混凝土泵料斗搅拌自动反转系统的分析与设计探讨_混凝土泵料斗

时间：2019-04-01 03:16:34　来源：雅意学习网本文已影响人

　　摘要：本文总结了目前大多数泵的料斗搅拌系统自动反转油路所共有的某些缺陷，并对一些实例进行了具体的分析，指出存在不足的关键所在。同时，文中还提出了一种新型设计方案，并从多方面对其作了可行性分析。
　　关键词：混凝土泵；料斗搅拌系统；自动反转
　　中图分类号：TH3文献标识码： A 文章编号：
　　
　　Abstract：This paper summarizes the current most pump hopper agitator system automatic reversal circuit have in common some defects, and some examples to carry on the concrete analysis, pointed out the key problems. At the same time, the paper also puts forward a new design scheme, and from the aspects of its feasibility analysis.
　　Key words：Concrete pump; Hopper agitator system; Automatic reversal
　　一、引言
　　为防止泵机料斗搅拌叶片在工作时被混入的超粒径大骨料或其他异物卡死，料斗搅拌油路系统应设自动反转油路。当搅拌轴被卡时，油路自动换向，使该油路由正转变为反转，卡阻物随之脱落。卡料排除后搅拌轴恢复正转。设置稳定可靠的自动反转油路是及时排除卡料故障，保证搅拌系统正常运行的必要条件。
　　目前，国内外泵机料斗搅拌自动反转系统有多种不同的设计，这些设计均存在某些不足或缺陷，归结起来主要有以下四方面：①反转时间由节流器旁通流量控制，而液压油旁通流量受环境温度的影响较大，当夏季在高温下长时间工作后，由于油温升高，其粘度降低，则旁通流量增大，自动反转易于失灵；②发动机低速运转时，由于卡料后顺序阀溢流量过小，建立不起控制油压，自动反转装置不起作用；③反转时间由电气控制，由于设计上的缺陷，当搅拌阻力较大时容易造成换向阀频繁动作，搅拌系统不能正常工作；④结构较为复杂，所用组合阀制造难度大，成本高。
　　鉴于上述情况，研制稳定、可靠和价廉的自动反转液压系统是十分必要的。
　　二、几例典型油路的分析
　　为了提出更为合理的新方案，吸取现有设计的长处，克服其不足，现首先对几例自动反转典型油路作一简要分析。
　　2.1日本石川岛播磨公司CPF系列泵车自动反转油路
　　图1（a）、（b）分别为CPF-75B型泵车和CPF-85型泵车的搅拌系统原理图。
　　此系统工作原理是这样的：当在正常工作的搅拌叶片突然被卡住时，驱动搅拌轴的液压马达进油腔压力急剧增高，当油压增至顺序阀1的调定压压力（CPF-75B为8MPa，CPF-85为11MPa）时，该阀开启溢流，由于节流器2的节流作用使其产生背压，此背压作为控制油压使得液控阀3换向，阀3的换向使得较高油压控制的主阀4也立即换向，因而实现液压马达反转。液压马达反转后接顺序阀的油口压力突降，顺序阀1关闭。此时液控换向阀3在复位弹簧的作用下逐渐将控制油腔内存留的液压油从节流器的节流孔中挤出，阀3的控制油压逐渐降低。当阀3复位后，主阀4立即换向，液压马达恢复正转。液压马达反转时间为2~5s，反转时间由调节节流器2的流量来控制。
　　
　　
　　图1aCPF-75B型泵车搅动系统原理图图1bCPF-85型泵车搅动系统原理图
　　1—顺序阀；2—节流器；3—液控换向阀；
　　4—主油路液控换向阀；5—手动换向阀；6—安全阀
　　此油路的缺点是结构复杂，组合阀制造难度大。此外，油温增高时，如不及时调节阀2，自动反转就易于失灵。当发动机低速运转时，由于顺序阀1的溢流量小，换向控制压力难于建立，自动反转系统不起作用，此时只有操作阀5，实现手动反转。
　　2.2 日本三菱公司DC-A系列泵车自动反转油路
　　图2为三菱DC-A系列泵车自动反转油路原理图。油路工作原理与CPF系列泵车的搅拌系统相似。此系统在油箱回油管上增设了溢流阀7。由于抬高了背压，使得搅拌液压马达运转较为平衡。主换向阀4设有中间过渡环节，可减小换向时的液压冲击。此油路存在的缺点同于上例。
　　
　　图2 DC-A系列泵车自动反转油路原理图
　　1—顺序阀；2—节流器；3—换向阀；
　　4—主油路换向阀；5—手动换向阀；6—安全阀；7—溢流阀
　　
　　2.3 国产HB30型固定式混凝土泵看自动反转油路
　　HB30型泵原自动反转油路原理见图3所示。此油路工作原理不同于以上两例。多路换向阀5是手控换向阀，中位时液压马达停转。阀5内部设有安全阀，其作用是限制系统压力，保护液压元件。搅拌液压马达的自动反转是靠压力继电器4和电磁换向阀6配合工作来实现的。当搅拌轴被混凝土中的大骨料或异物卡死后，系统压力急剧增高，达到压力继电器4的调定值时，压力继电器4动作，使电磁换向阀6换向，液压马达实现反转。由于自动反转时间由电气控制，其反转时间不随油温的变化而变化。搅拌轴反向旋转半周至一周后，电磁换向阀6断电复位，液压马达和搅拌轴恢复正常运转。
　　由于该系统未设置常开的溢流阀来调节稳定的系统工作压力，油泵2的工作压力很不稳定，而压力继电器的调定压力又低于阀5中安全阀的调定压力，因此，当液压马达运转阻力较大，安全阀尚未动作时，容易引起压力继电器动作，阀6频繁换向，造成搅拌器的往返振荡而无法正常工作。
　　
　　图3 HB-30型固定式混凝土泵自动反转油路原理图
　　1—滤油器；2—油泵；3—压力表；4—压力继电器；
　　5—多路换向阀；6—电磁换向阀；7—液压马达
　　三、新方案的设计思路与工作原理
　　笔者在各类型方案的基础上，借鉴其长处，并结合我国国情作出了新的设计方案。新方案的设计思路和要求如下：
　　（1）自动反转时间不受环境温度即液压油粘度的影响，因此拟考虑以电气系统控制反转时间。
　　（2）反转系统必须工作稳定，性能可靠，不允许发生频繁换向的振荡现象。
　　（3）原动机低速运转时不影响自动反转及反转时间。
　　（4）系统设计在保证其使用性能的前提下，力求简单，采用分散元件，降低制造成本。
　　（5）反转时间应控制在1~5s。
　　（6）考虑泵车的机动特点，采用24V直流电。
　　此系统由液压泵1、溢流阀2、二位四通电磁换向阀3、三位四通电磁换向阀4（旋钮手控）、液压马达5和压力继电器6组成。压力继电器调定压力为8M Pa，溢流阀2的调定压力为8.5MPa。
　　当搅拌轴因卡料停转时，液压马达5正转，进油腔压力急剧上升，达到压力继电器调定压力8MPa时，压力继电器6闭合，电磁换向阀4换向，实现液压马达自动反转。阀4的电磁铁线圈的通电时间为1~5s，由电气系统延时电路进行控制。
　　
　　图4 新方案液压原理图
　　1—油泵；2—溢流阀；3—电磁换向阀；
　　4—电磁换向阀（手控）；5—液压马达；6—压力继电器；
　　图5为该系统的电气延时电路。自动反转时间由延时继电器实现控制。此电路选用的是JT3—113型延时继电器，吸引线圈24V；常开与常闭触点各一个；延时范围为2~5.0s。

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