摘要：当前随着国内工业行业的快速发展，国内市场对于液压破碎企业的需求量越来越大，并且当前我国液压破碎机的研究时间较短，与国外先进国家相比，破碎机性能存在一定的差距。所以本文分析了节能环保型破碎机液压驱动的系统设计。首先简述了两种比较常见的节能环保型液压破碎器的结构及工作原理，并分析了国内外液压破碎机的发展现状。其次，详细讨论了液压破碎机的液压驱动系统设计以及智能化控制系统，最后指出了液压破碎锤各系统的选型。

关键词：节能环保；破碎机；液压驱动系统

随着人类社会的快速发展和工业化进程的不断推进，同时不可再生资源逐渐耗尽，资源枯竭的问题日益显著。面对这一严峻挑战，人们开始愈加重视废弃资源的循环利用研究，以期通过创新科技和有效管理来缓解资源短缺的压力。为此，各种用于处理废旧物品的设备相继被研发和投入使用。在我国，回旋式剪切破碎机的应用领域十分广泛，特别是在垃圾焚烧发电厂和危险废物处理厂中得到了大量使用。这些企业通过采用回旋式剪切破碎机，不仅提高了废弃物处理的效率，也显著改善了环境保护效果。通过对废旧轮胎和橡胶制品等材料的有效破碎和处理，这些设备极大地促进了废弃资源的循环利用，为可持续发展提供了有力支持。与机械传动和电气传动相比，液压传动或全液压传动的质量更轻能够支持大范围的无级调速。并且液压臂系统的能耗更低，结构比较紧凑，在当前破碎机设备中得到了广泛的应用。液压破碎机需要以液压泵为动力，以液压油为工作介质，通过液体的压力驱动活塞来完成破碎工作，近年来液压破碎机不断改进完善，逐渐具有了无公害，成本低，维修便捷，低噪声，高效率等优点，与传统破碎锤相比，在破碎工作方面更具优势，广泛应用于各个行业，未来也具有广阔的发展前景。但是在液压破碎机的发展中如何提高其节能环保性能和经济性能至关重要，本文重点关注节能环保型破碎机液压驱动系统的设计，研制出了适用于回转式破碎机的液压驱动系统。

一、节能环保型破碎机结构及工作原理

（一）回旋式剪切破碎机

回转式剪切破碎机是一种高效的废弃物处理设备，其工作原理是在两个带有齿面的刀轴进行转动时，通过刀轴与物料之间形成的挤压、造粒和劈裂作用，将物料逐渐破碎。具体来说，物料在被刀轴咬合后，会进入旋转的辊筒缝隙中，被进一步破碎。破碎后的物料在重力作用和转辊的推动下，从机器底部排出。这一过程不仅连续，而且由于强制排出机制的存在，一般不会产生堵塞现象，大大提高了设备的运行效率。回转式剪切破碎机在处理大件废弃物方面应用十分广泛，如建筑垃圾、废旧家电、大型塑料制品等。这些废弃物经过破碎后，可以显著减少体积，便于后续处理和回收利用。本文所分析的回转式剪切破碎机采用了先进的液压马达与刀轴直连设计，这一设计不仅提高了传动效率，还取消了传统的齿轮变速箱，使结构更加简洁紧凑。由于液压马达可以基于物料的破碎特性自动调整输出力矩和转速，这种设计能够保证破碎过程的稳定性和高效性。同时，它还能避免电机因过载而损坏的风险，从而提高了设备的可靠性和使用寿命。具体来说，当遇到较硬或较大块的物料时，系统能够自动降低转速并增加扭矩，从而确保破碎效果；而当物料较软或较小块时，系统则会提高转速，保证破碎速度和效率。

（二）多功能液压破碎机

多功能液压破碎机属于液气联合作用的破碎机，其结构包括氮气室、配油阀、冲击活塞、蓄能器和钎杆，蓄能器通过储能、流量补偿和压力脉动吸收，提高了系统的稳定性和响应速度。钎杆作为关键的破碎部件，需要具备高硬度、耐磨性和韧性，以应对严苛的工作条件。而多功能液压破碎机凭借其高能量利用率和多样化的功能，成为处理各种复杂破碎任务的理想设备。在设计和使用这些设备时，深入理解和优化每个部件的性能，是提升整体工作效率和设备寿命的关键。和一般的液压破碎机相比，将多功能液压破碎机的鞲鞴尾部添加在密闭的高压下，它就可以把能量加以贮存，在冲击过程能量就可以转换为活塞的动力，使活塞所能得到的冲击能量更多。多功能液压破碎机工作过程包括开始阶段，活塞回程阶段，活塞冲程阶段和能量传递阶段。

