现代混凝土泵车发展趋势

陈庚顺＊

(辽东学院,辽宁丹东　118003)

摘　要：本文阐述了中外混凝泵车的发展状况、各阶段混凝土泵车的技术水平比较、国内与国外泵车技术水平比较。展望了混凝土泵车技术的发展趋势。

关键词：现代;趋势;混凝土泵车

＊收稿日期:2004—12—25 
作者简介:陈庚顺(1957—),男,辽宁丹东人,主要研究方向:数控机床和机电一体化。

混凝土泵车在建筑施工作业中,以其节省劳动力、施工速度快、浇筑质量高等一系列优点受到人们的普遍重视,现己成为建筑施工过程中不可缺少的机械设备。它是将混凝土泵安装在汽车底盘上或专用车辆上,使之成为具有较大机动性的混凝土输送机械,其使用范围遍及水利、水电、地铁、桥梁、大型基础、高层建筑和民用建筑等工程。

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(Tork ret)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。在活塞式混凝土泵不断完善的过程中,美国的查伦奇一考克兄弟(Chollenge-ookBors)公司于1963年又研制了一种新型的挤压式混凝土泵。这种泵的工作原理与活塞式混凝土泵迥然不同,它是利用转动的滚轮挤压软管中的混凝土混合物而进行输送的。混凝土泵按驱动方式分为活塞式混凝土泵和挤压式混凝土泵两种。活塞式混凝土泵是应用最早也是最有发展前途的一种混凝土泵。活塞式混凝土泵中,根据驱动力的不同,又有机械式活塞泵和液压式活塞泵之分。挤压式混凝上泵在六十年代后期盛行,但是由于这种混凝土泵的排量较小,输送距离不如活塞式大,因而应用逐渐减少。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。德国斯维英公司1965年开始生产混凝土泵车,1968年推出42m布料杆泵车。1982年该公司摒弃了刚注册专利的“S”管阀后,推出了裙阀。与“S”形管阀相比,零部件受力情况得到改善,阀室流道短,结构紧凑,并一直独家享有其专利。随后在80年代中期,德国的施维英公司又开发了臂长为50m的泵车,并且产品已形成系列化。馄凝土泵车布料杆的垂直高度16～52m,共13个品种,其混凝土输送量为56～150m3/h,布料杆节数有二节、三节,最多有四节,最大混凝土输送压力5.5～10.8MPa.泵车底盘驱形式最大10X6。大中小机型规格齐全,便于用户选用。同时该公司亦很重视塔式臂架泵的开发,这种高大的泵送设备特别适用于工期较长的大型工程和在预制构件厂中装备应用。德国普茨曼斯特公司生产的混凝土泵车布料杆的长度也有13种。布料杆的垂直高度16～62m,布料杆节数最多为五节;混凝土输送量66～200m3/h。该公司生产的M 62型泵车,臂架长度58m,五节臂,垂直布料高度62m,最大输送量200m3/h.底盘形式12X6,总重62t,是当今世界上最大的混凝土泵车。近年来普兹迈斯特公司生产了支承宽度仅为3m的混凝土泵车,使泵车可在狭窄的建筑工地作业;该公司生产的BRF2112H型泵车采用外斜支承,减轻了整机重量,臂架的运动和泵的工作利用无线电遥控,采用了集中润滑,液压系统符合节能要求。普茨迈斯特公司作为闭式系统的代表,坚持采用闭式系统,不断地提高和完善控制功能,使混凝土泵工作更精细、更可靠。坚持采用电开关换向,独立的摆动油缸控制系统,把技术特点放在主油泵排量控制上,促进了混凝土泵车技术的进一步发展和完善。

