简论液压湿喷机液压冲击研究

论文导读：
【摘要】本研究为消化引进、自主开发，加强高技术含量的混凝土湿喷机液压系统研究与开发提供依据。对行驶系统的液压冲击进行了分析，并提出了改进措施。
【关键词】湿喷机；液压冲击
A文章编号1006-0278（2013）06-180-02
一、引言
喷射混凝土技术广泛应用于水电隧道、地下厂房、地铁工程、铁路隧道、军事地下工程及公路工程等各种建筑施工领域。混凝土喷射机械利用液压力或压缩空气将预拌好的混合料通过管道输送到喷嘴处，高速喷射到受喷面凝结硬化，从而形成混凝土支护层。近年来，喷射混凝土技术以其简便的工艺，独特的效应，经济的造价和广泛的用途在各种建筑领域内显示出旺盛的生命力①。
混凝土喷射机械主要包括低端的干喷机和技术含量较高的湿喷机。其中干喷机虽设备简单，耐用，但由于它是干拌，故而施工粉尘大，回弹度高，其作业产生的粉尘严重源于：论文书写格式www.7ctime.com
污染环境，危害工人健康。干喷施工的主要缺点是效率低下，且施工质量差，在发达国家已开始禁止使用干喷机②。湿喷机是将加水搅拌好的成品混凝土输送至喷嘴处，经掺拌加速凝剂后形成料束喷至施工面，大大降低了机旁和喷嘴处的粉尘浓度。湿喷施工环保，生产作业效率高。部分西方国家喷射混凝土作业中干喷和湿喷比例见表1③。在一些国际招标的大型水利工程中，如二滩水电站，黄河小浪底工程，三峡工程等，均是采用湿式混凝土喷射作业④。
表1部分西方国家喷射混凝土作业中干喷和湿喷比例
据了解，目前得到应用的湿喷机机型主要有：活塞泵式湿喷机、挤压泵式湿喷机、螺杆泵式湿喷机、转子活塞式湿喷机、叶轮式湿喷机、FSP-1型湿喷机。其中活塞泵式湿喷机主要优点是：

1.生产效率高。人工作业可达10m3/h，采用机械手可达30 m3/h。

2.回弹度低。回弹度可降至10%以下。

3.工程质量有保障。由于水灰比易于控制，混凝土均匀程度高，故可大大改善喷射混凝土的品质，提高混凝土的均质性。
混凝土湿喷机为全液压驱动，液压系统包括基本子系统，即泵送系统、分配阀系统、搅拌系统、行驶系统以及空压机系统；由于湿喷机液压系统是换向频繁的高压大流量系统，其液压换向冲击是主要问题之一。

二、行驶系统的液压冲击

(一)液压冲击

液压冲击是管内液流速度的急剧变化，引起管道内液体压力急剧变化且在管道内快速传播的现象。液压冲击造成的压力急剧交替升降波动过程是一种非恒定流动。流动参数产生阶跃变化的动态过程中，其压力瞬时的最大升值可达到管路中正常压力的许多倍，而且压力升降的频率较高。

(二)行驶系统液压原理

HPS30湿喷机主行驶系统主要元件是柱塞泵、行驶主阀、行驶辅助阀和两个行驶马达组成。其基本过程是柱塞泵输出的压力油经行驶主阀组进入行驶辅助阀后同时选择驱动前后行驶马达，行驶马达的回油经行驶辅助阀组和行驶主阀组回风冷散热器。其中动力源及油源与空压机系统共享，即泵送时油源通过电磁阀DT11得电切换至空压机马达，而行驶时电磁阀DT11失电切换至行驶回路。在整车前轮和后轮打滑状态下，通过程序检测前后轮转速，如果转速差大于每分钟100转则启动防滑功能，电磁铁DT15或DT16得电来平衡前后轮马达转速。HPS30湿喷机行驶系统档位有：前进，DT13得电；后退DT14得电；驻车DT13和DT14全部失电，手刹启动DT18，脚刹踩住元件21。

(三)行驶换向液压冲击

从图1中还可以看出，HPS30湿喷机主行驶系统主要通过三位四通换向阀（元件30）实现整车前后档位的切换，即驾驶室中纽子开关控制DT13和DT14来切换档位。而在实际操作时，操作人员需要换档则直接会迅速将纽子开关拨至另外一位上，从而实现电磁铁DT13和DT14之间的转换，于是行驶系统的高压油在很短的时间内需要泄压回风冷器，形成很强的压力冲击。经过实际检测在行驶速度为15Km/h情况下换档，切换瞬间回散热器油压冲击峰值为

1.6MPa，很容易引起散热器损坏。

(四)行驶系统冲击改进措施

1.蓄能器概述

蓄能器是液压系统中一种储存和释放能量的装置，常用型式有活塞式、气囊式、隔膜式等，其主要用途有：作辅助动力源、补偿泄漏和保持恒压、作紧急动力源、吸收液压冲击、吸收脉动和降低噪声。
液压系统管路内的液体流动会论文导读：
发生急剧变化而产生液压冲击。因这类液压冲击大多发生于瞬间，液压系统中的安全阀来不及开启，若在冲击源的前端管路安装蓄能器，则可以吸收或缓和这种液压冲击。蓄能器的基本参数是充气压力P0与总容积V0。当蓄能器用作辅助动力源时，为使单位容积的蓄能器储存的能量最大，充气压力P0=0.47 P2 （P2为蓄能器的最高工作压力）。当蓄能器用于吸收液压冲击时，充气压力P0取为液压系统正常工作压力的90 %。

2.行驶系统回油路上增加蓄能器以吸收液压冲击

在行驶系统回油路上并联一个

1.6升的隔膜式蓄能器，充气压力0.3MPa；见图2。

3.控制程序上加缓冲

操作人员需要换档迅速将纽子开关拨至另外一位上，电磁铁DT13和DT14之间的转换。当程序检测到DT13与DT14得电时间间隔小于5秒时，启动缓冲，延时5秒，实现换挡延时。
上述

2.4.2节与4.3节两种降低行驶系统回油液压冲击的办法实施后，效果如下：

1.单独采用2.4.3节改进措施，在行驶速度为15Km/h情况下换档，冷却器的入口油压瞬间峰值为1.0MPa；
2.单独采用2.4.2节改进措施，在行驶速度为15Km/h情况下换档，冷却器的入口油压瞬间峰值为0.7MPa；
3.同时采用两种改进措施，在行驶速度为15Km/h情况下换档，冷却器的入口油压瞬间峰值为0.5MPa。

三、研究内容和意义

文章详细地分析了HPS30湿喷机行驶系统压力冲击产生的原因并提出了相应的解决方案，经过相应的实测实验证明是可行的并且降低压力冲击峰值的效果非常明显。通过对以上问题的研究，达到对湿喷机关键技术分析的目的。其结果对工程实际有指导意义。
注释：
①王小宝.湿式混凝土喷射机的类型及发展[J].工程机械，2000（2）： 28-32.
②Tsutomu Hayashi，Mitsuru Saito， Yoshihiro Yoshida.Advanced Hydro-Mechanical Tranission with High-Durability for all utility cehicles[J].Society of Automotive Engineers，2001（1）.
③马宝祥.湿式混凝土喷射机的发展及应用[J].河北建筑科技学院学报，2000，17（3）：40-51.
④李云江.国内外湿喷机的发展现状[J].中国设备工程，2003（1）： 29-30.