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    修機|驅動(dòng)橋冷卻系統在工程機械上的應用及改進(jìn)

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    來(lái)源:匠客工程機械

    大噸位裝載機通常配置濕式制動(dòng)器的驅動(dòng)橋,在制動(dòng)過(guò)程中該種制動(dòng)器會(huì )產(chǎn)生大量熱量,尤其是在惡劣工況長(cháng)時(shí)間作業(yè),僅靠橋殼表面散熱無(wú)法滿(mǎn)足要求。若驅動(dòng)橋長(cháng)期處于高溫狀態(tài)下工作,會(huì )影響驅動(dòng)橋內密封件以及齒輪使用壽命。本文闡述大噸位裝載機驅動(dòng)橋冷卻系統在使用過(guò)程中遇到的問(wèn)題以及改進(jìn)方法。

    1 驅動(dòng)橋結構

    1.1 制動(dòng)器結構

    國內品牌的大噸位裝載機驅動(dòng)橋大都配裝 Kessler 公司生產(chǎn)的濕式制動(dòng)器驅動(dòng)橋,該型驅動(dòng)橋采用多片濕式制動(dòng)器,制動(dòng)摩擦片安裝制動(dòng)室內,其結構如圖 1 所示。

    該型驅動(dòng)橋將輪邊減速器和制動(dòng)器2 個(gè)腔體分開(kāi),避免了頻繁制動(dòng)產(chǎn)生的高溫以及摩擦片磨損出的碎屑進(jìn)入輪邊減速器造成其齒輪加速磨損,保證了輪邊減速器齒輪油清潔。輪邊減速器以及主減采用 API GL-5 型齒輪油,制動(dòng)室采用美孚 10W 液壓油加LZ9990A 型添加劑。

    1.2 制動(dòng)冷卻系統工作原理

    大噸位裝載機在鏟裝作業(yè)時(shí)需要頻繁制動(dòng),其驅動(dòng)橋的濕式制動(dòng)器會(huì )造成油液溫度增高,僅靠驅動(dòng)橋本身自然冷卻不能快速有效降低油液溫度。設置輔助冷卻系統后,制動(dòng)室內冷卻油液通過(guò)冷卻系統單獨進(jìn)行外循環(huán),進(jìn)行散熱及過(guò)濾,可改善制動(dòng)器油液的冷卻效果。冷卻油液冷卻后可保持制動(dòng)器的熱平衡及清潔,可保證裝載機制動(dòng)穩定性,還可防止驅動(dòng)橋各部位密封件因高溫造成老化失效,防止油液氧化,延長(cháng)驅動(dòng)橋的使用壽命及換油周期。

    改進(jìn)前制動(dòng)器冷卻系統工作原理如圖 2 所示,冷卻油經(jīng)液壓泵 1 輸出,通過(guò)溢流閥 9調定液壓泵 1 出口壓力后,經(jīng)濾清器 2 過(guò)濾后進(jìn)入二位二通電磁閥 7。

    二位二通電磁閥 7 由控制器控制其是否得電,得電后處于常通狀態(tài),經(jīng)過(guò)二位二通電磁閥 7 的冷卻油對制動(dòng)室內摩擦片 4 進(jìn)行冷卻,然后流回冷卻油箱。若制動(dòng)室內因油液堵塞,造成背壓高于0.034MPa 時(shí),單向閥 3 開(kāi)啟,冷卻油不經(jīng)制動(dòng)室內摩擦片 4 返回冷卻油箱。當冷卻油溫度超過(guò) 71℃,油溫傳感器 8向控制器發(fā)出信號,控制器使二位二通電磁閥斷電,將油路截斷,由濾清器 2輸出的冷卻油進(jìn)入冷卻馬達 6,驅動(dòng)冷卻馬達 6轉動(dòng)并帶動(dòng)冷卻風(fēng)扇轉動(dòng),冷卻馬達 6轉動(dòng)后輸出的油液進(jìn)入冷卻器 5,冷卻風(fēng)扇對冷卻器 5 內的冷卻油進(jìn)行冷卻,冷卻后的冷卻油對制動(dòng)室內摩擦片 4 進(jìn)行冷卻,然后流回冷卻油箱。

