混凝土喷射机组构造原理视频
（一）工作原理与结构组成
混凝土喷射机组是将喷射机、喷射机械手以及空压机等设备安装在自带动力的专用底盘上，实现快速喷射支护作业。国外混凝土喷射技术发展较早，在隧道施工中喷射机组已得到广泛应用。国外混凝土喷射机组技术先进，生产厂家较多，主要有瑞士 ALIVA 公司、瑞典Stabilator、德国Putzmeister、日本古河等。我国混凝土喷射机组发展较晚，与国外发达国家有较大差距。目前国内生产厂家主要有三一重工、中联重科、铁建重工、成都新筑等。
1.组成和配置
Sika-PM500PC 型是瑞士Sika 公司与德国Putzmeister 公司联合研制推出的混凝土喷射机组，其主要应用于隧道、边坡等大规模混凝土喷射施工。Sika-PM500PC 型喷射机组主要由Putzmeister BSA1005 活塞式混凝土泵、Aliva-403.5 液态添加剂计量输送泵、Putzmeister SA13.9 型喷射机械手、液态速凝剂箱、Betico PM77 空压机、电缆卷盘、LM 4WD 型刚性底盘等部分组成，如图20.33 所示。PM500PC 型喷射机组采用刚性底盘，内燃-静液压传动，四轮驱动，四轮转向，双向驾驶，并配有安全顶棚司机室。SA13.9 型喷射机械手为全液压驱动，有线遥控操纵，作业时由动力电缆提供电力。PM500PC 型喷射机主要性能参数如表 20.1 所示。
图20.33 Sika-PM500PC 型喷射机组配置
1—底盘；2—Aliva-403.5 计量输送泵；3—高压水泵；4—电控箱；5—电缆卷盘；6—1000L 液压速凝剂箱；7—BSA1005 活塞式混凝土泵；8—PM77 空压机；9—喷射附件；10—SA13.9 型喷射机械手。
表20.1 PM500PC 型喷射机组主要技术参数
2.喷射机械手
Putzmeister SA13.9 型喷射机械手主要由臂座、大臂、小臂托架、小臂回转架、小臂、喷射头以及液压缸等部分组成，如图20.34 所示。通过随动油缸4 和小臂俯仰油缸11 形成静液压调平机构，即油缸4 和油缸11 结构尺寸相同且它们的无杆腔和有杆腔分别相连，实现大臂俯仰过程中小臂自动保持水平。小臂回转架为三角形结构，其与小臂回转油缸组成小臂回转机构，实现小臂的左右摆动、折叠和回转动作，如图 20.35 所示。在运输时通过小臂向回转座方向的折叠，可缩小喷射机械手的运输尺寸，提高通行能力。
喷射机械手可实现大臂的回转、俯仰和伸缩，小臂的俯仰、伸缩和折叠以及喷射头的回转、摆动和喷嘴的刷动，如图 20.36 所示。喷射机械手的运动可以通过有线遥控器控制，也可以手动操作控制阀组作业。喷射机械手的控制阀组位于回转座上，并有防护罩保护。
图20.34 SA13.9 型喷射机械手结构
1—回转座；2—臂座；3—大臂；4—随动油缸；5—大臂俯仰油缸；6—小臂托架；7—小臂回转油缸；8—小臂；9—喷射头；10—小臂回转架；11—小臂俯仰油缸。
图20.35 处于折叠状态的喷射机械手
图20.36 SA13.9 型喷射机械手运动方式
3.速凝剂系统
速凝剂系统组成如图 20.37 所示。在混凝土中加入速凝剂，可使喷射出的混凝土快凝早强，增加一次喷层厚度，提高喷射效率。速凝剂一般贮存在速凝剂箱10 中，也可用速凝剂吸管11 从速凝剂罐中抽取。选择阀9 用于选择接通速凝剂箱10 或速凝剂吸管11。速凝剂从输送泵8 泵出，与压缩空气混合，经过止回阀5 进入喷射头3 中。压力表7 带有限压开关，当管路压力超过限定压力，则自动关闭输送泵8，必要时可打开管路排放阀4 以释放管路压力。止回阀5 的作用是保证进入喷射头3 中的速凝剂不会回流。
