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混凝土泵的摆动系统分析 |
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作者：徐州贝特工程机械有限公司 陈卫 |
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摘要 本文通过对国内混凝土泵最典型的两种摆系统工作过程进行对比分析，提出新的见解，对认识系统中液压的作用及不同状态下液压件的选型有较大的作用。
关键词：混凝土泵 摆动系统 齿轮泵 恒压泵
混凝土泵的主要摆动系统大多为开式液压系统，其结构有两种，一种是采用齿轮泵（图1），另一种是采用恒压泵（图2）。
图1 摆动系统原理(一)
1.齿轮泵 2.溢流阀 3.溢流先导阀 4.电磁阀 5.单向阀 6.过滤器
7.压力表 8.蓄能器 9.电液阀 10.调速阀 11.摆动阀 12.冷却器 13.背压阀
图2 摆动系统原理(二)
1.恒压泵 2.单向阀 3.调速阀 4.电液阀 5.溢流阀 6.球阀
7.压力表 8.蓄能 9.摆动缸 10.过滤器 11.背压阀
齿轮泵摆动系统（图1）的工作过程是泵1供油经过单向阀5进入蓄能器8，当蓄能器的压力达到溢流先导阀3设定压力后，溢流先导阀打开，量后溢流缺卸荷阀2打开，油泵1的油在极低的压力下进入冷却器12流回油箱。当电液换向阀9控制换向时充满油的蓄能器8的油进入已收缩到位的摆动缸，将另一摆动缸推到伸出位置，这时压力表7压力值急剧下降，降到一定值后停止（这时缸已换到另一终点位置）。由于系统压力降低，溢流先导阀3暂时关闭，齿轮泵1直接给蓄能器8补油，直到系统压力达到设定压力后再卸荷（调速阀10的调协是灶了调节进入摆动缸11的浪量，背压阀13的设置是为了减缓摆动缸 11的冲击，电磁阀4的设置是为了停杨时释放蓄能器8中油的压力。
恒压摆动系统原理（图2）则是系统压力达到设定值后，压力作用于恒压泵的伺服阀，使恒压泵斜盘到零位，不排油，系统压力就保持在设定值，等到下次摆动蓄能器8中的油冲击，系统压力下降，恒压系统的伺服阀开始工作，使斜盘离开零位，排油供给蓄能器8，在斜盘离开零位前，摆动缸9的摆动已经完成。蓄能器8、单向阀2、调速阀3、压力表7、摆动缸9、背压阀11和电液阀4的性岳与图1相似，溢流阀5与图1的溢流先导阀3，球阀6与图1的电磁阀4的作用性岳相似，其压力变化分别如图3和图4（两图工作曲线基本相似）。
从上面的分析中可以看出，两种系统最后达到的效果是相同的。
图1以齿轮泵为动力，由于摆动缸是短时间工作，大部分时间为停顿状态，在这停顿时间内齿轮泵必须卸荷，所以卸荷阀为该系统必不可少的元件。对照图2，则可发现无卸荷阀，这是由恒压泵的特性所决定的。在摆动缸停顿时恒压泵输出流量基本为零，在换向阀开启后恒压泵开始给系统充油。这两种结构开式达到的效果是一样的。在这里必须指出一种错误倾向：认为恒压泵的摆缸摆动起作用，使摆动压力（压力表值）在摆动过程中不下降或下降比齿轮泵系统小的观点。这种现象是不会发生的，因为摆动系统在蓄能器的作用下，在很短时间内摆动动作即宣告完成，而在这么短的时间内恒压泵的等待系统压力（单向阀2后的压力）下降到一定值，这个值推动伺服活塞，然后作用于斜盘，泵才开排油，在完成这一系列的动作时，摆动缸早已摆动到位了，压力也早已下降到最低值。
那么，为什么要使用恒压泵呢？我认为是基于下面的观点：由于大排量混凝土泵（排量>80m3/h）摆动次数和混凝土缸缸径增大，而摆动次数的增加可使摆动缸所需油量增加（在一定时间内）。齿轮泵为定时泵，在快速充油使蓄能器油压达到预定值需要较长时间，如果摆动换向时蓄能器的油压没有充到设定压力，则肯定影响下次摆动，这是不希望发生的。而恒压泵由于其性能特性决定了在系统压力较低时斜盘处于较大角度，排出大量的油供给系统，使系统更快地达到设定压力，所以大排量混凝土泵使用恒压泵是合适的。如果因为混凝土泵摆动换向困难而采用昂贵的恒压泵，不会给摆动缸摆动过程中的压力还来质的变化，也不能解决问题。另外，由于恒压泵是柱塞泵，其吸油精度要求比较苛刻，会相应增加成本；恒压泵一直在高压下工作（齿轮泵在卸荷时压力很低，并且大部分时间处在卸荷状态），其发热较大，而齿轮泵系统卸荷时的油全部时入冷 却器，使系统更易散热。这点无疑比恒压泵更优越。
如果要解决摆动系统摆不动的问题。应从摆动缸的缸径、蓄能器的容量、压力、摆动阀的形式以及料斗结构、S管摆阀的结构着手解决。在这里要指出一点，由于恒定泵的优良性能，溢流阀的设置是不必要的。不过现在大多数厂家仍设立一个小的溢流阀，其目的是作为安全阀使用，溢流阀的设定压力比恒压泵高达3MPa左右。
另外，恒压泵在零排量时消耗功度几乎和卸荷阀卸荷工况下的齿轮泵消耗功率一样。在恒压泵系统中，为达到调速目的，在恒压泵系统中，在恒压变量泵系统中设立一个可调液阻（节流阀），并在系统中加一个压力补偿器，以使节流阀两端压力不变，如果无此补偿器，则负载变化时节流阀两端压力也变，进而流量也变，影响调速。
由于摆动动作的对称性，用二位四通电液阀肯定不符合要求，因为电磁换向阀及液动阀一端还弹簧复位，电磁阀靠磁铁推动，液动阀靠液压油推动，这两种力和弹簧的回复力是有差别的。另外，一端电磁铁还存在剩磁问题，好的电磁铁消磁快，响应也快，差的电磁铁的剩磁会对阀芯产生负作用，而用完全对称的三位四通电液阀则可消除这个部题，所以国内大部分厂家均采用三位四通电液换向阀。
在电磁阀和液动阀之间加上双单向节流阀控制液动阀的阀芯也很有必要，因为系统工作压力是变化的，通过调节该阀可减轻主阀芯的冲击，延长阀的寿命，减少系统的压力冲击，而如果主阀芯换向的液压信号是定值的话（可以单设一小泵专提供控制压力，5ml/min即可），双单向节流阀就不必了，又单向节流阀最好选回油节流的，缓冲性能较进油要好。
(end)
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(6/10/2004) |
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