臂架液压系统是混凝土泵车的重要组成部分,用于输送混凝土和布料,目前存在压损过大的问题。借助AMESim与Simcenter 3D Montion软件建立62 m泵车臂架虚拟样机模型,经实验验证该虚拟样机与实际系统具有90%以上的契合度。利用臂架虚拟样机研究系统的动态特性,揭示系统的压力分布,分析系统压损过高的原因,可知主要压力损失集中在平衡阀与长液压管路,提出3种降低压损的方案。以臂架管路通径优化为例,进行仿真分析与优化,并通过实验验证了管路通径优化效果。由仿真和实验结果可知:五臂倒钩收回工况下,将臂架长管路通径由8 mm增大至10 mm,可使小腔侧管路压力损失降低50%,大腔侧管路压力损失降低60%,可有效降低系统压力。

由于缺乏针对混凝土泵车泵送系统的泵送和摆动环节进行联合分析,导致泵送系统的泵送单元与摆动单元之间换向逻辑不明确,为此,对泵送系统的动态特性与运行规律进行了研究。首先,阐明了液控式混凝土泵送系统的结构及工作原理,根据实测数据建立了泵送系统的高精度仿真模型,并对该仿真模型进行了验证;然后,基于仿真模型分别对泵送单元与摆动单元的运行规律开展了研究;最后,对泵送系统的换向时序进行了详细分析,绘制了信号阀摆阀摆缸主阀主缸的换向时序图。研究结果表明:混凝土泵车泵送系统的泵送和摆动两动作存在有顺序性、耦合性和循环性;该结果揭示了泵送系统的运行规律,可为混凝土泵送系统的设计和结构优化提供技术参考。

摆动系统是混凝土泵的关键部件,用于实现泵料和吸料的切换。通过分析摆动系统的液压结构和工作原理,建立摆缸缓冲数学模型,分析缓冲腔压力冲击的影响因素。基于AMESim平台建立摆动系统的仿真模型,分析摆动系统的运动特性,得到蓄能器体积、摆缸缓冲结构对摆动性能的影响规律。优化摆动系统的参数,使换向时间由190 ms缩短到160 ms,同时摆动冲击并未明显增加,满足快速摆动的要求。为混凝土泵摆动系统的设计和优化提供了仿真平台和理论依据。