浅析水泥混凝土
摊铺机振动棒系统作者:蔡恒意 陈龙
摘要：振动棒系统的作用是对物料进行振实，保证一定的密实度。振动棒由单独的液压系统控制，振动频率可调，深度位置可调。文章叙述了滑模式水泥混凝土摊铺机振动棒系统的构造和特点，对振动棒系统常见损坏原因及其日常维护进行了分析。
关键词：摊铺机；振动棒；液压平行连杆机构；水泥混凝土
振动棒由于采用液压传动，因此可实现无级调频。此点是非常重要的，因为对不同性质的混凝土（如坍落度不同），使混凝土充分液化的最佳振动频率也不同。因为材料、级配、水灰比、坍落度及设计上的要求是经常变化的，因此也要求振动频率可调，以达到最佳效果，使混凝土在最短时间内即达到充分液化状态。振动器最高频率为10000次/min。为便于使用，振动棒除设总开关用来控制振动和停止振动外，每个振动器还设有手动旋钮开关，盖上标有数字0-11，每档相差1000次/min，顺时针转是由最大到最小，逆时针转是由最小到最大。实践证明，振动棒频率偏高为好，最低也不能低于7000次/min。
一、振动棒的结构及特点
在大型滑模水泥混凝土摊铺机上，一个最重要的工作装置是振动棒，在摊铺时起振捣和提浆作用。振动棒安装在可升降的振动梁上，每隔一定距离均匀布置，由于其外型设计成“L”型，在摊铺施工时，可在较低坍落度的混凝土中由摊铺机拖动前进。按动力驱动方式，振动棒有液压式和电动式。由于液压式振动棒具有较高的振动频率和较大激振力，广泛使用在各种型号的水泥混凝土摊铺设备上。
液压振动棒的外部构件包括外壳、油管及油管保护套管，内部则由液压马达、轴承和偏心块组成。其中偏心块和轴承安装在头部，起激振作用，驱动马达安装在尾部，外壳的头部与尾部通过螺纹联接在一起。为适应不同路拱的施工需要，摊铺机振动器装置设计成振动棒可整体垂直升降，也可单独左边、右边及中间段的升降，由操作者操作液压平行连杆机构来实现。
二、振动棒机械系统
（一）液压平行连杆机构
液压平行连杆机构固定于成形盘上，油缸的油来自于中央组合阀。当油缸伸出时，支撑上臂和支撑下臂绕其轴向下转动，从而带动支架向下移动，由夹板夹住的支撑横梁也向下方移动。当油缸回缩时，支撑上臂和支撑下臂绕其轴向上转动，从而带动支架向上移动由夹板夹住的支撑横梁向上方移动。
因该摊铺机是由液压驱动，可无级调速，所以操作者可根据施工需要，把悬挂振动捧的支撑横梁首先调定到某一合适的位置，然后再具体控制振动棒的工作。
（二）支撑横梁
悬挂振动棒的支撑横梁有三根，每根支撑横梁的升降均可由操作者在操纵台上单独进行控制。
（三）振动棒
每根振动棒均有一个单独的油路，且每根振动棒上面都安装有一个独立的液压马达，靠其输出的动力来单独控制振动频率，因此均可实现单独调频。
三、振动棒系统液压元件
振动棒液压系统由振动泵、振动增压泵、振动压力歧管、流量控制阀、液压油冷却器、回油冷却歧管、控制阀及邮箱组成。
振动泵位于变速箱输出部分的前下方；振动增压泵位于变速箱输出部分后下方的末端（变速箱输出部分的后下方共有三个泵串联在一起，分别为：辅助泵、捣实泵和振动增压泵）；振动压力歧管位于机器的前半部，紧贴着伸缩套；流量控制阀分为三个部分，分别位于机器的左、中、右方；液压油冷却器位于发动机的左端；回油冷却歧管位于机器的后中部，和后面的伸缩套接在一起。
（一）振动泵
该泵为压力补偿、变量轴向柱塞泵，泵的斜盘只可以往一个方向偏转，也就是泵只能往一个方向泵油。
振动泵具有压力补偿性能，泵斜盘的倾角由压力补偿器控制。在受载的情况下，压力补偿器调整泵的输出供给系统最大的流量，直到系统的压力超过了压力补偿器预先设置的压力，然后压力补偿器再调整泵的输出量，满足保持出口压力恒定时的系统容量需要。若系统不再需要流量时，则可保持系统具有一定背压。
（二）振动增压泵
