浅析电动地下装载机卷缆液压系统

谢 军，刘 威，赵金元

(1.湖南财经工业职业技术学院， 湖南 衡阳 421002； 2.长沙矿山研究院有限责任公司， 湖南 长沙 410012；3.中钢集团衡阳机械公司， 湖南 衡阳 421002)

0 前言

1 国外变量泵供油系统组成

变量泵供油系统，能量损失小，系统油温较低，国外厂家使用如图1所示[2]。

1.过滤器 2.变量油泵 3.减压卸荷阀 4.油马达 5.冷却辅助泵 6.单向阀 7.油冷却器 8.油箱图1 国外瓦格纳公司EST-3.5型电动地下装载机的 变量泵供油卷缆液压系统

1.油泵 2.油马达 3.低压溢流阀 4.换向阀 5.安全阀 6.高压溢流阀 7.单向阀 8.油冷却器 9.过滤器图2 国产WJD-1.5电动地下装载机的定量泵 供油卷缆液压系统

2 国内定量泵供油系统组成

定量泵供油系统溢流损失较大，油温较高，需要增加油冷却器散热，如图2、图3所示。

1.卷缆泵(齿轮泵) 2.卷缆马达 3.卷缆阀 4.油冷却器图3 国产CYE-1.5卷缆液压系统工作原理图

从图3中可以看出，电动地下装载机卷缆液压系统[3]采用了元件集成，结构紧凑﹑维修方便，具有一定的推广和使用价值。

3 卷缆液压系统主要液压元件及原理分析

3.1 卷缆油泵

卷缆液压油泵其结构形式有多种[4]，在特性上亦有种种差别，目前使用最多的是变量柱塞泵和齿轮泵，图1是采用变量柱塞液压泵，图2、图3是采用齿轮泵，其优、缺点及安装使用注意事项如下。

3.1.1 变量柱塞液压泵优、缺点及安装使用注意事项

(1)变量柱塞液压泵优点：①具有结构简单、效率高、成本较低、重量轻、体积小以及维修方便等优点；②可保证液压系统在恒定压力下，流量随外界负载变化而变化，工作灵活；③当液压系统工作无外负载时，液压泵输出流量为零或是很小的流量，所以输入泵的功率也基本等于零，这样可节省功率、节约能耗；流量随外界负载变化而变化，在液压系统上不需设置溢流阀，因此系统简单，不会产生高温。

消防用水储存于生产新水水池内，同时采取保证消防水不做他用的措施。厂区内大多为丁、戊类单层厂房，根据规范要求设置室内外消火栓给水系统，水池出水可满足消防供水压力。从消防水池设消防给水管网至厂区。

(2)变量柱塞液压泵缺点：抗污染能力差，对工作液清洁度要求高；过滤精度要求不大于10 μm。

(3)变量柱塞液压泵安装方法：避免传动轴受径向力，因为传动轴对径向力都是非常敏感，因此不允许在泵的传动轴端直接安装皮带轮、齿轮、链轮等，并且在安装时须特别注意检查原动机输出轴对泵传动轴的同轴度。否则将引起传动轴的弯曲，增加缸体和配流盘之间的楔形间隙，增加泄漏损失，降低泵的容积效率，加剧缸体和配流盘之间的磨损，并严重影响泵的使用寿命。

(4)变量柱塞液压泵配管要求：吸入管、压力管和回油管的通径不应小于规定值；对于允许安装在油箱上面的自吸泵，通常泵中心至油箱液面的距离不大于500 mm；对于安装在油箱下面或侧面的泵，为方便泵检修或更换，吸入管道上必须安装截止阀，但截止阀的通径应比推荐管道通径大10～25 mm，管道长度不能超过规定范围，弯头最多不超过两个，在自吸泵的入口管道上严禁安装精密过滤器和粗过滤器，以免造成泵吸空；泵的回油管用来将泵内各磨损面泄漏出的油排回油箱起冷却和排污的作用。通常泵壳体内回油压力不得大于0.5 MPa，如果回油压力过高，柱塞在吸入区两端的压差增加，可能使柱塞不能回程，破坏泵的正常工作，甚至可能将泵的轴封击穿。为此，泵的回油管也不宜与液压系统其它回油管联在一起，以免系统压力冲击波传入泵壳体内，破坏泵的正常工作。因此泵的回油管应单独通入油箱，并插入油箱液面以下，以防止空气进入液压系统。

(5)工作液应严格按液压泵生产厂家所推荐的YC-N68液压油，工作温度不应超过80℃。

(6)启动和运转时应注意的事项：①首先通过泵上的“注油”或“回油”口向泵内灌满清洁的工作油，使泵内各运动副表面在启动时得到润滑以防止零件烧伤；②检查原动力机旋转方向是否与泵规定的旋转方向相符，进、出、回油等油管安装是否正确；③检查油箱内油液平面高度是否符合规定。

