船用消防泵齒輪箱液壓與潤滑系統的優化

李雷波

摘要：船用消防泵齒輪箱大多是由柴油機驅動的增速齒輪箱，帶有內置液壓離合器滿足接/脫排功能。其液壓與潤滑系統與標準的CGC型號主推進齒輪箱一樣，須滿足潤滑和離合器控制的功能。但消防泵齒輪箱體積小，結構十分緊湊，若按常規的主推進油路設計思路，各種液壓元器件在消防泵齒輪箱上難以擺放。因此，本文對消防泵齒輪箱油路進行優化設計。

關鍵詞：液壓與潤滑系統;消防泵齒輪箱;優化

1、常規設計思路

船用齒輪箱的液壓傳動系統，是離合器液壓操縱系統和相對運動摩擦部位的液壓潤滑及熱交換系統的總稱，簡稱為操縱系統與潤滑系統。

這兩個子系統一般用同一油池，并采用低壓大流量齒輪泵做為泵源，由一個二級控制閥分流成兩個子系統。操縱子系統的主要控制離合器接/脫排，它是通過對離合器的油缸伺服來實現的。潤滑子系統的主要功能是強制潤滑與冷卻軸承、摩擦片、齒輪等摩擦部位。它是通過噴嘴或噴口來實現的。整個系統的油壓力最高為25bar（操縱子系統最高油壓為20bar，潤滑子系統最高油壓為7bar）。

2、常規設計用在消防泵齒輪箱上的缺點

由于消防泵齒輪箱體積小，而常用的雙筒過濾器和二級控制閥這兩個元器件的體積較大，加上其他的液壓元件和油管使得油管的布置是一個很大的挑戰，即便是勉強布置出來外觀也十分擁擠。下圖是某型號消防泵齒輪箱常規方法設計的油路外觀圖。從外觀可以看出，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保養。

3、優化設計

優化后油路：

首先我們改進過濾器。主推進齒輪箱的油路所需要流量較大，耐高壓的單筒過濾器達不到那么大的流量，大流量的雙筒過濾器卻又不能耐高壓，并且必須保證過濾器在不停機的情況下可以清洗。基于以上原因主推進齒輪箱一般都是采用雙過濾器，即工作油路用耐高壓的單筒過濾器，而潤滑油路采用時雙筒的大流量過濾器。雙筒過濾器的特點是體積較大。消防泵齒輪箱功率比主推進齒輪箱小，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清理過濾器。故而其操作系統和潤滑系統可以共用一個耐高壓的流量相對較大的單筒過濾器。這樣不但能滿足耐壓和流量上的需求也能省去一個大體積的雙筒過濾器。

其次，主推進齒輪箱是用二級控制閥達到穩壓和分路的目的，靠壓力反饋控制接/脫排時間，常用的二級控制閥為滿足大流量的需求，其體積也很大。而消防泵齒輪箱功率小，負載也小，可以直接用溢流閥穩壓和分路。從上游的換向閥塊里用一個節流閥來控制進出離合器油缸的油量，從而控制接脫排的時間，滿足所有功能需求。溢流閥較二級控制閥體積更小，因此進一步的節省了空間。下圖是優化后油路布置的外觀圖。

4、優化后成本降低

從對比圖中可以明顯看出，油路的優化節省了空間，使油路布置更合理，有利于維護保養。同時我們將兩種設計油路的成本進行對比，見下表：

對比可以看出，成本降低了4460元，占原成本的24%，因此油路優化使成本降低了。

5、優化后使調壓操作更方便

優化之前，二級控制閥若要調整初級油壓需要在增壓腔添加或是去掉墊片，若要調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。優化之后采用溢流閥穩壓，當需要調壓得時候，可以直接擰壓力調節螺釘，實現更方便的調壓。

6、優化后的缺點

優化前是用二級控制閥來調壓穩壓的，二級控制閥是由負載驅動的，也就是說離合器接排的時候才有高壓油。而優化后的油路而是用節流閥來穩壓，不管離合器是否工作，齒輪泵都全負荷工作。這樣在一定程度上造成了能量的浪費。

7、結語

消防泵齒輪箱液壓與潤滑系統的優化工作在滿足功能的前提前，減少了元器件，使油路布置更簡潔合理，簡化了調壓操作，方便維護保養，同時節約了成本。盡管會是泵滿負荷工作，但相對于優化帶來的更多的收益，還是非常值得的。

參考文獻

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（作者單位：南京高精船用設備有限公司）