目录1绪论31.1混凝土泵简介31.1.1混凝土泵的发展史41.1.2混凝土泵的发展趋势61.2本课题的提出及任务的完成71.3主要的设计工作72 液压活塞混凝土泵的结构分析92.1活塞式混凝土泵的液压系统概述92.2基本构造102.3混凝土泵的工作原理142.3.1 泵送系统142.3.2搅拌系统152.4活塞式混凝土泵阀介绍153 HBT60混凝土泵液压系统223.1 HBT60液压系统简述223.2液压元件的选型与设计254 HBT60电气控制系统设计304.1电气控制系统设计的基本原则和设计步骤304.1.1 电气控制系统设计的基本原则304.1.2 电气控制系统设计的一般步骤304.2 电气控制线路的分析304.3 电气识图的方法和常用的电气元件314.3.1 电气识图的方法314.3.2 常用的电气元件324.4 常见的电气控制线路设计394.5小结405 电动机软启动425.1电机软启动技术概述425.2 PST软启动器简介466 急停电路设计487 EPLAN软件527.1 EPLAN简介527.2 EPLAN p8应用538.结论60参考文献61附录62致谢631绪论1.1混凝土泵简介 在混凝土施工工程过程中，混凝土的现场输送和浇注是一项关键的工作。它要求迅速、及时，并且保证质量以及降低劳动消耗，从而在保证工程要求的条件下降低工程造价。混凝土泵是通过管道依靠压力输送混凝土的施工设备，它能一次连续地完成水平输送和垂直输送，是现有混凝土输送设备中比较理想的一种。搅拌棍凝土生产与泵送施工相结合，利用混凝土搅拌输送车进行中间运送，可实现混凝土的连续泵送和浇注。混凝土泵的种类很多，目前应用最为广泛的是活塞式混凝土泵，其工作原理是:现在的活塞式混凝土泵大多采用液压双缸的形式，其两个油缸交替工作，使混凝土的输送工作比较平稳、连续而且排量也大为增加，充分利用了原动机的功率，是目前应用最为广泛的混凝土泵形式。其工作原理根据分配阀和控制方式的不同也有所不同，其主要区别在换向动作的实现上。混凝土泵是随着近代工程建设中混凝土的大量使用而发展起来的一种常用工程机械设备，用于在建筑施工中将混凝土连续、均匀地泵送到浇灌地点。混凝土泵的使用，能大大提高混凝土工程的施工效率，减轻劳动强度，并能更好地保证混凝土的浇灌质量。混凝土泵已经成为现代建筑施工中不可缺少的设备。混凝土泵是通过管道依靠压力输送混凝土的施工设备，它能一次连续地完成水平输送和垂直输送，是现有混凝土输送设备中你较理想的一种。预拌混凝土生产与泵送施工相结合，利用混凝土搅拌运输车进行中间运送，可实现混凝土的连续泵送和浇注。这对于一些工地狭窄和有障碍物的施工现场，用其它输送设备难以直接靠近的施工工程，混凝土泵则更能有效的发挥作用。而且泵送施工输送距离长，单位时间的输送量大，可以很好地满足高层建筑和混凝土量大的施工要求。混凝土泵具有:机械化程度高、效率高、占用人力少、劳动强度低和施工简单等优点。图1-1为混凝土搅拌运输车正向带布料杆的混凝土泵车集料斗卸料和布料杆正向工作面布料的情况。图1-1混凝土泵及布料杆的施工情况1.1.1混凝土泵的发展史 混凝土泵的发明已有八十余年的历史。1907年德国人最先取得混凝土泵的专利权;1913年美国ComellKee设计并制造出第一台曲轴机械式混凝土泵，但没能得到应用;1927年德国的Frit:Hell设计制造了第一台得到成功应用的混凝土泵;荷兰人JCKooyman在前人的基础上进行改进，1932年他成功地设计制造出采用卧式缸的Kooyman混凝土泵，该泵采用一个卧式缸和两个联杆操纵联动的旋转阀的结构，他成功地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。此后混凝土泵的发展都是在Kooyman机械式混凝土泵的基础上进行的。