氣壓傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)

氣壓傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要：列舉了氣壓傳輸系統(tǒng)的幾種設(shè)計(jì)方案，分析了幾種方法的可行性及優(yōu)缺點(diǎn)，并主要論述了氣壓傳輸法的詳細(xì)設(shè)計(jì)思路及實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并進(jìn)行了相關(guān)的分析計(jì)算。

關(guān)鍵字：氣壓傳輸系統(tǒng)添加劑壓氣傳輸流量控制設(shè)計(jì)要求：系統(tǒng)為車載移動(dòng)式。添加劑為腐蝕性液體，密度1.0×103㎏/m3，添加劑箱容積要求為300升且箱體及系統(tǒng)要耐腐蝕，添加劑噴灑量要均勻、穩(wěn)定、可調(diào)整且調(diào)整跟隨性好（即添加劑的噴灑量可以及時(shí)的隨著稀漿封層車的工作狀況調(diào)整添加劑的噴灑量，使添加劑量和封層車的工作狀況一致，盡量減少延遲），調(diào)整范圍為0～45l/min。整個(gè)添加劑系統(tǒng)要求體積小、重量輕、功率小能適應(yīng)底盤車的工作環(huán)境。1、泵馬達(dá)型設(shè)計(jì)方案本方案的設(shè)計(jì)出發(fā)點(diǎn)是：根據(jù)齒輪泵每轉(zhuǎn)排量固定，通過調(diào)整齒輪泵的轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)齒輪泵的輸出流量。齒輪泵為不銹鋼齒輪泵。系統(tǒng)簡(jiǎn)單，控制容易實(shí)現(xiàn)，系統(tǒng)可以做成開環(huán)。系統(tǒng)工作原理圖如圖1所示：圖1由上圖可以看出：因?yàn)椴讳P鋼齒輪泵的每轉(zhuǎn)排量是一定的，即不銹鋼齒輪泵每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，從齒輪泵流出的添加劑量一般是固定的。我們現(xiàn)在只要調(diào)整不銹鋼齒輪泵的轉(zhuǎn)速即調(diào)整供給它動(dòng)力的液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)速即可調(diào)整不銹鋼齒輪泵的輸出流量。我們現(xiàn)在只需要選擇合適的液壓馬達(dá)和不銹鋼齒輪泵即可。設(shè)計(jì)要求添加劑的流量范圍為0～45l/min，我們現(xiàn)在先根據(jù)流量要求選擇合適的不銹鋼齒輪泵（盡量選小排量的齒輪泵，這樣的結(jié)果是齒輪泵的輸出流量穩(wěn)定、脈動(dòng)?。ぷ鲿r(shí)使泵轉(zhuǎn)速從零起步到某一個(gè)轉(zhuǎn)速能夠覆蓋我們的流量范圍要求。但是從零起步齒輪泵的工作穩(wěn)定性根本無法達(dá)到，據(jù)筆者調(diào)查：市場(chǎng)上不銹鋼齒輪泵生產(chǎn)廠家很少，齒輪泵的最小穩(wěn)定轉(zhuǎn)速為500r/min（黃河液壓件廠生產(chǎn)），即齒輪泵輸出的流量根本無法從零起步，根本無法輸出小流量。而且齒輪泵在低轉(zhuǎn)速下（500r/min）穩(wěn)定性很差。經(jīng)我們調(diào)查，德國斯可金格齒輪泵勉強(qiáng)可以使用，而且該泵的體積很小約110mm×70mm×70mm（長×寬×高）,但是該泵價(jià)格很高約1.3萬元人民幣。進(jìn)口不銹鋼齒輪計(jì)量泵的外形如下圖2所示：圖2另外一方面在液壓馬達(dá)方面又無法達(dá)到我們的工作要求。由于稀漿封層車為移動(dòng)設(shè)備，所有動(dòng)力均來自底盤車的發(fā)動(dòng)機(jī)，而底盤車能夠分配給添加劑系統(tǒng)的動(dòng)力非常有限，所以我們只能選小排量的液壓馬達(dá)。市場(chǎng)上小排量液壓馬達(dá)CM-F系列、GM5系列、B系列馬達(dá)的參數(shù)為：型號(hào)額定壓力MPa轉(zhuǎn)速r/min排量ml/r生產(chǎn)廠家CM-F141900～2400011～40榆次液壓件廠GM516～25500～400005～25長江液壓件廠B系列16～2050～360010～95自美國威格士公司司引進(jìn)由上表可以看出：小排量的液壓馬達(dá)中，CM-F系列因?yàn)檗D(zhuǎn)速范圍太窄，最小轉(zhuǎn)速太高，我們不能選用；GM5系列，據(jù)我們和生產(chǎn)廠家聯(lián)系，10.0及10.0排量以下的產(chǎn)品現(xiàn)在已經(jīng)停止生產(chǎn)，而且最低轉(zhuǎn)速也太高，不能滿足我們的要求；B系列比較能滿足我們的要求（生產(chǎn)廠家：湖南邵陽液壓件有限公司）。以上從不銹鋼齒輪泵和液壓馬達(dá)兩個(gè)方面我們分析了該套方案的可行性。我們可以看出，在不銹鋼齒輪泵這個(gè)環(huán)節(jié)來看，該方案的效果不是很理想。經(jīng)我們對(duì)道路施工和養(yǎng)護(hù)單位的調(diào)查，現(xiàn)在國內(nèi)的筑路機(jī)械生產(chǎn)廠家有采用該套方案的設(shè)備（如西安筑路機(jī)械廠）。但經(jīng)道路施工和養(yǎng)護(hù)單位使用后反映：該系統(tǒng)工作效果不好，在小流量情況下，齒輪泵輸出的添加劑流量很不穩(wěn)定，有時(shí)有，有時(shí)沒有，有時(shí)吸不出添加劑（在很小流量下）。2、計(jì)量泵圖3根據(jù)我們的設(shè)計(jì)要求，我們可以選擇計(jì)量泵來達(dá)到我們的要求。計(jì)量泵的工作范圍完全可以滿足我們的要求，而且計(jì)量泵的體積小，計(jì)量精確度高，通過調(diào)速就可以滿足我們的要求。計(jì)量泵的外形如下圖3所示。由計(jì)量泵的結(jié)構(gòu)和對(duì)工作環(huán)境的要求可以看出：計(jì)量泵和電機(jī)直接通過法蘭連接，電機(jī)需要電氣環(huán)境底盤車無法提供（需要市電），所以只能將電機(jī)去掉，采用別的動(dòng)力源如液壓馬達(dá)等，但是在當(dāng)前所生產(chǎn)的計(jì)量泵都是電機(jī)與計(jì)量泵泵頭直接連接的形式，去掉電機(jī)后，泵頭根本無法和別的動(dòng)力源連接，所以計(jì)量泵這一方案是不可用的。3、氣壓傳輸該方案的思路來源于壓力式液壓油箱（閉式油箱）。該方案的工作原理圖如下圖4所示：

