YOT750D调速型液力偶合器传动箱冷却装置的研制

　　1 冷却系统概述

　　YOT750D调速型液力偶合器传动箱是电驱动石油钻机用无级调速传动装置。液力偶合器的泵轮和涡轮组成一个可使传动油循环流动的密闭工作腔,输入轴和泵轮固定连接,输出轴和涡轮固定连接。电动机带动输入轴旋转时,传动油被离心式泵轮甩出。这种高速液体进入涡轮后即推动涡轮旋转,将从泵轮获得的能量传递给输出轴,最后传动油返回泵轮,形成周而复始的流动。液力偶合器靠传动油与泵轮、涡轮的叶片相互作用产生动量矩的变化来传递力矩,它的输出力矩等于输入力矩(在忽略轴承摩擦等损失条件下)。实际上,偶合器在运转中,其泵轮转速始终大于涡轮的转速,只有这样,循环圆泵轮出口油压才能高于涡轮入口油压,因而液流能冲入涡轮,从而完成力矩的传递。YOT750D调速型液力偶合器传动箱在工作中产生的热量主要由两部分组成:一是调速型液力偶合器在调速工作过程中,存在转差功率损失,这一损失最终将全部转化为热量;二是在工作过程中,有轴承损失、鼓风损失、导管损失、齿轮传递损失等产生的热量。这些热量一部分通过偶合器零件向周围空气散发,但大部分是加热了工作液体,使传动油温度上升,这样会影响偶合器的工作能力,产生不良的机械后果。所以,为了保证液力偶合器传动箱正常工作,偶合器要配置传动油冷却装置。

　　YOT750D调速型液力偶合器传动箱传动油冷却系统组成见图1。冷却系统工作时,传动箱油箱中的高温油在油泵的作用下沿着油管路,经过过滤器后,进入油散热器,在散热器中完成热交换,被冷却后的低温油大部分流回偶合器工作腔进入下一循环工作,完成一个油冷却循环。还有一小部分低温油经过精滤器后,流向各润滑点。在冷却空气侧,电机带动冷却风扇转动,强迫外部空气吹向油散热器,空气吸收了传动油热量后再从散热器流向大气中,完成一个空气吸热循环。

　　2 冷却装置设计计算分析

　　2.1 多方案设计计算

　　YOT750D调速型液力偶合器传动箱冷却装置设计时,以发热量Q最大工况下的散热量为额定散热量,此时的散热功率约为300 kW。冷却装置主要性能指标见表1。

　　根据传动箱对冷却装置性能方面的要求和空间尺寸的限制,在可能的外形尺寸下,对冷却装置进行详细布置和多方案计算分析,3种方案散热器布置见图2,其性能计算结果见表2。3种方案的冷却装置外形尺寸完全相同,均由14组相同的小散热器组成,前后各7组,每7组并列布置,散热器芯体结构和尺寸也相同,但传动油在散热器中的流向不同。方案(一)中传动油流向为:从油箱中流入冷却装置进油集流管的传动油,分两路分别进入各7组散热器中,经空气冷却后,在出油集流管汇集,再流向偶合器工作腔和传动箱各润滑点。方案(二)中传动油流向为:从油箱中流入冷却装置进油集流管的传动油,先进入冷却装置出风侧7组散热器中,经空气一次冷却后,再返回进入冷却装置进风侧7组散热器中,经空气二次冷却后,在出油集流管汇集,再流向偶合器工作腔和传动箱各润滑点。方案(三)中传动油流向为:从油箱中流入冷却装置进油集流管的传动油,先进入冷却装置进风侧7组散热器中,经空气一次冷却后,再返回进入冷却装置出风侧7组散热器中,经空气二次冷却后,在出油集流管汇集,再流向偶合器工作腔和传动箱各润滑点。