路缘石水泥滑模摊铺机液压控制系统

1、路缘石水泥滑模摊铺机液压控制系统 摘要：基于液压系统对于路缘石水泥滑模摊铺机行走、供料、振动等各工作机构的重要性，系统论述了滑模机行走驱动液压系统、供料驱动液压系统、振动棒驱动液压系统、油缸驱动液压系统的工作原理，并对中型滑模机的单泵液压系统进行介绍，可为路缘石水泥滑模机的设计、维修与使用提供参考。 关键词：滑模机；液压系统；混凝土构造物；路缘石 中图分类号：u415.52 文献标志码：b abstract： considering the importance of hydraulic system to the walking mechanism， feeding system and v

2、ibratory gear of slipform paver for curb and gutter， the working principle of how those parts are driven by the hydraulic system was expounded. the hydraulic system with a single pump of a medium-sized slipform paver was introduced， which provides reference to the design， use and maintenance of conc

3、rete slipform paver for curb and gutter. key words： slipform paver； hydraulic system； concrete structure； curb 0 引 言 滑模机发展至今已有一百余年的历史，当前已形成大、中、小三种类型1-2。小型滑模机属于反推挤压式，施工时依靠螺旋或捣锤挤压混合料所形成的反作用力前进，没有行走驱动机构，不能自行走3。这类滑模机采用机械传动传递动力，主要用于路缘石断面尺寸小、平整度要求不高的滑模工程。中型和大型滑模机多采用全液压驱动，电子自动控制液压阀实现自动转向和自动找平，滑模机所有的工作机构都采用

4、液压驱动，包括行走、供料皮带（螺旋）、振动、找平、模具和履带伸缩等。 1 滑模机的行走驱动液压系统 1.1 三轮胎滑模机行走驱动液压系统 图1为三轮胎滑模机的行走驱动液压系统原理，该系统采用三个液压马达驱动三只轮胎。 考虑到采用本系统的滑模机功率不大，就采用定量泵控制定量液压马达的开式液压系统，为解决定量泵系统的发热问题，系统中设置散热器，散热器可靠近发动机放置，便于利用发动机风扇进行强制风冷4。 滑模机在摊铺作业时速度不超过12 mmin-1，采用液压泵1单泵供油就能满足要求。滑模机转场时其他工作机构都处于关闭状态，不需相应的液压泵供油，这时电磁换向阀通电，液压泵2与液压泵1同时给行走液压马

5、达供油，增加滑模机的行走速度，缩短转场时间。单向阀1和单向阀2分别保护液压泵2和液压泵1，阻止高压油对液压泵输出口形成反作用力，确保液压泵长时间稳定工作。液控溢流阀1、节流阀和梭阀组合在一起形成系统的负载敏感功能，梭阀检测出三个液压马达的高压端压力，通过液控溢流阀1的液控口控制液压泵1的输出压力，使得系统的压力跟随液压马达的负载（行走牵引力）改变而变化，在压力上实现负载敏感，达到节能、降低液压油温升的目的。节流阀控制溢流阀1液控口上的液压油，对溢流阀1起安全保护作用。溢流阀2设定系统的最高工作压力，对系统起安全保护作用。液压阀是电控比例流量阀，通常选用具有压力补偿性能的比例流量阀，确保其输出流

6、量恒定，滑模机行走稳定。液压马达1、2、3分别通过集成的行星减速机与三个轮胎相连，液压马达1为前驱动轮马达，液压马达2、3分别为右后轮胎和左后轮胎驱动马达，液压马达1与液压马达3串联后与液压马达2并联。前轮和左后轮呈直线分布，并与机身直行方向平行。分流集流阀按比例控制进入液压马达1和液压马达2的液压油量，不受各驱动轮胎负载的影响，解决因某个轮胎打滑引起液压马达短路造成的滑模机无法行走问题。电磁开关阀1、2分别与液压马达2和3并联，当两电磁开关阀线圈通电时，可使这两只液压马达短路，实现拖转，在转场时开启此项功能。 1.2 三履带滑模机行走驱动液压系统 三履带滑模机常采用三个液压马达分别驱动三条履

7、带，三履带呈前一后二布置5。 此类型滑模机主要用于摊铺大尺寸路缘石混凝土构造物，摊铺时前进阻力大，行走驱动液压系统功率高，通常在20 kw左右，常使用专用液压泵完成行走驱动。此类液压系统可采用开式系统，也可采用闭式系统，图2为三履带滑模机行走驱动开式系统，图3为三履带滑模机行走驱动闭式系统。闭式系统采用闭式变量泵和液压马达构成主循环回路，为容积调速。如果不考虑液压元件的泄露，系统正常运转时没有能量损失（包括流量损失和压力损失）。开式系统采用负载敏感变量泵供油，系统工作压力通过泵的负载敏感机构跟随行走马达的负载而改变，理论上系统不存在压力损失。开式系统由于采用节流阀（通常采用电控且具有压力补偿功

