矿用液压挖掘机液动集中润滑系统的设计

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Design of Hydraulic Central Lubrication System of MiningHydraulic ExcavatorLv XiaoUn GUO Shiying(Taiyuan Heavy Machinery Technology Center，Taiyuan Shanxi 030024，China)Abstract：In order to overcome the shortcoming of complicated structure for electrical and pneumatic central lubricationsystem of mining hydraulic excavators，the hydraulic central lubricant system was designed.By fuly using the hydraulicsystem of the mining hydraulic excavators，the hydraulic oil was used as power supply for the designed system to drive thehydraulic grease pump and supply grease for all the lubrication points.A single-line injector was used for the designed sys-tem，which simplifed the hydraulic central lubricant system and made all the lubrication points to get a good lubrication。

Keywords：hydraulic excavators；central lubricant system；lubrication pump；injector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◇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-40～40。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：2012-12-28作者简介：吕晓林 (1982-)，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-mail：k1)ia0lin###126.corn。

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-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(am /(m ·h))为：q11Kt KKs (1)式中：11为轴承直径在 100 mm以下，转速不超过100 r/rain的润滑脂量最低消耗量，cm /(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，-般取 -1.3；K 为轴承工作温度系数，当轴承温度 t<75℃时，取 2013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 1151；t在75-150 cl之间时，取 ：1.2；K 为负荷系数，-般取 1.1。

表1 系数 的值Table 1 The value of coeficient K1表2 系数 的值Table 2 The value of coeficient转速 n/(r·rain ) 100 200 300 400根据 q值，计算各润滑点所需润滑油量 Q(cm /h)为：回液QqF (2)其中：F叮Dy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40℃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Fig 1 Hydraulic central lubricant systeml闭 ：电气接点 温度 液位 磷DT1 饥2 r3 DT4 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Fig 2 Sequence of movement of electromagnet1.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l0.手动电磁阀l1.油管卷盘l2.压力继电器l3.单向给油器l4.泄荷阀l5.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DT1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116 润滑与密封 第38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 DT2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12动作，电磁铁 DT4得电，从而使电磁铁 DT1和 DT2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 DT3时得电时，自动电磁阀l0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2010年自主生产了15 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 MPa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20 MPa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。