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【摘 要】造槽机整机分散，液压系统采用独立单元设计，使其简化和模块化。外模单侧六支开模液压缸、内模底部单侧六支折叠液压缸、内模单侧十二支横移液压缸可实现同步伸缩，这是由结构件的刚度来实现的，也可进行单独调整，这是由控制阀来实现的。
【关键词】液压系统；液压缸；同步；安全
0.引言
DZ40/1600U型渡槽造槽机是由郑州新大方重工科技有限公司研发并制造的、用于国家南水北调中线跨越湍河工程的大型移动模架设备。它能够在预制好的槽墩上进行现浇注造槽，它所造出的U形渡槽长40米，重约1600吨，槽内腔宽9米，高7米，是目前世界上最大的U形渡槽。它的研制成功给项目施工提供了有力的支持！
1.整机介绍
1.外主梁 2.外模泵站 3.外模开启液压缸
4.外梁支腿 5.外模 6.外梁支承液压缸
图1.外模结构示意图
该造槽机的主要组成部件分为：内模系统、内主梁、外梁、外模系统等。该造槽机通过液压系统来实现的动作主要有：外模的开合、外主梁的整体升降、内模的侧模横移、内模的底模折叠、内主梁1-3号支腿的升降等。因整机机构分散，所以液压系统采用独立单元设计，系统简化和模块化，减少沿程损失和功率损耗，方便维修和搬运。该造槽机的液压系统包括：外模液压系统、内模液压系统、内梁支腿液压系统等。这些系统均为开式系统，动力源为电机驱动的手动变量柱塞泵，控制元件为电磁溢流阀、电磁换向阀、单向节流阀、液控单向阀等，执行元件为高压液压缸，液压系统的工作压力为25-28MPa。
2.外模液压系统介绍
如图1所示，外模整体呈U形，由底部的中缝分为两左右两侧，每侧的顶部通过销轴铰接到主梁上，两侧均可绕顶部销轴旋转实现外模的开合，旋转的动力来自于液压缸的推力或拉力作用在模板上。液压缸的力相对于销轴的力臂比较小，因此液压缸需要提供较大的力，较小的行程，有利于液压缸的压杆稳定。外模纵向长度接近40米，每侧外模由六支均布的液压缸来驱动。为了减短液压管路及沿途压力损失，且兼顾外梁四条支腿底端的四条支撑液压缸，外模共设置了四台泵站，每台泵站驱动三支相临的外模液压缸和一条支撑液压缸，这就是相互独立的四套外模液压系统。每套系统中的三支外模液压缸并联，油路自由串通，通过外模的自重和刚性来保证三支液压缸的同步伸缩。每套系统的管路中都加有节流阀，同侧两套系统六支液压缸的同步通过调节节流阀来实现，单侧外模整体有一定的弹性，模板的弹性变形允许了两套系统小范围的不同步，控制方式上也可实现一套系统动作而另一套不动作，从而微调模板两端的的开合量来消除模板的整体倾斜。每套系统的管路中还加有液压锁，用来实现外模在任何开启量时的锁定，同时为了保护液压缸和液压锁之间的管路，在每支液压缸的两个油口处安装了高压球阀，当外模液压缸动作到位后即关闭球阀。外模液压系统原理如图2所示。
1.空气滤清器 2. 柱塞泵 3. 电动机4.电磁溢流阀5.压力表
6.电磁换向阀9.支撑液压缸 10. 叠加式节流阀 11.液压锁
12. 高压球阀13.外模液压缸14.双向液压锁 15.回油过滤器
图2 外模液压系统原理图
外主梁有四条支腿，在施工过程中可实现整体升降，这个动作是由安装在四条支腿底端的四条支撑液压缸来实现的。四条支撑液压缸分别由四台外模泵站驱动，从泵站的控制上要求主梁同一端的两条支撑液压缸同时动作，以保证主梁整体稳定性。支撑液压缸上装有液压锁，以实现液压缸能在任意行程上锁定，液压锁和液压缸之间叠加有单向节流阀，采用回油节流，来控制液压缸缩回时的流量，使液压缸不会因为负载而缩回过快。液压缸上还设置了大吨位的机械锁紧螺母，在浇注渡槽时将机械螺母锁紧，由机械螺母来承受造槽机整机和混凝土槽身的重量，从而保护支撑液压缸，同时提高支撑的可靠性。
