淺析電動(dòng)地下裝載機(jī)卷纜液壓系統(tǒng)

謝 軍，劉 威，趙金元

(1.湖南財(cái)經(jīng)工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院， 湖南 衡陽 421002； 2.長沙礦山研究院有限責(zé)任公司， 湖南 長沙 410012；3.中鋼集團(tuán)衡陽機(jī)械公司， 湖南 衡陽 421002)

0 前言

1 國外變量泵供油系統(tǒng)組成

變量泵供油系統(tǒng)，能量損失小，系統(tǒng)油溫較低，國外廠家使用如圖1所示[2]。

1.過濾器 2.變量油泵 3.減壓卸荷閥 4.油馬達(dá) 5.冷卻輔助泵 6.單向閥 7.油冷卻器 8.油箱圖1 國外瓦格納公司EST-3.5型電動(dòng)地下裝載機(jī)的 變量泵供油卷纜液壓系統(tǒng)

1.油泵 2.油馬達(dá) 3.低壓溢流閥 4.換向閥 5.安全閥 6.高壓溢流閥 7.單向閥 8.油冷卻器 9.過濾器圖2 國產(chǎn)WJD-1.5電動(dòng)地下裝載機(jī)的定量泵 供油卷纜液壓系統(tǒng)

2 國內(nèi)定量泵供油系統(tǒng)組成

定量泵供油系統(tǒng)溢流損失較大，油溫較高，需要增加油冷卻器散熱，如圖2、圖3所示。

1.卷纜泵(齒輪泵) 2.卷纜馬達(dá) 3.卷纜閥 4.油冷卻器圖3 國產(chǎn)CYE-1.5卷纜液壓系統(tǒng)工作原理圖

從圖3中可以看出，電動(dòng)地下裝載機(jī)卷纜液壓系統(tǒng)[3]采用了元件集成，結(jié)構(gòu)緊湊﹑維修方便，具有一定的推廣和使用價(jià)值。

3 卷纜液壓系統(tǒng)主要液壓元件及原理分析

3.1 卷纜油泵

卷纜液壓油泵其結(jié)構(gòu)形式有多種[4]，在特性上亦有種種差別，目前使用最多的是變量柱塞泵和齒輪泵，圖1是采用變量柱塞液壓泵，圖2、圖3是采用齒輪泵，其優(yōu)、缺點(diǎn)及安裝使用注意事項(xiàng)如下。

3.1.1 變量柱塞液壓泵優(yōu)、缺點(diǎn)及安裝使用注意事項(xiàng)

(1)變量柱塞液壓泵優(yōu)點(diǎn)：①具有結(jié)構(gòu)簡單、效率高、成本較低、重量輕、體積小以及維修方便等優(yōu)點(diǎn)；②可保證液壓系統(tǒng)在恒定壓力下，流量隨外界負(fù)載變化而變化，工作靈活；③當(dāng)液壓系統(tǒng)工作無外負(fù)載時(shí)，液壓泵輸出流量為零或是很小的流量，所以輸入泵的功率也基本等于零，這樣可節(jié)省功率、節(jié)約能耗；流量隨外界負(fù)載變化而變化，在液壓系統(tǒng)上不需設(shè)置溢流閥，因此系統(tǒng)簡單，不會(huì)產(chǎn)生高溫。

消防用水儲(chǔ)存于生產(chǎn)新水水池內(nèi)，同時(shí)采取保證消防水不做他用的措施。廠區(qū)內(nèi)大多為丁、戊類單層廠房，根據(jù)規(guī)范要求設(shè)置室內(nèi)外消火栓給水系統(tǒng)，水池出水可滿足消防供水壓力。從消防水池設(shè)消防給水管網(wǎng)至廠區(qū)。

(2)變量柱塞液壓泵缺點(diǎn)：抗污染能力差，對(duì)工作液清潔度要求高；過濾精度要求不大于10 μm。

(3)變量柱塞液壓泵安裝方法：避免傳動(dòng)軸受徑向力，因?yàn)閭鲃?dòng)軸對(duì)徑向力都是非常敏感，因此不允許在泵的傳動(dòng)軸端直接安裝皮帶輪、齒輪、鏈輪等，并且在安裝時(shí)須特別注意檢查原動(dòng)機(jī)輸出軸對(duì)泵傳動(dòng)軸的同軸度。否則將引起傳動(dòng)軸的彎曲，增加缸體和配流盤之間的楔形間隙，增加泄漏損失，降低泵的容積效率，加劇缸體和配流盤之間的磨損，并嚴(yán)重影響泵的使用壽命。

