混凝土泵液压系统液压冲击分析

混凝土泵液压系统液压冲击分析 摘要:根据混凝土泵液压系统的工作原理～通过对混凝土输送泵各组成装置快速工作状态的分析～阐述了系统产生液压冲击的机理～并提出了相应的改善措施。 1 引言 水泥混凝土泵车是一种用于输送和浇筑混凝土的专用机械, 它配有特殊的管道, 可以将混凝土沿管道连续输送到浇筑现场, 尤其是在高层建筑、地下建筑和大型混凝土建筑物的施工过程中, 正在迅速取代传统落后的混凝土浇筑施工 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 , 成为建筑施工中不可缺少的关键设备。 1. 混凝土输送泵的泵送原理 混凝土输送泵采用水平单动双列液压推送活塞式结构，其结构如图1所示: 图1 S管阀工作原理图 1、2——主油缸;3——水箱;4——换向机构;5、6——混凝土缸;7、8——混凝土缸活塞; 9——料斗;10——分配阀;11——摆臂;12、13——摆动油缸; 14——出料口 混凝土缸活塞(7、8)分别与主油缸(1、2)活塞杆相连，在主油缸压力油的作用下作往复运动，一缸前进，另一缸则后退;混凝土缸出口与料斗连通，分配阀一端接出料口，另一端口通过摆动油缸推动与S管上花健轴连接的摆臂在两混凝土缸口左右摆动。 泵送混凝土时，在主油缸压力油的作用下，混凝土活塞7前进，混凝土活塞8后退，同时在摆动油缸作用下，分配阀10与混凝土缸5连通，混凝土缸6与料斗9连通。这样混凝土活塞8后退，便将料斗9内的混凝土吸入混凝土缸;混凝土活塞7前进，将混凝土缸内的混凝土经过分配阀到出料口14排出。 当混凝土活塞后退至行程终端时，主油缸1、2换向，同时摆动油缸11、12换向，使分配阀10与混凝土缸6连通，混凝土缸5与料斗9连通，这是混凝土活塞7后退，8前进。如此循环，从而实现连续泵送。 混凝土泵在两活塞缸交替工作时, 容易产生液压冲击现象, 是这种泵的一个关键技术问题。当某一活塞缸从泵料转换成吸料, 另一活塞缸则从吸料转换成 泵料时, 由于外载荷的突然变化, 造成油液流动的急剧变化, 在液压系统中不可避免地会产生液压冲击。如果液压系统 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 不合理, 会在液压系统中产生极大的峰值压力, 这种峰值压力形成的液压冲击, 会对混凝土泵产生巨大的危害。 2.混凝土泵液压系统 混凝土泵为液控换向三回路开式系统。由泵送回路、摆动换向回路以及搅拌、清洗、冷却。回路组成。其液压系统原理图如图2所示。主要有恒功率变量泵1、恒压变量泵2、齿轮泵3、三位四通液动换向阀8、二位四通液动换向阀9、三位四通电磁换向阀10等组成。 图2 混凝土泵液压系统 1——恒功率变量泵;2——恒压变量泵;3——齿轮泵;4、12——单向阀;5、19、22——溢流阀;6——顺序阀; 7——减压阀;8——三位四通液动换向阀;9——二位四通液动换向阀;10——三位四通电磁换向阀; 11——二位四通电磁换向阀;13——主泵送液压缸;14——插装阀;15——压力继电器;16——蓄能器; 17——截止阀;18——压力 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf ;20——叠加式液控单向阀;21——摆动液压缸;23——多路换向阀;24——液动换向阀 25——搅拌马达;26——风扇马达;27——清洗马达;28——冷却器;29——回油过滤器;30——压油过滤器。 3.混凝土泵液压冲击分析 如果泵送回路和摆动换向回路在换向时不是严格协调同步，在泵料与吸料转换时，摆动换向回路控制的“S”管形阀的动作超前或滞后，回路系统可能有以下几种瞬时工作状态会产生液压冲击: 1.泵送液压缸工作行程到位，换向液压缸工作瞬间。主油路换向阀处于原位，主油泵持续处于供油状态，使得系统油压急剧升高。一旦主油路换向阀换向，原本处于憋死的高压突然释放，压力急剧下降，从而产生强烈的液压冲击。 2.换向液压缸工作结束瞬间。主换向阀仍处于原位，液压缸13.1不动，但液压缸13.2与料斗相通，外负载降低，液压缸13.1供油路仍处于高压状态;而缸13.2中低压混凝土与输送管路中高压混凝土接触，产生巨大压力作用在液压缸13.2上。如果液压缸13.2伸缩不到位，则缸内会产生瞬时的压力冲击。 3.主换向阀换向到位瞬间。主油泵全排量负载排液，液压缸13.2与主换向阀之间会产生液压冲击。 由上分析，主换向阀切换与导通的瞬间、泵送液压缸工作行程转换的瞬间，由于换向阀的换向过渡以及输送管路中的高压混凝土作用，使混凝土泵液压系统各元件之间产生压力冲击，这个压力冲击直接影响液压系统及其元件的寿命、振动及噪声。 此外在混凝土泵正常工作时油液流量及流速的急剧变化，以及系统突然停止工作时，由于液压缸制动会使系统产生压力冲击。 液压冲击过程的实质就是液体动能的转变，它与冲击波的传播速度c密切相关。传播速度c决定了能量变化的大小。