1.内模泵站 2.内主梁 3.侧模横移液压缸
4.内模侧模5.底模折叠液压缸 6.内模底模
图3.内模结构示意图
如图3所示，内模和外模一样，整体也呈U形，也是由底部的中缝分为两左右两侧，不同的是固定方式和动作形式。每侧内模可分为侧模和底模两部分，侧模通过横向套筒结构支承到内主梁的两侧，可顺着套筒进行横向移动，横移的动力来自液压缸的推力和拉力；底模通过销轴与侧模的下边缘相连，可绕销轴旋转实现向上折叠，折叠的动力来自液压缸的拉力。内模收拢时的动作顺序为：两侧底模向上旋转进行折叠，到位后两边侧模向内横移，实现内模的收拢；将以上动作顺序反过来即可实现内模的展开。内模的整体长度为40米左右，每侧底模的折叠由六支液压缸来拉动；由于侧模高度较大，每边侧模横移由上下两层液压缸来驱动，每层也有六支液压缸。内模共有底模折叠液压缸12支，侧模横移液压缸24支，相临的三支液压缸并联，由一片换向阀来控制，共有四片换向阀控制底模折叠液压缸、八片换向阀控制侧模横移液压缸。把内模分为前后两部分，每部分的18支液压缸由六片换向阀控制，将六片换向阀集成到同一台泵站上，这样就造成了内模液压系统的一个单元，整个内模的动作由两个单元来实现。底模折叠的控制管路中也加设了液压锁和节流阀，控制方式、调节同步的方法均和外模液压系统一样，不同点在于内模底模折叠中液压缸仅受拉力，所以液压锁可以用单向的，只锁定有杆腔即可。侧模横移的控制管路中加设了节流阀，其控制方式、调节同步的方法也和外模液压系统一样，内模液压系统原理如图4所示。
1.回油過滤器 2.空气滤清器 3.电机 4.柱塞泵5.电磁溢流阀
6.压力表 7.底模旋转液压缸 8.高压球阀 9.电磁换向阀
10.双向液压锁 11.叠加式节流阀 12.电磁换向阀
13.侧模横移液压缸
图4.内模液压系统原理图
3.内梁支腿液压系统介绍
内梁共有四条支腿，其作用是在不同施工步骤中交替支撑内梁，支腿在高度方向的伸缩是由液压缸来实现的，每条支腿上有一支或两支液压缸，液压缸上装有平衡阀，平衡阀能使液压缸在重载时比较平稳地收缩，也能将液压缸在任意行程上进行锁定。每条支腿上都有一台泵站来控制液压缸，泵站上的换向阀采取Y型中位机能，使液压缸不动作时，平衡阀的两油口均接回油箱，从而保证平衡阀的锁定性能。内梁支腿液压系统原理如图5所示。
1.空气滤清器 2.电机 3.柱塞泵4.电磁溢流阀 5.压力表
6. 电磁换向阀 7.内梁支腿液压缸 8.平衡阀
9.叠加式节流阀 10.回油过滤器
图5.内梁支腿液压系统原理图
4.结束语
目前，该设备已成功应用于南水北调水渠跨越湍河的造槽工地，顺利地完成了南水北调中线跨湍河渡槽工程的建设。该产品已于2013年10月24日申报了专利，名称为“一种用于U型水利渡槽施工的移动模架”，专利申请号为：发明专利201310501488.1，实用新型专利201320654875.4，目前处于受理阶段。
参考文献：
[1]刘仕平.液压与气压传动[M].郑州：黄河水利出版社.2003.2.
[2]路甬祥，胡大汯等.电液比例控制技术[M].北京：机械工业出版社.1988.
[3]雷天觉.新编液压工程手册[M] 北京：北京理工大学出版社 1998.
