混凝土布料杆系统和混凝土泵车的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种混凝土布料杆系统和混凝土泵车，包括输送管和支撑杆机构，支撑杆机构包括通过端部依次枢轴连接的首节支撑杆（1）、一节或多节中间支撑杆（2）以及末节支撑杆（3），首节支撑杆的前端枢轴连接于转台（100）上，支撑杆机构用于安装和支撑混凝土输送管且带动混凝土输送管进行空间布料作业，其中，首节支撑杆和中间支撑杆中具有至少一节横折支撑杆（4），该横折支撑杆的前端枢转轴线（Q）和后端枢转轴线（H）之间形成大于0°且小于180°的空间夹角。由于采用了至少一节横折支撑杆，从而通过单独控制支撑杆机构而实现空间范围内的布料作业，不必通过转台驱动，布料作业精度高，泵车的工作性能和使用效率更高、能耗降低。
【专利说明】混凝土布料杆系统和混凝土泵车
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种混凝土泵送设备，具体地，涉及一种混凝土布料杆系统以及具有该混凝土布料杆系统的混凝土泵车。
【背景技术】
[0002]混凝土泵车是可实现混凝土定点布料的一种混凝土泵送设备。其主要组成部分包括底盘、泵送系统和布料杆系统等，布料杆系统又包括支撑杆机构、混凝土输送管和支撑杆驱动机构。支撑杆机构的主要作用是通过其各节支撑杆的运动组合，将混凝土输送管连接于支撑杆机构尾端的末节软管移动至指定的布料浇注点。其中，支撑杆机构都是由各节单独的支撑杆组成，支撑杆机构中的首节支撑杆连接到转台，末节支撑杆连接混凝土输送管的末节软管，相邻支撑杆之间通过铰接副相互连接，并可通过油缸进行驱动。
[0003]现有的混凝土泵车中，支撑杆机构的各节支撑杆只在一个平面内运动，即支撑杆机构只能在平面内收拢或展开以进行布料，但同时首节支撑杆铰接于转台上并跟随转台转动，从而将支撑杆机构的平面运动和转台的转动相互组合后即能实现三维空间范围内的布料作业。具体而言，支撑杆机构根据泵车在行驶或工作状态的不同工作需要，可实现收拢与展开的不同卷折结构状态，但无论是全R型、全Z型或者RZ混合型的卷折形式，其中的各节支撑杆之间的所有枢转轴线都是平行于转台面的，进而使得支撑杆机构都只能实现在竖直平面内的平面转动。而转台的枢转轴线是竖直直线，因而可带动支撑杆机构沿转台面旋转。
[0004]但这种结构的支撑杆机构在泵车工作时只能实现平面内的某一直线方向的布料，布料范围小。而且使用很不方便，在实际工作过程中，若希望实现整个平面的布料工作，就需要通过驱动转台进行回转运动来实现。由于转台处于支撑杆机构的根部，在回转的过程中，转台将驱动整个支撑杆机构进行回转运动。现有的支撑杆机构的长度范围处于20?90多米的区间，多数为45?60米之间，驱动如此长的支撑杆机构运动，势必会造成支撑杆机构的尾端布料点晃动较大。而且，现有的支撑杆机构的重量多为5?30多吨,一般为10?20吨之间，转台驱动时的运动惯性大，容易造成支撑杆机构的尾端布料点的回转定位困难。同时转台需驱动这么长而且重的支撑杆机构，整车的能耗也相当高。
[0005]另外，以往的混凝土输送管的布置方式都是布置在支撑杆机构展开平面的侧方，该种布管方式会在混凝土泵送时承受较大的泵送冲击载荷及扭矩，造成泵车布料稳定性的降低，从而减低支撑杆的使用寿命。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是提供一种混凝土布料杆系统和混凝土泵车，能够在转台不转动的条件下实现混凝土布料杆系统的空间布料，提高作业精度和使用效率。