8、能的比例流量阀）改变供油流量，属于节流调速，存在高压油通过节流阀的压差损失，但是变量泵的输出流量跟随负载的需要不断调整，相对定量泵系统，其流量损失很小。 图2中，液压泵为负载敏感变量泵，其输入口接粗滤芯，保护液压泵体不受大颗粒污染物损坏；其输出口接精滤芯，保护下游的空置房和液压马达等液压元件。电比例流量阀通过电比例信号调节输出流量的大小，用于控制滑模机的行走速度。电磁换向阀用于改变滑模机的行走方向（前进或后退）。电磁开关阀1、2线圈通电时，分流集流阀被旁通，三只液压马达并联，在小半径高速度转弯时实现差速功能，解决外履带拖转问题。电磁开关阀1、2线圈断电时，分流集流阀工作，两输出口供给液压马达1

9、、2的液压油量不受各自的负载影响，按等比例供油，解决液压马达1、2驱动的履带打滑引起液压马达短路，从而造成的滑模机无法行走问题。三只液压马达为同型号变量马达，摊铺工作时处在大排量、大扭矩、低速工作状态，转场时处在小排量、小扭矩、高速工作状态。梭阀的输出口连接到液压泵的负载敏感口，实现系统的负载敏感功能，梭阀检测出三个液压马达的高压端压力，作用到液压泵上的负载敏感阀，使得液压泵的输出压力跟随液压马达的负载（行走牵引力）改变而变化，在压力上实现负载敏感，达到节能和降低液压油温升的目的。集流板汇集开式系统的回油和液压泵、液压马达的外泄油，引到冷却器回油箱。 图3闭式液压系统与图2开式液压系统的区别在

10、于采用了闭式液压泵，系统的其他组成基本一样。闭式泵可用电动变量/变向、液动变量/变向或手动变量/变向，本系统采用电动变量泵。本系统变量泵的主要组成包括主变量泵、补油泵、补油过滤器、补油溢流阀、主系统安全阀，安全阀都集成一个单向阀，单向阀与其他补油元件构成闭式系统的补油系统，解决闭式系统中元件的泄漏问题。 2 滑模机的供料驱动液压系统 滑模机常用到的供料装置有皮带和螺旋两种类型，前者送料效率高，但存在漏料、不具有二次搅拌的缺点；后者能有效解决漏料问题，而且具有二次搅拌混凝土料的功能，但送料效率低，需要更大功率的驱动马达。对于滑模机，无论是皮带供料或者螺旋供料，其液压系统的组成基本相同。中型滑模机

11、采用单皮带或单螺旋供料，混凝土料直接从运料车送到模具料斗，大型滑模机有时采用双皮带或双螺旋供料，解决模具的远距离偏置问题。 图4为滑模机的供料驱动液压系统原理，该系统采用一只液压马达驱动一条皮带或螺旋。对于采用双螺旋或双皮带的滑模机，可采用并联方式扩展另一组皮带或螺旋驱动系统。 图4采用负载敏感变量开式系统，液压泵为负载敏感变量泵，具有压力和流量调节机构。该机构有流量控制阀和压力控制阀，流量控制阀用于设定负载敏感基础压力，压力控制阀设定系统的安全保护压力。液压阀是电比例流量阀，电控信号控制输出流量的大小，用于调节下游液压马达的转速，该阀具有压力补偿功能，确保其输出流量不受液压马达负载变化的影响

12、。电磁换向阀串接在液压阀和液压马达之间，用于改变液压马达的旋转方向。梭阀的输入口分别连接液压马达的两工作油口，输出口连接到液压泵的负载敏感口，取出液压马达的高边压力作用于液压泵的流量阀，使液压泵的输出压力与负载的要求相适应，既保证液压马达正常工作，又保证系统压力与负载需要相吻合，减少系统能量损失。 3 滑模机的振动棒驱动液压系统 滑模机在摊铺路缘石等混凝土构造物时，需要在模具的前端放置振动棒对水泥混凝土进行振动密实，起到密实和提浆作用。为了适应混凝土塌落度的不稳定以及摊铺速度的变化，振动棒的频率需要改变，所以用于滑模机的振动棒多选用液压振动棒，以便实现无极调频。形状和尺寸不同的路缘石需要的振动

