球窝关节式砼活塞在混凝土输送泵中的应用.pdf

应用 袁栋 ， 尹宇锋 ， 汤如龙 ， 代青龙 ( 三一重工股份有限公 司) 摘要： 用于混凝土输送泵的新型球窝关节式砼活塞， 其连接杆和活塞头之间采用球窝关节取代原 有的刚性连接， 活塞头可以相对连接杆 自由转动， 且砼活塞和输送缸的相对位置可实时调整 ， 保证主液 压缸活塞杆与输送缸的同轴度 ， 有效降低砼活塞的磨损程度 ， 避免出现偏磨和卡死的现象， 提高了砼活 塞和混凝土输送泵的可靠性与使用寿命。 关键词： 球窝关节； 砼活塞； 混凝土输送泵 混凝 土输送泵 的泵送作业是 通过砼活塞在输 送缸内的往复运动 ， 将 昆凝土压入输送管道内来完 成的。大多数砼活塞的结构如图 1 所示 ， 主要 由连 接杆 1 和活塞头组成 ，活塞头 由导向环 4 、活塞体 5 、 砼密封体 6和套筒式压板 7构成 ， 其 中连接杆 1 的一端 与活塞杆 3固接 ， 另一端通过螺栓 2与活塞 头固接 。当活塞杆 3做往复运动时 ， 由活塞杆 3推 动连接杆 1 及与其固接的活塞头在输送缸内吸人 或者压送混凝土。但是在实际泵送过程中 ， 活塞头 与输送缸之间不可能完全同轴 ， 因此砼活塞在输送 缸内运行 时会受到径向力的作用 ，容 易出现偏磨 ， 导致输送缸早期磨损， 混凝土泵无故障工作时间缩 短， 运行成本增加。 7 1 连接杆2 螺栓3 活塞杆4 导向环5 活塞体 6 砼密封体7 套筒式压板 图 1 砼活塞结构 简图 1 新 型砼 活塞 1 1 新型砼活塞结构及工作原理 针对现有技术缺点设计 而成 的新型砼活塞结 构如图 2所示 ， 连接杆与连接板的铰接端设有半球 头 ，连接板上设有与半球 头相配合 的第 1 球窝 ， 半 球头与第 1 球窝相铰接 。压板通过螺栓固定于活塞 头的连接板上 ，连接杆与压板 1 1 相接处设有球 面 凸起 ， 该球面凸起的球心与半球头的球心重合。压 板上设有与球面凸起相配合的球面凹人部分 ， 压板 通过球 面凸起和球面 凹入部分将连接杆铰接定位 l 5 1 4 1 3 1 2 1 1 1 油杯2 连接杆3 球面凸起4 半球头5 导向 环6 连接板7 活塞体8 砼密封体9 套筒式压 板1 0 第 1 球窝1 1 压板l 2 润滑油道1 3 油嘴 1 4 卡式 接头1 5 活塞杆 图 2 新型砼 活塞 结构示意 图 作者简介： 袁栋( 1 9 8 o 一 _ ) ， 男， 河南滑县人， 工程师， 硕士， 研究方向： 工程机械。 ( 下转第 6 2页) 一 1 3 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 争力。 国内矿用 电动轮 自卸卡车生 产企业应 主动 与 高校、 科研院所等建立产学研合作关系 ， 攻克整车技 术难点，我国矿用电动轮 自卸卡车行业 目前处于成 长期 ， 产品主要在 国内市场 ， 要走 向国际 ， 必须拥有 自主知识产权 。 主机制造企业与高校 、 科研院所在各 自领域有各 自优势 ， 必须加强合作 ， 实现优势互补 ， 攻克整车关键及集成优化技术。矿用电动轮 自卸卡 车有许多技术与高速铁路动车组技术 、风力发电技 术 、 太阳能发电技术相似 ， 这些行业近几年 已取得一 批具有 自主知识产权 的核心技术 、 系统集成技术 ， 因 此应与这些行业积极合作 ， 充分利用合作方的资金、 技术、 市场资源， 不断攻克关键技术， 壮大自身实力， 提高我国矿用电动轮自卸卡车的国际竞争力。 