[0007]为实现上述目的，本发明提供了一种混凝土布料杆系统，包括混凝土输送管和支撑杆机构，所述支撑杆机构包括通过端部依次枢轴连接的首节支撑杆、一节或多节中间支撑杆以及末节支撑杆，所述首节支撑杆的前端枢轴连接于转台上，所述支撑杆机构用于安装和支撑所述混凝土输送管且带动所述混凝土输送管进行空间布料作业，其中，所述首节支撑杆和中间支撑杆中具有至少一节横折支撑杆，该横折支撑杆的前端枢转轴线和后端枢转轴线之间形成大于0°且小于180°的空间夹角。
[0008]优选地，所述横折支撑杆的前端枢转轴线和后端枢转轴线之间相互垂直。
[0009]优选地，所述中间支撑杆为多节并通过顶节中间支撑杆的后端与所述末节支撑杆的前端枢轴连接，所述顶节中间支撑杆为所述横折支撑杆。
[0010]优选地，所述混凝土输送管包括与所述支撑杆机构中的各节支撑杆一一对应的多节砼管，该多节砼管依次连接并且每节所述砼管安装于对应支撑杆上；
[0011]其中，每节所述砼管的两端为输入端和输出端，相邻砼管中的一者的所述输出端与另一者的所述输入端之间形成可旋转地端面连接，在每节所述砼管中，所述输入端的旋转轴线与对应支撑杆的前端枢转轴线重合或平行，所述输出端的旋转轴线与所述对应支撑杆的后端枢转轴线重合或平行，以使得所述砼管能够跟随所述对应支撑杆运动。
[0012]优选地，所述横折支撑杆上对应安装有横折砼管，该横折砼管的输入端端面与输出端端面之间的平面夹角大小相等于所述横折支撑杆的前端枢转轴线与后端枢转轴线之间的空间夹角大小。
[0013]优选地，所述砼管的输入端端面和输出端端面均为圆端面，所述输入端的旋转轴线垂直于所述输入端端面且通过该输入端端面的圆心，所述输出端的旋转轴线垂直于所述输出端端面且通过该输出端端面的圆心。
[0014]优选地，所述混凝土输送管的多节砼管中的至少一节砼管安装于所述对应支撑杆的下方。
[0015]优选地，所述末节支撑杆上安装的所述砼管位于该末节支撑杆的下方；并且/或者，所述中间支撑杆为多节并通过顶节中间支撑杆与所述末节支撑杆枢轴连接，所述顶节中间支撑杆上安装的所述砼管安装于该顶节中间支撑杆的下方。
[0016]优选地，该系统还包括用于驱动所述支撑杆机构的支撑杆驱动机构，该支撑杆驱动机构包括与所述支撑杆机构中的各节支撑杆 对应的多个动力缸，所述动力缸用于推动对应节支撑杆围绕该支撑杆的前端枢转轴线枢轴转动。
[0017]优选地，相邻支撑杆之间设有多个连杆以形成连杆机构，所述动力缸驱动所述连杆机构运动。
[0018]在上述混凝土布料杆系统的基础上，本发明还提供了一种混凝土泵车，该混凝土泵车包括根据本发明上述的混凝土布料杆系统。
[0019]根据上述技术方案，本发明的混凝土布料杆系统中采用了至少一节横折支撑杆，使得与其相连的前后两节支撑杆的旋转面呈夹角或彼此垂直，从而能够通过单独控制支撑杆机构而实现空间范围内的布料作业，不必通过转台驱动。横折支撑杆通常布置在顶端节上，使得这种结构的操纵方式灵活，省去了过多的驱动底部支撑杆，布料作业精度高，泵车的工作性能和使用效率更高、能耗降低。
[0020]本发明的其他特征和优点将在随后的【具体实施方式】部分予以详细说明。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的【具体实施方式】一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中:
