1、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 syst
2、em 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 , transvers
3、e vibration .Obviously , the traditonal hydraulic system cant satisfy present demand . Its 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 respect
4、ively for three subsystem . Thirdly ，we can get the hydraulic system diagram which can tell us new systems 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
5、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
6、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
7、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
8、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
9、，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，
10、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
11、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
12、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的压力油，同时，当摆动液压缸开始动作时，由蓄能器储存的能量可以在瞬间向摆动换
13、向系统提供大流量的高压油，使摆动油缸获得快速运动。此外，该系统还采用了叠加式液控单向阀来将控制油液的低压油强制置零。这样便可避免了换向时的干扰。（3）采用一个顺序阀和一个减压阀将主泵送系统和摆动换向系统连接起来，用一个截止阀将摆动换向系统和搅拌系统连接起来。当摆动缸动作到位以后，换向系统中多余的液压油可以将顺序阀打开，此时恒功率变量泵和恒压变量泵同时向主泵送系统供油，实现双泵合流，增加了泵送速度，提高了泵送效率。同时若恒压变量泵出现故障或异常，恒功率变量泵可以通过减压阀供给摆动换向系统液压油。若齿轮泵出现故障，恒功率泵和恒压泵可以通过截止阀节流孔将液压油供给搅拌系统，以保证其正常工作。4. 结
14、论该系统结构原理简单，引用多种先进技术，高低压切换可以减少假堵管现象，提高工作效率；恒压泵与蓄能器配合的换向系统是换向快速且液压冲击较小，搅拌系统举要卡料自动反转功能。同时，该系统将三个子系统相互联系，在主泵送回路工作时，摆缸工作回路中多余的液压油将通过顺序阀进入主泵送回路，实现合流，加快了泵送速度，提高了工作效率。摆动换向回路要求动作时间短、准确到位，然而在遇到塌落度较低的混凝土时，往往动作不到位，严重时甚至不动作，这就要求摆动换向回路增大工作压力。新混凝土输送泵液压系统中，遇到此类工况，主泵送回路可以通过减压阀将油液输入摆动换向回路，通过主油泵高压油源实现摆缸泵送，从而大大提高了可泵送性。
15、新型混凝土输送泵液压系统中，当一个油泵损坏或出现异常时，主泵送回路和摆缸回路以及搅拌回路之间的压力油可沟通，这样在只有一个油泵可以正常工作的情况，整机仍能工作，这大大提高了整体的可靠性和稳定性。参考文献1 张国忠主编.现代混凝土泵车及施工应用技术M，第 1 版.北京：中国建材工 业出版社， 20042 袁一中. HB30-HB60 系列液压混凝土泵M,第 1 版.北京：水利电 力出版社，19873 雷天觉主编.液压工程手册 M，第 1 版.北京：机械工业出版社，19904 徐灏主编. 机械设计手册（4、5 卷）M ，第 1 版.北京：机械工业出版社，19915 成大先主编.机械设计手册（4 卷
16、）M，第 4 版.北京：化学工业出版社，20026 上海煤矿机械研究所编.液压传动设计手册M，第 1 版.上海：上海人民出版社，19767 杨培元、朱福元主编.液压系统设计简 明手册M ，第 1 版.北京：机械工业出版社，19948 刘庆潭主编.材料力学M ，第 1 版.北京；机械工业出版社，20039胡军科.混凝土输送泵高低压转换的自动实现J.液压与气动，2002 ，（6）：373810 何国华，胡军科，王清标，吴 时飞.混凝土输送泵主泵换向冲击问题研究J.机械科学与技术，2006， 25（9）：1120112511 何备荒.HBT90D 混凝土输送泵液压系统设计J.技术探讨，2004 ，（5）：747512 王文红.HBT60 混凝土输送泵液压系统设计J.液压与气动，2009 ，（10）：63