不考虑液压油黏度变化的影响，冲击波的传播速度: ,K/',c,K/, (1) dK1，,E '式中 ——液压油的等效体积弹性模量，Pa K K ——液压油的体积弹性模量，Pa , ——密度，kg/m? E ——管道材料的弹性模量，Pa ——管道内径，mm d ——管道壁厚，mm , 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 中，常将矿物液压油的体积弹性模量取为K=900Mpa，密度,=900kg/m?，则式(1)变为: 1000c, dK1，,E 当管道材料一定时，管径与壁厚的比值越大，冲击传播速度越小。 1、 管内液流速度突变引起的液压冲击。 如图3所示，液压缸(蓄能器)和装有换向阀或者其他阀门的管道相连，液压缸(蓄能器)的体积较大，可认为其中的压力,是恒定的，换向阀及其他阀门开启时，管道内的液体以流速流过，当不考虑管道中的压力损失时，即压力均为,。v 设管道的截面积为A，长度为,。当管道的末端突然关闭时，液体立即停止运动。根据能量守恒定律，液体的动能转化为液体的弹性势能，即 22AlvAl,p,, (2) '22K 所以， ',p,,Kv (3) 图3 流速突变引起的液压冲击 2、换向时液压缸制动引起的液压冲击。 如图4所示，当液压缸无杆腔进油时，活塞驱动活塞杆和负载(混凝土)移动，设活塞杆和负载(混凝土)的总质量为M，液压缸的有效工作面积为A，运动速度的变化值为错误～未找到引用源。，活塞杆的制动时减速时间为错误～未找到引用源。，当换向阀换至中位，使液压缸的进出口关闭，活塞杆和负载由于惯性力作用使液压缸的右腔产生压力冲击错误～未找到引用源。，根据动量定理可得: (4) ,pA,t,m,v 即 m,v,p, (5) A,t 图4 换向引起的液压冲击 4、改善混凝土泵液压系统液压冲击的基本方法 由上述分析可知，混凝土泵液压系统液压冲击现象的产生，一时由于泵送回路和摆动换向回路不是严格协调同步，造成系统瞬时憋高压，从而产生液压冲击;二是由于管内液流流速突然急剧变化，造成液压系统液压冲击;三是由于换向时 液压缸制动引起液压冲击。针对液压冲击产生的机理，可采取以下措施减小或消除液压冲击: A.两回路不严格协调同步产生液压冲: 1(在系统中设置蓄能器，以吸收系统回路中的压力峰值。蓄能器的设置如图2所示，蓄能器不但能吸收系统回路中的液压冲击，还能保证低速泵送时液压缸快速有力的动作。 2(改善换向阀的结构，主要是改善阀芯结构，以减小液压冲击。在阀芯台肩处开节流三角槽、开倒角、开卸荷槽等，以调节阀口开度变化曲线，使阀口从通到断、断到通能逐渐过渡，或换向时，回路瞬间节流卸荷，以缓解液压系统的压力冲击。 3.合理设计主换向阀和摆动换向阀的逻辑控制回路，使泵送回路和摆动换向回路达到协调同步，避免系统憋高压的现象，从而减小系统的压力冲击，同时还可以缓解泵送液压缸到位时对缸底造成的机械撞击。 B.管内液流流速突然改变产生液压冲击: 根据冲击压力的计算式(2)、(3)可知，要减小该种液压冲击，可以采取以下措施: 1.在保证系统正常工作的条件下，尽可能减慢管路中油液的突变速度。采用带阻尼的液控换向阀，可通过调节阻尼孔及先导阀的压力和流量来减缓换向阀的换向速度。 2.合理选择换向阀。选用阀芯台肩处开有节流三角槽、倒角、卸荷槽的换向阀，减小换向阀关闭时液流流速突变，达到减小液压冲击的目的。 3.增大液压管路管径，以减小流速，从而减小液压冲击是的压力升高值，v 缩短管长，较小管道的弯曲，在适当部位接入软管，对减小冲击和振动都有良好的效果。 C.液压缸制动引起的液压冲击: 1.在液压缸进、出油口设置小型安全阀。当换向阀突然使液压缸制动，从而产生压力冲击时，溢流阀迅速开启，消除较高的压力峰值。 2.在液压缸中设置缓冲装置，增大回油阻力，以减慢活塞的移动速度，最终达到减小液压冲击的目的。例如:设置TR机构(图2所示)，该机构使活塞换向更加及时，可以充分利用液压缸的有效行程，防止活塞与缸底碰撞;为活塞换向运行作准备，缓解了换向时带来的换向冲击;为封闭腔自动补油，解决了泄漏带来的问题，保证了活塞行程不变短。 5.结论 混凝土泵液压系统之所以产生液压冲击，是因为在系统工作过程中泵送回路和摆动换向回路没有达到严格协调同步，从而使系统换向存在滞后或超前。不管是滞后还是超前，系统都会产生液压冲击，因此要综合各种因素，合理设计主换向阀和摆动换向阀的逻辑控制回路，并且改善换向阀的阀芯结构，以减小液压冲击。此外，由于系统工作时换向频繁，所以管道中油液速度突变剧烈，液压缸换向也非常频繁，这也会使系统产生液压冲击，因此要在保证系统正常工作的条件下，尽量减小管道内液流的流速，增大管径，适当部位选用软管。在系统中增加安全阀，以减小压力峰值。液压冲击是混凝土泵开式液压系统存在的技术问题之一,采取上述措施后 ,可减轻或缓解这种液压冲击,提高混凝土泵的工作性能和延长使用寿命,这些措施完全具有可操作性,可应用于混凝土泵液压系统的设计中。