双卧轴混凝土搅拌机开门系统研究.pdf
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1、2 0 1 4年 第 7期 ( 总 第 2 9 7期 ) 混 凝 土 Nu mb e r 7 i n 2 0 1 4 ( T o t a l No 2 9 7 ) Co n c r e t e 工艺与设备 T E C HNI CS A N D E QU I P ME NT d o i : 1 0 3 9 6 9 i s s n 1 0 0 2 - 3 5 5 0 2 0 1 4 0 7 0 4 1 双卧轴混凝土搅拌机开门系统研究 李建生。全 阳娟 ( 福建南方路面机械有限公司,福建 泉州 3 6 2 0 2 1 ) 摘要: 根据双卧轴搅拌机开门装置的特点, 分析其液压开门系统的受力情况。 采用
2、功率键合图的建模方法, 建立液压开门系统的 数学模型, 并采用仿真软件进行仿真分析。 结果证明, 开门阶段液压系统压力小于关门阶段液压系统压力; 随着摩擦系数的减小和液 压系统输入流量的增大, 双缸同步调整时间逐渐缩短; 卸料门装置设计符合要求。 关键词: 双卧轴搅拌机;液压系统 ;功率键合图;摩擦系数 ;双缸 同步 中图分类号: T U5 2 8 0 6 文献标志码: A 文章编号: 1 0 0 2 3 5 5 0 ( 2 0 1 4 ) 0 7 0 1 5 6 0 5 Abs t r a c t : R e s e a r c h o f o p e n i n g s y s t e m
3、 f o r mi x i ng me c h a n i s m f o r t wi n - s h a f t mi x e r of c o n c r e t e L I a n s h e n g, QUAN Ya n g i u a n ( F i a nS o u t h H i g h w a y Ma c h i n e r yC o , L t d , Q u a l O U 3 6 2 0 2 1 , C h i n a ) Ac c o r d i n g t o t h e o p e n i n g s y s t e m c h a r a c t e r i
4、s t i c s o R h e t wi n - s h a R mi x e r , t h e p a p e r a n a l - y z e d t h e f o r c e s i t u a t i o n o f o p e n i n g s t e m Th e s y s t e m mo de l wa s b ui l t by p o we r b o nd g r a p h T he ma t h mo de l o ft he h yd r anl i c s y n c h r o n i z a t i on s t e m wi th op e n
5、i n g s y s t e m wa s b u i l t Th e s o R wa r e wa s u s e d t o s i mu l a t e the s y s t e m T h e r e s u l t s i n d i c a t e d t h a t t h e p r e s s u r e o f h y d r a u l i c s y s t e m i n t h e o p e n i n g s t a g e Was h i g h e r W i th t h e f r i c t i o n c o e ffi c i e n t
6、d e c r e a s i n g a n d the i n p u t t i n g fl u x i n c r e asi n g , the s y n c h r o n i z a t i o n t i me o f t wi n - c y l i n d e r wa s s h o r t Di s c h a r g e g a t e d e - v i c e wa s d e s i g n e d t o me e t t h e r e q ui r e me n t s Ke y w o r d s : t wi n - s h a f t mi x
7、e r ; h y d r a u l i c s y s t e m ; p o we r b o n d g r a p h ; f r i c t i o n c o e ffi c i e n t ; t wi n - -c y l i n d e r s yn c h r o n i z a t i o n 0 引言 双卧轴混凝土搅拌机是一种强制式搅拌机, 具有搅拌 质量好 、 生产率高 、 适应性强的优点 , 已成为当前混凝土搅 拌设备 中配套主机的主导机型。 开门系统作为该机型的核 心部分之一, 影响着整机的搅拌搅拌质量和搅拌效率。 目 前该类型机的开门系统技术已经成熟 , 但是