混凝土泵车在国内实际工程中大规模应用,这只能从1979年算起。当时,上海宝钢工程从日本三菱重工引进了四部DC-5115B型混凝土泵车,配以容量6m3的混凝土运输搅拌车,在各种大型钢筋混凝土工程上得到应用。其中包括混凝土量6910m3的转炉基础、4420m3的1号高炉基础、2252m3的汽轮机基础、3283m3的锅炉基础和3096m3的焦炉基础等大型构筑物,为我国大规模推广应用及研究混凝土泵车打下了基础。与此同时,上海第八建筑工程公司仿制了前联邦德国托克里特以水作为压力介质的臂架式混凝土泵车。华东电力建设局设计的HBC-65型混凝土泵车,1980年通过了技术鉴定。80年代,国产泵车年产量约在50台左右。1983年湖北建设机械厂投资150万美元引进了日本石川岛播磨的IPF 85B型混凝上泵车,研制生产了第一台楚天牌HJC517085臂架式混凝土泵车,并在1985年被国家经贸委确定为替代进口产品。1988年在引进的基础上,研制生产了具有国产底盘的HBB85A型臂架式泵车并通过建设部鉴定,此时国产化率达84%。同时,利用这一技术开发的HBT60型拖式混凝土泵也于当年通过鉴定投产。该泵车用的集流阀组和混凝土分配阀于1990年分别在贵州183厂和湖北建机公司研制成功。到80年代末期,国产85B泵车在市场的保有量己达120台量,打破了我国泵送机械市场依赖进口设备的局面。90年代初期,我国混凝土泵车系列化初具雏形。在1993～1994年期间,湖北建机公司又与日本石川岛播磨合作开发生产了具有高低压切换功能的IPF 100B-8E 27.IPG 1158B-8E32/4臂架式混凝土泵车、从而改写了中国建筑市场上无大型国产混凝土泵车的历史。与此同时,内蒙古第二机械制造总厂与德国合作,生产了NR 524OTBC-RC臂架式混凝土泵车;徐州混凝土机械厂与德国普茨迈斯特,公司合作生产了BC90-32型臂架式混凝土泵车;清沉工程机械总厂与日本三菱重工合作生产了HB80型臂架式混凝土泵车。至此我国自己生产的臂架式混凝土泵车,呈现多品种、系列化雏形。但国产化率比较低,销售价格比较昂贵。目前我国生产的混凝土泵车布料杆垂直高度有17m,21m,27m,32m,36m,37m,42m,47m.臂架节数有三节和四节两种;混凝土输送量有50m3/h,85m3/ h,100m3/h,llSm3/h,125m3/h;混凝土输出压力为4.6～8.2MPa。主要选用底盘驱动形式为4X2和6X 4两种型式的日本五十铃、国产北方奔驰、斯太尔等汽车底盘。泵车的臂架、底架、支腿、转台等主要钢结构均采用高强度钢板。液压系统有开式和闭式两种,其中对主油缸与阀油缸的控制,采用顺序回路和卸荷回路。液压系统中使用的各种阀的安装形式有分离式、集成式和插装式等多种。主油缸活塞的密封有多种形式,主要采用“U”形密封圈、矩形密封圈、活塞密封圈、活塞环密封圈。泵车混凝土分配阀形式主要有闸板阀、“S”管阀两种。同时在提高混凝土分配阀的使用寿命、减少磨损等方面做出了大量的、卓有成效的研究工作。通过上述工作,我国自行设计与制造的混凝土泵车得到了较大发展,年产量达到300—400台,性能质量基本上能满足用户要求。现阶段,混凝土泵车主要集中在三一重工、中联重科、湖北建机、安徽星马、辽宁海诺等企业,产量占全行业的95%,相信在不长的时间内在产品质量上也能赶上世界先进水平。

