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齿轮泵技术发展趋势

时间:2009-06-17      阅读:523

 
输送介质不仅是能量传递的中介,而且也是润滑、密封及传热介质。输送高粘度液体的齿轮泵应做到在较低的功耗、较少的泄漏、较大的压力下输出zui多的流量。液体的粘度反映了介质流动的难易程度,粘度过高会增加内摩擦阻力,降低输出功率,浪费能量,并产生过高的系统温度。在确定所要输送的介质时,应该严格遵循产品说明书上的规定,尽量使用厂家推荐的流体介质,并注意考虑系统的工作温度范围。当希望在某一较宽的温度范围内使用时,输送介质的粘度指数应该高些当输送液体的粘度较高,或当系统在寒冷环境工作时,必须确保输送介质能够顺畅地流动。许多油液中含有蜡性成分,它们在低温时很易结晶,输送介质的凝点应该低于预期的zui低作业温度。另外,所要输送的介质必须与系统中的密封、垫圈、软管等橡胶材料具有相容性,如果两者不相容,那么就得重新确定输送介在流体输送系统中,液流速度、流量和压力的快速变化,气泡的破裂及交变的负载都是噪声的常见原因,输送高粘度液体的齿轮泵是诱发系统噪声的主要来源合理确定齿轮泵的工作转速,使齿轮与轴的转动避开啮合共振频率,可以防止噪声加剧。因为当啮合频率接近于齿轮系的固有频率时容易发生共振。采用适当的隔振技术可以阻止振动传递到临近的结构中去。为此,齿轮泵与驱动电机应通过柔性联轴器连接,并安装在同一底板上,以保证同轴度,该底板装于弹性支承上,可进一步提高隔振效果。在齿轮泵的出口管道上设置一个膨胀形容腔或蓄能器,来吸收泵的压力脉动或缓冲管路内的压力突变,是控制高粘度齿轮泵噪声的有效手段一般来说,1台露天工作的高粘度齿轮泵的zui大允许噪声应该低于90分贝,否则就应对噪声源进行主动或被动遏制,同时减少工人直接暴露于噪声环境下的作业时间。如果实在无法控制噪声,也要采取听力保护措施。高粘度齿轮泵在运转过程中一旦出现异常噪声,就应该马上停机检泵的额定压力是指泵连续工作时的zui高许用压力,而其工作压力则决定于外部负载,泵的寿命与其工作压力直接相关。对于不频繁工作的齿轮泵,其工作压力可取为泵的额定压力,我国从20世纪70年代开始探索开发混凝土泵,80年代引进技术开始制造混凝土泵,但真正意义上的国产混凝土泵制造应该从1993年中联重科的前身中联公司成立开始。经过20多年的发展,中国已经成为世界上zui大的混凝土泵生产国国产化而失败的道路不同,混凝土泵一开始就采用国外的液压元件。优点在于:(1)产品立足点高;(2)通过与外国专家的商业和技术交流,学到了的技术和理念。20世纪90年代中国混凝土泵企业曾经百花齐放,涌现过各种各样的液压系统,其中有不少*的创新。例如,中国制造商*开发了转速为3000r/min的A4V56泵闭式液压系统。当时国外主流制造商的开式系统用的是A7VO或A8VO斜轴油泵和液压阀,中国制造商却大量使用大排量的斜盘泵A11VO190/260和工业阀。此外,中国制造商在开发了三级配混凝土泵,双动力混凝土泵,并力较差、低价竞争等问题。中国的混凝土泵已走向世界,中国其他出口产品因为知识产权问题在上的“不公”待遇,应该引起国内厂家的重视。创新是企业生命之源,混凝土泵的技术创新大有文章可做。另外,应该看到中国的混凝土机械经过十几年的高速发展,未来前景仍然非常乐送液压系统有3种。