。由于受到泵车宽度尺寸的影响，其支腿的结构尺寸及伸展长度受到很大的限制，对回转底座箱形框架的制造精度要求较高，同时其整个底架结构的重量也相对重一些，且需采用内置式油缸，拆装维修困难，所以在37米以上级别系列已很少有厂家采用。只是在泵车发展的早期阶段被大多数厂家使用，但是由于其具有更为灵活的作业空间，现在仍然有厂家在运用这种结构形式。如意大利CIFA37米泵车、MEBC037米泵车。前伸缩后摆动型支腿结构的特点就是在回转底座的前端部连接伸缩型支腿，后部连接摆动型支腿，由于该型的底架结构结合了前两者的优点，重量降低且具有狭窄工地施工的优势，被越来越多的厂家所采用。混凝土泵上共有两个接近开关，装在水箱盖上两个定位槽上，其作用相当于行程开关，控制主油缸和S管分配阀换向，主要故障形式有底面粘油污，造成感应不灵。间隙太大，造成感应不灵。水箱水温太高，造成误动作，分配阀乱动。完全损坏，不感应，或始终处于接通状态。接近开关损坏的判定接通控制电源、取出水箱盖，使接近开关底面朝天，用螺丝刀或扳手等金属交替地靠近开关底面，接近开关指示灯就有相应的指示。采用拖式混凝土泵施工也有一定的局限性，主要表现方面混凝土的配合比除了应符合工程质量要求外，还要符合管道输送的要求，如对于塌落度、混凝土骨料最大粒径、水泥及细骨料的比例等都有一定的要求；混凝土泵的输送操作人员要有一定的技术水平，不仅要掌握机械的使用与维护方法，还应懂得一些混凝土施工工艺方面的知识，能够判断混凝土的质量和可泵性：混凝土的输送距离还受到输送管口径、拖式混凝土泵分配阀性能和出口压力的限制；拖式混凝土泵在输送干硬性混凝土时比较困难，限制了拖式混凝土泵的使用范围；气温低于-5时需要采取特殊措施才能泵送。混凝土电泵变频调速系统的优点：以往在混凝土电泵的液压系统的设计中，选择电动机时，是以工作循环中负载所需的最大功率来选择，但是，混凝土电泵在实际运行时，大部分时间都是半负载左右运行，因而电动机的效率不高，整个系统功率效率的提高也受到了限制。变频液压动力传动是一种全局性的新型节能传动方式，它相对于传统的阀控节流调速方式和电控比例阀控油泵具有很多优点，采用变频调速控制的混凝土电泵的系统具有传动效率高、节约电能效果非常明显。采用变频液压技术，使电动机和液压泵不需要长时间工作在最高转速，不仅节约能源，而且能延长电机和液压泵以及整个系统的使用寿命。3.混凝土泵车的使用要点和安全操作规程混凝土泵车的操作人员需经专业培训后方可上岗操作,并熟悉泵车的机械性能,掌握泵车的操作方法和注意事项,生产中认真履行本岗位安全职责,遵守现场的有关安全规定。所泵送的混凝土应满足混凝土泵车的可泵性要求；用混凝土泵输送混凝土,应遵守其使用及操作规程,管道接头、安全阀必须完好,管道的架子必须牢固,且与泵送部位结构模板脱开自成支撑体系，输送前先用水试送，检修时必须卸压，检修后必须试送。混凝土泵车泵送工作要点可参照混凝土泵的使用。混凝土泵车的停放场地须硬化处理，停放平稳、牢固，有良好的排水设施，防止坍塌。混凝土泵车使用前应整机水平放置(所允许的最大倾斜角为3)，过大的水平倾斜角会使布料的转向齿轮超载，并危及机器的稳定性。如果布料杆在移动时其中的某一个支腿或几个支腿曾经离过地，就必须重新设定支腿，直至所有的支腿都能始终可靠的支撑在地面上。泵车在行驶状态，与液压汽车起重机很相似，只是泵车上装的东西更多，整车重量大，重心位置也可能要高，因此对保持行驶稳定性更不利，所以更应该小心谨慎地驾驶。泵车布料时是一定要打支腿的，不允许不打支腿就展开布料臂。因此布料工作的稳定区就是各支腿中心的连线所画出的矩形。由于泵车没有平衡重，倾翻力矩大，而且没有力矩限制器保护，所以工作稳定性必须绝对有保障。采取的办法是加大支腿之间的跨距，使倾翻线外移。由于泵车工作是按全伸臂布料状态计算了工作稳定性，它不像起重作业那样存在有不确定因素，所以一般情况下不会倾翻。