混凝土泵车动力系统及其高油耗特点的改善措施分析

李权 颜家海 张喜鹏

摘 要:混凝土泵车主要应用于现代化的建筑施工中,是一种运输混凝土的设备,它对混凝土可以在垂直或是水平方向上进行持续运送,在整个建筑工程中发挥了重要作用。有力的保证了施工的质量和安全。可是混凝土泵车大量投入使用的同时,出现了资源浪费、施工成本较高等问题,需要我们进一步的对其进行研究和分析。本文以混凝土泵车动力系统为例,分析了混凝土泵车的主要结构,混凝土泵车动力系统各个结构特点,混凝土泵车高油耗的改善措施。

关键词:混凝土泵车动力系统高耗油

中图分类号:TU646 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)05(a)-0095-01

1 混凝土泵车的主要结构

目前,在建筑行业中运送混凝土的一般标准就是利用布料杆系统折叠式的混凝土泵车实行操作。混凝土泵车主要结构包括汽车底盘、分动装置、液压系统、泵车支撑及底座、料斗与泵送等。汽车底盘的功能是为泵车提供动力,核心部件是液压马达与分动装置,它需安置在底架上。系统的整体稳定则依靠底座和支撑。一般情况下,操作泵车的人员需要使用一个无线遥控对整个机器进行控制,这不仅适用于全臂布料杆实施的运动同时还能控制混凝土浇筑体积。混凝土泵车集中了液压传动、机械学等一系列的高科技产品,牵涉了多个学科知识。

2 混凝土泵车动力系统各结构特点

2.1 混凝土泵车动力系统发动机特性

混凝土泵车动力装置应用的是柴油机,因此混凝土泵车应用时的耗能情况主要是由柴油机的经济动力性所决定的。在设计混凝土动力系统时,一般对柴油机的静态特点进行关注,混凝土泵车机使用的柴油机和底盘是由专门的厂家一起提供的。

(1)速度性

柴油机的速度性是指随着转速产生变化的特性指标。在泵油喷油量调节杆位置确定的情况下,柴油机关联的功率、消耗燃料量等系统参数应随着转速的改变而发生变化。通常将固定在循环供油量的标定功率,所在的位置测出的速度特点称之为标定功率的速度特点,一般也称作外特点。

(2)负荷性

柴油机的负荷性具体是指转速保持一定不变时,依靠每次循环产生的供油量,柴油机在每小时内的消耗燃油量、消耗燃油率伴随着负荷变化会出现曲线关系。也被称之为曲线特性。

(3)万有性

有关柴油机的速度性和负荷性形成的各类曲线只能表示出2个参数之间的联系,对柴油机不能全面进行描述,可是万有性则可以表示出3个或是3个以上的参数彼此间的联系。万有性分析图能够表明柴油机在各类转度与负荷情况下的耗损率,如果曲线油耗的内部朝外延伸,表明油耗更大,经济性能越差。

(4)调速性

柴油机具备的调速性具体是指装有调速器后的柴油车表现出的速度性。因为柴油机的曲线转柜相对比较平直,遭遇来自外界产生的阻力时,形成较大范围的转速波动,适应性能迅速降低。当负荷骤然撤离时,转速又会迅速提升,假如不能对供油量及时减少很可能会出现飞车,令柴油机遭到损害,因此在柴油机上一般安装调速器,即使柴油机处于负载的情况下也能稳定的进行转动。

2.2 主油泵的特性

混凝土泵车目前都使用变量恒功率柱塞泵。变量柱塞泵主要是指柱塞在缸体中进行反复运动,致使密封容积产生变化来完成压油与吸油液压泵。按照柱塞泵不同的排列方向,可以具体分为轴向的柱塞泵与径向的柱塞泵。本文介绍的是轴向变量柱塞泵。柱塞泵相较于叶片泵和齿轮泵,具有很多优点。密闭容积的构成零部件是圆柱形状的缸孔和柱塞,能够方便的进行加工,可以获得极高的配合精准度,具有良好的密闭性,在高压状态下依然能够具有很高的容积效率。

2.3 混凝土泵车的负载性

混凝土泵车上设置的液压泵依据动作控制对象可以分为:主油泵、臂架泵、搅拌泵、摆动泵、支架泵。可是在泵送正常工作情况下对这些对象不会产生较大变化的工作负荷,在进行负荷分析时可不用考虑。此时,决定泵车工作时的负载因素主要是泵送时产生的高度、泵送的距离以及系统承受压力等。

2.4 混凝土泵车功率匹配的特性

混凝土泵车目前使用的发动机是配有全程调速器的,此类发动机具备的特点是:在允许负载的最大范围内,不管负载发生怎样变化,均可保持一定的转动速度。混凝土泵车进行作业时,主油泵的排量就会从大逐渐变小,也就是说负载所需要的功率变小时,燃油可利用率会迅速降低,这时有效功率的利用效率势必会极低。混凝土泵车动力系统匹配的目标,就是能够尽量防止以上现象的产生,提升燃油的使用效率,按照外负载产生的变化可令发动机尽量在最佳地点周围进行作业,并且最优化液压泵、发动机与负载之间要求的功率匹配标准。

3 混凝土泵车高油耗的改善措施

首先分析功率匹配方式,先将泵与负载实现匹配,之后完成发动机与泵的匹配,这个匹配的方向同传递功率的方向正好相反,也被称作功率向后匹配。

3.1 控制柴油机与泵的功率匹配

液压泵与控制发动机功率匹配也可认为是泵所需要的输出功率,控制输出发动机并与之相吻合的功率。输出发动机功率最终确定:从万有性上分析得出,在各个有效功率作用下柴油机都具有一个与经济转速相对应的功率输出时的耗油最低点。可是在实际操作中很难准确控制这个耗油最低点,经过一些列的打泵实车试验得出,在打泵转速设置的范围内,柴油机的功率能够充分满足负载要求状况下,柴油机相同的功率会被液压泵完全吸收,柴油机的耗油率较低时发动机的转速应较低,液压泵应处于最大排量。除此之外,功率原本匹配时液压泵的实际排量与打泵发动机预设的转速,在一定的范围内是可以任意进行匹配的,在打泵进行时就非常容易出现与高转速对应的小排量液压泵的开口度,发生大马拉小车的情况,使得无用功率出现耗损。为了防止这个现象的发生,在编程过程中应对液压泵的排量与发动机打泵时的转速做区间的匹配,随液压泵的排量进行调节,应相应的调整发动机的转速,这种方法称为设定区间匹配。也就是操作泵车人员将液压泵设定较低的排量时,他想要产生的打泵速度一定比设定排量的最高值时低,与之对应的发动机转速在输出功率符合条件的状况下应当尽可能的低,这样就可以有效的减少耗油量。

3.2 控制发动机的感应转速

控制发动机的转速主要是追踪给定控制器的速度,利用反馈的测速、误差的比较、输出的控制来充分实现,只是在控制误差信号的算法上,PID的传统算法是固定比例、微分、积分这三个参数,这个方法在具有较大滞后和时变性的液压泵与发动机上应用效果很不理想。这时程序编程时采纳了专家提供的PID系统控制算法,根据专家提供的算法对FID的比例进行调整,使得控制系统提升响应的速度,有效改善控制的精准度。

4 结语

本文通过分析混凝土泵车动力系统的特性,针对混凝土泵车高耗油的缺点提出了一些建议措施。使得混凝土泵车在相同情况下输送相同质量混凝土能够提高节油率,具有重要的实用价值。

参考文献

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[2]王卫芬．混凝土泵的功率匹配[J]．机电产品开发与创新,2009(3):82～83．