大噸位裝載機通常配置濕式制動器的驅(qū)動橋，在制動過程中該種制動器會產(chǎn)生大量熱量，尤其是在惡劣工況長時間作業(yè)，僅靠橋殼表面散熱無法滿足要求。若驅(qū)動橋長期處于高溫狀態(tài)下工作，會影響驅(qū)動橋內(nèi)密封件以及齒輪使用壽命。本文闡述大噸位裝載機驅(qū)動橋冷卻系統(tǒng)在使用過程中遇到的問題以及改進方法。
1 驅(qū)動橋結(jié)構(gòu)
1.1 制動器結(jié)構(gòu)
國內(nèi)品牌的大噸位裝載機驅(qū)動橋大都配裝 Kessler 公司生產(chǎn)的濕式制動器驅(qū)動橋，該型驅(qū)動橋采用多片濕式制動器，制動摩擦片安裝制動室內(nèi)，其結(jié)構(gòu)如圖 1 所示。
該型驅(qū)動橋?qū)⑤嗊厹p速器和制動器2 個腔體分開，避免了頻繁制動產(chǎn)生的高溫以及摩擦片磨損出的碎屑進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，制動室采用美孚 10W 液壓油加LZ9990A 型添加劑。
1.2 制動冷卻系統(tǒng)工作原理
大噸位裝載機在鏟裝作業(yè)時需要頻繁制動，其驅(qū)動橋的濕式制動器會造成油液溫度增高，僅靠驅(qū)動橋本身自然冷卻不能快速有效降低油液溫度。設(shè)置輔助冷卻系統(tǒng)后，制動室內(nèi)冷卻油液通過冷卻系統(tǒng)單獨進行外循環(huán)，進行散熱及過濾，可改善制動器油液的冷卻效果。冷卻油液冷卻后可保持制動器的熱平衡及清潔，可保證裝載機制動穩(wěn)定性，還可防止驅(qū)動橋各部位密封件因高溫造成老化失效，防止油液氧化，延長驅(qū)動橋的使用壽命及換油周期。
改進前制動器冷卻系統(tǒng)工作原理如圖 2 所示，冷卻油經(jīng)液壓泵 1 輸出，通過溢流閥 9調(diào)定液壓泵 1 出口壓力后，經(jīng)濾清器 2 過濾后進入二位二通電磁閥 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)過二位二通電磁閥 7 的冷卻油對制動室內(nèi)摩擦片 4 進行冷卻，然后流回冷卻油箱。若制動室內(nèi)因油液堵塞，造成背壓高于0.034MPa 時，單向閥 3 開啟，冷卻油不經(jīng)制動室內(nèi)摩擦片 4 返回冷卻油箱。當冷卻油溫度超過 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輸出的冷卻油進入冷卻馬達 6，驅(qū)動冷卻馬達 6轉(zhuǎn)動并帶動冷卻風扇轉(zhuǎn)動，冷卻馬達 6轉(zhuǎn)動后輸出的油液進入冷卻器 5，冷卻風扇對冷卻器 5 內(nèi)的冷卻油進行冷卻，冷卻后的冷卻油對制動室內(nèi)摩擦片 4 進行冷卻，然后流回冷卻油箱。
2 存在問題
某大噸位裝載機在鄂爾多斯民達露天煤礦工作了約 3 個月，平均每天作業(yè) 20h，共運行約1800h，客戶反饋該機驅(qū)動橋冷卻系統(tǒng)出現(xiàn)溫度過高故障。
針對驅(qū)動橋溫度過高問題我們進行了連續(xù)3 天的測試，采用手持式測溫儀測試前、后驅(qū)動橋輪邊減速器殼體以及制動器殼體表面溫度，測試的數(shù)據(jù)如附表所示。
該裝載機每天連續(xù)作業(yè)且惡劣工況，其驅(qū)動橋齒輪油會出現(xiàn)高溫，馬達風扇已經(jīng)全速運轉(zhuǎn)，測試發(fā)現(xiàn)前、后驅(qū)動橋溫度差異較大，后驅(qū)動橋冷卻器進口壓力略大于前驅(qū)動橋冷卻器進口壓力。該裝載機在其他工地反饋有馬達吸空現(xiàn)象，故障率較高。
3 改進方法
針對該裝載機制動系統(tǒng)油溫過高問題，我們參考國外濕式制動器驅(qū)動橋冷卻系統(tǒng)設(shè)計方案，對制動冷卻系統(tǒng)進行了改進。
3.1 結(jié)構(gòu)
