淺析水泥混凝土攤鋪機(jī)振動棒系統(tǒng)

蔡恒意 陳 龍

摘要:振動棒系統(tǒng)的作用是對物料進(jìn)行振實,保證一定的密實度。振動棒由單獨(dú)的液壓系統(tǒng)控制,振動頻率可調(diào),深度位置可調(diào)。文章敘述了滑模式水泥混凝土攤鋪機(jī)振動棒系統(tǒng)的構(gòu)造和特點(diǎn),對振動棒系統(tǒng)常見損壞原因及其日常維護(hù)進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞:攤鋪機(jī);振動棒;液壓平行連桿機(jī)構(gòu);水泥混凝土

中圖分類號:TF123文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1009-2374(2009)22-0161-02

振動棒由于采用液壓傳動,因此可實現(xiàn)無級調(diào)頻。此點(diǎn)是非常重要的,因為對不同性質(zhì)的混凝土(如坍落度不同),使混凝土充分液化的最佳振動頻率也不同。因為材料、級配、水灰比、坍落度及設(shè)計上的要求是經(jīng)常變化的,因此也要求振動頻率可調(diào),以達(dá)到最佳效果,使混凝土在最短時間內(nèi)即達(dá)到充分液化狀態(tài)。振動器最高頻率為10000次/min。為便于使用,振動棒除設(shè)總開關(guān)用來控制振動和停止振動外,每個振動器還設(shè)有手動旋鈕開關(guān),蓋上標(biāo)有數(shù)字0~11,每檔相差1000次/min,順時針轉(zhuǎn)是由最大到最小,逆時針轉(zhuǎn)是由最小到最大。實踐證明,振動棒頻率偏高為好,最低也不能低于7000次/min。

一、振動棒的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)

在大型滑模水泥混凝土攤鋪機(jī)上,一個最重要的工作裝置是振動棒,在攤鋪時起振搗和提漿作用。振動棒安裝在可升降的振動梁上,每隔一定距離均勻布置,由于其外型設(shè)計成“L”型,在攤鋪施工時,可在較低坍落度的混凝土中由攤鋪機(jī)拖動前進(jìn)。按動力驅(qū)動方式,振動棒有液壓式和電動式。由于液壓式振動棒具有較高的振動頻率和較大激振力,廣泛使用在各種型號的水泥混凝土攤鋪設(shè)備上。

液壓振動棒的外部構(gòu)件包括外殼、油管及油管保護(hù)套管,內(nèi)部則由液壓馬達(dá)、軸承和偏心塊組成。其中偏心塊和軸承安裝在頭部,起激振作用,驅(qū)動馬達(dá)安裝在尾部,外殼的頭部與尾部通過螺紋聯(lián)接在一起。為適應(yīng)不同路拱的施工需要,攤鋪機(jī)振動器裝置設(shè)計成振動棒可整體垂直升降,也可單獨(dú)左邊、右邊及中間段的升降,由操作者操作液壓平行連桿機(jī)構(gòu)來實現(xiàn)。

二、振動棒機(jī)械系統(tǒng)

(一)液壓平行連桿機(jī)構(gòu)

液壓平行連桿機(jī)構(gòu)固定于成形盤上,油缸的油來自于中央組合閥。當(dāng)油缸伸出時,支撐上臂和支撐下臂繞其軸向下轉(zhuǎn)動,從而帶動支架向下移動,由夾板夾住的支撐橫梁也向下方移動。當(dāng)油缸回縮時,支撐上臂和支撐下臂繞其軸向上轉(zhuǎn)動,從而帶動支架向上移動由夾板夾住的支撐橫梁向上方移動。

因該攤鋪機(jī)是由液壓驅(qū)動,可無級調(diào)速,所以操作者可根據(jù)施工需要,把懸掛振動捧的支撐橫梁首先調(diào)定到某一合適的位置,然后再具體控制振動棒的工作。

