混凝土湿喷机S管阀换向系统试验研究.pdf

字木交i 赢 理论 ， 研发 ／ 设计 ／ 制造 混凝土湿喷 机S 管阀 换向系 统试验研究 郭培红 ， 刘瑞 ， 朱建安 ， 薛蛟生 ， 李伟峰 河南理工大学 机械 与动 力工程学院 ， 河南焦作 4 5 4 0 0 3 Ex p e r i me n t a l S t u d y o n t h e Co mmu t a t i o n Sy s t e m o f S - t y p e Tu be Va l v e f o r Co n c r e t e W e t S p r a y i n g M a c h i n e GUO P e i h o n g。 L I U Ru i ， Z HU J i a n a n。 XUE J i a o s h e n g。 LI W e i f e n g S f ’ h o d o I’ Me ‘ h ml i a l a n d Po we r En g i n e e l i n g ， He n a n P o l y t e 。hn i c Un i v e t ． s i t y ， J i a o z u o 45 4 0 03 ， Ch i n a Ab s t r a c t B a s e 1 o n t h e t e s t p l a t f o r m f o rt y p e t u b e v a l v e c o mmu t a t i o n s y s t e m w i t h d i f r e n t I r i v i n g w a y i n c o n c r e l P w e 1 s p r a y i n g ma c h i n e ， e x p e r i me n t a l r e s e a r c h a n d c o mp a r a t i v e a n a l y s i s o f p e r f o r ma n c e a n d s t r u c t u r e a r e c a t i e 1 o u t ． T i l e r e s u l t s p F O re t h a t h y d r a u l i c c y l i n d e r t y p e i n h y d r a u l i c c o n t r o li S n l o r e c o n d u c i v e t o o v e r a l l e ffi c a c y ； h y d r a u l i c mo h r s 3 1 1 1 h y d l a u l i - c y l i n d e r t y p e C a l l a c h i e v e o mmu t a t i o n f u n c t i o n wi t h a s i mp l e s t r u c t u r e t o a v o i d s e r i o u s D o i s e a n d we a l o f me c h a n i c a ] t y 1 P ． S o i t p l o v i d e s a r e f e r e l e f o r d e v e l o p me n t a n d a p p l i c a t i o n o f c o n c r e t e w e t s p r a y i n g n l a c ] fi n e S - t y p e t u b e v a l v e c o n l n rot a t i o n s y s t e m． Ke y wo r d s p i s t o n t y p e；c o n c l e t e we t s p r a y i n g ma c h i n e ；S - t y p e t u b e v a l v e ；c o mn l u t a t i o n s y s t e m 0引 言 近年来 ， 随着喷锚支护 【 艺被 广泛采用 ， 混凝土湿喷 机作为重要T程设备在矿⋯巷道 、 铁路和公路隧道 、 高层 建筑基坑 、各地下 1 _ 程 中得到了越来越广泛的应用 。 