二、国内外液压破碎机的发展现状

我国针对破碎机设备的研究时间较短，当前与国外先进国家相比，我国的破碎机自动化程度较低，综合性能也较弱，但是随着液压破碎机研究的不断深入，这一技术水平也逐渐提高，出现了许多新型液压破碎机种类。液压破碎机的发展经历了凿岩机型，短冲击型，恒定冲击型自动调节型和可自由调节型五个阶段。目前世界各国液压破碎机的主要生产厂家集中在欧美日韩等地区。由于我国液压破碎机发展较晚，并且整体发展速度比较缓慢，目前许多厂家已经不再生产液压破碎机。但是我国大量的铁路，公路，矿业等建设对于液压破碎机的需求量较大，所以液压破碎锤生产行业的市场机会比较多。所以我国仍然要加强液压破碎机的设计和研究，不断提高液压破碎机产品的技术含量和品质，尽快缩短我国与国外先进国家的差距。

三、破碎机液压驱动系统

破碎机的液压驱动系统有两种，第一种是开式液压系统，其中马达或油缸的油回流到油箱后，泵直接从油箱中吸油。这种结构更加简单，散热性较好，并且能够在油箱内将油液澄清。这样的液压驱动系统在世界各国得到了广泛的应用，尤其是在工程机械领域，如挖掘机、装载机和破碎机等。它们通常采用阀控缸系统，形成节流调速回路，以实现对工作装置的精确控制和速度调节。第二种是闭式液压系统，马达和油缸装油不回到油箱直接进入泵的进油口。这种液压系统通常只需要敷设一个小型辅助补偿液压泵和油箱，并且结构紧凑，体积比较小，工作更加平稳，但是其结构更加复杂，散热性能较差。通常闭式液压系统为泵控马达调速系统，使用中需要基于工艺要求对调速回路进行选择，更加节能，但是成本比较高。

破碎机液压驱动系统选择闭式直驱液压系统，由于闭式直驱液压系统能够满足重载低速大功率系统的需求。闭式液压系统包括液压泵、液压马达、冷却过滤、泵正反向控制、系统补油清洗等部分，这些部分共同构成了闭式液压系统的核心。闭式液压系统中，液压泵通过比例变量泵输出高压油，这种设计使得系统能够产生足够的工作压力。液压泵将压力油输出至液压马达，推动其工作。通过这种设计，我们成功地取代了流量控制阀、方向控制阀和压力控制阀，减少了液压回路中的节流损失，使得整个液压系统的效率得到了显著提升。此外，这种设计还简化了液压回路的结构，在实际应用中需要基于破碎机的工作要求，由比例泵对系统流量进行调节。其回路以及作用如下，第一，补油回路，主要用于补油和散热，增大液压驱动系统的散热功率，主工作回路为必是回路，并且系统的功率比较大，增加补油回路是十分关键的。

补油回路采用了低压定量泵，该泵可以将闭式回路中的大量热量带走，同时完成补油工作。此外，主工作回路包括双向比例变量柱塞泵的主泵和液压马达，该主回路还配备了补油单向阀、载荷溢流阀和低压排放阀，以确保主泵的正常运行和工作效率。在主泵的控制回路中，通过控制斜盘的正负角度，可以实现滚筒的正反转以及转速的无级调整，确保系统在不同工况下的稳定性和高效性，提高整个系统的性能和可靠性。第四，马达回路，配备有编码器，通常液压马达为定压马达，可以对马达的转速进行检测。第五，辅助回路，可以保证系统的正常工作，其中的蓄能器可以防止系统吸空和稳压。第六，检测回路，便于自动控制破碎机，其中包括压力传感器，转速传感器和温度传感器。

四、液压破碎机的智能化控制系统

（一）智能化传感器的设计思路

液压破碎机智能化控制系统的设计可以通过在液压破碎锤设备中增加多个传感器和智能化控制技术来实现。这些传感器将用于监测液压系统的压力、温度、液位以及设备振动等指标，提供实时的工作状态和环境参数。为了使传感器反馈的数据能够及时显示，设计将结合编程技术，开发可视化的智能控制界面。在该界面上，操作人员可以直观地监测设备的工作情况，并实现智能化调整和风险预警。通过网络连接，设备的运行数据可以上传至中心控制室，由工作人员进行集中监控和管理。这样一来，可以提高控制效率，并且可以远程诊断和调整设备的参数，节省人力物力资源的消耗。为了实现破碎机运行参数的实时监测和显示，以及在异常情况下及时停止运行并自动报警，核心传感器需要对破碎机排矿口的自动输送电流、电机功率等关键参数进行准确检测。这样，系统可以根据设定的参数和算法，快速响应异常情况，并采取相应的安全措施，保障设备的正常运行和人员的安全。

