矿用液压挖掘机液动集中润滑系统的设计.pdf

2 0 1 3年6月 第 3 8卷 第 6期 润滑与密封 L UBRI CATI ON ENGI NE ERI NG J u n e 2 0 1 3 V0 1 ． 3 8 No ． 6 DO I 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 0 2 5 4 0 1 5 0 ． 2 0 1 3 ． 0 6 ． 0 2 6 矿用液压挖掘机液动集中润滑 系统的设计 吕晓林郭世英 太原重工股份有 限公 司技术 中心山西太原 0 3 0 0 2 4 摘要 为了克服矿用液压挖掘机电动和气动集中润滑系统存 在系统复 杂的缺点 ，设计液动集 中润滑系统。该 系统 充分利用矿用液压挖掘机的液压系统，以液压油为动力源驱动液动润滑泵，向各个润滑点供脂 ，同时采用单线给油器， 简化了整个集中润滑系统，使各个润滑点得到良好的润滑。 关键词 液压挖掘机 ；集中润滑系统 ；润滑泵 ；给油器 中图分类号 T H I 1 7 文献标识码 B 文章编号 0 2 5 4 0 1 5 0 2 0 1 3 6 1 1 4 3 De s i g n o f Hy d r a u l i c Ce n t r a l Lu b r i c a t i o n S y s t e m o f M i n i n g Hy dr a u l i c Ex c a v a t o r L v Xi a o U n GU O Sh i y i n g T a i y u a n H e a v y Ma c h i n e r y T e c h n o l o g y C e n t e r ， T a i y u a n S h a n x i 0 3 0 0 2 4 ， C h i n a Ab s t r a c t I n o r d e r t o o v e r c o me t h e s h o r t c o mi n g o f c o mp l i c a t e d s t r u c t u r e f o r e l e c t ric a l a n d p n e u ma t i c c e n t r a l l u b ric a t i o n s y s t e m o f mi n i n g h y d r a u l i c e x c a v a t o r s ， t h e h y d r a u l i c c e n t r al l u b ric a n t s y s t e m wa s d e s i g n e d ． By f u l l y u s i n g t h e h y d r a u l i c s y s t e m o f t h e mi n i n g h y d r a u l i c e x c a v a t o r s ， t h e h y d r a u l i c o i l wa s u s e d a s p o we r s u p p l y for t h e d e s i gn e d s y s t e m t o d riv e t h e h y d r a u l i c g r e a s e p u m p a n d s u p p l y gr e a s e fo r al l t h e l u b ri c a t i o n p o i n t s ． A s i n g l e - l i n e i n j e c t o r w a s u s e d fo r t h e d e s i gne d s y s t e m， wh i c h s i mp l i fie d t h e h y d r a u l i c c e n t r a l l u b ric a n t s y s t e m an d ma d e all t h e l u b ric a t i o n p o i n t s t o g e t a g o o d l u b ric a t i o n ． K e y w o r d s h y d r a u l i c e x c a v a t o r s ； c e n t r al l u b ri c a n t s y s t e m； l u b ri c a t i o n p u m p ； i n j e c t o r 矿用液压挖掘机具有结构紧凑 、操作方便和动作 灵活等优点。随着国内露天采矿规模的扩大，对采矿 设备和采掘工艺提出了更高的要求，大型矿用液压挖 掘机已经开始在国内大型露天矿中使用，且有逐步推 广的趋势。矿用液压挖掘机用于各种露天矿山的剥离 和采掘作业，作业对象和工作条件变化较大 ，工作环 境四季温差大 工作温度在一 4 0～ 4 0 。 C之间 ，现场 尘土大 ，工作机构启 动、制动 、换 向频繁 ，负载变化 大，冲击和振动频繁，工况极其恶劣、复杂 J 。 集中润滑系统是矿用液压挖掘机重要 的组成部 分。