稳定土拌和机液压系统的技术改进

陕西建设机械股份有限公司研制的WBZ21型和WB400型大功率全液压稳定土拌和机是道路建设就地拌和的主要机型，近年来为道路交通建设的快速发展做出了很大贡献。全液压稳定土拌和机动力传动系统主要由行走系统(泵+马达+变速箱+驱动桥)、拌和驱动系统(泵+低速马达)、辅助系统(转向+转子大臂升降+转子罩门开启)三大部分组成。面对国际液压传动技术的发展，该公司在技术上进一步完善了稳定土拌和机的液压系统，以保证全液压稳定土拌和机技术性能的先进性和安全使用的可靠性，同时降低了生产及使用成本。
　　1、拌和驱动系统采用新型驱动泵和串泵方案
　　20世纪90年代末，国际著名液压泵生产厂商Rexroth(力士乐)和Sauer(萨奥)先后推出排量为250ml/r的高压柱塞泵A4VG250和90R250，新产品压力高、体积小、重量轻、可靠性好，可选附属功能多、升级换代方便。改进后的稳拌机采用了新型液压泵驱动(原WBZ21拌和驱动泵采用SauerPV26)，新旧驱动泵技术性能参数如表1所示。

表1：新旧驱动泵技术参数

　　WB400稳拌机采用了图1所示的串泵方案，结构简单，总体布置方便；取消了分动箱，可显著提高使用可靠性，降低生产成本；与3泵单独安装比较，简化了液压连接管路，安装维修方便。

图1：拌和系统的串泵方案

　　2、拌和马达及其传动连接方式的改进
　　通常全液压稳定土拌和机的拌和转子多采用低速大扭矩马达直接驱动，具有结构简单、抗过载能力强、维修方便等特点，不足之处是传动效率偏低。近年来，国外公司为改进低速大扭矩马达传动的这一缺点，研制出高速马达加行星减速机驱动转子的方式，将减速机和马达置于转子轴内，减小了马达外廓和整机宽度尺寸，大大改善了机器的综合性能。但是，由于国内目前还没有成熟的内装式马达减速机产品，而进口件价格昂贵，所以绝大多数厂商还是采用外置低速大扭矩马达方案。
　　拌和转子通过轴承支承在由左右升降大臂与转轴组成的矩形框架中，低速大扭矩马达驱动转子旋转进行拌和作业。常见的马达轴头连接方式有单键和花键两种，受结构限制和负载变化影响，马达轴不仅需随时承受轴向冲击力作用，而且还要承受因制造误差引起的附加弯矩作用，因此很多稳定土拌和机经常出现低速大扭矩马达输出轴断裂现象，严重影响了用户的正常使用。国内曾有企业为此专门研制具有专利的浮动式联轴器，但是受结构空间的限制，故障率偏高，而且加大了左右转子马达的轴向外廓尺寸(整机最大宽度)，其应用受到影响。
　　随着稳定土拌和机的批量生产和使用，专业研制径向低速大扭矩马达的意大利SAI公司进入中国市场。SAI马达(如图2所示)具有传动效率高、起动力矩大、抗污染及空穴能力强、运转可靠等特点，其工作可靠性和使用寿命显著提高。尤其是SAT马达的输出轴头由固定式改为可拆式，不仅降低了转子轴头与马达输出轴连接的同轴度要求，更重要的是进一步缓解了传向马达轴的冲击力，从而使马达的使用可靠性大大提高。而且轴头损坏后更换也十分方便，维修费用大大降低。SAIGM5A1600马达的性能参数如表2所示。

图2：SAI低速大扭矩液压马达

表2：SAIGM5A1600马达性能参数

　　3、拌和转子驱动系统的改进
　　全液压稳定土拌和机的拌和系统是稳定土拌和机液压系统设计的关键。
　　原WBZ21稳定土拌和机采用SAUER公司PV26泵和STAFF1600马达组成拌和液压系统，采用高压溢流阀、马达补油溢流阀及单向阀和节流阀组合成专用阀块，批量小、故障率高，不能满足使用要求，后采用SAUER20系列26马达梭阀结构替代，以提高可靠性。最新设计的WB400转子驱动液压系统原理如图3所示，对原液压系统作了以下改进。

图3：WB400转子驱动液压系统原理图

　　(1)取消原系统中组合阀块的高压溢流阀，用泵本身所带的高压溢流阀进行系统压力保护。
　　(2)取消体积庞大的回油精滤器。因力士乐A4VG250和萨奥90R250采用压油补油方式供油，结构简化、成本降低。
　　(3)取消组合专用阀(梭阀)。由于新型泵、马达的热平衡能力增强，梭阀功能多余，完全可以取消。
　　(4)改进后原组合阀块仅保留单项补油阀功能，同时将原左右分流集成块与阀座等集成一体，大大简化了管路布置，减少管接头连接，改善高压胶管受力状况，提高使用可靠性，降低生产和使用成本。
　　(5)若转子驱动泵和行走泵采用补油泵压油过滤，则系统取消图3中吸油滤清器2及吸油补油泵3，增加10µ集中回油滤清器5，可进一步净化液压系统，提高使用可靠性。
　　改进后的液压系统已小批量生产并投入工地使用，经过3年多施工考核，证明效果良好，完全可以批量推广应用。