(4)變量柱塞液壓泵配管要求：吸入管、壓力管和回油管的通徑不應(yīng)小于規(guī)定值；對(duì)于允許安裝在油箱上面的自吸泵，通常泵中心至油箱液面的距離不大于500 mm；對(duì)于安裝在油箱下面或側(cè)面的泵，為方便泵檢修或更換，吸入管道上必須安裝截止閥，但截止閥的通徑應(yīng)比推薦管道通徑大10～25 mm，管道長度不能超過規(guī)定范圍，彎頭最多不超過兩個(gè)，在自吸泵的入口管道上嚴(yán)禁安裝精密過濾器和粗過濾器，以免造成泵吸空；泵的回油管用來將泵內(nèi)各磨損面泄漏出的油排回油箱起冷卻和排污的作用。通常泵殼體內(nèi)回油壓力不得大于0.5 MPa，如果回油壓力過高，柱塞在吸入?yún)^(qū)兩端的壓差增加，可能使柱塞不能回程，破壞泵的正常工作，甚至可能將泵的軸封擊穿。為此，泵的回油管也不宜與液壓系統(tǒng)其它回油管聯(lián)在一起，以免系統(tǒng)壓力沖擊波傳入泵殼體內(nèi)，破壞泵的正常工作。因此泵的回油管應(yīng)單獨(dú)通入油箱，并插入油箱液面以下，以防止空氣進(jìn)入液壓系統(tǒng)。

(5)工作液應(yīng)嚴(yán)格按液壓泵生產(chǎn)廠家所推薦的YC-N68液壓油，工作溫度不應(yīng)超過80℃。

(6)啟動(dòng)和運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)應(yīng)注意的事項(xiàng)：①首先通過泵上的“注油”或“回油”口向泵內(nèi)灌滿清潔的工作油，使泵內(nèi)各運(yùn)動(dòng)副表面在啟動(dòng)時(shí)得到潤滑以防止零件燒傷；②檢查原動(dòng)力機(jī)旋轉(zhuǎn)方向是否與泵規(guī)定的旋轉(zhuǎn)方向相符，進(jìn)、出、回油等油管安裝是否正確；③檢查油箱內(nèi)油液平面高度是否符合規(guī)定。

3.1.2 齒輪液壓泵應(yīng)用優(yōu)、缺點(diǎn)及安裝使用注意事項(xiàng)

(1)齒輪液壓泵應(yīng)用具有結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)轉(zhuǎn)噪聲小、抗沖擊能力強(qiáng)、壓力高、轉(zhuǎn)速高、抗污染能力強(qiáng)、工作可靠、維修方便、使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)。

(2)近年來，中高壓齒輪泵逐漸多用滑動(dòng)軸承。但滑動(dòng)軸承的缺點(diǎn)是在高溫下容易燒壞，因此必須在結(jié)構(gòu)上很好地解決潤滑和冷卻問題。

(3)安裝使用注意事項(xiàng)：①安裝齒輪泵時(shí)，不允許采用對(duì)齒輪泵產(chǎn)生徑向力和軸向力的傳動(dòng)方式，建議采用軸套和彈性聯(lián)軸節(jié)傳動(dòng)方式。兩軸的不同軸度：軸套式不得大于0.05 mm，彈性聯(lián)軸節(jié)不得大于0.1 mm。②對(duì)進(jìn)油口要嚴(yán)格密封，不得有任何漏氣現(xiàn)象。進(jìn)油口要保證足夠的通油面積，流速一般不超過1 m/s，否則會(huì)造成吸空產(chǎn)生氣蝕，甚至?xí)诤芏痰臅r(shí)間造成泵損壞。③當(dāng)油泵的吸油口高于油箱油面時(shí)，應(yīng)保證齒輪泵的最大吸入真空度小于或等于150 mmHg，以免引起吸油不足，造成過早磨損。④要正確選用液壓油，油泵工作油溫為-20 ℃～95 ℃，一般油溫控制在30～70 ℃為宜，為了使齒輪泵在不同的溫度下能正常工作，建議選用受溫度影響的粘度變化較小，抗泡沫性能較好的30～40號(hào)低濁液壓油，北方冬季用20號(hào)低溫液壓油。⑤要保持油液清潔。油液不得混有任何機(jī)械雜質(zhì)和腐蝕性物質(zhì)，因此在吸油管中應(yīng)裝有濾油精度不低于25 μm的濾油器。⑥油泵的最高壓力和最高轉(zhuǎn)速，是指在使用中短暫時(shí)間內(nèi)允許使用的最高數(shù)值，每次持續(xù)使用的時(shí)間最好控制在3 min以內(nèi)。⑦在油溫較低時(shí)應(yīng)低速起動(dòng)，待油溫升高后可工作。⑧齒輪泵裝機(jī)時(shí)應(yīng)注意旋轉(zhuǎn)方向是否相符，可根據(jù)用戶需要提供順時(shí)針和逆時(shí)針兩種旋轉(zhuǎn)方向的齒輪泵。⑨齒輪泵出廠后，用戶不能拆裝，拆裝會(huì)嚴(yán)重影響齒輪泵的性能，甚至?xí)斐蓳p壞。⑩安裝齒輪泵時(shí)，只可輕輕推進(jìn)，不能用錘敲擊安裝。

