攪拌設(shè)備液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的探討

1、攪拌設(shè)備液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的探討 攪拌設(shè)備是生產(chǎn)混凝土的必需設(shè)備，其功能是將不同組分和配合比的材料混合均勻。當(dāng)今國(guó)內(nèi)外的混凝土攪拌設(shè)備都能在計(jì)算機(jī)的控制下實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)，但其投料順序、攪拌機(jī)作業(yè)參數(shù)、攪拌時(shí)間卻都是相同的，還沒(méi)有感知和適應(yīng)工況變化的能力。 隨著知識(shí)經(jīng)濟(jì)的到來(lái)，高新技術(shù)己經(jīng)成為各國(guó)爭(zhēng)奪的焦點(diǎn)，現(xiàn)代工程機(jī)械正成為機(jī)、電、液、信一體化的高端產(chǎn)品，智能化工程機(jī)械己成為國(guó)內(nèi)外工程機(jī)械的發(fā)展趨勢(shì)。智能化攪拌設(shè)備就是要實(shí)現(xiàn)攪拌過(guò)程的智能控制和計(jì)算機(jī)管理，使其能根據(jù)不同材料及配合比，對(duì)各攪拌參數(shù)進(jìn)行集成優(yōu)化與控制，以保證攪拌質(zhì)量和效率最好。而攪拌設(shè)備的機(jī)、電、液一體化是實(shí)現(xiàn)智能化的必要條件之一。目前

2、攪拌設(shè)備的攪拌主機(jī)一般都采用機(jī)械傳動(dòng)，不便實(shí)現(xiàn)頻繁的無(wú)級(jí)變速及其控制，應(yīng)該將其改成液壓傳動(dòng)。本文就是針對(duì)攪拌設(shè)備的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)方案進(jìn)行一些有益的探討。 1、攪拌設(shè)備工作特點(diǎn)分析 眾所周知，混凝土攪拌是混合料與攪拌裝置相互作用的過(guò)程。攪拌軸轉(zhuǎn)速作為一個(gè)重要的作業(yè)參數(shù)，不僅關(guān)系到攪拌機(jī)的生產(chǎn)效率，而且關(guān)系到攪拌質(zhì)量，保證不出現(xiàn)混合料離析等現(xiàn)象。顯然，材料不同，攪拌速度必然不同。如水泥混凝土攪拌機(jī)攪拌砂漿，速度為攪拌水泥混凝土?xí)r的3-4倍；攪拌水泥漿時(shí)，為4-5倍。一方面是這些材料粒徑較均勻，不存在嚴(yán)重的離析現(xiàn)象；另一方面是高速攪拌可明顯消除水泥聚團(tuán)現(xiàn)象，并提高生產(chǎn)率。而且，由于混合料的性質(zhì)和狀態(tài)在

3、攪拌過(guò)程中的不斷變化，所以嚴(yán)格地說(shuō)，即使在同一材料的攪拌過(guò)程中，攪拌速度也應(yīng)該是不相同的。如攪拌水泥混凝土?xí)r，剛開(kāi)始由于干拌阻力大、磨損大，速度就不可能太高；隨著攪拌過(guò)程的深入，水泥漿均勻地分布在集料中間，水化反應(yīng)逐漸充分，水泥混凝土由“生”變“熟”，各組分間摩擦系數(shù)和粘性降低，材料離析的趨勢(shì)增加，攪拌速度就應(yīng)適當(dāng)降低。此外，混凝土生產(chǎn)中使用的“二次”法攪拌施工工藝，預(yù)拌水泥砂漿法和預(yù)拌水泥凈漿法，就是通過(guò)不同的攪拌軸攪拌速度對(duì)分次投入攪拌設(shè)備的物料進(jìn)行攪拌的。而目前攪拌設(shè)備采用的電機(jī)一減速器傳動(dòng)系統(tǒng)，攪拌速度是相對(duì)固定的，不能自動(dòng)調(diào)速。 此外，若希望攪拌機(jī)恒功率工作，降低動(dòng)力配置及部件的幾何

4、尺寸，也只有通過(guò)變速控制才能實(shí)現(xiàn)。而且攪拌設(shè)備的工作機(jī)構(gòu)速度低，所需輸出的扭矩或力很大，作業(yè)環(huán)境惡劣，工作質(zhì)量要求高，不僅要求傳動(dòng)系統(tǒng)及工作裝置可靠性要好，而且適應(yīng)性要強(qiáng)，便于自動(dòng)控制，而液壓傳動(dòng)能較好地適應(yīng)各種工作要求，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，并且比機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)單。因此，攪拌設(shè)備的攪拌主機(jī)采用液壓傳動(dòng)系統(tǒng)是合理的。 2 、液壓傳動(dòng)系統(tǒng)方案分析 傳統(tǒng)的液壓調(diào)速方式，概括起來(lái)，一般可以分為節(jié)流調(diào)速回路和容積調(diào)速回路，這2種調(diào)速回路特性見(jiàn)表1。 表1 2種調(diào)速回路特性比較對(duì)于攪拌設(shè)備的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)，在選擇這兩種調(diào)速回路時(shí)應(yīng)主要考慮以下因素。 （1）負(fù)載力、調(diào)速范圍、負(fù)載特性和低速穩(wěn)

