大吨位装载机通常配置湿式制动器的驱动桥，在制动过程中该种制动器会产生大量热量，尤其是在恶劣工况长时间作业，仅靠桥壳表面散热无法满足要求。若驱动桥长期处于高温状态下工作，会影响驱动桥内密封件以及齿轮使用寿命。本文阐述大吨位装载机驱动桥冷却系统在使用过程中遇到的问题以及改进方法。
1 驱动桥结构
1.1 制动器结构
国内品牌的大吨位装载机驱动桥大都配装 Kessler 公司生产的湿式制动器驱动桥，该型驱动桥采用多片湿式制动器，制动摩擦片安装制动室内，其结构如图 1 所示。
该型驱动桥将轮边减速器和制动器2 个腔体分开，避免了频繁制动产生的高温以及摩擦片磨损出的碎屑进入轮边减速器造成其齿轮加速磨损，保证了轮边减速器齿轮油清洁。轮边减速器以及主减采用 API GL-5 型齿轮油，制动室采用美孚 10W 液压油加LZ9990A 型添加剂。
1.2 制动冷却系统工作原理
大吨位装载机在铲装作业时需要频繁制动，其驱动桥的湿式制动器会造成油液温度增高，仅靠驱动桥本身自然冷却不能快速有效降低油液温度。设置辅助冷却系统后，制动室内冷却油液通过冷却系统单独进行外循环，进行散热及过滤，可改善制动器油液的冷却效果。冷却油液冷却后可保持制动器的热平衡及清洁，可保证装载机制动稳定性，还可防止驱动桥各部位密封件因高温造成老化失效，防止油液氧化，延长驱动桥的使用寿命及换油周期。
改进前制动器冷却系统工作原理如图 2 所示，冷却油经液压泵 1 输出，通过溢流阀 9调定液压泵 1 出口压力后，经滤清器 2 过滤后进入二位二通电磁阀 7。
二位二通电磁阀 7 由控制器控制其是否得电，得电后处于常通状态，经过二位二通电磁阀 7 的冷却油对制动室内摩擦片 4 进行冷却，然后流回冷却油箱。若制动室内因油液堵塞，造成背压高于0.034MPa 时，单向阀 3 开启，冷却油不经制动室内摩擦片 4 返回冷却油箱。当冷却油温度超过 71℃，油温传感器 8向控制器发出信号，控制器使二位二通电磁阀断电，将油路截断，由滤清器 2输出的冷却油进入冷却马达 6，驱动冷却马达 6转动并带动冷却风扇转动，冷却马达 6转动后输出的油液进入冷却器 5，冷却风扇对冷却器 5 内的冷却油进行冷却，冷却后的冷却油对制动室内摩擦片 4 进行冷却，然后流回冷却油箱。
2 存在问题
某大吨位装载机在鄂尔多斯民达露天煤矿工作了约 3 个月，平均每天作业 20h，共运行约1800h，客户反馈该机驱动桥冷却系统出现温度过高故障。
针对驱动桥温度过高问题我们进行了连续3 天的测试，采用手持式测温仪测试前、后驱动桥轮边减速器壳体以及制动器壳体表面温度，测试的数据如附表所示。
该装载机每天连续作业且恶劣工况，其驱动桥齿轮油会出现高温，马达风扇已经全速运转，测试发现前、后驱动桥温度差异较大，后驱动桥冷却器进口压力略大于前驱动桥冷却器进口压力。该装载机在其他工地反馈有马达吸空现象，故障率较高。
3 改进方法
针对该装载机制动系统油温过高问题，我们参考国外湿式制动器驱动桥冷却系统设计方案，对制动冷却系统进行了改进。
3.1 结构
改进后的制动冷却系统增设集成阀组 5，集成阀组 5 内集成了 3 个单向阀、2 个集油分流阀8 以及 1 个二位二通电磁阀。改进后的驱动桥冷却系统工作原理如图 3 所示。
将 3 个单向阀、2 个集油分流阀及 1 个二位二通电磁阀集成在 1个集成阀组内，解决了多个元件的管路连接、固定造成的布置凌乱，维修不便问题。
3.2 原理
原冷却风扇马达由冷却油驱动，马达驱动冷却风扇时所消耗能量使会冷却油温度升高。改进后，冷却风扇马达由装载机主液压系统驱动，避免了冷却油的温升。
在集成阀组内冷却马达的油路内新增了单向阀，若装载机突然停机，该单向阀可为冷却马达进行补油，保证其以惯性持续旋转，避免马达出现吸空烧毁故障。
新增的 2 个集油分流阀既可保证前、后驱动桥循环冷却油路的油液平均分配到前、后驱动桥和 2 个冷却器，又可保证 2 个冷却风扇马达油量相同、转速相等，使前、后驱动桥循环冷却的温度基本保持一致。
4 改进效果
驱动桥冷却系统改进后，经过试验、验证，前、后驱动桥油温无明显差别，驱动桥轮边减速器壳体及制动器壳体温度均未超过 60℃。
因采用集成阀组，两种油液可在同一个阀块不同油道内流通，提高了元件的集成性，减少管路连接与布置，降低了油液泄漏的概率，增强了系统的可靠性。
改进后的驱动桥制动冷却系统适应了恶劣工况，驱动桥冷却油高温现象消除，整机可靠性得到了提高，取得了客户的认可。
作者：李建胡 丁平芳 贾军华 王 壮
来源：《工程机械与维修》2018年第4期
工程机械与维修
今日工程机械
修机｜驱动桥冷却系统在工程机械上的应用及改进
