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发展中的中国水泥混凝土搅拌主机
发布时间：2013-03-18 14:50 来源：未知
自上世纪60年代，上海华东建筑机械厂和山东建设机械厂等企业开始了自落式搅拌主机的研制生产，搅拌容积为0.15m3和0.25 m3。80年代初期，经过近二十年的技术积累，行业内主要企业开始了双卧轴和单卧轴强制式搅拌主机的研制，直至今日，多家搅拌站生产企业不仅突破了技术难点，将2m3和3m3的搅拌主机成功批量生产，4m3、5m3和6m3主机不断研制成功并得到小批量应用的消息也不时传出。南方路机研制的双螺旋叶片搅拌主机和青岛新型公司制造的CO-NELE立轴行星搅拌主机也大大丰富了我国自主研制搅拌主机的品种类别，并分别在各自的领域有所建树。可以说，我国混凝土搅拌机械能够在国内市场获得如此高的占有率离不开搅拌主机的快速发展。为了回顾我国自主研制的搅拌主机的发展历程，并客观展现国内搅拌主机研发制造技术的进步，我刊特意邀请了行业内一些搅拌主机制造企业的技术专家就搅拌主机展开专题讨论，这些专家的观点各有侧重，略有删减。
本文共分5部分：
1、我国目前搅拌市场的整体情况；
2、国内外搅拌主机技术及加工工艺特点；
3、终端用户选购主机的特点及发展趋势；
4、用户的声音；
5、几家搅拌主机制造企业产品研发制造历程及主要特点。
约稿嘉宾：
上海华东建筑机械厂有限公司 吴庸黄跃申
福建南方路面机械有限公司 汤明
山东建设机械股份有限公司 高佳珍
三一重工搅拌设备公司 邵志强陈明林周亮
青岛新型建设机械有限公司 徐君飞
河北建设集团有限公司混凝土分公司 王月玖
我国目前搅拌主机市场的整体情况
上海华建：目前国内搅拌机的主流产品为JS型，容量为0.5、1.5、2.0、3.Orri3。上海华建目前在生产的混凝土搅拌机的产品品种为JW500型、JW1000型、JWls00型、JS1000b型、JS2000b型、JS3000b型、JS4000型。JW型主要是用于干硬性的混凝土，用户对象多数为混凝土制品厂，以主机销售为主，年产30台左右。JS型主要是用于搅拌楼站配套为主，用户对象为商品混凝土生产厂商和大型建筑施工企业，年产60台左右，主要容量为2.0m3、3.0m3。
国内在生产搅拌主机的企业有10多家，还有两家为外商在中国的独资企业，产能可达到4000台，年。其中外商独资企业的产品达到1400台，年左右，尤以珠海仕高玛主机产量为主。包括部分有搅拌机生产能力的企业，在用户的要求下，也生产配置珠海仕高玛主机的搅拌楼。因此，在lOOm3/h生产能力以上的搅拌站配置珠海仕高玛主机的比例较高，而50~ 80m3/h生产能力用于施工现场的搅拌站大部分都为国内企业所占有。
国内搅拌机生产企业都有搅拌站（楼）产品，但搅拌站（楼）的生产企业不一定有搅拌主机的产品。早在80年代初期，中国商品混凝土市场进入了发展期，国内50m3/h以上的搅拌站还没有企业批量生产，产品可靠性不高。因此，大量国外的混凝土搅拌站进入市场。如：在上海是德国ELBA、LIEBHERR原装产品；在北京则是德国和意大利公司的产品。随之，STE ER、SICOMA等国外公司的产品也相继进入。到90年代，国内许多企业也随之而上，开始生产搅拌楼站产品。
