混凝土泵车泵送系统缓冲效果仿真研究.pdf
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1、2 0 1 1 年 7川 第3 9卷 第 1 3期 机床与液压 MACHI NE T OOL & HYDRAUL I C S J u 1 2 01 1 Vo 1 3 9 No 1 3 DOI : 1 0 3 9 6 9 j i s s n 1 0 0 13 8 8 1 2 0 1 1 1 3 0 3 3 混凝土泵车泵送系统缓冲效果仿真研究 刘蕾,曾发林 ,王超,曾育平 ( 江苏大学汽车与交通工程 学院,江苏镇江 2 1 2 0 1 3 ) 摘要:为了减小混凝土泵车工作时的液压冲击,分析混凝土泵车泵送系统工作原理,利用功率键合图方法建立某款混 凝土泵车泵送系统的仿真模型,在验证模型准确的基础上,
2、对该系统缓冲结构中不同孔径阻尼孔的缓冲效果进行对 比仿 真。结果表明:缓冲效果与阻尼孔的孔径有直接关系,孔径越大活塞的顶缸速度越小,系统工作时的液压冲击与振动越 小,但却增加了换向时间,从而降低了泵送频率,影响了工作效率。在实际设计中应综合考虑这两方面因素,适当地选择 阻尼孔 的孔径 。 关键词:混凝土泵车;键合图;阻尼孔 ;仿真 中图分类号:T H 1 3 7 文献标识码:A 文章编号:1 0 0 1 3 8 8 1( 2 0 1 1 )1 31 1 0 4 S i mul a t i o n Ana l y s i s o f t he Buffe r Effe c t o f t h e
3、 Pu mpi ng Hy dr a u l i c Sy s t e m i n Co n c r e t e Pu mpi ng Tr uc k L I U Le i , Z ENG F a l i n, W ANG Ch a o,ZENG Yu pi n g ( S c h o o l o f A u t o m o b i l e a n d T r a f f i c E n g i n e e r i n g ,J i a n g s u U n i v e r s i t y ,Z h e n j i a n g J i a n g s u 2 1 2 0 1 3 ,C h i
4、n a ) Ab s t r a c t : I n o r d e r t o r e l i e v e t h e h y d r a u l i c s h o c k a n d c y l i n d e r v i b r a t i o n d u r i n g wo r k o f t h e c o n c r e t e p u mp i n g t r u c k , wo r k pr i n c i p l e o f t h e p u mp i n g h y d r a u l i c s y s t e m i n c o n c r e t e p u
5、mp i n g t r u c k w a s a n a l y z e d T h e c o mp l e t e s i mu l a t i o n mo d e l o f p u mp i n g c i r c u i t wa s s e t u p , b a s e d o n p o we r b o n d g r a p h C o mp a r a t i v e s i mu l a t i o n s o f t h e p u mp i n g h y d r a u l i c s y s t e m w i t h d i f f e r e n t
6、d a mp i n g o ri fi c e d i a me t e r s i n t h e b u f f e r s t ruc t u r e w e r e c a r r i e d o u t o n t h e b a s i s t h a t t h e mo d e l wa s p r o v e d t o b e c o r r e c t T h e c o n c l u s i o n s s h o w t h a t t h e b u f f e r e f f e c t h a s a d i r e c t r e l a t i o n
7、s h i p w i t h o rifi c e d i a me t e r I f t h e o ri fi c e d i a me t e r s b e c o me b i g g e r ,t h e p i s t o n s p e e d i s l o we r T h i s ma y r e l i e v e t h e h y d r a u l i c s h o c k i n g a n d c y l i n d e r b u mp i n g e f f e c t i v e l y , b u t t h e r e v e r s a l