振动增压泵是一个齿轮泵，与捣实泵、辅助泵串联安装。齿轮液压泵为定量泵，结构简单紧凑，成本低，工作可靠，使用维修方便，自吸性能好，滤清精度要求不高。但齿轮泵也存在以下问题：流量脉冲大，存在因油现象，径向力不平衡，轴向泄漏大。
（三）卸荷阀
卸荷阀是一个两位四通单作用电磁阀。当发动机转动时，振动泵将产生压力，压力在发动机启动时会带来附加的载荷。为了避免这种情况，卸荷阀通过电路和启动电路连接。若启动电路通电，卸荷阀起作用，振动泵的输出油卸到液压油冷却器和回油歧管，防止了带载启动。
（四）回油冷却器
此回油冷却器由振动系统和捣实系统共用。液压系统在工作过程中会不断产生热量，这些热量大都转化为油液的内能而使油温升高，最后随着油液带回油箱。如果油箱的散热面积不够，依靠自然散热已达不到热平衡的要求，油温就会不断上升。当油温过高时，会引起油液变质。产生油泥渣而使油液杂质增加，并使油粘性和润滑性降低，使密封装置迅速老化变质，丧失密封性能从而缩短液压元件的寿命，同时使泄漏增加，严重时还会引起液压元件和工作机构的热变形。因此，在自然冷却达不到热平衡时、必须采用强制冷却的方法，即：使用冷却器来维持平衡状态。
冷却器的要求：在保证散热面积足够大，散热效率高和压力损失小等前提下，要求结构紧凑、坚固，体积小，质量小，最好有自动控温装置以保证油温控制的精确性。
冷却器并联有一单向阀对冷却器起保护作用。当冷却器堵塞时，单向阀会打开；当不需要冷却器时，也可将单向阀打开使液压油直接经单向阀而流回油箱。
四、振动棒的常见损坏及原因
振动棒的常见损坏一般是偏心块外壳磨损。磨损的快慢与混凝土的配合比有关。磨损到一定的极限后，如不更换而继续使用，则会突然破裂，其破裂往往在施工中发生，破裂后水泥浆进入偏心块内腔，常常造成振动棒内部部件如轴承、马达等破坏。
由于摊铺机工作环境的恶劣或机手操作不规范，会造成振动棒产生早期破坏，主要有以下几种：
（一）油管破裂
振动棒安装不牢固，油管与其它构件摩擦、碰撞频繁是油管破裂的主要原因。
（二）轴承破坏
由于混凝土中含有较大的粗骨料，振动棒与混凝土中粗骨料产生强烈撞击，会造成振动外壳和轴承被击裂。
（三）摊铺机振动腔中料位过低
部分振动棒离开水泥混凝土路面，在没有阻尼的情况下高速空转且时间较长，振动棒无法及时散热，易被烧坏。
振动棒是水泥混凝土摊铺机的关键部件，它的工作状态良好与否直接关系到混凝土质量的好坏。它的工作频率为6000～11000r/min。施工过程中，有时发现有的振动棒振动无力，调整频率旋钮也无济于事，这时应更换或维修损坏的振动棒。旋下已损坏振动棒的离心器壳体，抽出离心器，我们会看到：有的离心器两端的轴承已被烧坏，但是还能够转动；有的振动马达输出轴的支承轴承已损坏；有的因密封圈破损而漏油。
一般情况是空载起振良好，但工作十几分钟甚至更长时间后，振动棒停止振动。拆开液压马达会发现马达从动齿轮轴的连接叉已断裂，或是连接马达与偏心器的连接轴内的钢丝轴断裂，致使振动棒不能工作。对于这种情况，排除方法是先检查马达壳体是否损坏，若没有可更换齿轮副、密封圈，重新装上钢丝轴，更换所有的轴承，装配好再使用。
五、结语
要提高振动棒的使用寿命，除了正确操作和使用，避免振动棒不正常损坏之外，还要定期检测，合理更换外壳，做到预期维修和更换振动棒。要避免振动棒空转时间过长，同时也不能在未有完全振捣提浆过的水泥混凝土中强行拖动振动棒。为了避免振动棒在较干硬的混凝土中工作，应尽量避免摊铺前水泥混凝土被车辆碾压，最好采用布料机进行布料，采用装载机或挖土机布料均会造成混凝土在摊铺前被轮胎或履带碾压，加快振动棒的磨损。
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