一种是全液压液控信号换向,电控油泵排量调节的开式系统,主要为三一重工所采用;第二种是以中联重科为代表的电信号换向,液控油泵排量调节的开式系统,几乎成为国内大多数混凝土拖泵的标准配置。绝大多数的液压系统均为双回路系统,即泵送和摆动回路分别由主油泵和恒压泵(或齿轮泵)供油。第三种系统是闭式系统。闭式系统成本较高但换向冲击小,目前主要用在泵车上,在拖泵上基本已被淘汰。开式系统也可以研究出冲击小的系统,比如三一重工所开发的。但对其他一些厂家来说,与其花几年时间研究系统,不如直接采用成熟的闭式系统快速占领市场。这就是为什么国内大多数厂家的泵车采用闭式系统的原因。由于采用PLC控制油泵排量具有调节方便的优点,成本也低混凝土泵,尤其是泵车是由多个系统组成的,包括泵送系统、换向系统、搅拌、臂架控制、冷却和水泵等;柴油机本身也有冷却、发电等辅助功率消耗和备用功率。这些在分配功率时都要予以考虑,这就影响了主泵的功率分配和利用。泵送功率是决定混凝土泵工作效率的重要因素。如何利用其他系统的富余功率提高泵送功率,是提高发动机功率利用的重要途径。电子技术的发展为泵送功率的提高奠定了基础。混凝土泵,尤其是泵车,将会朝着极限负荷调节和自动功率分配的方向发展,主泵以外的多余功率将通过柴油机或直接地自动转移到主油泵,从而大大提高泵送功率,并使采凝土泵的载荷按工况(作业高度和输送距离等)不同差别很大,液压系统的压力和需要的发动机功率变化往往很大。如果按照不同的工况来设置不同的以油泵的变功率原理为例。齿轮油泵通过改变比例电磁铁控制电流的大小可以改变油泵的功率值。在混凝土泵高压大排量工况时,油泵输出zui大设定功率;在轻负荷情况时,比例电磁铁5的电流上升,油泵的功率值下降。如果控制电流由计算机来调节,则通过软件可以实现功率极限负荷调节、功率自动分配和功率模式选择等功能。计算机还同时对发动机进行功率设定,确定发动机的转速和油门开度。这样,可根据混凝土泵车不同的泵送工在混凝土泵的使用中,油泵的型号为A11VO/LE2DU2或A11VO/EP。后者为纯电控比例油泵,功能通过电控系统实现;前者带机械的功率调节装置,优点是电控系统较为简单,即使发生故障,油泵仍可以以机械设定的功率和压力进行工作。国内已有制造商成功开发出混凝土泵的变功率系统,并开始批量投放市场欧3欧4标准的电控发动机将成为混凝土泵车的标准配置,这不仅意味着排放标准的提高,柴油机的工作转速将有所下降,有利于发动机在*燃油消耗区附近工作,同时又降低噪声。相应地为了保持机器作业效率的不变,油泵的排量将加大。博世力士乐将推出的新一代的闭式和开式系统油泵的排量同比增加16%左右。比如145ml排量的40系列A4VG闭式油泵除了臂架的无线电遥控,电控系统在混凝土泵车中将得到越来越多的应用。目前混凝土泵的电子控制已经可以实现复杂的控制功能和智能功能,包括智能缓冲换向技术,降低噪声、冲击和臂架及尾胶管的抖动,延长臂架使用寿命,并提高操作的舒适性进一步的发展,混凝土泵的各个功能,包括臂架和泵送控制,由一个*计算机进行智能管理,并与电子控制的混凝土搅拌输送车协调,实现泵车、搅拌运输车的车队管理,使作业的效率zui大液压泵控制装置与发动机管理系统基本上要实现经济的混凝土泵控制,需要计算机通过综合感应实际工况来自动调节发动机,使发动机总是恰好提供满足实际工作所需要的功率。这种系统的液压泵控制必须能够影响柴油发动机管理系统,以便使它能根据泵的实际功率需求来调节发动机的转速。