新型混凝土输送泵液压系统设计

新型混凝土输送泵液压系统设计

（摘要）：混凝土泵液压系统主要有三个子系统组成：主泵送系统、摆动换向系统、搅拌及冷却系统组成。随着建筑行业的蓬勃发展，人们对混凝土输送泵性能的要求越来越高，特别是对系统的噪音排放、换向冲击、横向振动等方面。传统的混凝土输送泵明显满足不了现在的要求，因此改进原有系统迫在眉睫。本文主要讲述新型混凝土液压系统的设计，首先选择了液压系统的回路形式，然后分别设计三个子系统，接着绘制整个液压系统原理图，根据原理图说明新系统的特点。

关键词：混凝土输送泵；主泵送系统；摆动换向系统；搅拌及冷却系统

Abstract：Concrete pump hydraulic system contains three subsystems : pumping system , swinging reversing system , mixing system and cooling system .With the vigorous development of the construction industry , requirements on the performance of concrete pump increasingly high ,especially for syetem noise emission , implusion , transverse vibration .Obviously , the traditonal hydraulic system can’t satisfy present demand . It's imminent to improve the traditional hydraulic system . In this paper , a new hydraulic syetem of concrete pump is designed . Firstly , I choose the hydraulic system loop form . Secondly , make a design respectively for three

subsystem . Thirdly ，we can get the hydraulic system diagram which can tell us new system’s advantages .

Key Words ：Concrete pump , Hydraulic system , Pumping system , Swinging reversing system

引言

混凝土泵是将混凝土沿管道连续输送到浇注工作面的一种混凝土输送机械。其泵送施工输送距离长，单位时间的输送量大，可以很好地满足混凝土量大的施工要求。混凝土泵具有机械化程度高、效率高、占用人力少、劳动强度低和施工组织简单等优点，目前已在国内得到了广泛的应用。

随着经济的发展，对混凝土输送泵的要求越来越高，特别是对系统的噪音、排放、换向冲击、横向振动等方面，要求系统工作可靠，噪音、振动小、换向冲击小，传统的混凝土输送泵明显满足不了现在的要求，因此改进原有系统迫在眉睫。

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1-1所示：

图1-1 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。

当混凝土泵发生堵管现象或需要停机时，应该把输送管道中的混凝土抽回。这种情况下通过反泵操作，使处于吸入行程的混凝土缸与分配阀连通，处于推送行程的混凝土缸与料斗连通，从而将输送管道中的混凝土抽回料斗，如图1-2所示：

图1-2 混凝土泵的工作状态

2. 混凝土输送泵液压系统设计

混凝土输送泵有三大功能：1、泵送混凝土功能；2、使S管阀与主泵送液压交替换向功能；3、搅拌功能。其液压原理如图2-1所示。

2.1 主泵送系统

主泵送系统采用液控换向，控制油有摆缸处的压力油提供。如图2-1所示，当通电时，电动机带动恒功率变量泵1工作，压力油经过单向阀4.1进入液动换向阀8.1的中位，此时油路不通，油液储存至蓄能器16.1。此时让电磁换向阀10.2右位得电，让摆动液压缸运动，待摆缸运动完成后，再让电磁换向阀10.1左位得电。此时液动换向阀8.1开至左位，液压油通过换向阀进入主泵送液压油缸13.1，开始混凝土泵送工作。当遇到堵管故障时，可以通过改变电磁换向阀10.1的得电情况实现反泵。

2.2 摆动换向系统

摆动换向系统也是采用液控换向，控制压力油来自主泵送油缸。如图2-1所示，通电时，电机带动恒

压变量泵2工作，压力油经单向阀4.2流至液动换向阀8.2，由于主泵送油缸输出控制压力油，使换向阀8.2工作于右位，压力油通过换向阀8.2流入摆动液压缸，开始S管阀的换向。

2.3 搅拌、冷却及清洗系统

当系统得电时，电动机带动齿轮泵3工作，油经过多路换向阀23，再经电液换向阀11.2左位，最后到达搅拌马达24，驱动马达带动搅拌翅工作。当搅拌翅遇到较大阻力时，系统压力升高，压力油通过溢流阀22.2，推动电液换向阀24至右位，实现搅拌翅的反转。而但压力系统压力降低之后，换向阀11.2会自动换向，最后让马达又恢复正转。

搅拌系统可以实现自动反转：当搅拌翅遇到较大的阻力时，系统的进油路压力会升高，达到溢流阀6的设定压力值的时候，溢流阀会开启，油液经过溢流阀6，进而推动换向阀5，从而实现了搅拌马达的反转。当马达反转回油压力降低，溢流阀6便会关闭，在换向阀5复位弹簧的作用下，阀芯克服油液经过节流孔流回油箱的阻力，恢复左位工作，马达恢复正转。同时，该系统也可以实现手动反转，当搅拌翅遇到较大的阻力而使系统压力升高时，操作人员可以将四位六通阀推至最右位，这样搅拌系统也可以实现反转；当搅拌恢复正常后，再手动使搅拌系统正转。

图2-1 混凝土输送泵液压系统原理图

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；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. 液压系统技术要点

（1）主泵送系统采用了TR机构，有以下三个功能：1、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；2、为活塞换向运行作准备，缓解了换向时带来的换向冲击；3、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。此外引进了高低压切换装置，使用该装置后，一旦出现假堵管现象，系统就会从高速泵送状态切换到高压泵送状态，使液压缸的推力增至原来的两倍以强制打通管道，堵管现象消除后又恢复到高速泵送状态。由此可以减少很多假堵管现象，提高效率。

（2）摆动换向阀采用恒压泵与蓄能器配合的换向系统。换向系统应用恒压泵驱动，其流量可以依据负载需要自动调整。系统的压力设定值为20Mpa。当系统的压力达到了压力的设定值时，若此时摆动液压缸没有动作，恒压变量泵斜盘倾角回到零位，此时几乎没有流量排出，避免液压泵功率损失；若摆动液压缸动作时，系统压力迅速降低，变量机构控制恒压泵斜盘倾角很快变到最大位置，给摆缸液压缸提供足够