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大吨位装载机通常配置湿式制动器的驱动桥，在制动过程中该种制动器会产生大量热量，尤其是在恶劣工况长时间作业，仅靠桥壳表面散热无法满足要求。若驱动桥长期处于高温状态下工作，会影响驱动桥内密封件以及齿轮使用寿命。本文阐述大吨位装载机驱动桥冷却系统在使用过程中遇到的问题以及改进方法。
1 驱动桥结构
1.1 制动器结构
国内品牌的大吨位装载机驱动桥大都配装 Kessler 公司生产的湿式制动器驱动桥，该型驱动桥采用多片湿式制动器，制动摩擦片安装制动室内，其结构如图 1 所示。
该型驱动桥将轮边减速器和制动器2 个腔体分开，避免了频繁制动产生的高温以及摩擦片磨损出的碎屑进入轮边减速器造成其齿轮加速磨损，保证了轮边减速器齿轮油清洁。轮边减速器以及主减采用 API GL-5 型齿轮油，制动室采用美孚 10W 液压油加LZ9990A 型添加剂。
1.2 制动冷却系统工作原理
大吨位装载机在铲装作业时需要频繁制动，其驱动桥的湿式制动器会造成油液温度增高，仅靠驱动桥本身自然冷却不能快速有效降低油液温度。设置辅助冷却系统后，制动室内冷却油液通过冷却系统单独进行外循环，进行散热及过滤，可改善制动器油液的冷却效果。冷却油液冷却后可保持制动器的热平衡及清洁，可保证装载机制动稳定性，还可防止驱动桥各部位密封件因高温造成老化失效，防止油液氧化，延长驱动桥的使用寿命及换油周期。
改进前制动器冷却系统工作原理如图 2 所示，冷却油经液压泵 1 输出，通过溢流阀 9调定液压泵 1 出口压力后，经滤清器 2 过滤后进入二位二通电磁阀 7。
二位二通电磁阀 7 由控制器控制其是否得电，得电后处于常通状态，经过二位二通电磁阀 7 的冷却油对制动室内摩擦片 4 进行冷却，然后流回冷却油箱。若制动室内因油液堵塞，造成背压高于0.034MPa 时，单向阀 3 开启，冷却油不经制动室内摩擦片 4 返回冷却油箱。当冷却油温度超过 71℃，油温传感器 8向控制器发出信号，控制器使二位二通电磁阀断电，将油路截断，由滤清器 2输出的冷却油进入冷却马达 6，驱动冷却马达 6转动并带动冷却风扇转动，冷却马达 6转动后输出的油液进入冷却器 5，冷却风扇对冷却器 5 内的冷却油进行冷却，冷却后的冷却油对制动室内摩擦片 4 进行冷却，然后流回冷却油箱。
2 存在问题
某大吨位装载机在鄂尔多斯民达露天煤矿工作了约 3 个月，平均每天作业 20h，共运行约1800h，客户反馈该机驱动桥冷却系统出现温度过高故障。
针对驱动桥温度过高问题我们进行了连续3 天的测试，采用手持式测温仪测试前、后驱动桥轮边减速器壳体以及制动器壳体表面温度，测试的数据如附表所示。
该装载机每天连续作业且恶劣工况，其驱动桥齿轮油会出现高温，马达风扇已经全速运转，测试发现前、后驱动桥温度差异较大，后驱动桥冷却器进口压力略大于前驱动桥冷却器进口压力。该装载机在其他工地反馈有马达吸空现象，故障率较高。
3 改进方法
针对该装载机制动系统油温过高问题，我们参考国外湿式制动器驱动桥冷却系统设计方案，对制动冷却系统进行了改进。
3.1 结构
改进后的制动冷却系统增设集成阀组 5，集成阀组 5 内集成了 3 个单向阀、2 个集油分流阀8 以及 1 个二位二通电磁阀。改进后的驱动桥冷却系统工作原理如图 3 所示。
将 3 个单向阀、2 个集油分流阀及 1 个二位二通电磁阀集成在 1个集成阀组内，解决了多个元件的管路连接、固定造成的布置凌乱，维修不便问题。
3.2 原理
原冷却风扇马达由冷却油驱动，马达驱动冷却风扇时所消耗能量使会冷却油温度升高。改进后，冷却风扇马达由装载机主液压系统驱动，避免了冷却油的温升。
在集成阀组内冷却马达的油路内新增了单向阀，若装载机突然停机，该单向阀可为冷却马达进行补油，保证其以惯性持续旋转，避免马达出现吸空烧毁故障。
新增的 2 个集油分流阀既可保证前、后驱动桥循环冷却油路的油液平均分配到前、后驱动桥和 2 个冷却器，又可保证 2 个冷却风扇马达油量相同、转速相等，使前、后驱动桥循环冷却的温度基本保持一致。
4 改进效果
驱动桥冷却系统改进后，经过试验、验证，前、后驱动桥油温无明显差别，驱动桥轮边减速器壳体及制动器壳体温度均未超过 60℃。
因采用集成阀组，两种油液可在同一个阀块不同油道内流通，提高了元件的集成性，减少管路连接与布置，降低了油液泄漏的概率，增强了系统的可靠性。
改进后的驱动桥制动冷却系统适应了恶劣工况，驱动桥冷却油高温现象消除，整机可靠性得到了提高，取得了客户的认可。
作者：李建胡 丁平芳 贾军华 王 壮
来源：《工程机械与维修》2018年第4期
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