目前，广泛应用于矿用挖掘机等矿山设备的集中 润滑系统为电动集中润滑系统和气动集中润滑系统 ， 主机设备需要为这两种系统提供独立的电源和气源以 及气源净化设备等 ，因而主机设备复杂，且增大了主 机结构空间。而矿用液压挖掘机要求结构紧凑 ，可用 空间有限。 收稿 日期 2 0 1 2 1 2 2 8 作者简介吕晓林 1 9 8 2 一 ，男 ，硕士，工程师 ，主要从事流 体传动与控制技术的设计工作 ． E - m a i l k 1 【 i a 0 l i n 1 2 6 ． c o rn ． 本文作者针对 电动和气动集 中润滑系统 存在的缺 点，充分利用大型矿用液压挖掘机的液压系统，以液 压油为动力源驱动液动润滑泵，设计了一种新型液动 集 中润滑系统。 1 液动干油集中润滑系统的设计 大型矿用液压挖掘机在作业时，其工作装置和回 转平台在不停地动作，而行走装置则不是频繁动作。 因此，根据大型矿用液压挖掘机的工况要求，以及各 摩擦副摩擦表面润滑的需要 ，对大型矿用液压挖掘机 的滑动轴承、滚动轴承和开式齿轮等摩擦副摩擦面耗 脂量进行计算 。 单位面积的摩擦表面每小时所需要的润滑脂量 q a m ／ m h 为 q 1 1 K t KK s 1 式中1 1 为轴承直径在 1 0 0 m m以下，转速不超过 1 0 0 r ／ ra i n的润滑脂量最低消耗量，c m ／ m h ； K为轴承直径对润滑脂消耗的影响系数 ，由表 1选 取 ； 为轴承转速对润滑脂消耗的影响系数 ，由表 2 选取； 为表面情况系数 ，一般取 一1 ． 3； K 为轴 承工作温度系数 ，当轴承温度 t7 5℃时，取 2 0 1 3 年第 6 期 吕晓林等矿用液压挖掘机液动集中润滑系统的设计 1 1 5 1 ； t 在7 51 5 0 c l 之间时，取 1 ． 2； K 为负荷系 数 ，一般取 1 ． 1。 表 1 系数 的值 T a b l e 1 T h e v a l u e o f c o e ff i c i e n t K1 表 2系数 的值 T a b l e 2 T h e v a l u e o f c o e ffic i e n t 转速 n ／ r ra i n 1 0 0 2 0 0 3 0 0 4 0 0 根 据 q值，计 算 各 润 滑点 所 需 润 滑 油 量 Q c m ／ h 为 回 液 Q q F 2 其中 F叮 『 D y 式中 ，为被润滑摩擦副的理论摩擦面积 ， m ； D 为 推算的轴承直径， m； 三 为推算的轴承长度 ， m。 通过对所需润滑脂量的计算，按照各个润滑点的 分布情况，以液压油为动力源驱动液动润滑泵 ，同时 采用单线给油器，向各个润滑点供脂，对工作装置 斗杆、动臂和铲斗 和回转平 台采用 自动集 中润 滑，行走装置采用 自润滑 ，手动集中润滑则为备用。 为此，设置了手动和 自动按钮 ，可实现手动和 自动润 滑的转换 ，同时可以控制整个润滑系统 的润滑周期 ， 而且为适应零下4 0℃的环境要求 ，采用加热 系统， 并用超声波液位传感器检测液位，保证润滑系统能正 常工作。所设计的液动干油集 中润滑系统如图 1所 示 ，电磁铁动作顺序如图2所示。 图 1 液动集中润滑系统 Fi g 1 Hy d r a u l i c c e n t r a l l u b ric a n t s y s t e m l 闭 ＼ 电 气 接 点 温 度 液 位 磷 D T 1 饥2 r 3 D T 4 加热器 传感器 传感器 润滑 手动润滑 停止 润滑 自动润滑 停止 油温过低， 辅 开始加热 助 液位过低 ， 液位报警 图2 电磁铁动作顺序 F i g 2 S e qu e n c e o f mo v e me n t o f e l e c t r o ma g n e t 1 ． 液动电磁阀 2 ． 压力控制 阀 3 ． 压力表 4 ．流量控制阀 5 ．液动马达 6 ． 润 滑泵 7 ．过 滤器 8 ． 逆 止阀 9 ． 自动电磁 阀 l 0 ． 手动 电磁阀 l 1 ． 油管卷盘 l 2 ． 压力继 电器 l 3 ． 单 向给油器 l 4 ． 泄荷 阀 l 5 ． 油脂箱 液动干油集中润滑系统的工作原理如下 大 型矿用 液压挖 掘机液压系统 的液压 油给到液动 集中润滑系统。当启动液动集中润滑系统时，电磁铁 D T 1 得电，液动电磁阀 1 换向。经压力控制阀2把取 自大型矿用液压挖掘机液压系统的液压油减压到操作 压力和流量控制阀4调节其流量后 ，液压油驱动液压 马达 5转动。液压马达的旋转运动再驱动润滑泵 6 。 润滑泵 6通过内置的偏心曲柄机构把旋转运动转变为 往复直线运动 ，从而使润滑泵 6泵管滑塞上下运动。 润滑泵 6是容积式泵，在泵上下动作时，泵的容积会 改变。当泵管滑塞向下动作时，泵管上腔的容积变 1 1 6 润滑与密封 第3 8卷 大 ，形成负压 ，油脂被大气压压入泵管。向上动作 时，油脂顶开逆止阀 8进入管路中。当电磁铁 D T 2 同时得电时，自动电磁阀9换向，液动润滑泵对工作 装置和回转平台进行 自动润滑，直到压力达到设定压 力时，压力继电器 1 2动作 ，电磁铁 D T 4得电，从而 使 电磁铁 D T 1 和 D T 2失 电 ，电磁 阀 1和 电磁 阀 9复 位 ，切断了液压油源 ，液动润滑泵 5 停止向管路系统 供脂 ；而当电磁铁 D T 3时得电时，自动电磁阀 l 0换 向，液动润滑泵向润滑点手动注脂。 