图20.37 速凝剂系统组成
1—混凝土输送系统；2—压缩空气系统；3—喷射头；4—管路排放阀；5—止回阀；6—压缩空气输入管和 止回阀；7—压力表；8—速凝剂输送泵；9—选择阀；10—速凝剂箱；11—速凝剂吸管。(www.xing528.com)
（二）国内外典型产品
1.国内产品
图20.38 HPS3016 型喷射机组主要结构
1—底盘；2—泵送机构；3—操作机构；4—转盘；5—大臂；6—二臂；7—三臂；8—伸缩臂；9—喷射头。
图20.39 带滑动导轨的两级转盘结构
铁建重工研制的HPS3016 型喷射机组主要结构如图20.38 所示。其主要特点是采用带滑动导轨的两级转盘结构，如图 20.39 所示。一级转盘通过单个液压马达驱动，使臂架能够在水平面内实现±90° 回转，从而增加了喷射宽度，能够达到半径14 m 的喷射范围。二级转盘通过两个液压马达驱动，使臂架能够给在垂直面内实现360° 旋转，喷射面形成拱形断面，轻松实现隧道施工的需要。转盘能够沿着滑动导轨移动 2.9 m，使一次喷射的距离加长，减少喷射过程中整机的移动，提高工作效率。
HPS30 型喷射机组采用柴油机和电动机双动力工作系统，两套系统各配备泵组，相互独立，工作时二者可任选，并可快速切换；喷射机械手采用全液压驱动，小臂可折叠以缩小运输尺寸；采用全液压驱动闭环控制计量系统，根据泵送排量自动实时调节速凝剂排量，以达到最佳喷射效果和经济效益；喷射机械手可近控，也可有线、无线遥控，最大遥控距离达到100 m。HPS30 型喷射机组行走作业如图20.40 所示。HPS30A 型与HPS30 型的主要性能参数接近，主要区别是HPS30A 型行走和喷射作业均由柴油机驱动。
图20.40 HPS30 型喷射机组行走作业
目前国内混凝土喷射机组部分型号和主要技术参数如表20.2 所示。
表20.2 国内混凝土喷射机组部分型号及参数
续表
2.国外产品
国外发达国家对于混凝土喷射设备研究较早，技术先进，生产厂家和型号较多，主要有芬兰Normet 公司的Spraymec 系列和Alpha 系列、意大利CIFA 公司的CSS-3 型和CSS-3C型、日本古河的CJM 系列、瑞士Sika 和德国Putzmeister 联合推出的Sila-PM 系列等等。
（1）Spaymec 9150WPC 型喷射机组。
Spaymec 9150WPC 型喷射机组是芬兰Normet 公司20 世纪90 年代推出的产品，主要由底盘、大臂、工作平台、喷射臂、混凝土泵、空压机以及电缆卷盘等部分组成，其外形尺寸如图20.41 所示。Spaymec 9150WPC 型喷射机组采用专门为井下工作设计的NC98 型铰接式底盘，液力机械式传动，四轮驱动。NC98 型底盘采用多盘双回路制动、停车制动和紧急制动，保证制动在恶劣的井下仍安全可靠。该喷射机组的走行依靠柴油机驱动，电缆提供电缆驱动混凝土泵、大臂和喷射臂，其中大臂和喷射臂也可由柴油机液压系统驱动。大臂和喷射臂采用比例控制，保证运动的平稳和准确。大臂、工作平台和喷射臂的控制均由设置在工作平台内的操纵台控制。Spaymec 9150WPC 型喷射机组的主要性能参数如表20.3 所示。
图20.41 Spaymec 9150WPC 型喷射机组
1—底盘；2—电缆卷盘；3—安全棚；4—空压机；5—大臂；6—工作平台；7—喷射臂。
表20.3 Spaymec 9150WPC 型喷射机组的主要性能参数
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