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张拉千斤顶高压电动油泵结构方案的选择
发布时间:2022-10-07 04:50:03 来源:华体会app首页 作者:华体会app下载地址
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  罗洪波;覃日强;林若森 【摘 要】在建筑等工程领域中,需要张拉千斤顶给受拉构件中的钢筋施加预拉应力 来提高构件的刚度和强度.张拉千斤顶的动力由高压电动油泵提供.从能量转换效率、 工艺性可靠性等方面对四种高压电动油泵结构方案进行比较,确认叶片摆动油缸驱 动双偏心轮式径向变量柱塞泵方案综合性能较优,能满足千斤顶在施工过程中的低 压大流量和高压小流量工况变化要求,适合作为预应力施工机具高压电动油泵的设 计方案. 【期刊名称】《柳州职业技术学院学报》 【年(卷),期】2013(013)003 【总页数】4 页(P39-42) 【关键词】张拉千斤顶;高压柱塞泵;预应力;结构方案 【作 者】罗洪波;覃日强;林若森 【作者单位】柳州职业技术学院,广西 柳州 545006;柳州职业技术学院,广西 柳州 545006;柳州职业技术学院,广西 柳州 545006 【正文语种】中 文 【中图分类】TH211.1

  1 建筑工程领域对高压电动油泵的要求 在建筑等工程领域中,在工程结构构件承受外荷载之前,对受拉构件中的钢筋施加

  预拉应力,可提高构件的刚度和强度,推迟钢筋混凝土构件裂缝出现的时间,并增 加构件的耐久性,在同等强度和寿命条件下,可大大降低建设成本。 在预应力施工中,液压张拉千斤顶通常作为施加预应力的机具,这需要电动油泵 (小型液压站)为其提供动力。国内现有电动油泵采用定量泵通过节流阀的控制来 满足千斤顶低压大流量和高压小流量工况变化要求,能耗高,压力低,千斤顶比较 笨重;国外有低压大流量和高压小流量两级组合泵形式的电动油泵,但该泵因组成 环节多而易漏油,低压时的大流量不足,高压时的压力比较低。因此,合理设计 (高压)电动油泵,为液压张拉千斤顶提供 70MPa 以上的工作压力,使千斤顶在 加载能力不变的情况下,体积更小,重量更轻,以减轻作业人员的劳动强度并提高 工作效率,提高千斤顶对施工现场狭窄空间条件的适应能力,是我们面临的重要课 题。以下是设计高压电动油泵的结构方案的比较与选择。 2 高压电动油泵的结构方案 高压电动油泵要具备给预应力施工的张拉千斤顶提供 70MPa 以上的工作压力的能 力,并能快速地适应千斤顶低压大流量和高压小流量工况变化的要求。有可能满足 这些要求的高压电动油泵的四种结构方案如下: 2.1 轴向变量柱塞泵的结构方案 图 1 轴向变量柱塞泵结构示意图 轴向变量柱塞泵结构方案如图 1 所示,主要由斜盘 1、滑靴 2、柱塞 3、泵体 4 和 配油盘 5 等部分组成。在预应力施工中,当千斤顶从空载逐步过渡到加载状态时, 液压系统的压力将逐步升高,通过油泵自身的变量控制机构的控制,减少斜盘的倾 斜角度和柱塞的工作行程,使油泵的输出流量将逐步降低,保持系统压力在设定值 内,从而满足千斤顶的低压大流量和高压小流量的工况变化需求。 预应力施工千斤顶要求油泵最大流量达 6-9L/ min,最高压力达 70-80MPa,市 场上的轴向变量柱塞泵中,没有足够大流量、高压力的产品可供选用,需要在主流

  轴向变量柱塞泵结构的基础上,针对张拉千斤顶高压电动油泵的最大流量和最高压 力的要求进行专门的设计和定制。 这种方案是目前张拉千斤顶高压电动油泵所普遍采用的结构方案。 2.2 齿轮齿条摆动油缸驱动双偏心轮式径向变量柱塞泵方案 齿轮齿条摆动油缸驱动双偏心轮式径向变量柱塞泵,如图 2 所示,主要由油路接 头 1、油缸 2、齿条 3、内齿轮 4、柱塞及泵体 5、十字滑块联轴器 6、大偏心轮 7、 小偏心轮 8、连接环 9 和轴承座及机架 10 等部分组成,其中齿条为 45°斜齿和内 斜齿轮相互啮合。油缸活塞杆与齿条的连接可采用整体式,通过加大主轴的直径并 将齿条槽开通至左端,装入齿条后再嵌入镶块的方法解决装配问题。 当千斤顶进入加载状态时,系统油压升高,通过控制油路使油缸 2 的活塞带动齿 3 左移,使与齿条啮合的内齿轮 4 带动小偏心轮 9 转动,缩短柱塞的工作行程并降 低油泵的输出流量,保持系统压力在设定值内;液压系统在低压状态时,通过控制 油路使油缸 2 的活塞带动齿条 3 右移,使内齿轮带动小偏心轮 9 转动,增大柱塞 的工作行程并增加油泵的输出流量,满足液压系统的流量、压力变化要求。 图 2 齿轮齿条摆动油缸驱动双偏心轮式径向变量柱塞泵结构示意图 2.3 螺旋摆动油缸驱动双偏心轮式径向变量柱塞泵方案 螺旋摆动油缸驱动双偏心轮式径向变量柱塞泵,如图 3 所示,主要由油路接头 1、 螺旋摆动油缸 2、导向轴 3、柱塞及泵体 4、十字滑块联轴器 5、主轴 6、大偏心 轮 7、连接环 8、小偏心轮 9 和轴承座及机架 11 等部分组成。其中导向轴 3 与摆 动油缸的螺旋轴采用花键等形式周向固定,保证活塞移动时螺旋轴能够通过螺旋套 带动小偏心轮 9 转动,实现柱塞行程的调节使油泵的排量能根据工况的需要而变 化。 当千斤顶进入加载状态时,系统油压升高,通过控制油路使螺旋摆动油缸 2 的活 塞带动螺旋轴左移,使与螺旋轴啮合的螺旋套带动小偏心轮 9 转动,缩短柱塞的

