Ｈ Ｇ ２ ４混凝土布料机液压系统的改进 Ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ ｔｏ ｔｈｅ Ｈｙｄｒａｕｌｉｃ Ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ ＨＧ２４ Ｃｏｎｃｒｅｔｅ Ｐｌａｃｉｎｇ Ｍａｃｈｉｎｅ 匝广州五羊建设机械有限公司 李汉广／ＬＩ Ｈａｎｇｕａｎｇ范凯基／ＦＡＮ Ｋａｉｊｉ李锦生／ＬＩ Ｊｉｎｓｈｅｎｇ ＨＧ２４混凝土布料机是我公司为适应香港和澳门建 筑市场需求而开发的混凝土布料设备。布料机是一种专 用于混凝土浇筑的机械手；作为混凝土布料设备，与混 凝土泵配合使用，完成建筑施工中的混凝土浇筑作业。 布料机主要由塔身、臂架、回转装置、液压系统 和电控系统等部件组成。其臂架～般由三节臂组成。 通过控制液压系统，操纵臂架上油缸的伸缩和回转机 构的液压马达回转，从而实现臂节的运动（伸展和折 叠），及整机回转，可将混凝土输送到整个施工面（三 维布料运动）。布料机适用于楼房、桥梁、水库堤坝等 任何混凝土构筑物的浇筑。使用布料机浇筑混凝土， 可提高混凝土浇筑质量、提高浇筑效率、降低工人劳 动强度等。布料机的广泛使用，有力推动了混凝土浇筑 的机械化进程。我公司的布料机采用全液压驱动，液 压系统是布料机的动力核心，因此液压系统的稳定性 和可靠性将决定布料机整机的性能。同时，混凝土浇 筑有其特殊性，要求布料机零故障或故障维修时问相 当苛刻，如果故障时问过长，混凝土就可能凝固，造 成塞管等一系列问题。所以，对布料机液压系统的稳 定性和可靠性提出了较高要求。在使用过程中，我们发 现布料机液压系统存在如下问题：布料机二、三臂架 在运行中有抖动现象，伴随油缸啸叫异响。臂架抖动 历害时，甚至将臂架油缸上的接头密封件冲爆，造成 泄漏，臂架下坠。针对上述问题，笔者进行反复试验， 最终寻求了解决之道，在此与大家探讨。 ｌ 原 因 首先，观察布料机臂架工作状况，如图１示，布料 机各节臂架工作工况，臂节Ｉ需作０。～９０。摆动；臂节Ⅱ、 Ⅲ需要０。～１８０。的摆动。每节臂的动作由相对应油缸的 伸缩来控制，作用在油缸活塞杆上的力随着各节臂的角 度变化而不断变化（如图２示），臂架油缸由０。～９０。时 受拉力（由大到小，逐步变小，在９０。时为零），角度在 ９０。～１８０。时受压力，（由小到大，至１８０。时为峰值）。 图１ 布料臂工况（布料范围）示意图 图２臂架摆角示意图 臂架油缸的控制油路图如图３。臂节Ｉ、Ⅱ、Ⅲ油 缸均安装双向液压锁，采用回油节流控制（回路安装单 向节流阀），通过节流阀调节臂节的伸缩速度。 回转 ｍ缸 Ⅱ缸 Ｉ缸 Ｌ Ｐ ｌ 图３布料机液压系统原理图 油缸Ⅲ控制原理：压力油经过三位四通换向阀一单 向节流阀一油缸Ⅲ液控单向阀（液压锁）、同时推开回 路液控阀一油缸Ⅲ无杆腔；回路：液压油从有杆腔流出 一油缸Ⅲ液控单向阀一单向节流阀（回油节流）一三位 四通换向阀一回油管。 ２０１１．０５建设机械技术与管理１１３ 在工作中一臂运行正常，而二臂或三臂在由０。～ 图５示，使用双平衡阀后，有两大好处：一是平衡阀的 ９０。