在这些国外企业中，意大利SICOMA公司瞄准中国混凝土搅拌站制造企业，以其价格低、可靠性好的主机产品打人中国市场，很快得到了市场认可。之后则以中国搅拌机制造厂的产品价格为竞争目标，在国内投资进行搅拌机的生产，巩固了其搅拌主机的市场份额，06年搅拌机产量达到了1000台。此外，德国BHS公司也在天津独资建立了工厂生产2.Om3以上的搅拌机，年产也在200台以上。
国内外搅拌主机技术及加工工艺特点
上海华建：从搅拌方式可分自落式和强制式二大类，自落式有双锥反转出料和倾翻出料形式，强制式有立轴涡浆，立轴行星和单卧轴、双卧轴形式。自落式搅拌机对混凝土骨料粒径适用范围较宽，用于搅拌塑性混凝土，强制式搅拌机则对混凝土骨料粒径有一定的要求，不同的搅拌机设计有不同的粒径限制，可搅拌干硬性和塑性混凝土及砂浆。
这些类型的搅拌机是当今国际使用较多的，美国Rcxcon生产的双锥型，德国ELBA公司生产的单卧轴，BHS公司生产的双卧轴和LIEBHERR公司生产的立轴涡浆式，丹麦SCACO公司生产的立轴行星式。在我国这些类型的搅拌机都有专业生产企业在生产相应形式的搅拌机，而且已形成了一定的生产能力，但在应用上，lm3以下产量最大，主要以双锥形为主，1m3以上主要是以双卧轴为主，国内外的搅拌机结构形式较为相似，尤其是1m3以上的双卧轴搅拌机仿造痕迹较明显，也是搅拌楼站中配置最多的主机。因此，主要对双卧轴搅拌机进行比较。
(1)结构形式
国内搅拌楼站大多配置双卧轴主机，双卧轴主机的罐体设计各公司有不同特点，罐体在设计中需考虑的因素有容积利用率，长宽比，中心距与筒径的关系，这些因素影响着搅拌功率，搅拌质量和搅拌效率，如容积利用率，德国的搅拌机是0.52～0.534，意大利搅拌机是0.45～0.52，日本日工搅拌机0.35～0.38，我们的搅拌机是0.36～0.52。目前国内新推出的搅拌机容积利用率大多在0.5—0.52之间，能较好地保证功率的利用。
(2)动力配置
在减速机配置上，国外各公司针对自己研发设计的搅拌机搅拌装置的形式有所不同，采用不同结构形式的动力传动装置，如德国的BHS，日本的KYC等是采用轴装式减速机，其特点是结构紧凑，外形尺寸小，传动平稳，搅拌轴维修保养方便，搅拌轴的径向负荷较大，减速机的技术要求较高，价格高。德国BLBA，意大利SICOMA、SIMEM，日本NIKKO等是采用直角齿和行星齿传动或同轴输出的齿轮减速机，其特点是减速机造型较易，价格低，品种多，传动平稳，搅拌轴径向载荷小，结构较复杂，外形尺寸大，搅拌轴维修保养不便，在国内由于轴装式减速机无公司生产，所以国内双卧轴搅拌机减速机大多采用摆线或同轴输出的减速机，且角齿轮与行星齿轮减速机应用比例在上升。
在动力配置上，德国-BHS和日本NIKKO的电机功率选择略小，其它国外公司和中国各搅拌机生产企业，搅拌电机功率选用上相对略大，对于用于商品混凝土的搅拌机，由于实际消耗功率较小，因此在商品混凝土搅拌中，德国BHS和日本NIKKO的配置还是较为合理的。
(3)搅拌装置
相同容量的搅拌机，因其罐体容积利用率不同，其轴向也不相同，搅拌臂的个数也不同，相邻搅拌臂相位角也不同，有450、600和900，搅拌臂有直臂如德国BHS意大利SICOMA和日本NIKKO等，也有曲臂如德国TEAK、意大利SICOMA、日本KYC等，大部分公司搅拌机的搅拌叶片采用60。相位角，间断布置，但也有连续布置的。