但绝对不许用泵车来起重，因为泵车设计就没计算过起重工况，起重带来的不确定因素就没考虑进去，如果用泵车臂去起重就会有事故隐患。泵车上的液压油管很多，还有布料管接头，不允许单向回转过份，通常就用一限位开关来报警。泵车作业应当选择平整、坚实的场地打支腿，离边坡要有一定距离。其单腿支反力很大，所以要防止滑坡。作业范围内不得有高压线或裸露电线，要防止发生臂架触电事故。为保证布料杆泵送工作处于最佳状态应做到：将1节臂提起45;将布料杆回转180;将2节臂伸展90;伸展3、4、5节臂并呈水平位置。若最后一节布料杆能处于水平位置，对泵送来说是最理想的。如果这节布料杆的位置呈水平状态，那么混凝土的流动速度就会放慢，从而可减少输送管道和末端软管的磨损，当泵送停止时，只有末端软管内的混凝土才会流出来。如果最后一节布料杆呈向下倾斜状态，那么在这部分输送管道内的混凝土就会在自重作用下加速流动，以至在泵送停止时输送管道内的混凝土还会继续流出。泵送停止5min以上时，必须将末端软管内的混凝土排出。否则由于末端软管内的混凝土脱水，再次泵送作业时混凝土就会猛烈的喷出，向四处喷溅，那样末端软管很容易受损。为了改变臂架或混凝土泵车的位置而需要折叠、伸展或收回布料杆时，要先反泵12次后再动作，这样可放置在动作时输送管道内的混凝土落下或喷溅。为了确保混凝土泵车作业的安全性，避免造成人身或设备事故，必须严格遵守下列安全操作规程：场地选择应尽可能远离高压线等障碍物；作业前检查操作台的电源开关，应位于“关”的位置;混凝土排量手柄及搅拌装置换向手柄应位于中位;混凝土泵车应水平放置,支撑地面应平坦、坚实，保证工作过程中不下陷。支腿能稳定可靠地支撑整机,并能可靠地锁住;臂架由折叠状态伸展或收回时，必须按照规定顺序进行,臂架的回转操作必须在臂架完全离开臂架托架后进行。在处于暴风雨状态或风力达到8级或8级以上时(风速1617m/s)，不得使用臂架。臂架绝对不能用于起重作业。泵送作业当开始或停止泵送时，应与在末端软管处的操作人员取得联系；末端软管的弯曲半径不得小于1m，而且不准弯折；在拆开堵塞管道之前，应反泵23次，待确认管道内没有剩余压力后再进行拆卸。作业后的检查：臂架应完全收回在臂架支架上；支腿也应完全收回，并插入锁销。操作台的电源开关应处于“关”的位置。混凝土泵车上有一系列紧急关闭按钮,分别设置在支腿控制阀、有线和无线遥控系统及控制箱上,如遇有紧急情况只需按下其中的某一个紧急关闭接或就可关闭机器。如果紧急关闭按钮发生故障,在突发危险情况时就不能迅速关闭机器。因此,在每次开始工作之前,必须检查紧急关闭按钮的功能。当紧急关闭按钮被按下时，机器的电动系统即被切断，导致电磁阀等关闭。如果液压系统产生泄漏，会造成如布料杆下沉等故障现象，此情况不能用按紧急关闭按钮的方法来解决。混凝土泵车的输送管在接管使用前，须认真检查，如有管壁裂纹、穿漏、管身磨损严重、接头损坏等现象，应修复或停止使用，以防压送混凝土时，在较大压力下发生意外。泵管连接时，架设必须可靠牢固，悬空跨越时，必须搭设钢管排架，为防止泵送过程摆动，可采用锚固钢筋加固。混凝土泵车输送管的连接，必须使用完好的专用卡栓，施工中应有备用的卡栓和易损配件。泵送混凝土时，导管两侧1米范围内不得站人，以防导管摆动伤人；导管出料口正前方30米内禁止站人，以防泵内有空气，压力大时泵出的骨料伤人。安装、拆除导管时，作业人员必须遵守高空作业安全要求，系好安全带（绳）；导管安装后必须与墙体连接牢固，以防倾倒。安装、拆除泵管时，劳力应充足，不能硬接装、硬拆管；混凝土送完需压水泵送时，压水堵头应迅速、准确接牢，仓内人员要注意出料口喷水冲倒施工人员。导管拆除时不得任意拆除其中一节，应遵从自上而下、先前而后的原则，拆除的导管不得从高处直接抛、丢；导管拆除后必须放到平整的场地上，不得随意堆放在排架上。泵管拆卸后，必须抬放到平整场地冲洗干净，平稳堆放，并检查，如有损坏须及时维修。泵车运行过程中，应安排专职人员，经常巡视导管各处有无松脱现象，随时处理，并检查导管固定排架、支架的稳定状况、导管有无明显破损等。