摘要：本文分析了原砼泵車開式液壓系統(tǒng)中存在的問題，并提出了性能優(yōu)越的技術(shù)改造方案，其特點是采用了先進的電磁比例恒功率泵、雙向平衡閥的節(jié)流回路等多項技術(shù)，重點解決了原開式液壓系統(tǒng)中存在的換向沖擊大的問題，對于其他類型的開式液壓系統(tǒng)提供了寶貴的實踐經(jīng)驗。

關(guān)鍵詞：比例泵防沖擊集成系統(tǒng)：高低壓切換回路；恒功率泵；無壓循環(huán)：平衡閥；蓄能器

中圖分類號：TU64

文獻標識碼：B

文章編號：1008-0422(2012)02-0103-02

1、前言

隨著近年來建筑行業(yè)的高速發(fā)展，砼泵車將成為未來生產(chǎn)中的關(guān)鍵設(shè)備，如何改進砼泵車的液壓系統(tǒng)成為了設(shè)計者當前研究的一個重點課題。早期的砼泵車液壓系統(tǒng)基本上是模仿國外一些較成熟的產(chǎn)品，如最有代表的是德國SCHWING公司的BPL601HD型砼泵車閉式液壓系統(tǒng)。該閉式系統(tǒng)的負載出口直接聯(lián)接泵的進口，負載是采用液壓雙向馬達，并且要求負載有相同的進口和出口流量，此系統(tǒng)的主要優(yōu)點是活塞運動較平穩(wěn)，換向沖擊較小，砼泵車54m的臂架出砼軟管的最大擺動直徑僅為125mm。它采用了雙向變量泵，可使液壓馬達改變轉(zhuǎn)動方向，不需要附加方向控制閥和平衡閥，就能控制泵和馬達之間的功率流，其變量泵和液壓馬達可組成靜壓傳動，實現(xiàn)了無極調(diào)速。但閉式系統(tǒng)的缺點也較為明顯，主要表現(xiàn)在由于液壓油雙向流動而不能使用濾清器；并且油溫不易控制，不能使用冷卻器，液壓油溫度一旦過高就會產(chǎn)生液壓油乳化、粘度變低、引起泄漏和潤滑困難、密封件易老化等系列問題，嚴重時由于液壓油污染使得系統(tǒng)元件堵塞，造成系統(tǒng)多種故障發(fā)生。因此，設(shè)計者將眼光瞄準了優(yōu)點較多的開式液壓系統(tǒng)，開式系統(tǒng)的液壓泵從油箱吸油，回油流回油箱。該系統(tǒng)的最大優(yōu)點是回油路可加裝冷卻器，液壓油在工作較長時間都能保持低溫狀態(tài)，加之能吸油過濾、回油過濾。解決了如何延長液壓油使用壽命、防止系統(tǒng)內(nèi)泄、防止系統(tǒng)元件阻尼孔堵塞等方面的問題。針對其優(yōu)點。我們結(jié)合國內(nèi)、外的砼泵車開式液壓系統(tǒng)的優(yōu)點進行了初步設(shè)計(見圖1)，此系統(tǒng)實際運行中暴露出了開式系統(tǒng)中常見且難以克服的缺陷，最主要的是主油缸、擺閥缸的換向沖擊較大，連續(xù)幾次因振動大造成砼泵車的臂架開裂報廢，一套臂架價值一百多萬，損失非常大。此外，系統(tǒng)還存在高低切換困難、換向不迅速等幾方問題。針對原來系統(tǒng)存在的問題，我們研制出新型砼泵車開式液壓系統(tǒng)(如圖2所示)，其特點介紹如下。

砼泵車開式液壓系統(tǒng)的改進設(shè)計構(gòu)成特點和原理。

本系統(tǒng)主要改進設(shè)計了：比例泵防沖擊集成系統(tǒng)，高低壓切換回路，恒壓泵、無壓循環(huán)回油回路，雙向平衡閥節(jié)流回路，蓄能器回路，退砼活塞回路。

2、比例泵防沖擊集成系統(tǒng)