为此油泵变量装置需要通过RC控制单元和CAN总线与发动机的控制器进行通讯混凝土泵送机械正在朝着规格更全、档次更高、泵送排量更大、布料臂架更长的方向发展。过去泵车的泵送排量多在120m3/h左右,未来大型泵车的泵送排量将普遍达到160m3/h以上甚至200m3/h。臂架的长度由过去的37m占主流,逐步过渡到42~45m为主,48m以上同样受到市场关注。2007年三一重工成功研制出zui大垂直高度达66m的臂架泵车,成为世界之zui。仅仅时隔1年多这个纪录又被德国普茨迈斯特公司打破,后者在zui近发布了臂伸展高度70m的M70-5泵车。但在向长臂架发展的同时,也存在差异化的倾向。上海鸿得利独辟蹊径于2006年开发出来的22m泵车,在2006年的上海bauma上受到媒体的追捧。它集拖泵、车载泵和泵车于一身,特别适用于狭窄工地的作业,尤其受到个体投资高作业效率的另一个途径是优化臂架结构,减轻臂架装置的重量。德国普茨迈斯特公司分析过58m泵车第4节臂架的作业重量分配,结构件占30%,输送管道占21%,液压缸等占14%,混凝土只占35%。所以减轻臂架系统的重量可以提高泵车的工作效率。国外已有采用高强度玻璃纤维塑料臂架液压缸的泵车。普茨迈斯特公司的70m泵车的布料杆和液压缸也采用了特殊的高强度材料目前臂架多路阀的控制几乎都采用LS负荷传感系统,优点是能灵敏地控制布料杆,既可单独控制任一节臂架,也可以用不同的速度同时操纵几节臂架。但LS负荷传感系统的问题是,当几个执行元件同时工作时(如回转与臂架伸展),若泵供油不足,压力较高的执行元件将减慢动作,甚至停止工作。原定的臂架运动轨迹将改变,作业效率降低,司机操作强度提高博世力士乐公司推出的LUDV系统解决了这个问题。如果油泵供油小于执行元件的需求,系统将自动按比例分配流量。臂架的运动轨迹不变,操作轻松简便臂架控制zui终将采用电子流量控制。臂架油泵和多路阀均为电比例控制。齿轮泵多路阀的内置式电子系统把阀芯位置信号即每片阀的所需流量告知*计算机,计算机根据这些数据以及油泵的转速计算出油泵的控制电流。油泵的角度按流量需求变化,提供所需要的流量。这样执行元件的功率需求与实际相匹配,柴油机的油耗降低。采用电比例控制的斜盘式油泵终将代替目前流行的A7VO55负荷传感斜轴泵泵车国产底盘的*将提高。几年前混凝土泵车还是进口底盘一统天下,现在国产底盘已崭露头角,星马、福田等更是以自有底盘作为主导产品。混凝土搅拌运输车底盘国产化之路值得借鉴。混凝土泵车与搅拌运输车相比,更具有采用国产底盘的优势。混凝土搅拌运输车以行驶为主,而混凝土泵车的工况与起重机更相似,行驶的时间少,驻地作业时间长。关键是要配置好的发动机和变速箱,而不必非要像国外制造商一样非使用品牌的底盘不可。对于国外公司来说,欧洲或日本的底盘是他们的“国产底盘”。而且,国外泵车厂家没有能力制造底盘,而我们的一些制造商自己就生产底盘,可以针对性的开发泵车底盘采用国产底盘的优点还在于可以针对性地配置合适的发动机。比如适合汽车行驶工况和工程机械工况的双特性曲线的电控发动机。目前国内泵车的发动机多数偏大。以37m泵车为例,使用290kW的发动机,无论对行驶或泵送工况都是富余甚至浪费的配置,这只要看看配置同样主油泵的车载泵或拖泵只有160kW左右的功率就可以理解。降低发动机配置造成的功率浪费在今天这个对油耗锱铢必较的年代具有重要的意义。上海鸿得利公司新开发的带独立发动机的37m泵车是一种有益的尝试。该机采用国产230kW的汽车底盘,泵送部分为180kW的工程机械发动机。泵送工作能耗大大降低。