伸臂过程中，臂架出现不同程度的抖动，其所对应 特性决定，安装在油缸上的平衡 如图４示控制油路图） 油缸有啸叫现象，回路节流调节程度不同，臂架抖动 不仅能在液压回路中闭锁液压缸的油液，使液压缸不会 和油缸啸叫亦不同；当回路取消节流后，油缸有杆腔 因负载（臂架）白重下滑，起闭锁作用；而且能够通过 回路出现峰值压力，把油缸上的接头组合密封圈冲爆， 其阀芯的调节功能，自动根据负载大小的变化，始终使 造成臂架下坠。 工作回路建立一定的背压，从而保证油缸无杆腔不会因 经模拟试验，测得接头处压力，多次超过４０ＭＰａ， 臂架自重超速下滑而出现负压，有效避免了臂架下滑的 造成组合密封圈超压冲爆（设计最大耐压不超过 ３１．５ＭＰａ）。根据各节臂的工况进行分析，如表ｌ显示， 一节臂正常工作，调节其回路节流阀，除回缩速度跟 随变化外，无其它异常现象。问题出现在臂节Ⅱ、臂节 Ⅲ在０。～９０。伸臂工况过程。因臂节Ⅱ、Ⅲ工况相同， 在此以臂节Ⅲ作分析：臂节Ⅲ由水平（与臂节Ⅱ重叠成 ０。）开始伸臂，臂节Ⅲ在白重的作用下使油缸Ⅲ受拉， 油缸Ⅲ活塞杆伸出；进入油缸Ⅲ无杆腔的压力油因供油 不及，瞬间失压，造成真空，以至不能打开回路中的液 控单向阀（双向液压锁），随着油缸Ⅲ无杆腔的压力油 不断补充，当液控压力升高时又打开了单向阀，由于频 繁地打开和关闭液控单向阀，因此形成臂节在伸出过程 中一降一停的发抖现象，调节控制油缸Ⅲ回路的节流 大小，抖动现象随节流大小成反向关联。原因终于找到 了０显然在回路中增加背压、减小回油路液压油的流速， 使无杆腔供油及时，提高液控压力，可使系统稳定。 表１ 布料机臂节抖动情况 ｏ。～９０。 ９０。～ｌ８０。 斗 — 伸出速度正常（无节流调节） 臂 回缩随节流阀调节而变化、速度平稳 无此工况 — 伸出臂节抖动 速度越快抖动越历害 伸出随节流阀调节而变化、速度平稳 Ｗ 臂 回缩随节流阀调节速度平稳变化 回缩随节流阀调节而变化、速度平稳 节 ＝ 伸出臂节抖动、速度越陕抖动越历害 伸出随节流阀调节而变化、速度平稳 臂 回缩随节流阀调节速度平稳变化 回缩随节流阀调节而变化、速度平稳 ２解决措施 通过对以上原因的分析，我们认为对布料机臂节 抖动和油缸啸叫现象可以采用以下措施： （１）在双向液压锁的回路中加阻尼孑Ｌ，或将回油 路节流阀流量调小。经试验效果还是比较理想的，但 这样做使臂架的伸臂速度大大降低了，会对生产效率有 较大影响； （２）改进液压系统，采用平衡阀代替液压锁，并采 用两个平衡阀，在有杆腔和无杆腔两端各装一个。如图４、 １１４ ＣＭＴＭ ２０１１．０５ 抖动和冲击，使臂架动作平稳。二是采用两端都安装板 式平衡阀，而不采用单个总成的双向平衡阀。从图中可 以看出，本设计布置，即使油缸上管路和接头密封件损 坏，两单独的平衡阀仍可闭锁液压缸的油液，使臂架停 留在可到达的任意地方而不下坠，确保安全。 图４油缸ＩＩ１控制油路图 双向液压锁 ｒ————— 号ｉ ——————————…————… 平衡阀 改进前油缸Ⅲ装配图 平衡阀 改进后油缸Ⅲ装配图 图５改进前后油缸川装配图 ３ 结语 因此，我们采用油缸安装插装式平衡阀方案，并将 油缸Ｉ、ＩＩ、Ⅲ都安装平衡阀，布料机液压系统改进后， 经试验取得了成功。目前已全面应用于我司各型号布料 机，从工地现场使用的情况反映，效果相当良好，其平 稳、安全的性能赢得了用户的一致好评。美中不足是制 作成本比使用液压锁高，但在高速重载、效益与安全 并重的情况下，采用平衡阀是首选。 收稿日期：２０１１—０２—２７ 通讯地址：广东省广州市天河区广￣Ｌｈ－－路８８－￣－｛５１０５２０） 擎 ＿＿