13、棒数量不同，小断面的路缘石采用1根振动棒就可密实成形，中型滑模机一般配置23个振动棒液压接口，大型滑模机需要配置56个振动棒液压接口。 图5为滑模机的振动棒驱动液压系统原理，该系统提供五路振动回路，如果需要更多的振动棒，可采用并联方式进行扩展。液压驱动的振动棒内置一只单向液压马达，液压马达的输出轴连接偏心块，液压马达旋转带动偏心块转动形成振动。液压振动棒采用的液压马达额定转速高，通常在10 000 rpm以上，满足混凝土密实需要的振动频率。 图5采用负载敏感变量开式系统，液压泵为负载敏感变量泵，具有压力和流量调节机构，该机构有流量控制阀和压力控制阀，流量控制阀用于设定负载敏感基础压力，压力控制

14、阀设定系统的安全保护压力。液压阀是控制电磁开关阀，当线圈断电时，切断油路使振动棒停止振动。系统中有5个电比例流量阀分别控制5根振动棒，电控信号控制电比例流量阀输出的大小，用于调节下游振动棒的转速，该阀具有压力补偿功能，确保其输出流量不受振动棒负载变化的影响。每个液压马达的进油侧都连接一只单向阀，每只单向阀的输出口汇集在一起，与液压泵的负载敏感口连接，实现系统的负载敏感功能。 4 滑模机的油缸驱动液压系统 采用油缸作为滑模机驱动机构的装置很多，如找平、转向、皮带或螺旋伸缩和旋转、模具偏置等。在这些装置中，找平和转向要求动作平稳，多采用比例阀或伺服阀控制，其他多采用普通电磁换向阀控制。 图6为一种

15、滑模机的油缸驱动液压系统原理，该系统使用一台液压泵控制所有的液压油缸，液压泵可使用定量泵，也可使用变量泵，本系统选用负载敏感变量泵。 系统中，溢流阀用作安全阀，设定系统的安全保护压力，与单线圈换向阀构成负载反馈，反馈压力通过负载敏感口ls传到液压泵的负载敏感口x。电磁阀线圈断电时，液压泵的负载敏感口x与系统回油相连，系统工作在小压力“待命”状态；电磁阀线圈通电时，液压泵的负载敏感口x与系统压力油相连，系统工作在所设定的压力状态，满足所有负载对压力的需要。液压阀为单向换向阀，用于控制单向工作状态的执行机构。电磁换向阀为双向，分别控制双作用液压油缸。液压阀为比例换向阀，其输出流量与控制信号成比例，

16、用于控制需要稳定动作的液压油缸，滑模机的三个找平油缸和两个转向油缸都采用比例换向阀控制。双液控单向阀用于阻止所控的液压油缸在重力作用下的自然下降。液压阀为双控平衡阀，既能使被控液压缸保持静态稳定，又能使其动作稳定。 5 中型滑模机液压系统 中型滑模机的功率一般在35 kw以内，为了简化液压系统结构，多采用单泵控制所有的液压执行器，如马达和油缸。 图7为采用单液压泵的滑模机的液压系统，滑模机的所有动作均由一台液压泵来完成。系统中，电磁阀线圈断电时，液压泵的负载敏感口x与系统压力油相连，系统工作在所设定的压力状态，满足所有负载对压力的需要；电磁阀线圈通电时，液压泵的负载敏感口x与系统回油相连，系统

17、工作在小压力“待命”状态。溢流阀用作安全阀，当系统工作负载出现异常情况（如堵转）时打开，系统泄油，确保系统在安全状态下工作。液压马达1用于驱动行走，采用效率高的柱塞马达，电磁换向阀控制行走的方向。液压马达2、3为振动棒驱动马达，分别由电磁比例流量阀1、2控制其振动频率。液压马达4用于供料系统，其供料速度由电磁比例流量阀2控制。滑模机的液压油缸由对应的电磁换向阀控制，液压锁确保液压油缸在静态下稳定。 6 结 语 （1） 小型滑模机用于摊铺小断面路缘石，功率小于10 kw，采用反推挤压式，主要以机械传动动力。 （2） 中型滑模机和大型滑模机用于摊铺大尺寸路缘石等混凝土构造物，需要保证构造物的平整度和线形，采用全液压驱动电子自动控制。 （3） 滑模机多采用三轮或三履带驱动，中型滑模机用三轮或单履带+双轮组合支撑，大型滑模机采用三履带驱动，提供更加强劲的动力。 （4） 中型滑模机采用单泵液压系统，所有的液压执行机构用单泵控制，液压泵选用负载敏感变量泵，泵工作在恒压变量状态。 参考文献： 1