8、不同产量的搅 拌机所采用的开门系统存在着差异和不足, 在一定程度上 影响着混凝土的搅拌质量 , 特别是在搅拌机批量生产 的过 程中这种缺陷不断地出现。 本文针对双卧轴混凝土搅拌机 5 0 0 0 型的卸料门双缸同步液压系统进行分析研究 , 并提 出 改进方案【 。 1 卸料 门开门装置受力分析 双缸同步液压系统分为开环同步控制系统和闭环同 步控制 系统 , 开环 同步控制系统完全靠液压控制元件( 如 同步阀、 节流阀或调速阀) 自身的精度来控制执行元件的 同步 , 它不能消除或抑制不利因素的影响 , 同步精度低 , 但 是开环控制系统结构简单、 成本低, 所以应用在对同步精 度要求不高的场合。
9、 双卧轴混凝土搅拌机卸料门双缸同步 液压系统通过刚性联接一卸料门获得液压缸的同步回路, 收稿 日期 :2 0 1 4 0 l O 4 1 5 6 该回路工作可靠, 结构简单, 但只适用于同步距离近而偏 向载荷较小 的场合 。 双 卧轴 混凝 土搅拌机 5 0 0 0 型 的卸料 门开 门系统如图 1 所示 。 图 1 搅拌机卸料门装置 该液压开 门系统在开 门和关门过程中 , 通过卸料门传 递扭矩保证液压缸的同步 , 因此需要卸料 门具有足够 的强度保证卸料 门不发生扭 曲变形 , 进而保证在较短 的时 间 内平 稳 的关 门 , 并 且最 终 保证 在 搅 拌过 程 中不 漏浆。 1 1 关
10、门状态下受力分析 卸料门关 门状态下 , 开门机构简化模型 ( 单边 ) , 如图 2 所示。 , _ e Q t ,则 厂 = 簧+ e L = 0 s i n ( r r ) = n s i n 0 6 ( 卢 ) = y - a + c o s - x a 2 + b 2 - j =g c os c。s( T - O+ C O S -1 a 2+ b 2- ) , | I 、 , , | | ( a ) 料 门开门机构简化模型 F2 os a 2+ b 2 O t + e ) 2 1 只 : 堕 : S g c 。 s f 一d+c。 掣1 + S ( 2 ) 式 中: C 卸料 门摆臂
11、 的初始位置 ; c 卸料门摆臂的任意位置; D卸料 门初始位置 ; D 卸料门任意位置; e 初始位置液压缸长度 : 厂 一任意位置液压缸长度 ; o 初始位置卸料门摆臂与 A B的夹角 ; 任意位置卸料门摆臂与 A B的夹角 ; 初始位置卸料门与A B的夹角; 初始位置卸料 门与 A B的夹角 ; 艿 任意位置时, 卸料门摆臂与液压缸活塞杆的夹角; 液压缸直径 ; d 活塞杆直径 ; p 液压缸油液流量 ; 尸 1 液压缸压力 ; 一 外负载 ; f 任意时刻的时间; s 液压缸无杆腔受力面积 , s = - r r d 。 4 关 门过程 中, 卸料 门 A D与卸料 门摆臂 AC的夹角
12、始 终不变 。 在关门阶段 , 液压缸无杆腔进油 , 假设 5 0 0 0 型混凝 土 搅拌机两液压缸为 7 0 x 2 8 0 , 则关门时间为: L_ : : Q :垫 : 3 5 95 9 s _j Q Q 2 5 x 1 0 x l 4 4 0 2 2 孚 2 x 6 0 3 14 ( 孚 关 门状态下 , 双卧轴混凝土搅拌机 5 0 0 0 型液压缸 中 压力 曲线变化 , 如图 3 所示。 出 1 j s 关 门时间 s 图 3 关门状态下液压缸中压力曲线 1 2 开 门状 态下受力分析 在开 门过程 中, 卸料 门不允许强制关 门, 卸料 门依 靠 门本身的重力 、 搅拌桶体 中
13、部分物料 的重力和液压缸中油 液 的压力实 现卸料 门的打开 , 液压系统需 提供 的压力较 小 , 如图 4 ( a ) 所示 。 在卸料过程 中, 当卸料门需要在任意位 置停止时 , 液压缸 内停止供油 , 依靠液压缸 内的压力保持 卸料门的受力平衡 , 卸料 门受力如图 4 ( b ) 所示 。 、 、 、 ( a 1 开 门过程 受力 -一 ( b ) 开门过程中停止卸料时的受力 图 4 卸料门开门机构开门状态受力( 单边 ) 模型 在开 门阶段 , 液压缸有杆腔进油 , 开 门时间为 : 1 5 7 0 I 2 8 2 5 1 0 xl 4 40 2 6 0 4 ( f H莩 1 0
14、 2 6 9 S 由于开关 门时油液的泄漏和压缩 、 卸料 门双缸 同步调 整以及在启动液压系统时液体液压缸具有逐渐增速等原 因, 实际的开关门时间将大于理论计算时间。 1 3 卸料 门液压开门系统工作原理 双卧轴混凝土搅拌主机液压系统原理图如图 4所示 , 其 中图 4 ( b ) 为去掉手动泵后的简化模型 。 图 4 ( b ) 系统工 作原理为 : 在关 门阶段 , 齿轮泵输出液压油经电磁换 向阀 进 入液压缸 1 和液压缸 2的无杆腔 , 推进两缸前进 。 当外 力 ( 包括摩擦力 ) 发生变化时 , 导致两缸受力不平衡 , 产生 位移差。 此时由于两液压缸通过刚性体卸料门连接, 可通
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