李雷波

摘要：船用消防泵齒輪箱大多是由柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)的增速齒輪箱，帶有內(nèi)置液壓離合器滿(mǎn)足接/脫排功能。其液壓與潤(rùn)滑系統(tǒng)與標(biāo)準(zhǔn)的CGC型號(hào)主推進(jìn)齒輪箱一樣，須滿(mǎn)足潤(rùn)滑和離合器控制的功能。但消防泵齒輪箱體積小，結(jié)構(gòu)十分緊湊，若按常規(guī)的主推進(jìn)油路設(shè)計(jì)思路，各種液壓元器件在消防泵齒輪箱上難以擺放。因此，本文對(duì)消防泵齒輪箱油路進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：液壓與潤(rùn)滑系統(tǒng);消防泵齒輪箱;優(yōu)化

1、常規(guī)設(shè)計(jì)思路

船用齒輪箱的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)，是離合器液壓操縱系統(tǒng)和相對(duì)運(yùn)動(dòng)摩擦部位的液壓潤(rùn)滑及熱交換系統(tǒng)的總稱(chēng)，簡(jiǎn)稱(chēng)為操縱系統(tǒng)與潤(rùn)滑系統(tǒng)。

這兩個(gè)子系統(tǒng)一般用同一油池，并采用低壓大流量齒輪泵做為泵源，由一個(gè)二級(jí)控制閥分流成兩個(gè)子系統(tǒng)。操縱子系統(tǒng)的主要控制離合器接/脫排，它是通過(guò)對(duì)離合器的油缸伺服來(lái)實(shí)現(xiàn)的。潤(rùn)滑子系統(tǒng)的主要功能是強(qiáng)制潤(rùn)滑與冷卻軸承、摩擦片、齒輪等摩擦部位。它是通過(guò)噴嘴或噴口來(lái)實(shí)現(xiàn)的。整個(gè)系統(tǒng)的油壓力最高為25bar（操縱子系統(tǒng)最高油壓為20bar，潤(rùn)滑子系統(tǒng)最高油壓為7bar）。

2、常規(guī)設(shè)計(jì)用在消防泵齒輪箱上的缺點(diǎn)

由于消防泵齒輪箱體積小，而常用的雙筒過(guò)濾器和二級(jí)控制閥這兩個(gè)元器件的體積較大，加上其他的液壓元件和油管使得油管的布置是一個(gè)很大的挑戰(zhàn)，即便是勉強(qiáng)布置出來(lái)外觀(guān)也十分擁擠。下圖是某型號(hào)消防泵齒輪箱常規(guī)方法設(shè)計(jì)的油路外觀(guān)圖。從外觀(guān)可以看出，此齒輪箱布置的油路不利于正常的操作使用以及后期的維護(hù)保養(yǎng)。

3、優(yōu)化設(shè)計(jì)

優(yōu)化后油路：

首先我們改進(jìn)過(guò)濾器。主推進(jìn)齒輪箱的油路所需要流量較大，耐高壓的單筒過(guò)濾器達(dá)不到那么大的流量，大流量的雙筒過(guò)濾器卻又不能耐高壓，并且必須保證過(guò)濾器在不停機(jī)的情況下可以清洗?；谝陨显蛑魍七M(jìn)齒輪箱一般都是采用雙過(guò)濾器，即工作油路用耐高壓的單筒過(guò)濾器，而潤(rùn)滑油路采用時(shí)雙筒的大流量過(guò)濾器。雙筒過(guò)濾器的特點(diǎn)是體積較大。消防泵齒輪箱功率比主推進(jìn)齒輪箱小，因此油路所需的流量也小。從工況上考慮消防泵齒輪箱可以停機(jī)清理過(guò)濾器。故而其操作系統(tǒng)和潤(rùn)滑系統(tǒng)可以共用一個(gè)耐高壓的流量相對(duì)較大的單筒過(guò)濾器。這樣不但能滿(mǎn)足耐壓和流量上的需求也能省去一個(gè)大體積的雙筒過(guò)濾器。

其次，主推進(jìn)齒輪箱是用二級(jí)控制閥達(dá)到穩(wěn)壓和分路的目的，靠壓力反饋控制接/脫排時(shí)間，常用的二級(jí)控制閥為滿(mǎn)足大流量的需求，其體積也很大。而消防泵齒輪箱功率小，負(fù)載也小，可以直接用溢流閥穩(wěn)壓和分路。從上游的換向閥塊里用一個(gè)節(jié)流閥來(lái)控制進(jìn)出離合器油缸的油量，從而控制接脫排的時(shí)間，滿(mǎn)足所有功能需求。溢流閥較二級(jí)控制閥體積更小，因此進(jìn)一步的節(jié)省了空間。下圖是優(yōu)化后油路布置的外觀(guān)圖。

4、優(yōu)化后成本降低

從對(duì)比圖中可以明顯看出，油路的優(yōu)化節(jié)省了空間，使油路布置更合理，有利于維護(hù)保養(yǎng)。同時(shí)我們將兩種設(shè)計(jì)油路的成本進(jìn)行對(duì)比，見(jiàn)下表：

對(duì)比可以看出，成本降低了4460元，占原成本的24%，因此油路優(yōu)化使成本降低了。

5、優(yōu)化后使調(diào)壓操作更方便

優(yōu)化之前，二級(jí)控制閥若要調(diào)整初級(jí)油壓需要在增壓腔添加或是去掉墊片，若要調(diào)整工作油壓需要在彈簧腔添加或者去掉墊片，但都需要先拆掉其尾部的閥塊，操作麻煩。優(yōu)化之后采用溢流閥穩(wěn)壓，當(dāng)需要調(diào)壓得時(shí)候，可以直接擰壓力調(diào)節(jié)螺釘，實(shí)現(xiàn)更方便的調(diào)壓。

6、優(yōu)化后的缺點(diǎn)

優(yōu)化前是用二級(jí)控制閥來(lái)調(diào)壓穩(wěn)壓的，二級(jí)控制閥是由負(fù)載驅(qū)動(dòng)的，也就是說(shuō)離合器接排的時(shí)候才有高壓油。而優(yōu)化后的油路而是用節(jié)流閥來(lái)穩(wěn)壓，不管離合器是否工作，齒輪泵都全負(fù)荷工作。這樣在一定程度上造成了能量的浪費(fèi)。

7、結(jié)語(yǔ)

消防泵齒輪箱液壓與潤(rùn)滑系統(tǒng)的優(yōu)化工作在滿(mǎn)足功能的前提前，減少了元器件，使油路布置更簡(jiǎn)潔合理，簡(jiǎn)化了調(diào)壓操作，方便維護(hù)保養(yǎng)，同時(shí)節(jié)約了成本。盡管會(huì)是泵滿(mǎn)負(fù)荷工作，但相對(duì)于優(yōu)化帶來(lái)的更多的收益，還是非常值得的。

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（作者單位：南京高精船用設(shè)備有限公司）