第二次世界大战之后，各国陆续开展经济恢复工作，建筑工程日益扩大，机械式混凝土泵的销路较好，应用日益增多。 到50年代中叶，德国的Torkret公司首先设计出以水作为工作介质的混凝土泵，标志着混凝土泵的发展进人了一个新的阶段;1959年德国的Schwing公司生产出第一台全液压的混凝土泵，它采用液压驱动，功率大、振动小、排量大并可实现无级调节，并可以实现反泵操作，减少堵管现象。从此，混凝土泵技术日趋完善，混凝土也进人大规模应用的阶段。此后为了提高混凝土泵的机动性，60年代中期又研制了混凝土泵车，同时，为了使混凝土泵浇注更加方便，又在混凝土泵车上加装了可以回转和伸缩的布料杆。国外混凝土泵的主要生产厂商有:德国的施文英(Schwing)公司、普兹迈斯特(Putzmeister)公司、赛勒(阮heele)公司、施泰特(Stetter)公司;美国的查伦奇一考克兄弟(Challenge一CookeBros.)公司、汤姆逊(Thomsen)公司;日本的三菱重工、石川岛播磨、极东开发、新泻铁工等公司。我国在50年代开始从国外引进混凝土泵，但直到80年代才得到较大的发展，从90年代至今是我国混凝土泵大规模研制和生产时期，已取得了巨大的成功，目前混凝土泵的设计生产已接近世界先进水平。 目前我国混凝土泵的主要生产厂家为:中联建设机械产业公司、三一重工业集团有限公司、夹江水工机械厂、沈阳盛港机械有限公司、湖北建设机械有限公司、山东建设机械股份有限公司、山东方园集团公司、枫阳液压总厂、华东建筑机械厂、扬州机械厂、徐州混凝土机械厂、深圳重科机械有限公司、广州五羊建设机械有限公司。现在，混凝土泵技术得到不断的完善，阀门系统和液压系统不断革新，逐渐向大功率和高可靠性的方向发展。许多关键性技术也得到较好的解决。如:1、泵体本身的分配阀不断完善和创新，阀门的密封性和通畅得到了进一步提高，且结构日趋简单、完善。现在普遍采用的最多的是闸板式分配阀和管型分配阀。2、用液压传动取代机械传动，使泵送工作更加平稳、可靠和易于控制;电器控制从传统的继电器式控制道现在的PLC控制，控制系统更加可靠，易于操作。3、当管路发生堵塞时，主液压传动系统可自动防止过载，并控制分配阀换向，使机器实现反泵动作，消除堵塞;搅拌系统也可实现卡料反转，消除料斗中的卡料现象。它们都可以采用自动或手动的方式进行控制。4.、应用了高效减水剂，提高了混凝土的流动性和可泵性，在不降低混凝土性能的情况下，大大地改善了混凝土的泵送效果。5、商品混凝土的发展、混凝土搅拦输送车的配套使用，使质量可靠的棍凝土得到均衡地供应，保证了连续泵送的工作条件。而各种形式的布料装置的出现，解决了混凝土的布料问题，扩大了混凝土泵的使用范围。目前的混凝土泵主要分为托式泵和车载泵两种类型。国外的主要生产厂家有施维英公司、普茨迈斯特公司、CIFA公司、Aitzinger公司等，托式混凝土泵的排量为15200m3/h，出口压力为726Mpa功率达到470kw；车载泵排量为90200m3/h，臂架垂直伸展高度1662m。我国在50年代开始从国外引进混凝土泵，而80年代和90年代是我国混凝土泵大规模研制和生产时期，在消化、吸收国外先进产品的基础上，引进生产技术，采取与国外著名厂家合作生产方式，使我国的混凝土泵送机械的生产有啦较快的发展，相继试制成功各种新机型。如1981年由武汉冶金建筑研究所试制成HBC60型混凝土泵,输送量达每小时60 m3/h。1986年，湖北建筑机械厂以日本IHI工厂的IPF85B型泵为基础，试制成HBT60型托式混凝土泵，HBB85型混凝土泵车（双列协置式闸板阀）以及BC10型混凝土手动布料杆，并投入批量生产。经过数十年的发展，我国混凝土泵已形成了较大规模的生产能力，产品性能有了较大的提高，国内市场竞争也越来越激烈。