由于采用了带臂架泵的4联泵组,省去分动箱,整机成本并不高。据称,该泵车将在2008年的上海bauma展上亮相不过使用半挂车作为泵车底盘的创意,却属于长沙久润公司。早在2003年久润就开发出以半挂车作为底盘的44m泵车。采用195kW的沃尔沃发动机作为独立泵送用动力。半挂车带有液压行走功能,在工地上无需牵引车头便可作短距离的作业转移但由于存在安装空间和机重增加等原因,双发动机方案在大多数泵车上使用恐怕难以成为现实。国外某公司的大型泵车采用了全功率PTO的方案。与传统的经过变速箱和分动箱取力不同,油泵组直接从特制的全功率PTO上取力,避免了传统取力方式中传动系引起的功率损失,实际证明这种功率损失是非常可观的。用PTO方式,所有的油泵串接在一起,无需分动箱世界上混凝土机械只占工程机械销售额的3%,而在中国则占到10%左右。国内工程机械的两大*三一重工和中联重科,都是从制造混凝土泵起家,靠混凝土泵掘得*桶金而延伸到其他工程机械产品的,而且至今混凝土泵在公司业务中仍然占有举足轻重的地位。包括混凝土泵在内的混凝土机械在中国的蓬勃发展得益于中国良好而*的市场机遇,这种机遇和特点也将使中国在未来的混凝土机械市场保持*大国的地位考虑到产品质量不同,将额定压力降低 20%~30%使用。对于经常工作于较高压力下的齿轮泵,其工作压力应比泵的额定压力低1~2个压力级。石油化工设备常常是24小时连续运转,这时泵的工作压力应该取得比额定压力低得多,且工作转速也应该低于额定转速。如果高粘度齿轮泵的工作压力调整过高,则会使齿轮泵在超负荷下运行高粘度齿轮泵的支座或法兰与其驱动电机应采用共同的安装基础,基础、法兰或支座均需具有足够的刚度,以减小齿轮泵运转时产生的振动和噪声。电动机与齿轮泵须用弹性联轴器连接,同轴度小于0.1毫米,倾斜角不得大于1度。安装联轴器时不得用锤敲打,以免伤害齿轮泵的齿轮等零件。若用带轮、链轮等驱动时应设托架支承,以防主动齿轮轴承受径向力。紧固齿轮泵、电动机的地脚螺钉时,螺钉受力应均匀,连接可靠。用手转动联轴器时,应感觉到齿轮泵能够轻松地转动,没有卡紧等异常现象出现,然后才可以配管。高粘度齿轮泵的吸油管道内径应足够大,并避免狭窄通道或急剧拐弯、减少弯头,去除不必要的阀门、附件,尽可能地降低泵的安装高度,缩短吸油管道的长度,以减少压力损失。管接头等元件的密封要良好,以防止空气侵入,从而控制气穴与气蚀的发生在开始运转前,往齿轮泵的壳体内灌满待输送的液体,便于安全启动。若环境温度低于冰点,齿轮油泵应预先向泵内通入热蒸汽,进行预热处理,然后才可启动齿轮泵。齿轮泵的旋转方向要与进、出油口相符。齿轮泵若是*次运行,或长期闲置后再使用,在空载或小负荷情况下先跑合一小时左右。如果在跑合阶段预先觉察出异常温升、泄漏、振动和噪声时,应停机检查。止回阀与安全阀在齿轮泵的输出管路上安装一个止回阀。这样在检修泵及输出管道时,系统中的液体不会发生倒流。齿轮泵带负荷停车时,亦可防止泵倒转而在其输出管道内产生局部真空。应当注意,出口止回阀不能装反或出现卡死现象。高粘度齿轮泵的出口管路上还应当设置安全阀等保护装置,这样一旦泵的出口通道发生堵塞,就可以打开安全阀卸压。安全阀可以与泵体或泵盖铸成一体,也可以单独装配。对于需要正反转的高粘度齿轮泵,其进出口管路上均需设置安全阀。(河北春达工业泵制造有限公司)
 

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