混凝土泵的功率匹配问题

混凝土泵的功率匹配问题摘要：为适应混凝土泵工作时的不同工况，保证原动机长期处于良好的工作性能范围内，无论是采取开式液压系统还是闭式液压系统，都依靠恒功率阀自动适应工作状态，满足功率匹配要求。关键词：混凝土泵功率匹配恒功率调速阀开式液压系统闭式液压系统混凝土泵是现代化施工中广泛使用的混凝土输送设备，为了使混凝土泵能适应不同的工况和节能的要求，混凝土泵一般采用恒功率控制和调速阀控制，用以自动实现动力与负载的功率匹配。混凝土泵的动力一般采用电动机或发动机，无论采用什么原动机，混凝土泵都是用采用液压油泵产生的高压油传动来实现混凝土泵送功能的，即原动机—液压泵—泵送机构。泵送液压系统主要分开式液压系统和闭式液压系统，下面以目前主要的两种类型的混凝土泵功率匹配问题进行分析介绍。一、开式混凝土泵的功率匹配开式液压系统由于具有结构简单，底成本，易维护和散热性能好而被混凝土泵泵送系统广泛采用。混凝土泵的原动机一般工况为恒定转速的全功率输出，当在大负载情况下，为保护原动机，一般通过液压系统的恒功率阀调节输出功率，满足原动机的功率匹配要求。在混凝土泵的工作过程中，泵的出口压力由负载决定，当混凝土泵送阻力增大时，泵的出口压力也随着增大，如流量不变，那么液压泵的输出功率也将增大，泵从原动机吸收的功率也将增大。为使原动机保持恒速运转，保证其最佳的性能如燃油经济性等，原动机只能允许瞬时或短时间的超载，不然就会引起原动机的故障或损坏等。恒功率控制是指依照工作压力通过调节泵的输出流量，保证在恒定转速驱动下的液压泵的输出功率不超出预定的驱动功率。即Nb=Pb×Vg=常数Nb=泵的输出功率（KW）Pb=工作压力（Mpa）Vg=Qb/60=qb×nb/60000=排量Qb=泵的出口流量（L/min）qb=泵的排量（mL/r）nb=泵的转速（r/min）如下图，在设定范围控制起点开始，液压泵的输出功率恒定，工作压力与流量严格遵循双曲线变化，保证良好高效的原动机功率匹配。摇臂3弹簧2支点活塞1摇臂3弹簧2支点活塞1下以力士乐（Rexroth）A11VO开式变量泵为例，分析介绍其自带恒功率阀的实现功率匹配原理。如上图，通过调整恒功率调整弹簧设定恒功率压力起调点。最大排量区当工作压力低于起调点压力时，即小活塞1无法推动摇臂绕3固定支点移动恒功率阀芯移动时，液压泵以最大排量工作。如果需要改变排量可以调整排量控制减压调速阀。对于液压配置相同而原动机功率配置不同的混凝土泵，设置的恒功率压力起调点是不同的，恒功率起调点设置主要是满足原动机动力特性，即良好的功率匹配，一般原动机功率大的恒功率压力起调点高。2、恒功率区当混凝土泵的工作压力超过恒功率压力起调值后，作用在恒功率阀小活塞1上的从液压泵工作压力引入的压力油将克服调整弹簧2的阻碍，推动摇臂绕3固定支点转动，使恒功率阀芯向右移动。而恒功率阀芯的移动将使压力油通过恒功率阀进入作用在A11VO泵斜盘下方的小油缸，小油缸活塞向左推动斜盘摆向小排量。在排量变化的同时，斜盘上方的小油缸将向右移动，带动小活塞1的整体右移。小活塞1的整体右移，导致了其作用在摇臂3上的力臂的变小，弹簧2将推动摇臂绕3固定支点转动到初始位置而带动恒功率阀芯关闭。液压泵将斜盘稳定在相应的位置上，保持排量稳定。对于液压配置相同而原动机功率配置不同的混凝土泵，在恒功率区，相同泵送压力所对应的排量是不同的，也就是说大功率泵的高压泵送能力较强。二、闭式混凝土泵的功率匹配闭式液压系统由于闭式泵（力士乐（Rexroth）A4VG系列）为双向泵本身具有的换向功能而可以方便的实现混凝土泵的换向功能，而且具有换向冲击小的特征，在大方量混凝土泵或对换向冲击控制高的场合往往使用闭式液压系统如中长臂架的泵车上。闭式泵（力士乐（Rexroth）A4VG系列）的排量控制由两个控制油路（油口Y1和Y2）的控制压力差决定的。假设在压差控制下液控换向阀（HD伺服阀）阀芯向左移动，来自补油泵的控制压力（Ps）经液控换向阀进入变量油缸（伺服缸），变量油缸活塞向左带动液压泵的斜盘位置改变从而改变泵的排量。变量油缸活塞的动作同时带动反馈杆（拨叉）向左移动，即同时带动与反馈杆相连的液控换向阀阀体向左移动，关闭液控换向阀，将液压泵的排量稳定。控制压力Pst在6—18bar，泵控制压力与排量对应关系如下图。A4VG泵原理图A4VG泵控制压力与排量图如下图，为了满足混凝土泵的不同工况需要，Y1与Y2口通过换向阀（电控换向泵为电磁换向阀、液控换向泵为液控换向阀5）等与控制油及卸油口相通。控制油从补油泵Ps口引入，经恒功率阀6与减压调速阀7，减压调速阀7将控制压力调整在0—18bar之间。与此同时，将工作压力油引入PHD口进入恒功率阀6，恒功率起调点由粗细两根弹簧调定。节流孔节流孔1、最大排量区当工作压力低于起调点压力时，进入恒功率阀的工作压力油无法克服调整弹簧，恒功率阀关闭，液压泵以最大排量工作，如果需要改变排量则通过减压调速阀7进行调整。2、

恒功率区当工作压力超过起调点压力时，来自PHD口的压力油将使恒功率阀芯开启，来自补油泵的控制油经Ps及节流孔部分通过恒功率阀回油箱，由于流量的加大，节流孔两端的压力差增大，也就是说Ps口来的相对恒定的压力油经节流孔后的压力降低了。减压调速阀7的入口压力下降也使出口压力即控制压力Pst下降而减小液压泵的排量，从而维持Nb=Pb×Vg=常数，保证混凝土泵的高压区的功率匹配。三、结束语混凝土泵的工作负荷大，且变化范围较大，为了保证原动机处于良好性能状况工作，依据施工要求合理的选择合适方量和功率的混凝土泵型号很重要，一方面