目 前 ， 应用较 为广泛的是活塞式混凝土湿喷机。它主要利用 2个混凝土缸中活塞的交替往复运动实现混凝土的推送 ， 使混凝土经 料管到达指定的施1 一 地点 。而 S管阀换 向 系统则通过驱动 S 管阀的换向动作使其一端 与出料管相 连， 另一端 与 2个混凝 土缸交替对接 ， 实现混凝土的连续 泵送 。因此 ， s 管阀换 向系统的性能好坏将直接影响混凝 土湿喷机能 l否连续 、 高效地工作 。 目前 S管阀换 向方式按其驱 动形式可分 为机械式 、 液 马达式 与液J 缸式 ， 其中以液 缸式应用较多 。 本文 在对不同驱动形式的 S 管 阀换向系统搭建试验平台的基 础 上， 对其进行研究与对 比分析 ， 为其开发应用提供参考。 1 试验 系统组成 为充分反映各 S管阀换向系统性能及其对整机工作 性能的影响 ， 分别将机械式 、 液压马达式 S管阀换 向系统 与相同机械式主泵送系统组成对比试验系统一 如图 5 ， 并将液压马达式 、液压缸式 S管阀换向试验系统分别与 液压式主泵送 系统组成对比试验系统二 如图 6 ， 对各试 验 系统的连续l1 作状况进行研究与对比分析。 试验 中所用机械式 、液压式主泵送系统即该系统换 向动力分别由机械传动链 、 液压系统提供 ， 其机械结构如 图 l 所示 。而机械式 、 液压马达式 、 液压缸式 s 管阀换向 系统则是在_ r 作过程 中分别r 日 机械传动链 、 液压马达 、 液 1 6 i机械工程师 2 0 1 4 年第1 2 期 压缸提供 S管阀换 向动力 ，以下对各 S 管阀换 向系统T 作流程分别介绍。 机械式如 图 2 。液 压 马 达 式 如 图 3 。 液压缸式如图 4所 示 。 ， ． 对比试验 系统 一 该 系统组 成如图 5 所示 试验系统 A中， 电机带动的机械传动链交 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 瓣 图 4 液压缸式 S管阀换向系统 工作流程 示意 图 』 s 管 阀 换l 机 械 式s 管 l j f 々 动 链f 向 运 动 【 I 捌 换 向 系 统广 ]『 试 验l 回 圈 液 拄 ．阿丽 I 堕 ’ i 塑 l’l笪 塑 墨 竺 l 图 5 对 比试验 系统 一组成示 意图 臀供给主泵送系统及 S管阀换 动力。 试验 系统 B中， 当 安装在水箱 f 的接 近开关检测 到主泵送 系统 活塞到位 ，向 P L J c系统发送信号 ， 使 S管阀换 向。s管阀换 向时 问南 P L C系统控制 ， 机械式 丰泵送 系统 活塞运动协调 。 ， ． 2对比试 验 系统 二 该系统组成如 6所示 其 中， 试验 系统 C采用传统 电控换 厅式 ， 即当安装在水箱 卜的接近开关检测到主 泉送系统活塞刮化后 ， 向 P 系统发送信 号， 使 S管阀换 向 延迟设定时『 日 J 后主采送系统 自动换 向。 试验系统 D采 用传统液控换向方式 ，安装在 丰液压缸与摆动缸 卜 的取 信L j 发 的 差信 号分别 动摆动缸与主液 缸的液控 换 向I i 埘 动作 ， 实现 二 者的交替换向。 2 试验过程及结果分析 2 ． ，试验 过 程及 结 果 表 l 对 比试验系统一混凝土推 送有效利 用率 时问／ n i 一 试验 系统 A ／ ％ 试验系统 B I ％ 1 】 2 0 3 0 4 6 6 ． 0 6 6 ． 6 6 6 8 6 6 ． 7 8 1 ．9 8 2 _ 2 8 2 ．6 8 2 ．5 对 对 比试验 系 统一 进行 泵送普通 混凝上料的试验 。 过 程如下 同时开启试 验系统 A与B， 待混 凝 t稳定输m后 ， 在 输送 管路 m r J 处放 置计 器具 ， 分别测 量 、 记 录两 系统 在 l 0 mi n 、 2 0 I n i n 、 3 0m i n 、 4 0 l n i l l 『人 J 的混凝土输送量 ， 并将其折算为每小时 的输送量． 理论输送量 p相除所得比值 已 录在表 l 。