国内搅拌机搅拌装置的设计大多采用60。相位角，直臂和曲臂搅拌臂都有应用，叶片多以间隙形式，少数企业采用有连续式叶片布置，不论何种方案都有其特点，但本人感觉42。左右的螺旋升角，60。相位角，曲形搅拌臂，间断式布置的搅拌叶片是较好的方案，具有搅拌质量好，效率高，搅拌臂阻力小，磨损小，能耗低的特点。
(4)搅拌轴轴端密封
国际上各公司搅拌机的轴端密封形式主要就是油脂，油脂十机油，气压等。油脂密封稳定性
好，使用寿命长，可靠性高，对油路系统保养要求高，油脂清洁度的要求高，更换维修密封件难度大，成本高，气压密封，结构简单，更换维修方便，成本低，系统简单，可靠性略差，寿命短。国内生产的搅拌机轴端大多用油脂密封，但在使用寿命和可靠性还有待提高。
总体上讲，由于近几年与国际交流越来越密切，国际混凝土机械产品不断进入中国市场，使得我国混凝土机械产品技术水平提高很快，从整个搅拌机产品方面来看，全国产配置的搅拌机受配套件的产品其性能、可靠性、外观设计、结构尺寸等还有待于提高，而采用进口配套件的产品其性能、可靠性、外观造型等都达到了一定的技术水平，不逊于国外产品，但仿造影子较明显，缺乏自主创新。
三一重工搅拌设备公司：下表是国内外双卧轴搅拌机主要部件所采用的技术及结构对照表：
从表1可以看出，国内外搅拌主机所采用的主要结构是相似的，下面从轴端密封、衬板耐磨性、可靠性、噪音及功耗五个方面进行对比分析。
(1)轴端密封
目前国内外所生产的卧轴强制式混凝土搅拌机，主要依靠轴端密封装置阻止泥浆进入轴端而保护主轴。轴端密封装置的示意图如图1所示，包括一组浮动密封环和骨架式橡胶油封，主要靠黄油注满轴端密封装置的内部空隙，堵住泥浆使其不能进入轴端密封装置，从而保证轴承和主轴的正常工作。黄油是靠柱塞泵送至轴端密封装置的，该柱塞泵有单泵和多点泵，单泵泵出油经分配阀分支到各轴端密封点，多点泵的每个泵泵出的油则直接到轴端密封点。柱塞泵泵油是间隔性周期循环，管道内黄油流动是隔一会儿流出一些。在实际生产过程中，即使国际品牌搅拌机，轴端密封漏浆也时有发生，其关键原因是油路上没有检测装置，当柱塞泵或分配阀出现故障，没有黄油注入轴端密封，而搅拌机继续工作，则会导致泥浆从主轴转动处间隙侵入，很快破坏轴端密封磨损主轴，泥浆从轴端泄漏。因此轴端密封成为搅拌主机设计与制造的难点，轴端密封性能的好坏直接影响到搅拌主机的轴头及主轴的使用寿命和混凝土的质量。
由于国内外搅拌机的主要密封形式没有大的差别，所以密封性能的好坏主要受到拌筒加工精度、装配工艺的影响。针对这种情况，三一重工专门为拌筒设计了工装，大大提高了加工拌筒的工作效率，并且有效的降低了拌筒焊接后的变形问题。由于大多数的搅拌机都没有提供一种实时有效的监测装置，导致轴端密封在早期失效的情况下没有能够进行及时的处理，针对现有技术存在的技术问题，三一重工提供一种可以及时监控到搅拌机轴端密封内是否有黄油进入的装置，工作人员发现由传感器传来的信息后及时停机检修柱塞泵或分配阀，就可避免在柱塞泵或分配阀出现故障后还让搅拌机继续工作，从而导致轴端密封损坏，主轴磨损的现象。
(2)衬板耐磨性