    2 存在問(wèn)題

    某大噸位裝載機在鄂爾多斯民達露天煤礦工作了約 3 個(gè)月,平均每天作業(yè) 20h,共運行約1800h,客戶(hù)反饋該機驅動(dòng)橋冷卻系統出現溫度過(guò)高故障。

    針對驅動(dòng)橋溫度過(guò)高問(wèn)題我們進(jìn)行了連續3 天的測試,采用手持式測溫儀測試前、后驅動(dòng)橋輪邊減速器殼體以及制動(dòng)器殼體表面溫度,測試的數據如附表所示。

    該裝載機每天連續作業(yè)且惡劣工況,其驅動(dòng)橋齒輪油會(huì )出現高溫,馬達風(fēng)扇已經(jīng)全速運轉,測試發(fā)現前、后驅動(dòng)橋溫度差異較大,后驅動(dòng)橋冷卻器進(jìn)口壓力略大于前驅動(dòng)橋冷卻器進(jìn)口壓力。該裝載機在其他工地反饋有馬達吸空現象,故障率較高。

    3 改進(jìn)方法

    針對該裝載機制動(dòng)系統油溫過(guò)高問(wèn)題,我們參考國外濕式制動(dòng)器驅動(dòng)橋冷卻系統設計方案,對制動(dòng)冷卻系統進(jìn)行了改進(jìn)。

    3.1 結構

    改進(jìn)后的制動(dòng)冷卻系統增設集成閥組 5,集成閥組 5 內集成了 3 個(gè)單向閥、2 個(gè)集油分流閥8 以及 1 個(gè)二位二通電磁閥。改進(jìn)后的驅動(dòng)橋冷卻系統工作原理如圖 3 所示。


    將 3 個(gè)單向閥、2 個(gè)集油分流閥及 1 個(gè)二位二通電磁閥集成在 1個(gè)集成閥組內,解決了多個(gè)元件的管路連接、固定造成的布置凌亂,維修不便問(wèn)題。

    3.2 原理

    原冷卻風(fēng)扇馬達由冷卻油驅動(dòng),馬達驅動(dòng)冷卻風(fēng)扇時(shí)所消耗能量使會(huì )冷卻油溫度升高。改進(jìn)后,冷卻風(fēng)扇馬達由裝載機主液壓系統驅動(dòng),避免了冷卻油的溫升。

    在集成閥組內冷卻馬達的油路內新增了單向閥,若裝載機突然停機,該單向閥可為冷卻馬達進(jìn)行補油,保證其以慣性持續旋轉,避免馬達出現吸空燒毀故障。

    新增的 2 個(gè)集油分流閥既可保證前、后驅動(dòng)橋循環(huán)冷卻油路的油液平均分配到前、后驅動(dòng)橋和 2 個(gè)冷卻器,又可保證 2 個(gè)冷卻風(fēng)扇馬達油量相同、轉速相等,使前、后驅動(dòng)橋循環(huán)冷卻的溫度基本保持一致。

    4 改進(jìn)效果

    驅動(dòng)橋冷卻系統改進(jìn)后,經(jīng)過(guò)試驗、驗證,前、后驅動(dòng)橋油溫無(wú)明顯差別,驅動(dòng)橋輪邊減速器殼體及制動(dòng)器殼體溫度均未超過(guò) 60℃。

    因采用集成閥組,兩種油液可在同一個(gè)閥塊不同油道內流通,提高了元件的集成性,減少管路連接與布置,降低了油液泄漏的概率,增強了系統的可靠性。

    改進(jìn)后的驅動(dòng)橋制動(dòng)冷卻系統適應了惡劣工況,驅動(dòng)橋冷卻油高溫現象消除,整機可靠性得到了提高,取得了客戶(hù)的認可。

    作者:李建胡 丁平芳 賈軍華 王 壯

    來(lái)源:《工程機械與維修》2018年第4期

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