砼泵車主油路系統(tǒng)有“正泵”和“反泵”兩種操作系統(tǒng)，正泵是輸送砼的工作循環(huán)；反泵是將管道中的砼吸回料斗，達到排堵的目的，同時還可作清洗管道之用。我們這里主要先介紹主油路正泵工作循環(huán)中比例泵的應(yīng)用。

當油泵正常工作后，按“正泵啟動”，則電磁鐵DTl、DT2得電，于是電磁比例恒功率泵2輸出的壓力油有如下的正泵前半個作循環(huán)：

電磁比例恒功率泵2(ALLvL0130型)(見圖2)的主軸6，帶動柱塞盤10轉(zhuǎn)動、柱塞11的球頭與滑靴5的球頭座保持柔性聯(lián)接，柱塞11和滑靴5在柱塞彈簧1的作用下貼緊斜盤7，使柱塞腔內(nèi)容積變化。一側(cè)柱塞吸油，另一側(cè)壓油。當電子液控三位四通閥8的控制油口的壓力上升或下降時。PLC檢測控制系統(tǒng)根據(jù)壓力繼電器的信號調(diào)節(jié)電磁比例閥3的電流，從而來改變斜盤7的斜度。斜盤7斜度的改變則改變了泵的排量。這樣實現(xiàn)了自動控制，使活塞到缸頂時的沖擊大大減緩。

3、高低壓切換回路

低壓時，回路中的DT5不通電，插裝閥4、5、6的上方控制油口因有壓力油而關(guān)閉，插裝閥1、2、3內(nèi)通口打開，壓力油通過插裝閥3輸送缸1、5、2的有桿腔，回油由無桿腔通過插裝閥1進人主油缸15.1的無桿腔，最終由主油缸15.1的有桿腔通過插裝閥2回油。這樣實現(xiàn)了低壓大排量的要求。

高壓時，回路中的DT5通電，插裝閥1、2、3的上方控制油口因有壓力油而關(guān)閉，插裝閥4、5、6內(nèi)通口打開，壓力油通過插裝閥5輸送缸15.1的有桿腔，回油由無桿腔通過插裝閥1進人主油缸15.1的無插腔，最終由主油缸15.1的有桿腔通過插裝閥6回油。這樣實現(xiàn)了低壓小排量的要求。

4、恒壓泵的應(yīng)用

為進一步減小缸內(nèi)沖擊，我們使用了帶負載傳感閥的恒壓泵(見圖2中3)，該恒壓控制把液壓系統(tǒng)中的壓力保持恒定于其控制范圍內(nèi)而與變化著的泵流量要求無關(guān)。變量泵僅供給執(zhí)行器所需用油液流量。如果工作壓力超過設(shè)定壓力，則泵自動擺回較小的角度并糾正控制偏差。負載傳感閥實際上是個流量控制閥，它根據(jù)負載壓力來工作，以調(diào)節(jié)泵的排量使之適應(yīng)執(zhí)行器的需要。泵的流量受裝在泵與執(zhí)行器之間的外部節(jié)流(控制塊、節(jié)流閥)的影響，但在低于設(shè)定壓力的整個范圍不受負載壓力的影響，該閥能比較節(jié)流上游和下游的壓力并把節(jié)流壓降(壓差P)，如果壓差△P加大，則泵朝Vgmjn擺回。而如果△P減小，則泵朝Vgmax擺出，直到閥中恢復(fù)平衡，最終對減小系統(tǒng)內(nèi)液壓峰值起到重要作用。

△P_onfie＝P_pump－P_{servicad vnit}(△P可設(shè)定于范圍14至25bar之內(nèi))

5、無壓循環(huán)回油回路

原開式液壓系統(tǒng)圖中采用了。型中位機能的液控三位四通閥(見圖2中11.1)，在換向時。P口有較強壓力，增大了閥芯與閥座的摩擦，使閥芯換向困難，當換向到中位機能時，主油泵的P口壓力很可能達到主溢流閥設(shè)定34Mpa。當換到右位機能時，壓力油迅速地沖入主油缸，易引起較大沖擊，若采用M型機能，當換向到中位時，P口與T口相通。P口壓力基本為D，實現(xiàn)無壓力回油，當換到右位機能時，壓力從O逐漸增大，從而起到了緩減沖擊的作用。

