关于搅拌机液压系统的设计与优化

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摘 要： 某强制式混凝土搅拌机的液压系统存在高频液压振动现象，本文采用了一定方法进行了优化设计，通过改造，该搅拌机液压系统的高频振动问题被消除，保证了其液压系统的正常运行，进而使得搅拌机正常得到使用，对生产效率的提高有着重要的作用和意义。

关键词： 搅拌机；液压系统；优化设计

混凝土搅拌机在很多混凝土工程施工中都应用的极为广泛，而液压系统作为其重要的部分，想要确保混凝土搅拌机能处于稳定可靠的运行状态中，就必须要保证其液压系统的可靠性，同时要做好对其的优化设计，以使其的生产效率得到有效的提高。

1 工程实例

某混凝土生产系统中有两台强制式液压搅拌机，每台搅拌机由两台型号为MX750的液压马达驱动和一个减速比为6的行星减速器共同构成，搅拌轴是由行星减速器以4.15的减速比的链条来完成驱动的。驱动搅拌机的两台液压马达的高压动力油是由额定压力为31.5Mpa、最大流量为1200L/min的液压泵站来提供的。液压泵站的两台主电机的转速为1450r/min，功率为132KW，由它们分别实现对型号为K5V200DT的轴向柱塞式变量泵的驱动。通过一台功率为0.75KW的电动机来完成一个小泵的驱动，进而为变量柱塞泵注入变量需要的先导控制油和动力油。

2 当前系统中的主要问题

这两台强制式搅拌机在使用的过程中，当其在中速的运行状态时所受到的负载达到极限，此时液压系统的压力可以达到21Mpa，而搅拌轴的转速为17r/min。通过公式 可以将MX750搅拌机液压流的流量积算出来。在该式中，Q、q、

分别表示液压马达的输入流量（L/min）、液压马达的排量大小（737mL/r）、搅拌轴的转速（r/min）、液压马达的转速（r/min）、行星减速器的减速比（6）、链条传动的减速比（4.15）、液压马达的容积效率（0.92）。这样将这些值代入到公式中，就可以将单台液压泵的输出流量计算出来，经过计算为339.1L/min；在该液压系统中，液压马达的输入流量和液压泵的输出流量是相等的，这样可以通过公式

将液压泵需要的输入功率（N）计算出来，在该式中，Q、Ps、

分别表示液压泵的输出流（mL/min）、液压泵的输出压力（MPa）、液压泵的总效率（最大为0.87）。将这些值代入到该公式中可计算出单台液压泵的最大输出功率，经过计算为136.5KW。计算得到的输出功率和原设备中单台电机的额定功率相比可表明，液压系统的装机功率过小。在原来的系统当中，是以液压控制式的变量泵作为液压泵的，而为了限制电机出现超载的现象，是通过附加最高压力以及恒功率限制来实现的。在搅拌器中搅拌臂的所处的位置是各不相同的，所以搅拌轴的负荷也是处于变化状态中的。而搅拌轴的负荷会随着搅拌速度的变化而发生变化。而且由于搅拌轴的转动惯量较大，液压马达以及搅拌轴和液压泵的相响应速度不一致，在这种情况下，如果液压泵的功率和预设的恒功率相等时，液压泵的先导变量机构其实是达不到平衡状态的，它会处于不确定的调节状态中，从现场的变量先导控制有压力持续处于高频振荡的状态就可证明分析的结果。高频振荡会给液压马达、液压泵以及管路造成一定的影响。长期处于此种运行状态中，可能会使得液压泵、马达和管理遭到破坏，所以必须采取有效的措施加以处理。

3 对搅拌机液压系统的处理

考虑到液压系统的装机功率偏小，决定每台搅拌机增加两台功率为75KW的电机泵组，A11VO130的液压控制式变量泵，同时附加恒定功率控制以及最高压力限制。这样就可以在最大程度上使得原来的电机泵组的输出功率得到降低，同时使得新增的电机泵组能输出最大功率。下图图1为改造之后的液压系统图。在该图中，1-15分别表示：油箱、功率为75KW的电机泵组、功率为132KW的电机泵组、功率为0.75KW的先导泵组、先导控制变量泵、溢流阀、比例减压阀、压力表、单向阀、比例减压阀、压力表、溢流阀、电液换向阀、型号为MX750的液压马达、行星减速器。

经过改造之后，搅拌轴的转速为8r/min，利用上文中液压泵的输出流量的计算公式，单台新增液压泵的输出流量计算出来，为159.6L/min；然后通过液压泵的最大输入功率公式，将单台新增液压泵的最大输入功率计算出来，为64.2KW。这时在搅拌机处于中速运行状态中，单独启动原来设备电机泵组的流量和功率，原设备搅拌轴的转速为14r/min，单台原设备液压泵的输出流量为279.3L/min，单台原设备液压泵的最大输出功率为112.4KW。在改造时对电液的控制参数进行重新调整，使得新增的电机泵组的最大输出功率为64KW，而原来电机泵组的输出功率为112KW，这样原来电机泵组的负荷就得到了有效的降低，同时可以进行储备，液压振动从根本上得到了治理，同时对泵变量进行调整所引起的液压冲击和机械冲击都得到了治理。

4 改造的效果分析

在完成改造之后，对改造的效果进行了分析。分别将两台搅拌机的搅拌桩转速设置在22r/min，即就是在中速的运行状

态中，高速设计定在27.5r/min，对搅拌机的输出转速进行了适当的提高，这样使得搅拌时间缩短，也就等于使得生产效率得到了有效的提高。混凝土的生产周期和改造之前相比明显缩短，同时消除了原来液压系统中的高频振动现象，保证了生产质量。系统在该种之后的这一年多来，一致处于稳定可靠的运行状态中。

5 结束语

综上所述，液压系统在搅拌机中是相当重要的，想要保证搅拌机正常运行，必须保证液压系统的稳定可靠，所以要确保对液压系统的优化设计，文中对原有存在问题的液压系统进行了优化改造，获得了良好的效果。

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