旋挖钻机动力头减速机和动力箱齿轮油冷却过滤液压系统设计

徐思家 梁贺 孙新华

摘要：对于旋挖钻机而言，动力头是一个非常重要的部件，在动力头工作的时候，如果外界温度过高，动力头减速机和动力箱内齿轮油温度也会变高，就会导致齿面间的油膜厚度变薄，齿面工作时的相对摩擦阻力也就会随之增大，会对齿轮和轴承产生磨损甚至失效，对于旋挖钻机的运行产生很大影响。而设计出一套冷却过滤液压系统，能够有效的解决这一问题，延长动力头使用寿命。

关键词：动力头;设计;减速机;冷却

动力头齿轮油冷却过滤系统，不仅能够对升温问题进行解决，还可以将旋挖钻机的齿轮油清洁度控制在合理范围之内。减速机和齿轮箱在实际工作过程中，所产生的铁屑等杂质会让齿轮油的清洁度超标，同样也会加快齿轮和轴承的磨损[1]。而动力头齿轮油冷却过滤系统就能够对此很好的解决，所以对动力头齿轮油冷却过滤系统的设计进行分析，有着重要的研究价值。

一、动力头减速机和动力箱齿轮油冷却过滤液压系统设计组成

（一）液壓驱动回路

液压驱动回路主要由选择调速阀组和齿轮马达两部分组成，其中齿轮马达并联了一个单向阀，它的主要作用就是要防止马达反转和和吸空。至于选择调速阀组则包括4个螺纹插装单向阀、叠加式电比例调速阀以及叠加式安全阀，这些构成元件都要固定在相应阀块上，并且还要注重一种管路连接的简化，可以采用叠加或者是插装的形式。这其中的单向阀和动力马达在不同的接口处相连，而且这种相连还需要和阀块内部的油道进行连通。只有这样在高压油的作用下，不同的单向阀才能根据具体情况来驱动其转轮，达到回油的目的。而且无论是动力马达的哪个口通高压油，都要通过4个单向阀的逻辑组合来实现与齿轮马达的旋向相同，此外安全阀防止回路压力过高对液压元件或者辅件产生损坏[2]。

（二）冷却过滤回路

冷却过滤回路同样也是冷却过滤液压系统设计中的重要组成部分，它主要包括冷却风扇驱动回路、减速机壳体齿轮油冷却过滤回路以及动力头箱体齿轮油冷却过滤回路。其中减速机壳体齿轮油冷却过滤回路主要是指齿轮泵经过吸油过滤器，从动力头减速机壳体吸入齿轮油，然后在齿轮泵的作用下齿轮油经过齿轮油散热器进行散热以后，最后经过回油过滤器，从而返回动力头减速机壳体内。而动力头箱体齿轮油冷却过滤回路。冷却风扇驱动回路，指的是齿轮泵从液压油箱中吸油，从而产生一种高压油驱液压马达风扇旋转，还有单向阀与液压在设计上并联，能够有效防止液压马达反转和吸空。最后需要在马达的进油口上设置安全阀，防止回路压力太高对液压元件或者辅件造成损坏。

（三）控制系统

对于动力头减速机和动力箱齿轮油冷却过滤液压系统而言，一个设计完善的控制系统能够将其作用得到最大发挥，所以需要结合多种情况，对控制系统进行综合设计。

第一、在报警开关的设计上，需要在回油过滤器上设置堵塞报警开关，加强整个系统的风险预警能力，让系统在旋挖钻机动力头工作中实现滤芯堵塞报警[3]。

第二、相关的比例调速阀还需要根据相关的电信号来实现一种线性变化，这种线性变化主要指的是电信号流量从零到达最大，这也是控制系统设计中所需要注重的细节问题。

第三、齿轮油箱内部的油温传感器同样是控制系统的关键组成部分，油温传感器的设计，能够帮助传感器在油温低于正常值的时候，发出一种电信号，更好的实现报警功能。而且报警一旦发出，相关的比例调速阀就会完全关闭，而且冷却润滑系统也会停止工作，这能够对齿轮油温度过低的状况进行有效防止。

总之，通过控制系统的合理设计，能够让动力头减速机和动力箱齿轮油冷却过滤液压系统的预警功能和控制功能很好的结合在一起，对温度和清洁度进行很好的控制。

二、动力头减速机和动力箱齿轮油冷却过滤液压系统的设计应用

（一）元件选型

在系统的设计过程中，一些关键元件的选型对于系统的功能发挥有着较为直接的影响，所以应该根据不同的状况来对元件型号做出科学选择。首先在散热器的选型上，应该根据热平衡对散热功率进行计算，再根据现场布置空间的不同，从而确定为散热器的型号。然后还需要根据液压马达风扇的具体转速，来对马达的排量进行选型。此外还需要根据具体的流量来对相应的齿轮油过滤器进行选择，再根据系统压力和流量对剩余液压元件进行选择，最后还要根据所选择的型号和参数来进行校对，确保系统设计的合理。

（二）液压系统调试

对液压系统的调试，是系统设计使用的关键步骤，也是检验设计完成的重要手段。在具体的调试上，首先应该将安全阀调至最低，并且还要操纵动力头让其旋转，再将安全阀的压力调整到设定压力，并且让流量阀的流量从零变到最大，再用转速传感器来对冷却风扇的转速范围进行测量，从而完成整个液压系统的调试。通过液压系统调试，能够对整个设计系统进行最后的完善，确保其能够在动力头工作中将作用发挥到最大[4]。

三、结语

综上所述，冷却过滤液压系统对于旋挖钻机的清洁度控制和温度控制有着非常重要的作用，在设计上需要注重液压驱动回路设计、冷却过滤回路设计以及控制系统设计。并且还要在系统的设计运行过程中，根据不同情况来选择不同的元件型号，最后需要对液压系统做好相关的调试工作，就可以切实发挥冷却过滤液压系统的作用。

参考文献：

[1]陈建平，李瑞，单瑞.冷却塔风机齿轮箱及传动轴故障监控系统设计[J]计算机测量与控制，2018，26（3）：46149

[2]王海艳，宋爱利，王娜，李焕章.基于液压动力头的轮轴钻铣机结构设计[J].科技视界，2018，258（36）：32-35

[3]金月峰，费树辉，王振兴，夏炎，宋萌.液压混合动力挖掘机液压系统设计要求分析[J]建筑机械，2018，512（10）：74-76.

[4]杨青云.压滤机液压系统动力模块分析与改进设计[J].机械管理开发，2018，33（09）：31-32