[0022]图1为根据本发明的优选实施方式的混凝土布料杆系统的立体图；
[0023]图2为图1所示的混凝土布料杆系统的装配图，图示了首节支撑杆、中间支撑杆和末节支撑杆，以及支撑杆驱动机构和混凝土输送管中的各节砼管的具体结构；
[0024]图3为图1所示的混凝土布料杆系统的简图，图中虚框部分省略了若干节中间支撑杆；
[0025]图4为图3所示的混凝土布料杆系统中的横折支撑杆的立体结构示意图，并且显示了与该横折支撑杆的前端和后端相连的两个动力缸；
[0026]图5为图3所示的混凝土布料杆系统中的横折支撑杆及其安装的横折砼管的主视图；
[0027]图6为图5所示的横折支撑杆及其安装的横折砼管的俯视图；以及
[0028]图7为显示在混凝土布料杆系统中的相邻支撑杆之间形成的连杆机构的结构示意图，并且显示了动力缸与连杆机构之间的连接，图中图示了相邻支撑杆处于彼此最大收缩位置。
[0029]附图标记说明
[0030]I首节支撑杆2 中间支撑杆
[0031]3末节支撑杆4 横折支撑杆
[0032]5横折5仝·管6动力缸
[0033]7第一连杆8第二连杆
[0034]21第一中间支撑杆 22 第二中间支撑杆
[0035]23第三中间支撑杆 24 第四中间支撑杆
[0036]25顶节中间支撑杆 100 转台
[0037]Q前端枢转轴线H 后端枢转轴线
[0038]RX输入端的旋转轴线 CX 输出端的旋转轴线
[0039]R输入端C 输出端
[0040]Rl输入端端面Cl 输出端端面
[0041]I’~7’砼管X、Y、Z三维方向
【具体实施方式】
[0042]以下结合附图对本发明的【具体实施方式】进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的【具体实施方式】仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
[0043]在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、顶、底”通常是针对附图所示的方向而言的或者是针对竖直、垂直或重力方向上而言的各部件相互位置关系描述用词。此外，本发明中以泵车的整车长度方向为X方向，高度方向为Y方向，宽度方向为Z方向。对于支撑杆机构中的各节支撑杆和砼管而言，以靠近泵车转台为前方，以靠近混凝土输送管的末节软管为后方。
[0044]参见图1至图7，本发明提供了一种混凝土布料杆系统，该布料杆系统包括混凝土输送管和支撑杆机构，该支撑杆机构包括通过端部依次枢轴连接的首节支撑杆1、一节或多节中间支撑杆2(如图1和图2中的第一中间支撑杆21、第二中间支撑杆22、第三中间支撑杆23、第四中间支撑杆24和顶节中间支撑杆25)以及末节支撑杆3，首节支撑杆I的前端枢轴连接于转台100上。该支撑杆机构用于安装和支撑混凝土输送管且带动混凝土输送管进行空间布料作业，其中，首节支撑杆I和中间支撑杆2中具有至少一节横折支撑杆4 (如图1中的顶节中间支撑杆25)，该横折支撑杆4的前端枢转轴线Q和后端枢转轴线H之间形成大于0°且小于180°的空间夹角。作为总的发明主旨，通过设计此横折支撑杆，使得各节支撑杆之间的枢转轴线不再全部平行，从而支撑杆机构不再仅限于在一个平面内进行布料，而是通过横折支撑杆的横折变向结构，可使得在不由转台驱动而单独控制支撑杆机构即可实现三维空间上的布料作业。横折支撑杆的操纵灵活，结合其他支撑杆的运动，即可进行空间布料。