（二）润滑智能化控制系统与液压智能化控制系统

智能化控制系统需要采用多种传感器，电磁阀，基于液压传感器的运行机制对智能化控制系统进行设计，包括八种控制系统可以实现温度，压力，流量，衬板的监测和控制，还可以自动报警，停止运行。其中润滑智能化控制系统是通过温度传感器和位移传感器进行监测和信息反馈，温度传感器可以对油箱的供油回油以及环境温度进行监测，位移传感器负责油位和油量的监测，传感器将监测数据反馈到处理中心，实现智能化控制。液压智能化控制系统需要用到多种传感器，进而减少元件和系统内部的压力损失，降低功率损耗。

（三）破碎状态智能化控制系统与衬板智能化控制系统

破碎状态智能化控制系统实现智能化破损，需要利用位移传感器对破碎机的负荷和运行进行实时监测，同时还要控制塑料装置以及破碎机的给矿量和排矿口大小，这一步需要用到变频器。衬板智能化控制系统能够为衬板的更换提供依据，衬板智能化控制系统利用位移传感器对衬板的厚度进行实时监测，还可以实现实时记忆破碎运行时间，并将监测数据返回至可视化界面。

（四）电机智能化控制系统和报警智能化控制系统

电机自动化控制系统会将电流表实时监测到的电机电流数据反馈给智能化控制中心，并对电流大小进行实时的调整，保证电机负荷稳定，电机智能化控制系统可以通过开关电磁阀和功率变送器分别控制电动机的开关和电流的大小，能够有效缩短电动机启动和关闭的时间。报警智能化控制系统应当能够实现各个智能化控制系统设置异常时的自动报警，同时自动停止破碎机运行。

（五）可视化数据界面与核心传感器

在设计液压破碎机智能化控制系统的过程中，可视化数据界面是一个至关重要的部分。这个界面不仅需要实时展示多种传感器监测到的运行数据，还需要支持将数据传送至控制中心，并进行集中与单独显示，以便工作人员能够及时、准确地了解和管理设备的运行状态。核心传感器负责对破碎机排矿口、自动输送料、运行负荷和液压系统等部分的数据进行监测和动态调节。这些传感器能够根据实时数据做出快速反应，调整工作参数以确保设备在最佳状态下运行。监测到的数据会转换为变化信号，并通过电信号的方式传送至可视化界面。当某一部分运行出现异常时，该信号会触发自动停止机制并发出警报通知。检测到某一部分的运行参数超出预设范围或出现异常情况时，系统会自动停止相应设备，启动安全保护措施，并在可视化界面上发出报警信息。

五、破碎机液压系统的选型

（一）液压马达选型

马达可以将液压泵提供的液体压力转变为机械能，本文选择的破碎机中，液压马达可以直接驱动刀轴，所以影响破碎机的平稳工作。在液压马达的选型中需要综合考虑马达的排量，扭矩压力比最大功率，最大转速和最大压力。

（二）液压泵选型

破碎机液压系统液压泵是液压系统的动力元件，能够为液压传动提供加压液体，通常液压泵由电动机驱动，从液压油箱中吸取油液，并驱动液压马达。在选择液压泵时需要考虑液压泵的排量，补油泵流量和泵最高压力以及最大输出流量。

（三）电动机选型

液压破碎机液压系统的电动机选项中要保证电动机可以满足系统运行的要求，基于系统的压力和最大流量确定电动机的功率，为了满足系统工作的效率和恒功率控制，对电动机的输出扭矩以及输出转速也提出了一定的要求。

（四）液压控制阀选型

破碎机液压控制阀的选择中要保证所选的液压控制阀的额定压力和流量与要求的数值相接近，通过液压控制阀的最大流量会高于额定流量，但是应当在120%以下，否则可能会因压力损失过大导致油液发热，噪声过大等。液压控制阀选择主要基于产品样本以及手册进行选择。

（五）冷却器选型

回转式剪切液压破碎机属于闭式泵控直驱液压系统，其发热较少，流量和功率可以基于工作状况自动控制，所以冷却器选择中通常基于相关手册和工作环境选择水冷却器或风冷却器。

总结

总而言之，通过对液压破碎机的机制进行分析，为了实现液压破碎机的节能环保目的，在液压破碎机中应用液压节能技术和电液比例控制技术，与其他相同功率的驱动方案相比，采用液压马达，直驱刀轴和无齿轮变速箱的液压破碎机传动效率更高，并且体积比较小，能够实现无极调速，并且在系统运行过程中可以自动调节转矩和转速。可以广泛应用于废旧轮胎，橡胶制品以及其他物品的破碎中。在多功能液压破碎机的活塞尾部增加氮气室还可以提高液压破碎机的破碎能力，使破碎工作更加可靠，解决液压破碎机的噪声大粉尘污染严重等问题，可以有效满足当前国内市场对于多功能液压破碎机的需求。

参考文献

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