(二)支撐橫梁

懸掛振動棒的支撐橫梁有三根,每根支撐橫梁的升降均可由操作者在操縱臺上單獨(dú)進(jìn)行控制。

(三)振動棒

每根振動棒均有一個單獨(dú)的油路,且每根振動棒上面都安裝有一個獨(dú)立的液壓馬達(dá),靠其輸出的動力來單獨(dú)控制振動頻率,因此均可實現(xiàn)單獨(dú)調(diào)頻。

三、振動棒系統(tǒng)液壓元件

振動棒液壓系統(tǒng)由振動泵、振動增壓泵、振動壓力歧管、流量控制閥、液壓油冷卻器、回油冷卻歧管、控制閥及郵箱組成。

振動泵位于變速箱輸出部分的前下方;振動增壓泵位于變速箱輸出部分后下方的末端(變速箱輸出部分的后下方共有三個泵串聯(lián)在一起,分別為:輔助泵、搗實泵和振動增壓泵);振動壓力歧管位于機(jī)器的前半部,緊貼著伸縮套;流量控制閥分為三個部分,分別位于機(jī)器的左、中、右方;液壓油冷卻器位于發(fā)動機(jī)的左端;回油冷卻歧管位于機(jī)器的后中部,和后面的伸縮套接在一起。

(一)振動泵

該泵為壓力補(bǔ)償、變量軸向柱塞泵,泵的斜盤只可以往一個方向偏轉(zhuǎn),也就是泵只能往一個方向泵油。

振動泵具有壓力補(bǔ)償性能,泵斜盤的傾角由壓力補(bǔ)償器控制。在受載的情況下,壓力補(bǔ)償器調(diào)整泵的輸出供給系統(tǒng)最大的流量,直到系統(tǒng)的壓力超過了壓力補(bǔ)償器預(yù)先設(shè)置的壓力,然后壓力補(bǔ)償器再調(diào)整泵的輸出量,滿足保持出口壓力恒定時的系統(tǒng)容量需要。若系統(tǒng)不再需要流量時,則可保持系統(tǒng)具有一定背壓。

(二)振動增壓泵

振動增壓泵是一個齒輪泵,與搗實泵、輔助泵串聯(lián)安裝。齒輪液壓泵為定量泵,結(jié)構(gòu)簡單緊湊,成本低,工作可靠,使用維修方便,自吸性能好,濾清精度要求不高。但齒輪泵也存在以下問題:流量脈沖大,存在因油現(xiàn)象,徑向力不平衡,軸向泄漏大。

(三)卸荷閥

卸荷閥是一個兩位四通單作用電磁閥。當(dāng)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)動時,振動泵將產(chǎn)生壓力,壓力在發(fā)動機(jī)啟動時會帶來附加的載荷。為了避免這種情況,卸荷閥通過電路和啟動電路連接。若啟動電路通電,卸荷閥起作用,振動泵的輸出油卸到液壓油冷卻器和回油歧管,防止了帶載啟動。

(四)回油冷卻器

此回油冷卻器由振動系統(tǒng)和搗實系統(tǒng)共用。液壓系統(tǒng)在工作過程中會不斷產(chǎn)生熱量,這些熱量大都轉(zhuǎn)化為油液的內(nèi)能而使油溫升高,最后隨著油液帶回油箱。如果油箱的散熱面積不夠,依靠自然散熱已達(dá)不到熱平衡的要求,油溫就會不斷上升。當(dāng)油溫過高時,會引起油液變質(zhì)。產(chǎn)生油泥渣而使油液雜質(zhì)增加,并使油粘性和潤滑性降低,使密封裝置迅速老化變質(zhì),喪失密封性能從而縮短液壓元件的壽命,同時使泄漏增加,嚴(yán)重時還會引起液壓元件和工作機(jī)構(gòu)的熱變形。因此,在自然冷卻達(dá)不到熱平衡時、必須采用強(qiáng)制冷卻的方法,即:使用冷卻器來維持平衡狀態(tài)。