[4]林建亚，何存兴.液压元件[M] 北京：机械工业出版社 1998.
[5]许益民.电液比例控制系统分析与设计[M] 北京：机械工业出版社 2006.
【关键词】液压系统；液压缸；同步；安全
0.引言
DZ40/1600U型渡槽造槽机是由郑州新大方重工科技有限公司研发并制造的、用于国家南水北调中线跨越湍河工程的大型移动模架设备。它能够在预制好的槽墩上进行现浇注造槽，它所造出的U形渡槽长40米，重约1600吨，槽内腔宽9米，高7米，是目前世界上最大的U形渡槽。它的研制成功给项目施工提供了有力的支持！
1.整机介绍
1.外主梁 2.外模泵站 3.外模开启液压缸
4.外梁支腿 5.外模 6.外梁支承液压缸
图1.外模结构示意图
该造槽机的主要组成部件分为：内模系统、内主梁、外梁、外模系统等。该造槽机通过液压系统来实现的动作主要有：外模的开合、外主梁的整体升降、内模的侧模横移、内模的底模折叠、内主梁1-3号支腿的升降等。因整机机构分散，所以液压系统采用独立单元设计，系统简化和模块化，减少沿程损失和功率损耗，方便维修和搬运。该造槽机的液压系统包括：外模液压系统、内模液压系统、内梁支腿液压系统等。这些系统均为开式系统，动力源为电机驱动的手动变量柱塞泵，控制元件为电磁溢流阀、电磁换向阀、单向节流阀、液控单向阀等，执行元件为高压液压缸，液压系统的工作压力为25-28MPa。
2.外模液压系统介绍
如图1所示，外模整体呈U形，由底部的中缝分为两左右两侧，每侧的顶部通过销轴铰接到主梁上，两侧均可绕顶部销轴旋转实现外模的开合，旋转的动力来自于液压缸的推力或拉力作用在模板上。液压缸的力相对于销轴的力臂比较小，因此液压缸需要提供较大的力，较小的行程，有利于液压缸的压杆稳定。外模纵向长度接近40米，每侧外模由六支均布的液压缸来驱动。为了减短液压管路及沿途压力损失，且兼顾外梁四条支腿底端的四条支撑液压缸，外模共设置了四台泵站，每台泵站驱动三支相临的外模液压缸和一条支撑液压缸，这就是相互独立的四套外模液压系统。每套系统中的三支外模液压缸并联，油路自由串通，通过外模的自重和刚性来保证三支液压缸的同步伸缩。每套系统的管路中都加有节流阀，同侧两套系统六支液压缸的同步通过调节节流阀来实现，单侧外模整体有一定的弹性，模板的弹性变形允许了两套系统小范围的不同步，控制方式上也可实现一套系统动作而另一套不动作，从而微调模板两端的的开合量来消除模板的整体倾斜。每套系统的管路中还加有液压锁，用来实现外模在任何开启量时的锁定，同时为了保护液压缸和液压锁之间的管路，在每支液压缸的两个油口处安装了高压球阀，当外模液压缸动作到位后即关闭球阀。外模液压系统原理如图2所示。
1.空气滤清器 2. 柱塞泵 3. 电动机4.电磁溢流阀5.压力表
6.电磁换向阀9.支撑液压缸 10. 叠加式节流阀 11.液压锁
12. 高压球阀13.外模液压缸14.双向液压锁 15.回油过滤器
图2 外模液压系统原理图
外主梁有四条支腿，在施工过程中可实现整体升降，这个动作是由安装在四条支腿底端的四条支撑液压缸来实现的。四条支撑液压缸分别由四台外模泵站驱动，从泵站的控制上要求主梁同一端的两条支撑液压缸同时动作，以保证主梁整体稳定性。支撑液压缸上装有液压锁，以实现液压缸能在任意行程上锁定，液压锁和液压缸之间叠加有单向节流阀，采用回油节流，来控制液压缸缩回时的流量，使液压缸不会因为负载而缩回过快。液压缸上还设置了大吨位的机械锁紧螺母，在浇注渡槽时将机械螺母锁紧，由机械螺母来承受造槽机整机和混凝土槽身的重量，从而保护支撑液压缸，同时提高支撑的可靠性。