混凝土泵车工作前，泵车现场和混凝土施工仓内必须有完善的通讯手段，以便施工的安全进行。4.混凝土泵车在施工中的应用混凝土泵车按照泵送装置形式的不同分为两类：挤压式混凝土泵车和活塞式混凝土泵车。挤压式混凝土泵车安装有挤压式混凝土泵。一般通过驱动轴带动滚轮架和三个滚轮旋转,不断的挤压以后的橡胶软管立即回弹复原,管内出现局部真空,以便从后段管中又将混凝土吸入。各滚轮周而复始的旋转、挤压，以达到不断输送混凝土的目的。活塞式混凝土泵车安装有活塞式混凝土泵。活塞式混凝土泵构造先进、性能优良，混凝土分配阀类型繁多，并在工程中得到了广泛的应用。混凝土在泵送过程中，泵送压力是靠其中的液相物质传递的，液相物质携带着固相物质一起运动才能泵送。水泥在其中起到胶结和润滑作用,缺少水泥或在泵送中漏浆,就会发生堵塞或根本不能泵送。普通硅酸盐水泥、火山灰水泥的吸水性强保水性好,拌合的泵送混凝土可泵送性好;矿渣水泥保水性差，拌制泵送混凝土时要加大水泥用量，适当增大砂率或添加一部分粉煤灰，并应采用较低的坍落度;采用粉煤灰水泥时因其密度较小,同样水泥用量的水泥浆体积较大，所以混凝土的流动性较好,但它早期冲水性较大,宜用坍落度较低的混凝土，并尽可能的连续泵送。水泥用量要适当，若水泥用量不足，水泥浆不能包容混凝土骨料的全部表面，混凝土在泵送时会产生很大的阻力。这种混凝土的保水性很差，容易泌水和离析，在泵送时易发生堵塞。如果水泥用量过大，会使混凝土增大粘性，也会增加输送阻力，而且对于混凝土的质量也有影响。水泥用量也与骨料的品种和参数有关。同样粒径的卵石与碎石比较，卵石表面光滑平整，而碎石外表粗糙不规则，碎石比卵石表面积大些，混凝土的水泥用量也相应较大。同样，细骨料中的人工砂要比天然砂多用水泥。骨料的级配适当，最大骨料粒径越大，骨料间的空隙越小，水泥用量越小，但骨料最大粒径不能超过40mm，否则破坏了混凝土的连续性。细骨料的平均粒径要适宜，而且小于0.2mm的含量也要有一定的比例，否则水泥用量也会增加。此外，输送管道越长，管径越小，混凝土与管壁的摩擦阻力也越大。适当增加水泥用量可以增加混凝土与管壁的润滑，减少泵送阻力。细骨料与水、水泥搅拌成砂浆，用来填充粗骨料之间的空隙，包裹粗骨料，使粗骨料在输送管中呈悬浮状态运动，同时使粗骨料与输送管之间及粗骨料与粗骨料之间不直接摩擦。一般而言，天然砂可泵性好过人工砂，利用人工砂时要加入部分天然砂来改变其配比特性。用中砂配制混凝土可泵性好，其平均粒径为0.250.3mm。细骨料用量同粗骨料的空隙率有很大的关系，使水泥砂浆能充分充满粗骨料空隙为宜。泵送混凝土前，先把储料斗内清水从管道泵出，达到湿润和清洁管道的目的，然后向料斗内加入与混凝土配比相同的水泥砂浆，润滑管道后即可开始泵送混凝土。开始泵送时，泵送速度宜放慢，油压变化应在允许范围内，待泵送顺利时，才用正常速度进行泵送。泵送期间，料斗内的混凝土量应保持不低于缸筒口上10mm到料斗口下150mm之间为宜。避免吸入效率低，容易吸入空气而造成塞管，太多则反抽时会溢出并加大搅拌轴负荷。混凝土泵送宜连续作业，当混凝土供应不及时，需降低泵送速度，泵送暂时中断时，搅拌不应停止。当叶片被卡死时，需反转排除，再正转、反转一定时间，待正转顺利后方可继续泵送。泵送中途若停歇时间超过20min、管道又较长时，应每隔5min开泵一次，泵送小量混凝土，管道较短时，可采用每隔5min正反转23个行程，使管内混凝土蠕动，防止泌水离析，长时间停泵（超过45min）气温高、混凝土坍落度小时可能造成塞管，宜将混凝土从泵和输送管中清除。泵送先远后近，在浇筑中逐渐拆管。在高温季节泵送，宜用温草袋覆盖管道进行降温，以降低入模温度。泵送管道的水平换算距离总和应小于设备的最大泵送距离。5.混凝土泵操纵清洗系统及其输送管的修复和清洗混凝土泵车的操纵系统主要是用来控制主液压泵流量和发动机转速，从而改变泵车的混凝土排出量。