冷卻器的要求:在保證散熱面積足夠大,散熱效率高和壓力損失小等前提下,要求結(jié)構(gòu)緊湊、堅固,體積小,質(zhì)量小,最好有自動控溫裝置以保證油溫控制的精確性。

冷卻器并聯(lián)有一單向閥對冷卻器起保護(hù)作用。當(dāng)冷卻器堵塞時,單向閥會打開;當(dāng)不需要冷卻器時,也可將單向閥打開使液壓油直接經(jīng)單向閥而流回油箱。

四、振動棒的常見損壞及原因

振動棒的常見損壞一般是偏心塊外殼磨損。磨損的快慢與混凝土的配合比有關(guān)。磨損到一定的極限后,如不更換而繼續(xù)使用,則會突然破裂,其破裂往往在施工中發(fā)生,破裂后水泥漿進(jìn)入偏心塊內(nèi)腔,常常造成振動棒內(nèi)部部件如軸承、馬達(dá)等破壞。

由于攤鋪機(jī)工作環(huán)境的惡劣或機(jī)手操作不規(guī)范,會造成振動棒產(chǎn)生早期破壞,主要有以下幾種:

(一)油管破裂

振動棒安裝不牢固,油管與其它構(gòu)件摩擦、碰撞頻繁是油管破裂的主要原因。

(二)軸承破壞

由于混凝土中含有較大的粗骨料,振動棒與混凝土中粗骨料產(chǎn)生強(qiáng)烈撞擊,會造成振動外殼和軸承被擊裂。

(三)攤鋪機(jī)振動腔中料位過低

部分振動棒離開水泥混凝土路面,在沒有阻尼的情況下高速空轉(zhuǎn)且時間較長,振動棒無法及時散熱,易被燒壞。

振動棒是水泥混凝土攤鋪機(jī)的關(guān)鍵部件,它的工作狀態(tài)良好與否直接關(guān)系到混凝土質(zhì)量的好壞。它的工作頻率為6000～11000r/min。施工過程中,有時發(fā)現(xiàn)有的振動棒振動無力,調(diào)整頻率旋鈕也無濟(jì)于事,這時應(yīng)更換或維修損壞的振動棒。旋下已損壞振動棒的離心器殼體,抽出離心器,我們會看到:有的離心器兩端的軸承已被燒壞,但是還能夠轉(zhuǎn)動;有的振動馬達(dá)輸出軸的支承軸承已損壞;有的因密封圈破損而漏油。

一般情況是空載起振良好,但工作十幾分鐘甚至更長時間后,振動棒停止振動。拆開液壓馬達(dá)會發(fā)現(xiàn)馬達(dá)從動齒輪軸的連接叉已斷裂,或是連接馬達(dá)與偏心器的連接軸內(nèi)的鋼絲軸斷裂,致使振動棒不能工作。對于這種情況,排除方法是先檢查馬達(dá)殼體是否損壞,若沒有可更換齒輪副、密封圈,重新裝上鋼絲軸,更換所有的軸承,裝配好再使用。

五、結(jié)語

要提高振動棒的使用壽命,除了正確操作和使用,避免振動棒不正常損壞之外,還要定期檢測,合理更換外殼,做到預(yù)期維修和更換振動棒。要避免振動棒空轉(zhuǎn)時間過長,同時也不能在未有完全振搗提漿過的水泥混凝土中強(qiáng)行拖動振動棒。為了避免振動棒在較干硬的混凝土中工作,應(yīng)盡量避免攤鋪前水泥混凝土被車輛碾壓,最好采用布料機(jī)進(jìn)行布料,采用裝載機(jī)或挖土機(jī)布料均會造成混凝土在攤鋪前被輪胎或履帶碾壓,加快振動棒的磨損。

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