混凝土輸送泵液壓系統(tǒng)的設(shè)計

混凝土輸送泵液壓系統(tǒng)的設(shè)計

混凝土輸送泵是一種用于輸送和預(yù)制混凝土的特殊機(jī)械。配備專用管道，可連續(xù)輸送混凝土，在制備過程中嚴(yán)格放入管道。混凝土輸送泵采用液壓驅(qū)動,液壓系統(tǒng)是整機(jī)的重要部分,影響到機(jī)器的工作性能。圖1所示為典型混凝土輸送泵三泵開式液壓系統(tǒng)原理圖1泵送缸工作原理如圖1所示,主泵送回路由主變量泵1,液控?fù)Q向閥18、19以及泵送油缸38、39等組成電磁鐵DT2得電時為正泵,電磁換向閥20工作在左位,正泵是泵送混凝土的工作循環(huán)。恒壓變量泵2引出的壓力油經(jīng)過電磁換向閥20的左位、液控閥19的右位到液控閥18的左端,推動其閥芯向右移動,使得換向閥18工作在左位。此時,主變量泵1出口的高壓油,經(jīng)換向閥18的左位,到插裝閥33,由于電磁鐵DT5未得電,電磁閥31工作在右位,插裝閥33、35、37關(guān)閉;插裝閥32導(dǎo)通后,高壓油進(jìn)入泵送油缸38的有桿腔,無桿腔的液壓油被壓向插裝閥36,由于插裝閥35關(guān)閉,高壓油再經(jīng)插裝閥36到泵送油缸39的無桿腔,推動油缸活塞前進(jìn),完成右側(cè)油缸的泵送任務(wù)。當(dāng)活塞接近泵送油缸39的行程終點(diǎn)時,緩沖機(jī)構(gòu)引來的高壓油作用在換向回路液控閥15的左側(cè),使得從恒壓變量泵2引來的壓力油經(jīng)電磁閥16左位、液控閥15左位,到達(dá)液控?fù)Q向閥14的左側(cè),推動其閥芯向右移動,從而使得液控?fù)Q向閥14工作在左位;此時,恒壓變量泵2和蓄能器12向擺動油缸29提供大流量液壓油,使得分配閥快速切換,完成關(guān)閉泵送油缸39的泵送口、打開泵送油缸38的泵送口的動作。當(dāng)擺動油缸29完成擺動動作后,換向閥14仍工作在右位,此時恒壓變量泵2對蓄能器12補(bǔ)充流量,使換向回路中的壓力恒定在16MPa,從而使得作用在主回路中液控閥19左端壓力為16MPa,右端設(shè)定的壓力為1MPa,在壓力差的作用下使得液控閥19換向,工作在左位,此時從恒壓變量泵2引入的壓力油經(jīng)電磁閥20、液控閥19作用在換向閥18的右側(cè),主油泵1泵出的高壓油經(jīng)過換向閥18的右位、插裝閥34到泵送油缸39的有桿腔,無桿腔的高壓油經(jīng)過插裝閥36到泵送油缸38的無桿腔,推動活塞前進(jìn),完成左缸的泵送任務(wù)。如此往復(fù)循環(huán),完成連續(xù)泵送作業(yè)。電磁鐵DT3得電時為反泵,電磁換向閥20工作在右位,反泵是泵送混凝土的逆工作循環(huán),主要目的是用來排堵。高壓泵送時,電磁閥31的電磁鐵DT5得電,使得插裝閥33、36、37工作,主油泵1的高壓油首先進(jìn)入泵送油缸38、39的無桿腔,使其活塞的推動力增大,完成高壓泵送。此混凝土輸送泵液壓系統(tǒng)工作復(fù)雜,尚存在諸多問題,任一環(huán)節(jié)故障均導(dǎo)致停機(jī)。1.1油液是主變量泵1卸荷回油箱在一個泵送循環(huán)中,一般擺缸動作時間為0.3~0.4s。而在此時間內(nèi),主油泵1輸出的油液維持不變,輸出的油液可以通過M機(jī)能的液控?fù)Q向閥18實(shí)現(xiàn)中位卸荷,但M機(jī)能的換向閥流通阻力大,在大流量的條件下其通流壓力損失大,因此油液是通過主變量泵1卸荷回油箱1.2最大泵送次數(shù)若S管閥換向時間為0.3~0.4s,則泵送回路卸荷時間也是0.3~0.4s,泵送次數(shù)為15~30次/min,則每個泵送循環(huán)的時間2~4s,故可由此推出,泵送能力下降超過10%。S管閥換向回路的每分鐘動作次數(shù)等于泵送次數(shù),在確定恒壓變量泵2的輸出流量時,均按最大泵送次數(shù)時的流量設(shè)定,即按最大工作流量設(shè)定。一般混凝土輸送泵按大于30次/min確定恒壓泵的最大流量,在低于30次/min泵送工況時,多余的油液則溢流回油箱,故此油泵的流量沒有得到充分利用,且隨著每分鐘泵送次數(shù)的減少,其利用率越低。1.3恒壓變量泵變量機(jī)構(gòu)易產(chǎn)生故障由上述S管閥換向回路的工作特性可知(每分鐘動作次數(shù)等于泵送次數(shù)),恒壓變量泵的變量機(jī)構(gòu)、柱塞、滑靴、配流盤等關(guān)鍵運(yùn)動副與主變量泵一樣,也將經(jīng)受高壓→低壓的頻繁折騰,從而成為了恒壓變量泵的薄弱環(huán)節(jié),是高發(fā)故障源。1.4變量泵供熱壓力現(xiàn)有混凝土輸送泵三泵開式液壓系統(tǒng)中S管閥換向回路基本由恒壓變量泵供油,工作壓力一般為16~19MPa。