其他支撑杆(尤其是靠近转台的底部支撑杆)不必由转台带动而过多旋转，节省能耗，并且使得顶部的支撑杆的晃动小，运动惯性小，使得布料作业更精确、高效，解决了以往因泵车转台需经常性的回转所带来的一系列问题，泵车工作性能和使用效率更高。 [0045]优选地,如图4并结合图1可见，横折支撑杆4的前端枢转轴线Q和后端枢转轴线H之间相互垂直。图中前端枢转轴线Q沿Z轴方向，后端枢转轴线H则沿Y轴方向。这可使得横折支撑杆4及其前端的其他支撑杆可实现XY平面内的移动，而后端的其他支撑杆可实现XZ平面内的移动，从而便于进行简单操控而实现三维空间的布料作业。与之相比较的是，现有技术中的所有支撑杆的前端枢转轴线和后端枢转轴线均沿Z轴方向，从而使得整个支撑杆机构只能在XY平面内移动，需要转台100带动才能在XZ平面内移动。
[0046]在泵车的实际工作过程中，由于布料的旋转范围通常并非太大，因此优选地将横折支撑杆靠近支撑杆机构的末端设置。如图1所示，当中间支撑杆2为多节并通过顶节中间支撑杆25的后端与末节支撑杆3的前端枢轴连接时，顶节中间支撑杆25可作为横折支撑杆4。这既便于制造、组装，也便于操控，横折支撑杆4的后端结构的水平转动可能带来的晃动也不会太大。当然，还可以在如图2所示的多节支撑杆中，将其中的两节或更多节作为横折支撑杆，这可根据整个支撑杆机构的灵活性和可操作性的要求而设计。
[0047]如图2所示，本发明的混凝土输送管包括与支撑杆机构中的各节支撑杆--对应
的多节砼管I’~7’，该多节砼管依次连接并且每节砼管I’~7’安装于对应支撑杆上。泵车正常工作时，混凝土被向上泵送，流经混凝土输送管的多节砼管I’~V后，从末节软管流出至布料点。其中，参见图5和图6，每节砼管I’~7’的两端为输入端R和输出端C，相邻砼管中的一者的输出端C与另一者的输入端R之间形成可旋转地端面连接，即每节砼管可分别在输入端端面Rl和输出端端面Cl上与相邻砼管相连并围绕该连接端面相对旋转。在每节砼管I’~7’中，输入端的旋转轴线RX与对应支撑杆的前端枢转轴线Q重合或平行，输出端的旋转轴线CX与对应支撑杆的后端枢转轴线H重合或平行，以使得砼管I’~7’能够跟随对应支撑杆运动。在例如图3中的首节支撑杆I的如端枢转轴线Q和后端枢转轴线H平行时，且与相应的砼管的输入端的旋转轴线RX和输出端的旋转轴线CX平行，使得而支撑杆与砼管能够同步转动。如图5和图6所示，在横折支撑杆4中则对应安装有横折砼管5，该横折砼管5的输入端端面Rl与输出端端面Cl之间的平面夹角大小相等于横折支撑杆4的前端枢转轴线Q与后端枢转轴线H之间的空间夹角大小,使得端面连接的横折轮管5能跟随横折支撑杆4的枢转。具体地说，如图4、图5和图6所示，当横折支撑杆4围绕其前端枢转轴线Q旋转时，其连接的横折砼管5的输入端R的旋转轴线RX与该前端枢转轴线Q重合，使得横折砼管5在其输入端端面Rl上绕旋转轴线RX旋转，从而能够跟随横折支撑杆4的枢转运动。
[0048]一般而言，砼管I’?V的两端均形成为弯管形状或者连接有弯头，砼管I’?V的输入端端面Rl和输出端端面Cl均为圆端面，输入端的旋转轴线RX垂直于输入端端面Rl且通过该输入端端面的圆心，输出端的旋转轴线CX垂直于输出端端面Cl且通过该输出端端面的圆心，使得相连的两节砼管之间在连接端面上能够绕过圆心的端面垂线旋转。