如 粜将 } 述比值定 义为混凝J - 推送有效利用率，可得对 比 结 粜女 u 表 卜 中 沦输送 量 Q V ／ v ， l 为主泵送 系统每一 _ I 作行 的理 沦输送 量， ， v 为其每小时的一 [ 作行程数 。因采用相 同机做 送 系统 ， 该对 比系统的理论输送量 Q相同。 同时佯酞验期 间， 试验 系统 A存在换向噪声大 、 在喷 理论 ， 研发 ， 设计 ， 制诿 字木交； i } i 射过程中脉动现象严重等问题。 试验 系统 B则换向平稳 ， 节拍准确 。 对对 比试验系统二 进行泵送不 同强度混凝土料 的试 验 同时开启试验 系统 c与 D，观察二者分别泵送等 C 2 0 、 C 4 0、 C 6 0强度混凝上的状况。结果显示 试验 系统 在泵送 C 2 0、 C 6 0强度混凝土时均f 现效能 下降的现象 ， 且喷射过程中脉动现象明显 ， 而试验 系统 DJ IJ 性能稳定 2 ． 2 试验数据分析 由表 l可知， 试验 系统 A、 B在 1 0rai n ， 2 0i n i lf l ， 3 0 mi r l ， 4 0 rai n内的混凝土推送有效利用率基本稳定，存 4 0 mi n 内试验系统 B的混凝土推送有效利用率 比 A- F J J 提高 l 5 ． 8 ％， 且 试验 系统 B换向状况较好。两 系统 [ 夫 l 采用丰 『 l 同 机械式主泵送 系统，混凝 _ I 推送有效利用率取决 1 二 S 管 阀换 向系统性能。m此 ， 电控液 马达式 S管阀换向系统 相对机械式 利于螫机效能的提高 。 由对比试验二 结果可知 ，液控换向相对电控换 ⋯系 统性能 加稳定 ，有效避免电控换 向系统及机械式换 系统存在的脉动现象} 】J j 显问题。南文献[ 4 ] 可知 ， 脉动现 象产生的主要 原J 天 I 是泵送速度 与S管 阀换 向H lh J 不 调 造成的 因此 ， 采用液控液压缸式 s 管阀换 r u J 系统 自 利 于整机效能的提高一 在各 s铃 阀换 向系统结 构 卜，机械式零件数达 4 0 个 ， 有多个高剐 j 高剐 、 高副与低剐 l眄 己 合结构 ， m此造成 其lT作过程中噪声大 、 磨损现象严重等问题 而液， J] J 达 式与液 缸式则 以简 机械结构 实现 J S管 换 向功 能， 但其控制系统相对复杂。 3结论 1 机械式 s管Ii j { I 换 系统在一 r作过 程中存住噪声 大 、 磨损严莆 、 脉动 明 等问题 。 2 液 马达式 、 液 缸式 s管阀换 向系统 ， 均 以简单 机械结构实现了S 管阀换向功能， 但其控制系统较为复杂． ． 3 采用液控液 缸式 s管阀换 向系统更有利于憋机 效能的提高。 [ 参 考文献 ] [ 1 J 周脱 ． 泄凝 I }i贲f J 【 泵送 液压控 制 系统特 P I“ flIf 究 { D J ． K沙 中I 柯大学 ． 2 0 I 1 2 - 2 2 ． [ 2 J 李 和清．新 换 向技 术在混凝 1 f 泵 巾的应 用 I J j ． I 程机械 ． 2 0I l 4 2 4 l 6 一l 8 ． 3 ] 陈 i l 通 ． 濉凝 j 饥 做 M ． 北 京 中 I 建材 l 业 ⋯版{ l ， 2 0 0 2 1 8l - 2 0 0． [ 4 ] 张 云． 昆 凝 1 ． 喷Ⅳ I 液 i 冲出与脉动机州分析 D_ l I I 安 长 安 大学 ， 2 0 0 7 2 一 5 9 ． [ 5] 袁晓庇 ， 利 ， 『 lf I】 刨麟0 昆凝土泵 S僻分 驱 动油缸缓 特 fl_J }- 究 J f 此农 、 l J， 1人。 _ 学搬 ， 2 0 1 2 ， 3 5 2 1 2 5 1 2 9 ． 1 6j 谷 ● ． ， 铍利乐 ． 辫 ， 等． 采』 混凝 土 唢饥的研究 t 没 J ． 建筑 机械 ， 2 0 0l 6 2 9 3 I ． 编辑 关 天 作者简介 郭培红 1 9 5 6 一 ， 女 ， 教授 ， 硕士 生导师 ， 主要从 事液压传 动与控制研究 收稿 日期 2 0 I 4 0 8 一I 9 机械工程师 2 0 1 4 年第1 2 期 1 7 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m