8、t i me i s i n c r e a s e d T h e n p u mp i n g e q u e n c y i s r e d u c e d,a n d wo r k e ffic i e n c y i s i n f l u e n c e d S o i n p r a c t i c al d e s i g n,b o t h o f t h e m s h o u l d b e c o n s i d e r e d a n d a p p r o p r i a t e o r i fi c e d i a me t e r s s h o u l d b
9、 e c ho s e n Ke y wo r d s :C o n c r e t e p u mp i n g t r u c k ; P o w e r b o n d g r a p h; D a mp i n g o r i fi c e ; S i mu l a t i o n 混凝土泵车是建筑行业的重要生产工具,作为现 代化施工手段的混凝土泵车以其输送量大、输送速度 快等特点,对于加快施工进度 、缩短工期、降低施工 成本具有不可替代的作用。由于 昆 凝土泵车液压系统 经常在高压下工作 ,且工作过程中两主油缸交替工 作 ,所以换向过程中会出现较严重的冲击和振动 。 液压系统长期处在
10、这种交变的液压冲击作用下 ,会造 成管道和元件的振动 ,严 重时会造成密封装置和液压 元件 的损坏 。因此 ,有必要研究 混凝 土泵 车液压 系统 的动态特性 ,找到减小液压冲击的方法。作者针对某 公司生产的 H T B 3 8型混凝土泵车,建立其泵送系统 的仿真模型,并对其缓冲结构中不同孔径的阻尼孔进 行缓冲效果的对比仿真。通过分析其动态特性来研究 缓冲的效果 ,以期为混凝土泵车液压系统设计提供参 考依据。 1 泵送 系统工作原理 该混凝土泵 车的液压 系统原理 图如 图 1 所示 。 主油泵 l 输出的高压油经过主换向阀、插装阀进 入主油缸的有杆腔,而对侧的液压油受挤压,通过连 通回路经插
11、装阀进入另一主油缸的无杆腔 ,推动该活 塞上行 。当活塞运行到缓冲点时 ,在泵送缓 冲机构 中 两股油压差的作用下 ,摆动系统液动换向阀换向。此 时 ,液控 阀 1 2在摆动 系统两股 油压差 作用 下也开 始 换向,进而使泵送系统主换向阀换向,两系统如此往 复循环工作下去 。 在主油缸的上下两端分别有两处缓冲机构 ,主要 是由一个单向阀和一个阻尼孔构成。当活塞运行到缓 冲点时,活塞一侧的高压油会从缓冲通道经阻尼孔 、 单向阀进入活塞的对侧 ,这样便增加了回油阻力,从 而减缓活塞的运动速度,实现缓冲功能。 收稿 日期 :2 0 1 0 0 61 2 作者简介 :刘蕾 ( 1 9 8 6 一)
12、,男,在读硕士研究生 ,主要从事工程车辆液压系统仿真与研究。电话:1 5 0 5 0 8 5 8 9 0 3 ,Em a i l s dl i ul e i 66 1 26 c o n。 第 l 3期 刘蕾 等:混凝土泵车泵送系统缓冲效果仿真研究 1 1 1 1 - 主泵2 - 恒压泵3 一 齿轮 泵4 - 回油精过 滤器 卜 出油 精过滤 器6 _ - 单 向 阀7 、8 、1 8 、1 9 - - 安全 阀 9 、l 卜 两位四通液动阀l o _ _ 三位四通电磁阀 l l 、l 2 、l 3 、I 4 、l 5 、l 6 一插 装 阀2 O 、2 1 -摆 动油 缸 图 1 混凝土泵车液
13、压系统原理图 2 系统仿真模型的建立 2 1 仿真环境介绍 功率键合图是一种先进的图形化结构模型,克服 了传递函数分析法的某些局限性。功率键合图作为数 学模型形式,能方便 、直观地考察系统中的非线性环 节 ,可以得出多个变量的时域解,提高了仿真精度。 根据键合图的画法规则,画出泵送系统的功率键 合图如图2所示。 异 1 寺 油箱 。L 。 c 图2 泵送系统功率键合图 2 2 泵送系统数学模型的建立 ( 1 )假设 作如下假设 : 忽略电动机的内特性和动态特 性 ,认为其转速恒定 ; 不考虑液动换 向阀的换 向 动态过程; 不计主油缸高低压腔之间的泄漏 ,并 忽略输送缸在吸料时的吸料阻力; 忽
14、略管材 弹性 对油液弹性模量和液感的影响。 ( 2 )数学模型 Q = K v X p , 1 J A t ? d t + P y ( o ) p _ I Q b d t + P b ( 0 ) w _ J F 。 + X 。 ( 0 ) 置 =L 广 Q 。 l = K q 。 口 1 p l ( X L 1 ) Q = X A 1 Q f = X 。 A l J Q fd t + P f ( 0 ) Pf _ A t ? =Q b +Q 以一Q 。 卸 c 2 = p f P b w F =F 一FhFa f Ff m Q b = X 。 A 1 辅助方程 : 一 ! : 圣 一 口 一
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