1.内模泵站 2.内主梁 3.侧模横移液压缸
4.内模侧模5.底模折叠液压缸 6.内模底模
图3.内模结构示意图
如图3所示，内模和外模一样，整体也呈U形，也是由底部的中缝分为两左右两侧，不同的是固定方式和动作形式。每侧内模可分为侧模和底模两部分，侧模通过横向套筒结构支承到内主梁的两侧，可顺着套筒进行横向移动，横移的动力来自液压缸的推力和拉力；底模通过销轴与侧模的下边缘相连，可绕销轴旋转实现向上折叠，折叠的动力来自液压缸的拉力。内模收拢时的动作顺序为：两侧底模向上旋转进行折叠，到位后两边侧模向内横移，实现内模的收拢；将以上动作顺序反过来即可实现内模的展开。内模的整体长度为40米左右，每侧底模的折叠由六支液压缸来拉动；由于侧模高度较大，每边侧模横移由上下两层液压缸来驱动，每层也有六支液压缸。内模共有底模折叠液压缸12支，侧模横移液压缸24支，相临的三支液压缸并联，由一片换向阀来控制，共有四片换向阀控制底模折叠液压缸、八片换向阀控制侧模横移液压缸。把内模分为前后两部分，每部分的18支液压缸由六片换向阀控制，将六片换向阀集成到同一台泵站上，这样就造成了内模液压系统的一个单元，整个内模的动作由两个单元来实现。底模折叠的控制管路中也加设了液压锁和节流阀，控制方式、调节同步的方法均和外模液压系统一样，不同点在于内模底模折叠中液压缸仅受拉力，所以液压锁可以用单向的，只锁定有杆腔即可。侧模横移的控制管路中加设了节流阀，其控制方式、调节同步的方法也和外模液压系统一样，内模液压系统原理如图4所示。
1.回油過滤器 2.空气滤清器 3.电机 4.柱塞泵5.电磁溢流阀
6.压力表 7.底模旋转液压缸 8.高压球阀 9.电磁换向阀
10.双向液压锁 11.叠加式节流阀 12.电磁换向阀
13.侧模横移液压缸
图4.内模液压系统原理图
3.内梁支腿液压系统介绍
内梁共有四条支腿，其作用是在不同施工步骤中交替支撑内梁，支腿在高度方向的伸缩是由液压缸来实现的，每条支腿上有一支或两支液压缸，液压缸上装有平衡阀，平衡阀能使液压缸在重载时比较平稳地收缩，也能将液压缸在任意行程上进行锁定。每条支腿上都有一台泵站来控制液压缸，泵站上的换向阀采取Y型中位机能，使液压缸不动作时，平衡阀的两油口均接回油箱，从而保证平衡阀的锁定性能。内梁支腿液压系统原理如图5所示。
1.空气滤清器 2.电机 3.柱塞泵4.电磁溢流阀 5.压力表
6. 电磁换向阀 7.内梁支腿液压缸 8.平衡阀
9.叠加式节流阀 10.回油过滤器
图5.内梁支腿液压系统原理图
4.结束语
目前，该设备已成功应用于南水北调水渠跨越湍河的造槽工地，顺利地完成了南水北调中线跨湍河渡槽工程的建设。该产品已于2013年10月24日申报了专利，名称为“一种用于U型水利渡槽施工的移动模架”，专利申请号为：发明专利201310501488.1，实用新型专利201320654875.4，目前处于受理阶段。
参考文献：
[1]刘仕平.液压与气压传动[M].郑州：黄河水利出版社.2003.2.
[2]路甬祥，胡大汯等.电液比例控制技术[M].北京：机械工业出版社.1988.
[3]雷天觉.新编液压工程手册[M] 北京：北京理工大学出版社 1998.
[4]林建亚，何存兴.液压元件[M] 北京：机械工业出版社 1998.
[5]许益民.电液比例控制系统分析与设计[M] 北京：机械工业出版社 2006.