改進后的制動冷卻系統(tǒng)增設(shè)集成閥組 5，集成閥組 5 內(nèi)集成了 3 個單向閥、2 個集油分流閥8 以及 1 個二位二通電磁閥。改進后的驅(qū)動橋冷卻系統(tǒng)工作原理如圖 3 所示。
將 3 個單向閥、2 個集油分流閥及 1 個二位二通電磁閥集成在 1個集成閥組內(nèi)，解決了多個元件的管路連接、固定造成的布置凌亂，維修不便問題。
3.2 原理
原冷卻風扇馬達由冷卻油驅(qū)動，馬達驅(qū)動冷卻風扇時所消耗能量使會冷卻油溫度升高。改進后，冷卻風扇馬達由裝載機主液壓系統(tǒng)驅(qū)動，避免了冷卻油的溫升。
在集成閥組內(nèi)冷卻馬達的油路內(nèi)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行補油，保證其以慣性持續(xù)旋轉(zhuǎn)，避免馬達出現(xiàn)吸空燒毀故障。
新增的 2 個集油分流閥既可保證前、后驅(qū)動橋循環(huán)冷卻油路的油液平均分配到前、后驅(qū)動橋和 2 個冷卻器，又可保證 2 個冷卻風扇馬達油量相同、轉(zhuǎn)速相等，使前、后驅(qū)動橋循環(huán)冷卻的溫度基本保持一致。
4 改進效果
驅(qū)動橋冷卻系統(tǒng)改進后，經(jīng)過試驗、驗證，前、后驅(qū)動橋油溫無明顯差別，驅(qū)動橋輪邊減速器殼體及制動器殼體溫度均未超過 60℃。
因采用集成閥組，兩種油液可在同一個閥塊不同油道內(nèi)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(tǒng)的可靠性。
改進后的驅(qū)動橋制動冷卻系統(tǒng)適應了惡劣工況，驅(qū)動橋冷卻油高溫現(xiàn)象消除，整機可靠性得到了提高，取得了客戶的認可。
作者：李建胡 丁平芳 賈軍華 王 壯
來源：《工程機械與維修》2018年第4期
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修機｜驅(qū)動橋冷卻系統(tǒng)在工程機械上的應用及改進
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大噸位裝載機通常配置濕式制動器的驅(qū)動橋，在制動過程中該種制動器會產(chǎn)生大量熱量，尤其是在惡劣工況長時間作業(yè)，僅靠橋殼表面散熱無法滿足要求。若驅(qū)動橋長期處于高溫狀態(tài)下工作，會影響驅(qū)動橋內(nèi)密封件以及齒輪使用壽命。本文闡述大噸位裝載機驅(qū)動橋冷卻系統(tǒng)在使用過程中遇到的問題以及改進方法。
1 驅(qū)動橋結(jié)構(gòu)
1.1 制動器結(jié)構(gòu)
國內(nèi)品牌的大噸位裝載機驅(qū)動橋大都配裝 Kessler 公司生產(chǎn)的濕式制動器驅(qū)動橋，該型驅(qū)動橋采用多片濕式制動器，制動摩擦片安裝制動室內(nèi)，其結(jié)構(gòu)如圖 1 所示。
該型驅(qū)動橋?qū)⑤嗊厹p速器和制動器2 個腔體分開，避免了頻繁制動產(chǎn)生的高溫以及摩擦片磨損出的碎屑進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，制動室采用美孚 10W 液壓油加LZ9990A 型添加劑。
1.2 制動冷卻系統(tǒng)工作原理
大噸位裝載機在鏟裝作業(yè)時需要頻繁制動，其驅(qū)動橋的濕式制動器會造成油液溫度增高，僅靠驅(qū)動橋本身自然冷卻不能快速有效降低油液溫度。設(shè)置輔助冷卻系統(tǒng)后，制動室內(nèi)冷卻油液通過冷卻系統(tǒng)單獨進行外循環(huán)，進行散熱及過濾，可改善制動器油液的冷卻效果。冷卻油液冷卻后可保持制動器的熱平衡及清潔，可保證裝載機制動穩(wěn)定性，還可防止驅(qū)動橋各部位密封件因高溫造成老化失效，防止油液氧化，延長驅(qū)動橋的使用壽命及換油周期。