衬板及叶片属于易损件，按国内厂家通常保证的5万罐次计，如果每天工作8小时，则三个多月就需要更换衬板和叶片，一套衬板及叶片价值数万元，所以衬板耐磨性能好坏直接影响客户的使用成本。叶片、衬板一般是用耐磨材料制造，其硬度与使用寿命有非常密切的关系，硬度高，耐磨程度好，使用寿命长。但是硬度高，带来一个毛病是脆性大，特别是衬板，因厚度较薄，在搅拌过程中受到石料的冲击，易产生裂纹。目前供应的高铬耐磨铸铁耐磨性好，但冲击韧性较差，如何解决硬度与冲击韧性这一对矛盾，仍是今后努力的攻关方向。目前国内衬板叶片一般只能使用5万罐次左右，而国外搅拌机衬板采用Hardox400特种钢或镍铸铁合金加工而成，能使用7.5万罐次以上。三一重工与供应方联合研制出耐磨寿命不低于6万罐次的衬板、叶片，降低了客户的使用成本。
(3)噪音及功耗
搅拌机的噪音来自于上料系统把石子、沙、水泥、水按一定比例送入搅拌机锥形搅拌筒搅拌时，沙石之间、沙石与筒壁之间相互摩擦、撞击，产生的噪声以及搅拌叶片顶部卡住小石子时于搅拌筒刮擦产生的噪声。
为了减少工业噪声，一般采取如下措施：
a．调整预加料斗的进科顺序，先进沙料再进石料，同时在预加料斗内增设降音防磨板条，使物料在板条上形成料垫层，减缓石料与斗壁钢板的接触，起到降低噪声和防磨损的目的。
b．在搅拌机简体制作方面，采用专用了简体成型工艺装备，保证简体的圆度及两侧端板与简体轴线的垂直度，装配后简体与搅拌叶片及侧搅拌叶片的间隙尽可能小，搅拌时小块物料卡在叶片与简体之间滑移或挤碎的概率大大减少，由此所发出的噪声得以降低，可满足国家标准规定的要求。
搅拌机功耗主要与混凝土制造工艺和叶片与衬板的间隙大小相关，就设计而言，主要是要保证叶片与衬板的间隙大小，进口搅拌机的叶片衬板间隙小而均匀，一般在3mm左右，而国产的搅拌机因制造工艺工装和铸造水平有限，拌筒不圆，搅拌轴加工装配与拌筒不同心，铸造的耐磨衬板外圆弧与拌筒内圆曲率半径不吻合，铸造衬板厚度不均匀等因素，很难将间隙调小。因而，进口主机一般较国产主机功耗要小。
(4)可靠性
搅拌主机的可靠性主要受轴端密封可靠性、衬板及叶片的使用寿命、润滑系统使用寿命以及液压和气动原件使用寿命的影响。目前国内外润滑系统广泛采用贝克及福鸟的集中润滑系统，在润滑效果上没有大的差别，三一重工从去年开始采用国内品牌润滑系统，经实验，效果比较理想，成本大为降低，而且客户日后维护维修有可靠保障。液压和气动元件质量国内外产品还存在一些差距，可以进行全球化采购，但是成本会相应增加。
终端用户选购主机的特点及发展趋势
南方路机：80年代初，我国商品混凝土机械有两个突出特点，也可以说是当时的状况，那就是： (1)单机产品100qo是早期年代的老产品； (2)混凝土车、站、泵100%是进口产品，主要是德国、日本产品。这两个特点就反映了当时我国混凝土机械发展水平，也是与国际水平存在的差距。
80年代中期，在建设都的支持下，由长沙建机院牵头，提出了国产混凝土机械产品更新换代的方针。首先，针对当时我国现状，在长沙开展了全国性的混凝土机械大比武与评奖，实际上也就是进行产品选型。通过行业专家反复论证比较，同时结合我国实际情况和国际发展趋势，对已有产品，认为混凝土搅拌机中的反转出料式和卧轴式较有前途，虽然当时该型产品还不成熟，但技术与市场潜力巨大。至80年代后期，我国混凝土搅拌设备已基本完成单机产品的更新换代，推动了全行业的技术进步。在随后的几年里，老产品全部淘汰退出市场，节能型环保型新产品成为市场主流产品。