圖4該套系統(tǒng)的工作過程是：添加劑箱箱體為一密封的箱體，給充液的箱體內(nèi)通入壓力空氣，壓力空氣來源于底盤車的空壓機(jī)氣瓶。通過一個(gè)減壓閥減壓，使進(jìn)入添加劑箱的空氣壓力穩(wěn)定。工作時(shí)中央控制器給Burkert（寶得）流量計(jì)通入一個(gè)流量信號(hào)，Burkert流量計(jì)控制Burkert電磁閥的開度，通過開度的變化來改變輸出流量。流量計(jì)檢測(cè)流量與中央控制器的流量信號(hào)對(duì)比，再次調(diào)整電磁閥的開度，使輸出流量達(dá)到要求的流量。這樣Burkert流量計(jì)和Burkert電磁閥就構(gòu)成了一套閉環(huán)系統(tǒng)，流量計(jì)與電磁閥自成系統(tǒng)，模塊性好，中央控制器只需給定需要的流量信號(hào)即可。而且底盤車提供的電氣接口完全可以滿足Burkert流量計(jì)和Burkert電磁閥的要求。有關(guān)Burkert流量計(jì)和Burkert電磁閥的詳細(xì)情況及使用請(qǐng)查閱Burkert產(chǎn)品樣本。在此不再詳述。為了驗(yàn)證氣壓輸送液體的工作效果，我們做了如下的實(shí)驗(yàn)。該實(shí)驗(yàn)的工作原理圖如下圖5所示：圖5實(shí)驗(yàn)環(huán)境：斯太爾O46底盤車;水箱外形尺寸為φ400×1000;塑料軟管為內(nèi)徑為φ9,長度為10m。在每種壓力情況下各測(cè)取了3次數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下：壓力（kgf/ccm2）1.522.533.544.55流量（kg/miin）第一組9.311.212.714.115.416.417.918.9第二組9.91112.314.115.316.217.618.5第三組9.711.112.41415.316.317.818.84、結(jié)論由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出：流量隨著壓力的提高很穩(wěn)定地線形地也在提高，在同一壓力下，水的流量是非常穩(wěn)定的。所以，我們可以利用這一實(shí)驗(yàn)結(jié)果來進(jìn)行流量的控制設(shè)計(jì)。就可以得到穩(wěn)定、準(zhǔn)確、容易控制的流量，而且該系統(tǒng)能夠滿足底盤車的工作環(huán)境。我們根據(jù)以上圖4的系統(tǒng)圖進(jìn)行系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。有關(guān)于B