改進前制動器冷卻系統(tǒng)工作原理如圖 2 所示，冷卻油經(jīng)液壓泵 1 輸出，通過溢流閥 9調(diào)定液壓泵 1 出口壓力后，經(jīng)濾清器 2 過濾后進入二位二通電磁閥 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)過二位二通電磁閥 7 的冷卻油對制動室內(nèi)摩擦片 4 進行冷卻，然后流回冷卻油箱。若制動室內(nèi)因油液堵塞，造成背壓高于0.034MPa 時，單向閥 3 開啟，冷卻油不經(jīng)制動室內(nèi)摩擦片 4 返回冷卻油箱。當冷卻油溫度超過 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輸出的冷卻油進入冷卻馬達 6，驅(qū)動冷卻馬達 6轉(zhuǎn)動并帶動冷卻風扇轉(zhuǎn)動，冷卻馬達 6轉(zhuǎn)動后輸出的油液進入冷卻器 5，冷卻風扇對冷卻器 5 內(nèi)的冷卻油進行冷卻，冷卻后的冷卻油對制動室內(nèi)摩擦片 4 進行冷卻，然后流回冷卻油箱。
2 存在問題
某大噸位裝載機在鄂爾多斯民達露天煤礦工作了約 3 個月，平均每天作業(yè) 20h，共運行約1800h，客戶反饋該機驅(qū)動橋冷卻系統(tǒng)出現(xiàn)溫度過高故障。
針對驅(qū)動橋溫度過高問題我們進行了連續(xù)3 天的測試，采用手持式測溫儀測試前、后驅(qū)動橋輪邊減速器殼體以及制動器殼體表面溫度，測試的數(shù)據(jù)如附表所示。
該裝載機每天連續(xù)作業(yè)且惡劣工況，其驅(qū)動橋齒輪油會出現(xiàn)高溫，馬達風扇已經(jīng)全速運轉(zhuǎn)，測試發(fā)現(xiàn)前、后驅(qū)動橋溫度差異較大，后驅(qū)動橋冷卻器進口壓力略大于前驅(qū)動橋冷卻器進口壓力。該裝載機在其他工地反饋有馬達吸空現(xiàn)象，故障率較高。
3 改進方法
針對該裝載機制動系統(tǒng)油溫過高問題，我們參考國外濕式制動器驅(qū)動橋冷卻系統(tǒng)設(shè)計方案，對制動冷卻系統(tǒng)進行了改進。
3.1 結(jié)構(gòu)
改進后的制動冷卻系統(tǒng)增設(shè)集成閥組 5，集成閥組 5 內(nèi)集成了 3 個單向閥、2 個集油分流閥8 以及 1 個二位二通電磁閥。改進后的驅(qū)動橋冷卻系統(tǒng)工作原理如圖 3 所示。
將 3 個單向閥、2 個集油分流閥及 1 個二位二通電磁閥集成在 1個集成閥組內(nèi)，解決了多個元件的管路連接、固定造成的布置凌亂，維修不便問題。
3.2 原理
原冷卻風扇馬達由冷卻油驅(qū)動，馬達驅(qū)動冷卻風扇時所消耗能量使會冷卻油溫度升高。改進后，冷卻風扇馬達由裝載機主液壓系統(tǒng)驅(qū)動，避免了冷卻油的溫升。
在集成閥組內(nèi)冷卻馬達的油路內(nèi)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行補油，保證其以慣性持續(xù)旋轉(zhuǎn)，避免馬達出現(xiàn)吸空燒毀故障。
新增的 2 個集油分流閥既可保證前、后驅(qū)動橋循環(huán)冷卻油路的油液平均分配到前、后驅(qū)動橋和 2 個冷卻器，又可保證 2 個冷卻風扇馬達油量相同、轉(zhuǎn)速相等，使前、后驅(qū)動橋循環(huán)冷卻的溫度基本保持一致。
4 改進效果
驅(qū)動橋冷卻系統(tǒng)改進后，經(jīng)過試驗、驗證，前、后驅(qū)動橋油溫無明顯差別，驅(qū)動橋輪邊減速器殼體及制動器殼體溫度均未超過 60℃。
因采用集成閥組，兩種油液可在同一個閥塊不同油道內(nèi)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(tǒng)的可靠性。
改進后的驅(qū)動橋制動冷卻系統(tǒng)適應了惡劣工況，驅(qū)動橋冷卻油高溫現(xiàn)象消除，整機可靠性得到了提高，取得了客戶的認可。
作者：李建胡 丁平芳 賈軍華 王 壯
來源：《工程機械與維修》2018年第4期
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