2 应 用情况 目前，大型矿用液压挖掘机在国外已经得到了广 泛的应用。国内也已开始使用大型矿用液压挖掘机， 主要生产商有 日本的 日立公司，德国的利勃海尔 ，日 本的小松 ，美国的卡特彼勒、特雷克斯等。太原重工 股份有限公司于2 0 1 0年自主生产了 1 5 m 大型矿业液 压挖掘机 ，所设计的液动集 中润滑系统已应用 于该大 型液压挖掘机项 目中。通过对该 大型矿用液压挖掘机 的试车调试 ，结果表明，当矿用液压挖掘机液压系统 提供2 MP a 的压力油，驱动集中润滑系统的液动润滑 泵 ，可为各个润滑点提供 2 0 MP a的压力油脂，解决 气动和电动集中润滑系统需单独提供独立的电源或气 源等设备的问题 ，为整机提供良好的润滑。 3结论 通过分析电动和气动集中润滑系统及矿用液压挖 机工况，对大型矿用液压挖掘机的滑动轴承、滚动轴 承等摩擦副摩擦表面耗脂量进行设计计算 ，所设计的 液动干油集中润滑系统充分利用矿用液压挖掘机的液 压系统，以液压油为动力源驱动液动润滑泵，同时采 用单线给油器，向各个润滑点供脂。该系统克服了电 动和气动干油集中润滑系统的缺点，简化了集中润滑 系统，使各个润滑点得到良好的润滑。 参考文献 【 1 】张玉川， 蔡禺． 进口液压挖掘机国产化改造[ M] ． 成都 西南 交通大学出版社， 2 0 0 7 ． 【 2 】孔德文， 赵克利， 徐宁生． 液压挖掘机[ M] ． 北京 化学工业 出版社 ， 2 0 0 7 ． 【 3 】朱齐平． 进口挖掘机维修手册[ M] ． 沈阳 辽宁科学技术出 版社， 2 0 0 4 ． 【 4 】胡邦喜． 设备润滑基础[ M] ． 北京 冶金工业出版社， 2 0 0 2 ． 【 5 】董浚修． 润滑原理及润滑油[ M] ． 北京 烃加工出版社， 1 9 8 7． 上接第 1 1 3页 图7所示的这种真空模模具结构的优点是 真空 状态下 ，胶 料 的流 动性 好 ；相对 压 力 比普 通硫 化机 大；生产的产品致密度高、合格率高、尺寸稳定性 好 、外观质量好 ；能使模具精确配合，不容易碰伤模 具，模具使用寿命长 ，方便维修和保养；生产效率 高，适合中、大批量生产。真空平板硫化存在的缺点 是模具加工精度高、加工工序相对复杂 ，换模生产 时，需要工装和拆卸模具；不适合小批量多品种的生 产。 4 结论 通过优化夹布成型工艺 ，解决了成品不致密和外 观缺陷，同时提高了夹布旋转轴唇形密封圈外缘刚 度，延长了产品的使用寿命 ；通过优化模具结构，使 模具加工及模具操作简单 ，提高了生产效率 ，延长模 具的使用寿命。 参考文献 【 1 】广延洪， 汪德涛． 密封件使用手册[ M] ． 北京 机械工业出版 社 ， 1 9 9 4 ． 【 2 】彭兵， 肖风亮， 李翔宇． 橡胶密封制品[ M] ． 北京 化学工业 出版社 ， 2 0 0 9 ． 【 3 】骆瑞静． 风机轴承用夹布油封的研制[ J ] ． 橡胶工业， 2 0 1 2 ， 2 5 9 5 5 95 6 3 ． L u o Ru ij i n g ． D e v e l o p me n t o f f a b ri c r u b b e r o i l s e a ] s f o r wi n d t u r b i n e b e a r i n g s [ J ] ． C h i n a R u b b e r I n d u s t r y ， 2 0 1 2 ， 2 5 9 5 5 9 5 6 3 ． 【 4 】骆小勇， 邱召佩． 旋转夹布油封的夹布制作新工艺研究与试 验[ J ] ． 润滑与密封 ， 2 0 0 7 ， 3 2 6 1 2 9 1 3 1 ． L u o X i a o y o n g ， Q i u Z h a o p e i ． E x p e r i m e n t a l r e s e a r c h o n a n e w t e c h n i c s o f t e x t i l e f o r t e x t i l e r u b b e r o i l s e a l s [ J ] ． L u b ri c a t i o n E n g i n e e ri n g ， 2 0 0 7 ， 3 2 6 1 2 9 1 3 1 ． 【 5 】刘旭， 徐卫平， 刘建红， 等． 夹布酚醛树脂导向环热成型工艺 研究[ J ] ． 润滑与密封 ， 2 0 1 1 ， 3 6 1 t 1 1 9 1 2 1 ． L i u Xu ， Xu We i p i n g ， L i u J i a n h o n g ， e t a 1 ． Re s e a r c h o n t h e r m o f o r m i n g t e c h n i c s o f p h e n o l i c r e s i n c l o t h d e r i n g [ J ] ． L u b fi c a t i o n E n g i n e e ri n g ， 2 0 1 1 ， 3 6 1 1 l 1 9 1 2 1 ．