3.1.2 齿轮液压泵应用优、缺点及安装使用注意事项

(1)齿轮液压泵应用具有结构简单、运转噪声小、抗冲击能力强、压力高、转速高、抗污染能力强、工作可靠、维修方便、使用寿命长等优点。

(2)近年来，中高压齿轮泵逐渐多用滑动轴承。但滑动轴承的缺点是在高温下容易烧坏，因此必须在结构上很好地解决润滑和冷却问题。

(3)安装使用注意事项：①安装齿轮泵时，不允许采用对齿轮泵产生径向力和轴向力的传动方式，建议采用轴套和弹性联轴节传动方式。两轴的不同轴度：轴套式不得大于0.05 mm，弹性联轴节不得大于0.1 mm。②对进油口要严格密封，不得有任何漏气现象。进油口要保证足够的通油面积，流速一般不超过1 m/s，否则会造成吸空产生气蚀，甚至会在很短的时间造成泵损坏。③当油泵的吸油口高于油箱油面时，应保证齿轮泵的最大吸入真空度小于或等于150 mmHg，以免引起吸油不足，造成过早磨损。④要正确选用液压油，油泵工作油温为-20 ℃～95 ℃，一般油温控制在30～70 ℃为宜，为了使齿轮泵在不同的温度下能正常工作，建议选用受温度影响的粘度变化较小，抗泡沫性能较好的30～40号低浊液压油，北方冬季用20号低温液压油。⑤要保持油液清洁。油液不得混有任何机械杂质和腐蚀性物质，因此在吸油管中应装有滤油精度不低于25 μm的滤油器。⑥油泵的最高压力和最高转速，是指在使用中短暂时间内允许使用的最高数值，每次持续使用的时间最好控制在3 min以内。⑦在油温较低时应低速起动，待油温升高后可工作。⑧齿轮泵装机时应注意旋转方向是否相符，可根据用户需要提供顺时针和逆时针两种旋转方向的齿轮泵。⑨齿轮泵出厂后，用户不能拆装，拆装会严重影响齿轮泵的性能，甚至会造成损坏。⑩安装齿轮泵时，只可轻轻推进，不能用锤敲击安装。

3.1.3 油泵故障及排除方法

油泵故障原因产生多种多样，发生故障时首先要冷静观察、细心分析，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

续表1

3.2 卷缆油马达

卷缆油马达安装在后车架靠近电缆卷筒位置，操作时液压卷缆回路动力使马达轴回转，马达轴通过链条带动电缆卷筒，卷缆马达泄油直接流回油箱。

3.3 卷缆阀

卷缆阀控制卷缆马达的回转速度和方向，保护回路免受系统冲击，防止电缆被损坏，起到安全保护作用。卷缆阀的结构如图4所示。

1.弹簧 2.螺帽 3.阀芯 4.弹簧 5.调压垫片 6.换向阀弹簧 7.阀套管 8.单向阀柱 9.单向阀弹簧 10.档圈 11.阀体 12.密封圈 13.管接头图4 卷缆阀结构图

3.3.1 卷缆阀主要技术参数

高压溢压流阀调节压力 3.5 MPa(流量10 L/min时)

低压溢流阀调节压力 1.8 MPa(流量10 L/min时)

机能 见图4图形符号

额定流量 100 L/min

单向阀反向泄漏 10滴/min

外部泄漏 无

耐压 21 MPa

3.3.2 卷缆阀检查与调整

(1)在电机停止工作的时候，拆除卷缆阀壳体上标志了测量压力的螺塞，装上压力表。(2)启动电机，驱动机器前进，压力表上的读数应该和卷缆阀的低压设定值相同。(3)向后行驶时，压力表上的读数应该和卷缆阀的高压设定值相同。(4)如果电缆的张力需要减少，可以拆下卷缆阀上标有“LOW”的六角螺母，然后减少垫片。在张力达到要求的时候，重新装上六角螺母。(5)如果电缆的张力需要增加，可以拆下卷缆阀上标有“HIGH”的六角螺母，然后增加垫片。在张力达到要求的时候，重新装上六角螺母。(6)关掉电机，拆掉压力表，然后在装压力表的测压处装上原来拆下的螺塞。

3.3.3 卷缆阀常见故障及排除方法

当液压马达运动灵活，且双联泵工作正常的情况下，如卷缆系统不正常，属于卷缆阀产生的故障，故障原因及排除方法如表2所示。

表2 卷缆阀常见故障原因及排除方法

3.4 卷缆油冷却器

在液压油返回油箱之前散掉卷缆回路的热量，降低油温。

4 定量泵供油系统和变量泵供油系统对比分析

定量泵供油系统和变量泵供油系统在实际使用中各有优势，定量泵供油系统采用齿轮泵具有结构简单、抗冲击能力强、抗污染能力强、工作可靠、维修方便、使用寿命长等优势。采用恒压变量泵，效率高、节省功率、节约能耗，但抗污染能力差，对工作液清洁度要求高。在环境恶劣的矿山中使用，国内采用定量齿轮泵供油系统较多[5]。

5 结论

在电动地下装载机卷缆液压系统中，越来越多地采用定量齿轮泵供油系统，此系统元件集成，结构紧凑﹑维修方便，具有一定的推广和使用价值。