礦用挖掘裝載機液壓泵的比選試驗

陳 剛，林貴端，2

(1.江西工業工程職業技術學院， 江西 萍鄉市 337055；2.江西藍翔重工有限公司， 江西 萍鄉市 337000)

礦用挖掘裝載機液壓泵的比選試驗

陳 剛1，林貴端1，2

(1.江西工業工程職業技術學院， 江西 萍鄉市 337055；2.江西藍翔重工有限公司， 江西 萍鄉市 337000)

本試驗設計了3套挖掘裝載機液壓泵比選方案，通過3種典型的液壓泵與礦用挖掘裝載機進行改造和匹配試驗，試驗結果表明CBKPZH/F-32/25/25/12.5-BFX的復合齒輪泵能保證各工作裝置正常工作，并與ZWY-60/30L礦用挖掘裝載機能進行良好的匹配。

挖掘裝載機；液壓泵；比選；復合齒輪泵

0 引 言

ZWY-60/30L型履帶式挖掘裝載機是一種輕型的礦用挖掘裝載機，適用于坡度≤28°、斷面2 m×2.2 m以上的中小型巷道。最佳工作條件是：巖石的普氏硬度f≤12，塊度≤700 mm。該機靠履帶推進鏟取巖石并通過鏟斗將石料扒進自身的刮板輸送機，輸送機從尾部將巖石卸入自卸汽車、梭式礦車、皮帶機或其它轉載設備上去。同時可利用反鏟挖掘臂扒取遠處的巖石，也可以用鏟斗來清理工作面[1]。

該機主要由反鏟機構、運輸機構、履帶行走總成、機架體、液壓操作系統、司機室、電氣系統等7部分組成。整機裝置的動作都是通過液壓系統實現的，系統由電動機驅動液壓泵從油箱吸油，通過先導閥、八聯多路換向閥和二聯多路換向閥可以控制執行元件的動作。

1 液壓系統的組成

該機的液壓系統主要由液壓泵、換向閥、先導閥、單向閥、溢流閥、節流閥、吸油濾油器、回油濾油器、液壓油風冷卻裝置、測壓裝置、液壓缸和液壓馬達等液壓元件組成[2]。挖掘工作裝置的動作通過鏟斗油缸、小臂油缸、大臂油缸和回轉油缸的驅動實現，運輸槽的傾斜角度由抬槽油缸調節，刮板輸送機由輸送馬達驅動，整機的行走由兩個行走馬達驅動。液壓泵4個輸出油口P1、P2、P3、P4，P1、P2油口給挖掘工作裝置4個液壓缸和2個行走馬達供油，P3油口給抬槽油缸和輸送馬達供油，P4油口給先導閥供油。

經過理論分析和計算，確定該機液壓系統的主要元件參數如表1所示。

表1 液壓系統主要元件參數

2 液壓泵的選型

液壓泵大多選擇容積式泵，從泵的機械結構上分為齒輪泵、葉片泵、螺桿泵、柱塞泵4類[3]。選擇液壓泵時應綜合考慮多方面因素，主要原則是滿足系統的工況要求,并以此為根據,確定泵的輸出量、工作壓力和結構型式[4]。驅動液壓泵的電動機選用煤礦井下用隔爆型三相異步電動機YBK2-200L-4B35型號，額定功率為30 kW,額定轉速為1475 r/min，為了選用合適的液壓泵，設計3個方案并進行試驗選型。

(1) 方案1：選用雙柱塞泵帶雙齒輪泵JPV-28-01型號。該機屬于小型裝載機，可以選用較小排量的液壓泵，在滿足流量要求的前提下考慮液壓泵的經濟性，首先選用了雙柱塞泵帶雙齒輪泵JPV-28-01型號，此泵的額定轉速為2500 r/min，P1、P2油口的排量都是27.8 ml/r，P3油口的排量為19.2 ml/r，P4油口的排量為4.9 ml/r。

液壓泵P3油口的理論輸出流量Q3=n×q3=1475×19.2×10-3=28.32 l/min(n為液壓泵的輸入轉速，q3為液壓泵P3油口的排量)

圖1 增速器

輸送馬達的轉速(q5為輸送馬達的排量)n5=Q3/q5=28.32/1.649=17.2 r/min，此轉速偏低，會導致運輸槽刮板鏈速度偏慢。

要提高輸送馬達的轉速，必須提高液壓泵P3油口的輸出流量；因液壓泵的排量已定，要提高液壓泵的輸出流量，需提高液壓泵的輸入轉速。因此，為了提高液壓泵的輸入轉速，在電動機和液壓泵之間設計了一個增速器(見圖1)，齒輪的傳動比i=1.368，此時液壓泵的輸入轉速n=1475×1.368=2018 r/min，P1、P2的流量都是56.1 l/min，P3的流量是38.75 l/min，P4的流量是9.89 l/min，如圖2所示。

圖2 雙柱塞泵帶雙齒輪泵

此方案經過樣機試機得到如下結果：裝載機剛開機時運行較好，流量足夠，各工作裝置正常工作，但開機1 h后發現增速器發燙,原因為增速器體積較小，齒輪高速運轉產生的熱量無法及時通過齒輪油散熱，熱量越積越多導致增速器溫度不斷上升。如果增速器的溫度持續偏高將導致增速器的壽命縮短，容易損壞，必須進行改善。由于左配箱的空間有限，通過加大增速器體積的方法進行散熱改善會導致增速器安裝不下。經過研究決定，放棄此種方案，重新選擇液壓泵的型號。

(2) 方案2：選用雙聯變量柱塞泵T5V63DP-115R-2N09。該泵額定轉速為1850 r/min。此泵只有3個泵口，排量分別為63,40,15 ml/r。63 ml/r的排量偏大，增加一個分流閥分流成P1、P2，如圖3所示經過分流后P1、P2的流量是46.5 l/min，P3的流量是59 l/min，P4的流量是22 l/min。

圖3 雙聯變量柱塞泵

根據方案2進行樣機試機得到如下結果：當挖掘工作裝置動作時，由于工作壓力變大，會導致輸送馬達的流量下降，使運輸槽無法正常工作。

(3) 方案3：選用復合齒輪泵CBKPZH/F-32,25,25,12.5-BFX。該泵是一種四聯齒輪泵，其額定轉速為2000 r/min，各個泵口的排量分別為32,25,25,12.5 ml/r。如圖4所示，P1、P2的流量都是36.9 l/min，P3的流量是47.2 l/min，P4的流量是18.4 l/min。

采用復合齒輪泵的裝載機進行試機結果如下：裝載機運行正常，流量足夠，挖掘工作裝置、運輸槽等裝置能正常工作。

3 結 論

本試驗針對確定的驅動液壓泵電動機設計了3種液壓泵選型方案，并經過嚴格的樣機試驗，試驗結果很好的證明CBKPZH/F-32,25,25,12.5-BFX的復合齒輪泵能與ZWY-60/30L型履帶式挖掘裝載機的液壓泵實現良好的匹配。

[1]李維華.李清江，秦喜田.挖掘裝載機的現狀與發展趨勢[J].農業裝備與車輛，2008(2)：28-29.

[2]邱國慶.液壓技術與應用[M].北京：人民郵電出版社，2007，8：38-127.

[3]張 宇.液壓泵的選擇、安裝及調試[J].化學工程師，2004，12：29-30.

[4]李榮湘.閉式液壓泵與原動機的匹配計算[J].礦業研究與開發，2005,25(3):51-52.

2014-06-12)

陳 剛(1975-)，湖南郴州人,礦山機電工程師,Email：281912736@qq.com。