目前国内混凝土机械生产厂家也很多，产品数量大，常规产品已基本能满足施工需求。各生产厂家的生产条件普遍得到改善，生产能力进一步增强。125m3/h以下国产混凝土泵已占据国内市场主导地位，出口数量逐年增加，国外混凝土机械进口数量逐年下降。目前国内混凝土泵生产规模较大的企业有三一重工，安徽星马、中联、山东方圆、上海华建、辽宁海诺、湖北建机等。其中长沙中联重工与三一重工生产的HBT6080系列托式混凝土泵具有一定的代表性。随着社会的发展，科技的进步，混凝土泵技术也得到了不断的完善，阀门系统和液压系统不断革新，逐步向大功率和高可靠性。许多关键性技术也得到了较好的解决。如：1)、泵体本身的分配阀不断完善和创新，阀门的密封性和畅通性得到进一步提高，且结构日趋简单、完善。现在采用的最多的是闸板式反配阀和管型分配阀。2)、用液压传动取代机械传动，使泵送工作更加平稳、可靠和易于控制；电器控制从传统的继电器式控制到现在的PLC控制，控制系统更加可靠，易于操作。3)、当管路发生堵塞时，主液压传动系统可自动防止过载，并控制分配阀换向，使机器实现反泵动作，消除堵塞；搅拌系统也可实现卡料反转，消除料斗中的卡料现象。它们都可以采用自动或手动方式进行控制。4)、应用了高效减水剂，提高混凝土的流动性和可泵性，在不降低混凝土性能的情况下，大大地改善了混凝土的泵送效果。5)、商品混凝土的发展、混凝土搅拌车的配套使用，使质量可靠的混凝土得到均衡的供应，保证了连续泵的工作条件。而各种形式的布料装置的出现，解决了混凝土的布料问题，可充分发挥混凝土泵的生产效率，扩大了混凝土泵的使用范围。1.1.2混凝土泵的发展趋势1、混凝土泵的高压大排量化世界上由于人口增加和大城市低价昂贵，建筑物向高层和超高层的方向发展。我国改革开放以来，经济得到了飞速的发展，城市建设和国家基础建设日新月异。为了满足更远更高距离混凝土输送和建筑施工进程的需求，混凝土向高的输送压力和大排量的方向发展是未来的趋势。目前，国内的三一重工集团有限公司的HBT60C泵，最高泵送压力可达18.9MP；中联建设机械产业公司生产的HBT125泵，最大排量为125 m3/h，最高泵送压力为21.5MP;沈阳建设机械总公司生产的HBT100泵的最大垂直输送高度可达248m。2、液压系统集成化现在大多数公司生产的混凝土泵，液压系统都是采用集成的液压阀块，使液压系统向可靠、节能、低冲击、低噪音的方向发展。3、更加合理的分配阀实际上，各个厂家生产的混凝土泵在主机上没有大区别，所不同的只是分配阀，各有不同的专利。分配阀向结构简单、流道合理、不易堵塞的方向发展。另外，还注重材质和通用性的研究，使其更加耐磨并形成标准化、系列化。4、臂架式泵车采用混凝土泵施工，混凝土的布料是一个关键性的问题，带布料杆的混凝土泵车，移动方便、机动灵活，到达施工无需大量的准备工作即可开始工作，而且可直接将混凝土浇注到任何地方。1.2本课题的提出及任务的完成个人的创造性思维和手动能力，同时也可以学习液压技术与电子技术、计算机系统的信号传针对混凝土泵控制的特点，运用PLC技术的原理和方法，对HBT60混凝土泵控制系统的控制理论和技术进行研究，进一步提高其它型号混凝土泵的整体性能，促进国内工程机械控制技术的发展，适应国际工程机械，提高产品的市场竞争力，同时也对大学四年本专业所学知识的一个系统的运用：一方面可以掌握基本的控制方面知识，另一方面还可以自行设计控制方案，选择液压元件，编制控制程序，充分发挥学生递及控制功能等结合的先进技术。1.3主要的设计工作对混凝土泵进行调研，了解不同型号混凝土泵的结构以及特点，在此基础上，对HBT60混凝土泵进行分析，对控制系统需求进行分析，完成控制系统的总体设计。1、确定混凝土泵电气控制系统总体设计方案：按照生产过程，拟定总体控制方案；电动机的电气控制:电动机配电