但當(dāng)混凝土的塌落度較低,擺缸動作阻力增大,超過19MPa時,恒壓變量泵的壽命急劇下降,同時擺缸動作往往不到位,嚴(yán)重時甚至不動作。2新型混凝土輸送泵液壓系統(tǒng)針對現(xiàn)有混凝土輸送泵存在的問題,進(jìn)行了深入的研究,提出了一種新的混凝土輸送泵液壓系統(tǒng),如圖2所示。新型混凝土輸送泵液壓系統(tǒng)解決了單泵驅(qū)動多負(fù)載的關(guān)鍵技術(shù)。變量泵1、2、3、4通過并聯(lián)構(gòu)成了冗余機(jī)構(gòu),均可以用來為主泵系統(tǒng)輸送液壓油,使系統(tǒng)能夠在不停機(jī)的情況下進(jìn)行維修,增加了系統(tǒng)的可靠性。2.1新混凝土輸送泵的工作原理2.1.1零壓力噴射當(dāng)DT1得電時,電磁換向閥6處于右位,溢流閥7處于卸荷狀態(tài),系統(tǒng)零壓卸荷待命。2.1.2左、右油液泵送當(dāng)DT1失電時,系統(tǒng)加載建立壓力,DT2、DT4得電,油泵1、2、3輸出油液經(jīng)單向閥30,電磁換向閥11、12左位進(jìn)入油缸13的無桿腔,油缸13活塞桿伸出,油缸14縮回,完成右側(cè)油缸泵送工作;回油經(jīng)油缸14無桿腔,電磁換向閥11、12左位、散熱器8、回油過濾器34,流回油箱。油缸13運(yùn)行行程終點(diǎn)時,觸發(fā)行程限位接近開關(guān),觸發(fā)擺缸控制電磁換向閥19的電磁鐵DT7得電,油液經(jīng)由油泵4、單向閥22、電磁換向閥19右位,進(jìn)入擺動油缸16,驅(qū)動S管分配閥換向。當(dāng)S管分配閥換向完畢,DT3、DT5得電,電磁換向閥11、12換向,從而驅(qū)動油缸14伸出,油缸13縮回,完成左側(cè)油缸泵送工作;回油經(jīng)油缸13無桿腔,電磁換向閥11、12右位、散熱器8、回油過濾器34,流回油箱。當(dāng)油缸14運(yùn)行到行程終點(diǎn)時,觸發(fā)行程限位接近開關(guān),觸發(fā)擺缸控制電磁換向閥19的電磁鐵DT6得電,油液經(jīng)由油泵4、單向閥22、電磁換向閥19左位,進(jìn)入擺動油缸15,驅(qū)動S管分配閥換向,自此完成一次完整泵送過程。往復(fù)循環(huán),可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)泵送作業(yè)。2.1.3攪拌馬達(dá)29在零壓卸荷和泵送工作時,只要料斗里有混凝土,攪拌裝置就會開啟運(yùn)轉(zhuǎn)。攪拌回路通過油泵4吸油,經(jīng)過節(jié)流閥25、換向閥28左位,進(jìn)入攪拌馬達(dá)29,驅(qū)動攪拌裝置運(yùn)轉(zhuǎn)。如攪拌裝置卡阻,使手動換向閥28至右位,改變攪拌馬達(dá)29的旋轉(zhuǎn)方向來消除。通過控制手動換向閥28,實(shí)現(xiàn)了攪拌馬達(dá)29的正反轉(zhuǎn),完成了攪拌和清洗動作。2.2液壓系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)新型混凝土輸送泵液壓系統(tǒng)完善了現(xiàn)有典型三泵開式液壓系統(tǒng)的缺點(diǎn),擁有主雙泵合流、擺缸高壓增壓等新特點(diǎn),同時避免了油泵的頻繁動作,這些優(yōu)勢將大大提高混凝土輸送泵的工作性能,使其更加穩(wěn)定可靠2.2.1降低了使用壽命現(xiàn)有混凝土輸送泵工作時,油泵頻繁處于高壓、低壓切換狀態(tài),使得油泵的變量機(jī)構(gòu)、關(guān)鍵運(yùn)動副等也頻繁動作,因而大大降低了使用壽命。而在新型混凝土輸送泵系統(tǒng)中,油泵會一直處于平穩(wěn)的工作狀態(tài),從而避免了變量機(jī)構(gòu)的頻繁折騰,大大提高了使用壽命,使系統(tǒng)更加穩(wěn)定可靠。2.2.2擺缸工作回路在主泵送回路工作時,當(dāng)其工作壓力低于一定壓力時,擺缸工作回路中的油液將通過順序閥進(jìn)入主泵送回路,實(shí)現(xiàn)合流,加快了泵送速度,提高了工作效率。2.2.3擺缸回路工作壓力擺缸回路要求動作時間短、準(zhǔn)確到位,然而在遇到塌落度較低的混凝土?xí)r,往往動作不到位,嚴(yán)重時甚至不動作,這就要求增大擺缸回路工作壓力。新型混凝土輸送泵液壓系統(tǒng)中,遇到此類工況,可打開泵送回路與擺缸回路之間的截止閥,通過主油泵高壓油源實(shí)現(xiàn)向擺缸換向回路泵送,從而大大提高了可泵送性。2.2.4各回路動作出現(xiàn)的誤差典型混凝土輸送泵三泵開式液壓系統(tǒng)中3個油泵分別向主泵送回路、擺缸換向回路和攪拌回路提供壓力油,避免了各回路動作的相互影響。但是當(dāng)其中一個泵出現(xiàn)問題時,則系統(tǒng)不能正常工作,嚴(yán)重影響了工作進(jìn)度。新型混凝土