3.1.3 油泵故障及排除方法

油泵故障原因產(chǎn)生多種多樣，發(fā)生故障時(shí)首先要冷靜觀察、細(xì)心分析，找出主要原因，油泵故障及排除方法如表1所示。

表1 油泵故障及排除方法

續(xù)表1

3.2 卷纜油馬達(dá)

卷纜油馬達(dá)安裝在后車架靠近電纜卷筒位置，操作時(shí)液壓卷纜回路動(dòng)力使馬達(dá)軸回轉(zhuǎn)，馬達(dá)軸通過鏈條帶動(dòng)電纜卷筒，卷纜馬達(dá)泄油直接流回油箱。

3.3 卷纜閥

卷纜閥控制卷纜馬達(dá)的回轉(zhuǎn)速度和方向，保護(hù)回路免受系統(tǒng)沖擊，防止電纜被損壞，起到安全保護(hù)作用。卷纜閥的結(jié)構(gòu)如圖4所示。

1.彈簧 2.螺帽 3.閥芯 4.彈簧 5.調(diào)壓墊片 6.換向閥彈簧 7.閥套管 8.單向閥柱 9.單向閥彈簧 10.檔圈 11.閥體 12.密封圈 13.管接頭圖4 卷纜閥結(jié)構(gòu)圖

3.3.1 卷纜閥主要技術(shù)參數(shù)

高壓溢壓流閥調(diào)節(jié)壓力 3.5 MPa(流量10 L/min時(shí))

低壓溢流閥調(diào)節(jié)壓力 1.8 MPa(流量10 L/min時(shí))

機(jī)能 見圖4圖形符號(hào)

額定流量 100 L/min

單向閥反向泄漏 10滴/min

外部泄漏 無

耐壓 21 MPa

3.3.2 卷纜閥檢查與調(diào)整

(1)在電機(jī)停止工作的時(shí)候，拆除卷纜閥殼體上標(biāo)志了測量壓力的螺塞，裝上壓力表。(2)啟動(dòng)電機(jī)，驅(qū)動(dòng)機(jī)器前進(jìn)，壓力表上的讀數(shù)應(yīng)該和卷纜閥的低壓設(shè)定值相同。(3)向后行駛時(shí)，壓力表上的讀數(shù)應(yīng)該和卷纜閥的高壓設(shè)定值相同。(4)如果電纜的張力需要減少，可以拆下卷纜閥上標(biāo)有“LOW”的六角螺母，然后減少墊片。在張力達(dá)到要求的時(shí)候，重新裝上六角螺母。(5)如果電纜的張力需要增加，可以拆下卷纜閥上標(biāo)有“HIGH”的六角螺母，然后增加墊片。在張力達(dá)到要求的時(shí)候，重新裝上六角螺母。(6)關(guān)掉電機(jī)，拆掉壓力表，然后在裝壓力表的測壓處裝上原來拆下的螺塞。

3.3.3 卷纜閥常見故障及排除方法

當(dāng)液壓馬達(dá)運(yùn)動(dòng)靈活，且雙聯(lián)泵工作正常的情況下，如卷纜系統(tǒng)不正常，屬于卷纜閥產(chǎn)生的故障，故障原因及排除方法如表2所示。

表2 卷纜閥常見故障原因及排除方法

3.4 卷纜油冷卻器

在液壓油返回油箱之前散掉卷纜回路的熱量，降低油溫。

4 定量泵供油系統(tǒng)和變量泵供油系統(tǒng)對(duì)比分析

定量泵供油系統(tǒng)和變量泵供油系統(tǒng)在實(shí)際使用中各有優(yōu)勢，定量泵供油系統(tǒng)采用齒輪泵具有結(jié)構(gòu)簡單、抗沖擊能力強(qiáng)、抗污染能力強(qiáng)、工作可靠、維修方便、使用壽命長等優(yōu)勢。采用恒壓變量泵，效率高、節(jié)省功率、節(jié)約能耗，但抗污染能力差，對(duì)工作液清潔度要求高。在環(huán)境惡劣的礦山中使用，國內(nèi)采用定量齒輪泵供油系統(tǒng)較多[5]。

5 結(jié)論

在電動(dòng)地下裝載機(jī)卷纜液壓系統(tǒng)中，越來越多地采用定量齒輪泵供油系統(tǒng)，此系統(tǒng)元件集成，結(jié)構(gòu)緊湊﹑維修方便，具有一定的推廣和使用價(jià)值。