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陜西建設(shè)機(jī)械股份有限公司研制的WBZ21型和WB400型大功率全液壓穩(wěn)定土拌和機(jī)是道路建設(shè)就地拌和的主要機(jī)型，近年來為道路交通建設(shè)的快速發(fā)展做出了很大貢獻(xiàn)。全液壓穩(wěn)定土拌和機(jī)動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)主要由行走系統(tǒng)(泵+馬達(dá)+變速箱+驅(qū)動(dòng)橋)、拌和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(泵+低速馬達(dá))、輔助系統(tǒng)(轉(zhuǎn)向+轉(zhuǎn)子大臂升降+轉(zhuǎn)子罩門開啟)三大部分組成。面對(duì)國際液壓傳動(dòng)技術(shù)的發(fā)展，該公司在技術(shù)上進(jìn)一步完善了穩(wěn)定土拌和機(jī)的液壓系統(tǒng)，以保證全液壓穩(wěn)定土拌和機(jī)技術(shù)性能的先進(jìn)性和安全使用的可靠性，同時(shí)降低了生產(chǎn)及使用成本。
1、拌和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)采用新型驅(qū)動(dòng)泵和串泵方案
20世紀(jì)90年代末，國際著名液壓泵生產(chǎn)廠商Rexroth(力士樂)和Sauer(薩奧)先后推出排量為250ml/r的高壓柱塞泵A4VG250和90R250，新產(chǎn)品壓力高、體積小、重量輕、可靠性好，可選附屬功能多、升級(jí)換代方便。改進(jìn)后的穩(wěn)拌機(jī)采用了新型液壓泵驅(qū)動(dòng)(原WBZ21拌和驅(qū)動(dòng)泵采用SauerPV26)，新舊驅(qū)動(dòng)泵技術(shù)性能參數(shù)如表1所示。
WB400穩(wěn)拌機(jī)采用了圖1所示的串泵方案，結(jié)構(gòu)簡單，總體布置方便;取消了分動(dòng)箱，可顯著提高使用可靠性，降低生產(chǎn)成本;與3泵單獨(dú)安裝比較，簡化了液壓連接管路，安裝維修方便。
2、拌和馬達(dá)及其傳動(dòng)連接方式的改進(jìn)
通常全液壓穩(wěn)定土拌和機(jī)的拌和轉(zhuǎn)子多采用低速大扭矩馬達(dá)直接驅(qū)動(dòng)，具有結(jié)構(gòu)簡單、抗過載能力強(qiáng)、維修方便等特點(diǎn)，不足之處是傳動(dòng)效率偏低。近年來，國外公司為改進(jìn)低速大扭矩馬達(dá)傳動(dòng)的這一缺點(diǎn)，研制出高速馬達(dá)加行星減速機(jī)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子的方式，將減速機(jī)和馬達(dá)置于轉(zhuǎn)子軸內(nèi)，減小了馬達(dá)外廓和整機(jī)寬度尺寸，大大改善了機(jī)器的綜合性能。但是，由于國內(nèi)目前還沒有成熟的內(nèi)裝式馬達(dá)減速機(jī)產(chǎn)品，而進(jìn)口件價(jià)格昂貴，所以絕大多數(shù)廠商還是采用外置低速大扭矩馬達(dá)方案。
拌和轉(zhuǎn)子通過軸承支承在由左右升降大臂與轉(zhuǎn)軸組成的矩形框架中，低速大扭矩馬達(dá)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)進(jìn)行拌和作業(yè)。常見的馬達(dá)軸頭連接方式有單鍵和花鍵兩種，受結(jié)構(gòu)限制和負(fù)載變化影響，馬達(dá)軸不僅需隨時(shí)承受軸向沖擊力作用，而且還要承受因制造誤差引起的附加彎矩作用，因此很多穩(wěn)定土拌和機(jī)經(jīng)常出現(xiàn)低速大扭矩馬達(dá)輸出軸斷裂現(xiàn)象，嚴(yán)重影響了用戶的正常使用。國內(nèi)曾有企業(yè)為此專門研制具有專利的浮動(dòng)式聯(lián)軸器，但是受結(jié)構(gòu)空間的限制，故障率偏高，而且加大了左右轉(zhuǎn)子馬達(dá)的軸向外廓尺寸(整機(jī)最大寬度)，其應(yīng)用受到影響。
隨著穩(wěn)定土拌和機(jī)的批量生產(chǎn)和使用，專業(yè)研制徑向低速大扭矩馬達(dá)的意大利SAI公司進(jìn)入中國市場。SAI馬達(dá)(如圖2所示)具有傳動(dòng)效率高、起動(dòng)力矩大、抗污染及空穴能力強(qiáng)、運(yùn)轉(zhuǎn)可靠等特點(diǎn)，其工作可靠性和使用壽命顯著提高。尤其是SAT馬達(dá)的輸出軸頭由固定式改為可拆式，不僅降低了轉(zhuǎn)子軸頭與馬達(dá)輸出軸連接的同軸度要求，更重要的是進(jìn)一步緩解了傳向馬達(dá)軸的沖擊力，從而使馬達(dá)的使用可靠性大大提高。而且軸頭損壞后更換也十分方便，維修費(fèi)用大大降低。SAIGM5A1600馬達(dá)的性能參數(shù)如表2所示。
3、拌和轉(zhuǎn)子驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的改進(jìn)
全液壓穩(wěn)定土拌和機(jī)的拌和系統(tǒng)是穩(wěn)定土拌和機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。
原WBZ21穩(wěn)定土拌和機(jī)采用SAUER公司PV26泵和STAFF1600馬達(dá)組成拌和液壓系統(tǒng)，采用高壓溢流閥、馬達(dá)補(bǔ)油溢流閥及單向閥和節(jié)流閥組合成專用閥塊，批量小、故障率高，不能滿足使用要求，后采用SAUER20系列26馬達(dá)梭閥結(jié)構(gòu)替代，以提高可靠性。最新設(shè)計(jì)的WB400轉(zhuǎn)子驅(qū)動(dòng)液壓系統(tǒng)原理如圖3所示，對(duì)原液壓系統(tǒng)作了以下改進(jìn)。
(1)取消原系統(tǒng)中組合閥塊的高壓溢流閥，用泵本身所帶的高壓溢流閥進(jìn)行系統(tǒng)壓力保護(hù)。
(2)取消體積龐大的回油精濾器。因力士樂A4VG250和薩奧90R250采用壓油補(bǔ)油方式供油，結(jié)構(gòu)簡化、成本降低。
(3)取消組合專用閥(梭閥)。由于新型泵、馬達(dá)的熱平衡能力增強(qiáng)，梭閥功能多余，完全可以取消。
(4)改進(jìn)后原組合閥塊僅保留單項(xiàng)補(bǔ)油閥功能，同時(shí)將原左右分流集成塊與閥座等集成一體，大大簡化了管路布置，減少管接頭連接，改善高壓膠管受力狀況，提高使用可靠性，降低生產(chǎn)和使用成本。
(5)若轉(zhuǎn)子驅(qū)動(dòng)泵和行走泵采用補(bǔ)油泵壓油過濾，則系統(tǒng)取消圖3中吸油濾清器2及吸油補(bǔ)油泵3，增加10µ集中回油濾清器5，可進(jìn)一步凈化液壓系統(tǒng)，提高使用可靠性。
改進(jìn)后的液壓系統(tǒng)已小批量生產(chǎn)并投入工地使用，經(jīng)過3年多施工考核，證明效果良好，完全可以批量推廣應(yīng)用。
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