6、雙向平衡閥的節(jié)流回路

在改進設(shè)計中，我們首先考慮采用了進口節(jié)流回路，這一回路的優(yōu)點是，液壓缸僅一腔承受壓力，和實際負載所需的壓力一致?；钊芊猱a(chǎn)生的摩擦力相對較小，這可以保證活塞較長的壽命、低速運動的均勻性。但這一回路所產(chǎn)生的缺點是負載不能鎖定在一定位置。這意味著在負負載時，或者負載突然消失時，液壓缸會出現(xiàn)前沖，即彈跳，并且是不可控的，為了克服這個缺陷，我們在系統(tǒng)的進、出油口各自安裝了一個特殊的溢流閥(即平衡閥)和一個附加的控制口(見圖2中10)。當壓力油缸經(jīng)左邊節(jié)流閥時，此線路上的控制油口的壓力油打開溢流閥。壓力油進入到擺閥缸17.1的無桿腔，使擺閥缸17.2無桿腔回油通過打開狀態(tài)的溢流閥回油箱，回油迅速。當電一液控三位四通閥8處在中位時，控制口壓力為O，溢流閥關(guān)閉，并迅速建立背壓，緩減了擺缸；中擊。反向同理。

7、液壓蓄能器的應(yīng)用

原系統(tǒng)中。在一個工作循環(huán)或一次工作過程內(nèi)，所需的體積流量差別很大，且大流量持續(xù)時間很短。并且當空泵時，主油路壓力較小，利用主系統(tǒng)壓力控制插裝閥，易造成插裝閥誤動。加裝液壓蓄能器引到以下作用

7.1 提供峰值流量，減少功率損耗

系統(tǒng)中泵只需要提供一個平均流量，峰值流量可由蓄能器提供，當系統(tǒng)處于小流量工作狀態(tài)時，蓄能器充液(計算出液壓泵的公稱輸出流量和蓄能器排量)。蓄能器一次充液到下一次充液之間，有一段較長的時間，此時液壓泵可卸荷或減少輸出流量，減少功率損耗。

7.2 使插裝閥不誤動

新型開式系統(tǒng)中，我們利用梭閥來選擇主系統(tǒng)壓力或恒壓泵壓力來控制插裝閥，在蓄能器作用下，恒壓泵系統(tǒng)的壓力有將近19Mpa壓力，空泵時遠大于主系統(tǒng)壓力，使插裝閥運動準確無誤。

7.3 使擺閥缸動作迅速

恒壓泵的排量是確定的，當擺閥缸不動作時，恒壓泵的壓力油給蓄能器充油，當擺缸動作時，由于動作要求迅速而需大量壓力油，會引起系統(tǒng)壓力降低，蓄能器能給系統(tǒng)補油，從而使擺缸活塞動作迅速。

7.4 起吸收液壓沖擊的作用

作用在液壓缸上的機械沖擊，會在管路內(nèi)產(chǎn)生一個壓力尖峰，為了消減這種沖擊和消除流量脈動，我們把蓄能器直接安裝在泵出口附近的壓力管道上，輸出流量直接作用在蓄能器隔膜上，達到吸收液壓沖擊、消除流量脈動的目的。

此外，液壓蓄能器還能起到做緊急動力源的作用。

考慮到系統(tǒng)中更換與主油缸活塞桿相連的砼活塞困難的問題，我們在主油缸下方加裝了一個退回砼活塞油缸。打開此油缸，就可將砼活塞直接退回水箱。從而方便維修。

實踐證明。經(jīng)過精心設(shè)計的砼泵車開式液壓系統(tǒng)性能先進，可靠性高，工作效率高，操作方便。實際施工中泵車振動極小，從未再發(fā)生過臂架開裂等現(xiàn)象，技改使生產(chǎn)企業(yè)產(chǎn)值增加數(shù)億元，經(jīng)濟效益大幅度提高，該開式液壓系統(tǒng)的改進對于同類開式液壓系統(tǒng)的升級改造有極大的幫助。