5、定性 容積調(diào)速回路中的變量泵一定量馬達(dá)容積調(diào)速回路可以較好地滿(mǎn)足這些要求。這是因?yàn)椋涸诨炷恋臄嚢柽^(guò)程中，攪拌葉片頂端與拌筒襯板間易出現(xiàn)卡料現(xiàn)象，此時(shí)負(fù)載變化很大，調(diào)定變量泵的排量后，由于馬達(dá)的進(jìn)出口壓力值和排量所決定的馬達(dá)輸出扭矩是恒定值，不足以滿(mǎn)足其負(fù)載變化的要求，進(jìn)入馬達(dá)的流量發(fā)生變化，使得馬達(dá)轉(zhuǎn)速相應(yīng)發(fā)生變化，實(shí)現(xiàn)了無(wú)級(jí)調(diào)速，防止了攪拌過(guò)程中出現(xiàn)的離析現(xiàn)象。如采用二次投料法需要2種不同的攪拌速度，可以通過(guò)改變變量泵的排量達(dá)到所需的調(diào)速范圍；攪拌過(guò)程中不需要穩(wěn)定低速的運(yùn)動(dòng)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，功率在23 kW以下的液壓系統(tǒng)宜采用節(jié)流調(diào)速；功率在35kW之間，則節(jié)流調(diào)速、容積調(diào)速均可適用；功率在5 k

6、W以上時(shí)，宜選用容積調(diào)速。而目前常用的攪拌設(shè)備，2立方米主機(jī)工作功率為2×37kW，3 立方米主機(jī)I作功率為2×55 kW。 （2）工作條件的要求 攪拌設(shè)備應(yīng)選擇效率高、發(fā)熱較小的容積調(diào)速，而不宜采用效率低、發(fā)熱量大的節(jié)流調(diào)速回路。 （3）經(jīng)濟(jì)性要求 節(jié)流調(diào)速回路雖有成本較低的特點(diǎn)，但功率消耗大、效率低。有時(shí)從整個(gè)系統(tǒng)所用元件的數(shù)量和節(jié)省功率的觀點(diǎn)分析還不如采用容積調(diào)速更經(jīng)濟(jì)。 綜上所述，攪拌設(shè)備宜采用容積調(diào)速回路中的變量泵-定量馬達(dá)容積調(diào)速回路，該系統(tǒng)原理如圖1所示。圖1 液壓傳動(dòng)系統(tǒng)原理 在正常工作時(shí)，變量泵在電動(dòng)機(jī)M的驅(qū)動(dòng)下以恒定的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，通過(guò)改變變量泵的

7、排量來(lái)控制液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)速和方向。補(bǔ)油系統(tǒng)是一個(gè)小流量的恒壓源，補(bǔ)油泵的壓力由補(bǔ)油溢流閥調(diào)定。補(bǔ)油泵通過(guò)單向閥向低壓管道補(bǔ)油，用以補(bǔ)償液壓泵和液壓馬達(dá)的泄漏，并保證低壓管道有一個(gè)恒定的壓力值，以防止出現(xiàn)氣穴現(xiàn)象和空氣滲入系統(tǒng)，同時(shí)也能幫助系統(tǒng)散熱。為了保證液壓元件不受壓力沖擊的損壞，在兩根管道之間跨接了2個(gè)安全閥。 使用變量泵一定量馬達(dá)容積調(diào)速回路應(yīng)該注意以下2個(gè)問(wèn)題： （1）對(duì)于水泥混凝土二次攪拌工藝，常常需要在預(yù)拌水泥靜漿和水泥砂漿時(shí)將攪拌軸轉(zhuǎn)速設(shè)定為某一恒定值，而由于負(fù)載的變化液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)速也隨之發(fā)生變化，此時(shí)可以通過(guò)控制回路中的溢流閥調(diào)節(jié)液壓馬達(dá)的排量使其轉(zhuǎn)速到達(dá)恒定值。 （2）由于攪拌工況復(fù)雜且多變，負(fù)載較大，攪拌設(shè)備中液壓回路應(yīng)選用中高速馬達(dá)，不宜選擇低速馬達(dá)。 3、 結(jié) 語(yǔ) （1）