[0049]关于砼管在支撑杆上的安装位置，参见图1或图2，为便于安装，砼管一般均布置在支撑杆的侧向，但若所有砼管都如此侧向布置，则本领域技术人员可了解的是，在混凝土泵送时会对支撑杆机构带来不小的泵送冲击，影响支撑杆机构的结构稳定性。因此，为减小泵送冲击载荷和扭矩，提高泵送稳定性，本实施方式中的混凝土输送管的多节砼管I’?7’中的至少一节砼管安装于对应支撑杆的下方，将泵送冲击引导至重力方向，减少对支撑杆机构的影响。为便于安装和操作，可将末节支撑杆3上安装的砼管位于该末节支撑杆3的下方，如图2和图3所示；并且/或者，中间支撑杆2为多节并通过顶节中间支撑杆25与末节支撑杆3枢轴连接，顶节中间支撑杆25上安装的砼管安装于该顶节中间支撑杆25的下方。本领域技术人员可了解的是，砼管位于支撑杆的下方应理解为涵盖了砼管部分地位于支撑杆的下方。例如在操作时，该顶节中间支撑杆25上安装的砼管的输入端R可位于该顶节中间支撑杆25的侧向，而输出端C则换向至该顶节中间支撑杆25的下方。因此，此处将末节砼管和/或倒数第二节砼管布置在对应支撑杆的下方，这是由于最后几节砼管相对较短，实际操作中易于实现。
[0050]另外，本发明的布料杆系统还包括用于驱动支撑杆机构的支撑杆驱动机构，如图2所示，该支撑杆驱动机构包括与支撑杆机构中的各节支撑杆一一对应的多个动力缸6(通常为液压油缸，也可以是其它动力形式的缸体，例如电动缸、气动缸等)，动力缸6用于推动对应节支撑杆围绕该支撑杆的前端枢转轴线Q枢轴转动。如图4中的左端(即前端)，横折支撑杆4与相邻支撑杆绕其前端枢转轴线Q枢轴连接，而该前端处的动力缸6的缸体连接在与该前端相连的支撑杆上，该动力缸6的活塞杆枢轴连接到横折支撑杆4的前端枢转轴线Q的下方铰孔上，以推动横折支撑杆4绕前端枢转轴线Q枢轴在XY平面上转动。同样地，在横折支撑杆4的后端连接有Iv动力缸6,该动力缸6的缸体绞接在后端枢转轴线H的如方铰孔上，活塞杆则连接到与横折支撑杆4的后端相连的支撑杆上，以推动该支撑杆围绕横折支撑杆4的后端枢转轴线H在XZ平面上转动。
[0051]此外，如图4所示，相邻支撑杆之间仅通过动力缸6的活塞杆进行驱动时，则在活塞杆的行程内，两节支撑杆之间的转动角度范围有限。因而，参见图7，相邻支撑杆之间还可优选地设有两个连杆7、8以形成例如四连杆机构，动力缸6驱动四连杆机构中的摇杆，进而推动两节相邻支撑杆之间完成更大转动角度范围的运动。
[0052]根据本发明的上述混凝土布料杆系统可应用到混凝土泵车上，尤其是布料长度较长的泵车中。其中，由于支撑杆机构中至少一节支撑杆的前端或后端的枢转轴线的空间位置进行改变，使得该节支撑杆的前后两组旋转中轴线从相互平行状态变更为空间相交或垂直状态，进而使得与该节支撑杆的前端和后端直接相连的两节支撑杆能够在不同的运动平面内转动，从而使得支撑杆机构本身能够完成泵车工作时所期望的空间布料需求，解决了以往因泵车转台需经常性的回转所带来的一系列问题，从而提升了泵车的工作性能和利用率。[0053]以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
[0054]另外需要说明的是，在上述【具体实施方式】中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
[0055]此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
【权利要求】
1.一种混凝土布料杆系统，包括混凝土输送管和支撑杆机构，所述支撑杆机构包括通过端部依次枢轴连接的首节支撑杆(I)、一节或多节中间支撑杆(2)以及末节支撑杆(3)，所述首节支撑杆(I)的前端枢轴连接于转台(100)上，所述支撑杆机构用于安装和支撑所述混凝土输送管且带动所述混凝土输送管进行空间布料作业，其特征在于，所述首节支撑杆(I)和中间支撑杆(2)中具有至少一节横折支撑杆(4)，该横折支撑杆(4)的前端枢转轴线(Q)和后端枢转轴线(H)之间形成大于0°且小于180°的空间夹角。