参考文献 1 1汤双清， 王姣菊， 曾虎彪 电动轮驱动技术研究【 J 】 机械工 程与 自动化 ， 2 0 0 9 ( 2 ) ： 1 9 6 1 9 7 2 】王捷， 王志强， 张舒原， 等 电传动技术分类及应用叨 冶 金设备， 2 0 0 7 ( S 1 ) ： 5 6 5 8 3 马小亮大功率交一 交变频交流调速及矢量控制 M 】 北 京 ： 机械工业 出版社 ， 2 0 0 4 【 4 张皓， 续明进， 杨梅 高压大功率交流变频调速技术 M 北京 ： 机械工业出版社 ， 2 0 0 6 5 赵昱东 露天矿用大型汽车传动方式分析阴 江西有色金 属 ， 1 9 9 3 ( 3 ) ： 1 1 2 1 1 5 通信地址： 江苏省徐州市经济开发区工业一区驮蓝山路 3号 江苏徐州工程机械研究院( 2 2 1 0 0 4) ( 收稿日期： 2 0 1 1 - 0 2 2 2 ) ( 上接第 l 3页) 于连接板上。连接杆铰接端的半球头与球面凸起形 成双半球头结构， 半球头可在第 1 球窝中任意方向 转动 ， 球面凸起 可沿压板球面凹人部分 的球面任意 方 向转动 ， 形成双半球式活铰头 ， 因此 ， 连接杆可 以 在活塞头中任意方 向偏转而不脱落。 1 2 新型砼活塞特点 新型砼活塞将连接杆与活塞头之间 的连接方 式 由原来 的刚性连接改变为球窝关节 ， 活塞头可 以 相对连接杆 自由转动 ， 砼活塞和输送缸 的相对位置 可实时得到调整 ， 保证主液压缸活塞杆与输送缸 的 同轴度 ， 避免砼活塞 出现偏磨和卡死的现象 ， 有效 地降低了砼活塞的磨损程度 ， 提高 了混凝土泵送设 备的可靠性与使用寿命。 球窝关节结构紧凑高效 ， 可设计在活塞头的内 部 ， 使得砼活塞可以做到非常短， 活塞头摆幅小， 有 利于进一步消除活塞体 的偏磨。 新型砼活塞拆卸方便灵活 ， 维护成本低 ， 可 以 单独更换连接杆 、 连接板及压板等部件 ， 压板采用 对开式压板 ， 受力均匀 ， 更换活塞头只需要将 固定 压板的螺栓卸下 ， 即可将压板从两侧分离 ， 从 而将 连接杆与活塞头脱离。 1 3 新型砼活塞工艺及润滑 为了限制活塞头的偏转幅度 ， 防止 由于偏转角 度过大而造成活塞头偏转磨损 ， 在连 接杆 ( 球面凸 起 ) 与连接板之间设计有用于限制连接杆偏转幅度 的限位间隙A。 连接杆 自由转动时， 球面凸起的转动 被限位间隙 约束 ， 使砼活塞与连接杆之间为铰接 一 6 2一 式微调限位连接 ， 限位间隙 A优选为 O 5 mm。连接 杆上沿轴向设有贯穿于连接杆 的润滑油道 ， 在连接 杆靠近活塞杆的端部设有油杯 ， 润滑油道一端通过 油嘴与油杯连通 ，另一端与连接板的铰接面连通 ， 为球窝关节提供润滑油。 2 结论 新型砼活塞具有以下优点 ： 1 ) 保证了活塞头与输送缸之间的同轴度， 有效 降低磨损 ； 2 ) 结构紧凑 ， 控制 了活塞头摆幅 ， 设计有球窝 关节润滑油道 ， 防止偏磨同时改善润滑效果 ； 3 ) 结构简单 ， 拆解方便 ， 降低 了售后服务成本。 对 1 5辆泵送设备进行跟踪记录 ： 2 0 1 0年推出 的 4 6 D型、 3 7 E型等大排量泵车 ，改进前每小时砼 活塞头消耗 的润滑脂是 1 5 9 L ，改进后每小时消耗 的润滑脂是 1 0 5 L ， 即泵送 1 0 0 0 0 m 混凝土消耗的 润滑脂改进前为 1 1 5 L ， 改进后为 7 7 L ， 节约润滑脂 近 5 0 。 砼密封体使用寿命提高 2 8 5 ， 输送缸使用 寿命提高 2 0 1 ，这主要得益于砼活塞与输送缸 同 轴度的提高 ， 直接减少了砼密封体的磨损， 同时提 高了密封唇形成动压润滑时的楔效应。 参考文献 【 1 】J T B u r w e l 1 S u r v e y o f P o s s i b l e We a r Me c h a n i s m J We a r ， 1 9 5 7 1 9 5 8： 1 1 9 1 41 f 2 1郑林庆 摩擦学原理 M 】 北京： 高等教育出版社， 1 9 9 4 通信地址： 湖南长沙市星沙经济技术开发区三一重工泵送 事业部研究本院规划所( 4 1 0 1 0 0 ) ( 收稿 日期： 2 0 1 1 - 0 l 一 2 7 ) 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m