在国外,混凝土泵车设汁制造技术己发展到很高的水平,产品己形成系列化。如施维英公司生产的混凝上泵车布料杆的垂直高度16～52m3/h共13个品种,其混凝土输送量为56～150m,布料杆节数有二节、三节,最多有四节;最大混凝土输迭压力5.5～10.8MPa,最大泵车底盘驱动形式10X 6。普茨曼斯特公司生产的混凝上泵车布料杆的长度也有13种。布料杆的垂直高度16～62m,布料杆节数最多为五节;混凝土输送量66～200m3/h。该公司生产的M 62型泵车,臂架长度58m,五节臂,垂直布料高度62m,最大输送量200m3/h,底盘驱动形式12X 6,总重62t,是当今世界上最大的混凝土泵车。该公司除了发展超长臂架技术外,还发展多节臂技术。多节臂泵车主要适合狭窄空间布料杆的展开和对复杂结沟的施工作业。表1列举了BRF系列混凝土泵车的参数对照,由此可见泵车发展日趋成熟。

我国的混凝土泵车设计水平、制造能力都有很大提高,但与发达国家比闭式两种,其中对主袖缸与阀油缸的控制系统中使用的各种阀的安装形式有分离式采用顺序回路和卸荷口路。液压集成式和插装式等多种。亡油缸活塞的密封有多种形式,主要采用“U”性密封圈、矩形密封圈、活塞环密封圈。泵车混凝上分配阀形式主要有闸板阀、和“S”管阀两种。同时在提高混凝土分配阀的使用寿命、减少磨损等方面做出了大量的、卓有成效的研究工作。

表1　BRF系列混凝土泵车相关参数对照表

表2　几种国产混凝土泵车相关参数对比表

在混凝土泵车取力技术方面,国外巳研究开发了多种。一种是汽车变速箱带有全功率输出端,然后连接传动轴驱动油泵,这种取力方式十分方便.底盘改装无需改动汽车的传动系统,工作安全可靠。另一种形式是,在汽车底盆前后传动轴之间安装取力箱,适合传递不同的功率、扭矩、转速,可以配置安装各种油泵配置不同的取力箱混凝上泵车生产厂家可根据需要选择不同的取力方式,国外企业开发了构造独特,对混凝土泵送作业具有良好适应性的混凝土分配阀,其中有“C”型管阀、眼形阀、“S”形阀、裙阀等。它们各有优点,促进了泵车的进一步发展和完善。

从国内外发展泵送混凝土施工技术的经验可以看出混凝上泵车不仅能提高技术经济效益,而且能够改变施工现场的面貌,足反映一个国家建筑施工水平的重要指标之一。如本文所述和据近年来国内外的一些调查资料表明,混凝土泵车主要有以下几个方面的发展趋势:

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。(www.xing528.com)

(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。最大垂直泵送高度可达到432m,最大水平输送距离达门20m。泵车臂架向三节以上长臂架方向发展。德国普兹迈斯特公司生产的PM泵车臂架在四折以L,最长达62m。

(5)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馄凝土摊铺工作,具有良好的机动性的布料杆泵车将占主导地位。

(6)混凝土泵车向电气化、多功能化发展。

(7)由于道路条件和施工现场建筑物密集,混凝土泵车也问小型化发展,但性能参数并不低c

(8)对布料杆操作采用新技术,如无线遥控技术、计算机技术、电液比例技术、负荷传感技术等(机电一体化)。

国外企业在泵车液压系统的设计中,除了使用通用液压元件外,还自行开发泵车专用液压元件。普茨曼斯特公司在泵车液压系统中乎用闭式回路,利用油泵的斜盘摆角的正负变化,达到混凝土泵送系统的换向,油泵换向后排量由零到最大,使油缸换速均匀,启动平缓。在混凝上泵车控制技术方面,国外生产的泵车大多数都安装了无线遥控系统,有的大型泵车采用了工业电视监控。机电一体化将是混凝土泵车今后的主要发展方向。

Developing Trend of Modern Concrete Pump Vihicle

CHEN Geng-shun
(Liaodong University,Dandong 118003,China)

Abstract：The paper expound the development situation of concrete pump vihicle on the world,as well as compare of technology level on each stage and on internal and external.

Key wo rds：modern;trend;concrete pump vihicle

中图分类号：TU 762.3

文献标识码：A

文章编号：1008—2174(2005)02—0066—03