  工作行程并降低油泵的输出流量,保持系统压力在设定值内;液压系统在低压状态 时,通入摆动控制油路压力降低,在弹簧的作用下活塞带动螺旋轴右移,使螺旋套 带动小偏心轮 9 转动,增大柱塞的工作行程并增加油泵的输出流量,满足液压系 统的流量、压力变化要求。 图 3 螺旋摆动油缸驱动双偏心轮式径向变量柱塞泵结构示意图 2.4 叶片摆动油缸驱动双偏心轮式径向变量柱塞泵方案 叶片摆动油缸驱动双偏心轮式径向变量柱塞泵,如图 4 所示,主要由油路接头 1、 轴承座 2、叶片式摆动油缸 3、柱塞及泵体 4、十字滑块联轴器 5、大偏心轮 6、 连接环 7 小偏心轮 8 等部分组成,其中叶片式摆动油缸为双缸同轴对称的结构, 两油缸的叶片对称分布,可保证摆动油缸的质量中心与轴心基本重合,减小油泵运 转时的振动。摆动油缸以牙嵌联轴器的方式驱动小偏心轮转动,与大偏心轮组合形 成所需要的偏心距,调节柱塞的工作行程。 图 4 叶片摆动油缸驱动双偏心轮式径向变量柱塞泵结构示意图 当千斤顶进入加载状态使系统油压升高时,通过控制油路使叶片摆动油缸 3 带动 小偏心轮 8 转动,缩短柱塞的工作行程并降低油泵的输出流量,保持系统压力在 设定值内;液压系统在低压状态时,通过控制油路使摆动油缸 3 带动小偏心轮 8 反转,增大柱塞的工作行程和油泵的输出流量。这种自身变量机构可自动调节油泵 的输出流量,快速适应千斤顶的低压大流量和高压小流量的工况变化要求。 叶片式摆动油缸的结构原理如图 5 所示,由叶片 1、缸体 2、主轴 3、空心轴 4 和 分隔板 5 等组成,当液压系统的油压稳定时,P1=P2,叶片处于相对静止状态, 当液压系统油压因流量变化升高或降低时,通过油缸控制回路的处理,向摆动油缸 内腔一侧加压,使压力 P1 或 P2 提高,推动叶片 1 转动并通过空心轴 4 带动偏心 机构的小偏心轮转动。 图 5 叶片摆动油缸结构原理图

  3 高压电动油泵变量结构方案的特点比较 以上四种的高压电动油泵变量结构方案, 具有各自的优缺点,现从能量效率、结构可行性两个方面对四种方案进行分析,如 表 1 所示: 表 1 高压电动油泵方案的能量效率比较 可见,除第一种方案外,其余方案都满足能量转换效率高的要求。 表 2 高压电动油泵方案的工艺性和可靠性比较 从工作的可靠性分析比较可知,在四种方案中只有第四种方案比较适合作为高压电 动油泵的设计方案。 4 结论 通过以上比较可知,叶片摆动油缸驱动双偏心轮式径向变量柱塞泵方案具有组成环 节少,结构简单,体积小,无动间隙密封结构,输出压力可达 70MPa 以上,能满 足建筑工程等行业预应力施工的千斤顶小型化、轻量化要求。同时,这种变量泵没 有配油盘、滑靴等大受力、大面积滑动摩擦副的新型径向变量柱塞泵,能量转换效 率高、泵体发热量低。适合作为预应力施工机具的高压自变量电动油泵设计的方案。 参考文献: [1]袁柳樱,等.斜盘式轴向柱塞泵磨损与润滑分析[J].北京工商大学学报:自然科学版, 2006,(05):24-27. [2]徐绳武.轴向柱塞泵和马达的发展动向[J].液压气动与密封,2003,(08):10-15. [3]张力,等.斜盘式轴向柱塞泵摩擦副分析[J].机床与液压,2007,(06):120-122. [4]徐绳武.PCY 恒压变量泵的改进和发展[J].液压气动与密封,2005,(01):6-9. [5]周天悦,等.恒压式径向柱塞泵定子的振动特性分析[J].振动与冲击,2009, (07):162-165,220. [6]覃日强,林若森,刘光浩,等.双偏心轮式超高压自变量径向柱塞泵的设计[J].机

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