2.根据权利要求1所述的混凝土布料杆系统，其特征在于，所述横折支撑杆(4)的前端枢转轴线(Q)和 后端枢转轴线(H)之间相互垂直。
3.根据权利要求2所述的混凝土布料杆系统，其特征在于，所述中间支撑杆(2)为多节并通过顶节中间支撑杆(25)的后端与所述末节支撑杆(3)的前端枢轴连接，所述顶节中间支撑杆(25 )为所述横折支撑杆(4 )。
4.根据权利要求1所述的混凝土布料杆系统，其特征在于，所述混凝土输送管包括与所述支撑杆机构中的各节支撑杆--对应的多节轮管(I’~7’),该多节轮管依次连接并且每节所述砼管(I’~7’)安装于对应支撑杆上； 其中，每节所述砼管(I’~7’)的两端为输入端(R)和输出端(C)，相邻砼管(I’~7’)中的一者的所述输出端(C)与另一者的所述输入端(R)之间形成可旋转地端面连接，在每节所述砼管0-~7’)中，所述输入端的旋转轴线(RX)与对应支撑杆的前端枢转轴线(Q)重合或平行，所述输出端的旋转轴线(CX)与所述对应支撑杆的后端枢转轴线(H)重合或平行，以使得所述砼管0-~7’)能够跟随所述对应支撑杆运动。
5.根据权利要求4所述的混凝土布料杆系统，其特征在于，所述横折支撑杆(4)上对应安装有横折砼管(5)，该横折砼管的输入端端面(Rl)与输出端端面(Cl)之间的平面夹角大小相等于所述横折支撑杆(4)的前端枢转轴线(Q)与后端枢转轴线(H)之间的空间夹角大小。
6.根据权利要求4所述的混凝土布料杆系统，其特征在于，所述砼管(I’~7’)的输入端端面(Rl)和输出端端面(Cl)均为圆端面，所述输入端的旋转轴线(RX)垂直于所述输入端端面(Rl)且通过该输入端端面的圆心，所述输出端的旋转轴线(CX)垂直于所述输出端端面(Cl)且通过该输出端端面的圆心。
7.根据权利要求4所述的混凝土布料杆系统，其特征在于，所述混凝土输送管的多节砼管0-~7’)中的至少一节砼管安装于所述对应支撑杆的下方。
8.根据权利要求7所述的混凝土布料杆系统，其特征在于，所述末节支撑杆(3)上安装的所述砼管位于该末节支撑杆(3)的下方；并且/或者，所述中间支撑杆(2)为多节并通过顶节中间支撑杆(25)与所述末节支撑杆(3)枢轴连接，所述顶节中间支撑杆(25)上安装的所述砼管安装于该顶节中间支撑杆(25)的下方。
9.根据权利要求1所述的混凝土布料杆系统，其特征在于，该系统还包括用于驱动所述支撑杆机构的支撑杆驱动机构，该支撑杆驱动机构包括与所述支撑杆机构中的各节支撑杆对应的多个动力缸(6 ),所述动力缸(6 )用于推动对应节支撑杆围绕该支撑杆的前端枢转轴线(Q)枢轴转动。
10.根据权利要求9所述的混凝土布料杆系统，其特征在于，相邻支撑杆之间设有多个连杆(7，8)以形成连杆机构，所述动力缸(6)驱动所述连杆机构运动。
11.一种混凝土泵车，其特征在于，该混凝土泵车包括根据上述权利要求1-10中任意一项所述的混凝土布料杆系统。
【文档编号】E04G21/04GK103669874SQ201310683332
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年12月12日 优先权日:2013年12月12日
【发明者】吴瀚晖, 黄柯 申请人:中联重科股份有限公司