淺析電動地下裝載機卷纜液壓系統

謝 軍，劉 威，趙金元

(1.湖南財經工業職業技術學院， 湖南 衡陽 421002； 2.長沙礦山研究院有限責任公司， 湖南 長沙 410012；3.中鋼集團衡陽機械公司， 湖南 衡陽 421002)

0 前言

1 國外變量泵供油系統組成

變量泵供油系統，能量損失小，系統油溫較低，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 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型電動地下裝載機的 變量泵供油卷纜液壓系統

1.油泵 2.油馬達 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WJD-1.5電動地下裝載機的定量泵 供油卷纜液壓系統

2 國內定量泵供油系統組成

定量泵供油系統溢流損失較大，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 3.卷纜閥 4.油冷卻器圖3 國產CYE-1.5卷纜液壓系統工作原理圖

從圖3中可以看出，電動地下裝載機卷纜液壓系統[3]采用了元件集成，結構緊湊﹑維修方便，具有一定的推廣和使用價值。

3 卷纜液壓系統主要液壓元件及原理分析

3.1 卷纜油泵

卷纜液壓油泵其結構形式有多種[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、缺點及安裝使用注意事項如下。

3.1.1 變量柱塞液壓泵優、缺點及安裝使用注意事項

(1)變量柱塞液壓泵優點：①具有結構簡單、效率高、成本較低、重量輕、體積小以及維修方便等優點；②可保證液壓系統在恒定壓力下，流量隨外界負載變化而變化，工作靈活；③當液壓系統工作無外負載時，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，這樣可節省功率、節約能耗；流量隨外界負載變化而變化，在液壓系統上不需設置溢流閥，因此系統簡單，不會產生高溫。

消防用水儲存于生產新水水池內，同時采取保證消防水不做他用的措施。廠區內大多為丁、戊類單層廠房，根據規范要求設置室內外消火栓給水系統，水池出水可滿足消防供水壓力。從消防水池設消防給水管網至廠區。

(2)變量柱塞液壓泵缺點：抗污染能力差，對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：避免傳動軸受徑向力，因為傳動軸對徑向力都是非常敏感，因此不允許在泵的傳動軸端直接安裝皮帶輪、齒輪、鏈輪等，并且在安裝時須特別注意檢查原動機輸出軸對泵傳動軸的同軸度。否則將引起傳動軸的彎曲，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小于規定值；對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；對于安裝在油箱下面或側面的泵，為方便泵檢修或更換，吸入管道上必須安裝截止閥，但截止閥的通徑應比推薦管道通徑大10～25 mm，管道長度不能超過規定范圍，彎頭最多不超過兩個，在自吸泵的入口管道上嚴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。通常泵殼體內回油壓力不得大于0.5 MPa，如果回油壓力過高，柱塞在吸入區兩端的壓差增加，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其它回油管聯在一起，以免系統壓力沖擊波傳入泵殼體內，破壞泵的正常工作。因此泵的回油管應單獨通入油箱，并插入油箱液面以下，以防止空氣進入液壓系統。

(5)工作液應嚴格按液壓泵生產廠家所推薦的YC-N68液壓油，工作溫度不應超過80℃。

(6)啟動和運轉時應注意的事項：①首先通過泵上的“注油”或“回油”口向泵內灌滿清潔的工作油，使泵內各運動副表面在啟動時得到潤滑以防止零件燒傷；②檢查原動力機旋轉方向是否與泵規定的旋轉方向相符，進、出、回油等油管安裝是否正確；③檢查油箱內油液平面高度是否符合規定。

3.1.2 齒輪液壓泵應用優、缺點及安裝使用注意事項

(1)齒輪液壓泵應用具有結構簡單、運轉噪聲小、抗沖擊能力強、壓力高、轉速高、抗污染能力強、工作可靠、維修方便、使用壽命長等優點。

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

(3)安裝使用注意事項：①安裝齒輪泵時，不允許采用對齒輪泵產生徑向力和軸向力的傳動方式，建議采用軸套和彈性聯軸節傳動方式。兩軸的不同軸度：軸套式不得大于0.05 mm，彈性聯軸節不得大于0.1 mm。②對進油口要嚴格密封，不得有任何漏氣現象。進油口要保證足夠的通油面積，流速一般不超過1 m/s，否則會造成吸空產生氣蝕，甚至會在很短的時間造成泵損壞。③當油泵的吸油口高于油箱油面時，應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號低濁液壓油，北方冬季用20號低溫液壓油。⑤要保持油液清潔。油液不得混有任何機械雜質和腐蝕性物質，因此在吸油管中應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速，是指在使用中短暫時間內允許使用的最高數值，每次持續使用的時間最好控制在3 min以內。⑦在油溫較低時應低速起動，待油溫升高后可工作。⑧齒輪泵裝機時應注意旋轉方向是否相符，可根據用戶需要提供順時針和逆時針兩種旋轉方向的齒輪泵。⑨齒輪泵出廠后，用戶不能拆裝，拆裝會嚴重影響齒輪泵的性能，甚至會造成損壞。⑩安裝齒輪泵時，只可輕輕推進，不能用錘敲擊安裝。

3.1.3 油泵故障及排除方法

油泵故障原因產生多種多樣，發生故障時首先要冷靜觀察、細心分析，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

續表1

3.2 卷纜油馬達

卷纜油馬達安裝在后車架靠近電纜卷筒位置，操作時液壓卷纜回路動力使馬達軸回轉，馬達軸通過鏈條帶動電纜卷筒，卷纜馬達泄油直接流回油箱。

3.3 卷纜閥

卷纜閥控制卷纜馬達的回轉速度和方向，保護回路免受系統沖擊，防止電纜被損壞，起到安全保護作用。卷纜閥的結構如圖4所示。

1.彈簧 2.螺帽 3.閥芯 4.彈簧 5.調壓墊片 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 卷纜閥結構圖

3.3.1 卷纜閥主要技術參數

高壓溢壓流閥調節壓力 3.5 MPa(流量10 L/min時)

低壓溢流閥調節壓力 1.8 MPa(流量10 L/min時)

機能 見圖4圖形符號

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 卷纜閥檢查與調整

(1)在電機停止工作的時候，拆除卷纜閥殼體上標志了測量壓力的螺塞，裝上壓力表。(2)啟動電機，驅動機器前進，壓力表上的讀數應該和卷纜閥的低壓設定值相同。(3)向后行駛時，壓力表上的讀數應該和卷纜閥的高壓設定值相同。(4)如果電纜的張力需要減少，可以拆下卷纜閥上標有“LOW”的六角螺母，然后減少墊片。在張力達到要求的時候，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有“HIGH”的六角螺母，然后增加墊片。在張力達到要求的時候，重新裝上六角螺母。(6)關掉電機，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

當液壓馬達運動靈活，且雙聯泵工作正常的情況下，如卷纜系統不正常，屬于卷纜閥產生的故障，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 定量泵供油系統和變量泵供油系統對比分析

定量泵供油系統和變量泵供油系統在實際使用中各有優勢，定量泵供油系統采用齒輪泵具有結構簡單、抗沖擊能力強、抗污染能力強、工作可靠、維修方便、使用壽命長等優勢。采用恒壓變量泵，效率高、節省功率、節約能耗，但抗污染能力差，對工作液清潔度要求高。在環境惡劣的礦山中使用，國內采用定量齒輪泵供油系統較多[5]。

5 結論

在電動地下裝載機卷纜液壓系統中，越來越多地采用定量齒輪泵供油系統，此系統元件集成，結構緊湊﹑維修方便，具有一定的推廣和使用價值。