如采用液压操纵，则可直接从泵车的泵送系统中获取液压驱动力，并通过手动液压阀实现操控。如意大利生产的CIFA混凝土泵车、韩国大宇公司生产的混凝土泵车等，都有这种形式的操纵系统。操纵盘一般都是图形指示，易学好懂，可以避免误操作。在混凝土泵车的结构组成方面，最主要的是液压泵送机构，这套系统在工作中不乏高速度、高频率运动的部件，它们的正常运转必须要有润滑系统的辅助和支持才能得以持续，所以润滑系统也是必不可少的一环，而润滑系统工作得好坏更关系到整车的使用寿命。清洗系统的设置是和混凝土泵车的工作性质和环境息息相关的，混凝土的特点是在一定时间后自然凝结硬化且变化过程不可逆，所以如果泵车停机一段时间而没有进行及时的清理，料斗、输送管路就会被凝结的混凝土封住，后果将不堪设想，而泵车上其他被混凝土污染了的部位也会受到很大的损坏。鉴于此，混凝土泵车一般都配备空气压缩机或自带水箱的清洗系统，每逢工作完毕或停机一段时间时，都要进行及时的清洗。对于泵车来说，这一点是至关重要的。混凝土泵车的电气控制系统是根据该泵车所采用的液压系统的形式而决定的，目前混凝土泵车的液压系统大都采用单回路或双回路开式系统、双回路闭式系统等控制方式来实现。当混凝土泵车的液压系统确定以后，相应的电气控制系统方案才能确定。混凝土泵车电气控制系统的控制方式目前主要有五种：机械式、液压式、机电式电器控制式、可编程控制器式、逻辑电路控制式。最早应用的机械式控制方式现在已经被淘汰，由于技术上的原因，最后一种以逻辑电路为核心的控制方式目前也很少用，现在大多是采用可编程控制器式电气控制系统。混凝土输送泵在使用过程中经常会出现以下情况，摔瘪，局部磨穿，管卡脱落等，针对故障的不同，分别介绍修复措施。输送管摔瘪首先做一套简易夹具，也可用虎钳代替，再备一外径和输送管内径接近（略小于）的钢管，钢管的一端处理成子弹头状，这样只需给摔瘪处加热，用钢管校正圆即可局部磨穿一般只修复弯管，因为正常情况下，直管的某一部分磨穿时，其余各部分也接近磨损极限，无修复价值，而弯管一般先磨坏弯部。修复方法是在废管上割下一大小适中的片料，并用砂轮机打磨受损部位和片料，选择适合管材的焊条焊接即可。其间应注意修复处的曲率。管箍脱落可在废管上切下带管箍部分,管箍所带的输送管长度应在4555mm,用砂轮机打磨焊接部分,选择合适的焊条焊接即可。带有磨损极限孔的直(弯)管若孔中漏浆后,一般不再修复使用,如要修复使用，可用压力小的外接管尾部。其实一般修复的输送管都最好用在外接管尾部,禁止用在臂架上。对于不能修复的输送管及时更换,若勉强使用,在施工过程中,容易暴破,十分危险。混凝土输送泵在泵送完混凝土后要及时清洗。水洗要求切割环和眼睛板(碟阀泵则要求板阀与系杆和上下耐磨片)的间隙要小，并需要大量的水源，要严格密封清洗球后的水不向前渗透。在水洗快结束时，要注意管道中的水，不要流到砼浇注地点，以影响混凝土的质量。此方法操作简单，危险性较小，比较常用。气洗需要配备空气压缩机，要严格按规定操作。要求管道密封性好。但洗不太远，远距离可分段清洗。此方法操作谨慎，危险性较大，所以施工人员要远离出口方向，防止粒料或清洗球飞出伤人。清洗输送管道前，最好先泵送0.51立方的沙浆，并全部泵完。最后停机，扳动板阀开关，卸掉蓄能器的压力。管道清洗有两种方法:水洗和气洗。不管是水洗或气洗,都要将阀箱体和料斗清洗干净。水洗时，把用水浸过的扎成圆柱形的水泥袋和清洗球先后装进已清洗干净的锥管中，接上锥管、管道，关闭卸料门,再向料斗注满水(须保持水源不断）。泵送水直到清洗球从输送管的前端冒出为止。气洗即压缩空气吹洗,是把浸透水的清洗球先塞进气洗接头,再接与变径管相接的第一根直管，并在管道的末端接上安全盖，安全盖的孔口要朝下。控制压缩空气的压力不超过0.8MPa，气阀要缓慢开启，当混凝土能顺利流出时才可开大气阀。气洗完毕后，要马上关闭气阀。混凝土泵的安装调试，至关重要，如果能做到以上几点，在混凝土泵的整个安装调试过程中，就会顺利地进行。