CN108533726B - 齿轮箱快速跟随润滑冷却系统及润滑冷却控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明所设计的齿轮箱快速跟随润滑冷却系统，它包括主电机转速测量单元、主电机、减速机、齿轮箱、油路控制单元、油路压力检测单元、润滑油量总阀、安全阀、油路流量检测单元、齿轮箱物理量检测单元、控制器、润滑泵和交流电机，其中，主电机的输出轴通过减速机连接齿轮箱的动力输入端，主电机转速测量单元安装在主电机上用于测量主电机转速，齿轮箱物理量检测单元安装在齿轮箱上用于检测齿轮箱的物理参数，主电机转速测量单元的信号输出端连接控制器的主电机转速信号输入端，齿轮箱物理量检测单元的信号输出端连接控制器的齿轮箱物理量信号输入端。本发明能实现润滑系统快速跟随控制。

Description

齿轮箱快速跟随润滑冷却系统及润滑冷却控制方法

技术领域

本发明涉及齿轮箱润滑设备技术领域，具体地指一种齿轮箱快速跟随润滑冷却系统及润滑冷却控制方法。

技术背景

润滑是利用润滑油减少摩擦副的摩擦和降低温度，或改善其他形式的表面破坏的措施。合理选择与设计润滑方法及润滑系统和装置，对降低摩擦阻力，减少表面磨损和维持油温，使设备具有良好的润滑状况和工作性能，保证设备高效运转，节约能源，延长使用寿命，具有十分重要的意义。

目前，齿轮箱润滑方式多是采用浸油润滑方式。即借助齿轮或其它辅助零件转动将润滑油带到啮合处，并将油甩到箱壁上面得以散热，同时部分润滑油又会落到箱内的油槽里去润滑轴承。因此，浸油润滑方式中润滑的主体是各齿轮啮合副，而对轴承部分，或者依靠飞溅到油槽里的油去润滑，或者在一些较低速的齿轮分配箱内将油浸泡没过轴承来润滑。

依靠飞溅方式的润滑其飞溅到油槽里的油量与转速和线速度有直接的联系，而完全浸泡的润滑方式其油的粘度、温度、及清洁又极易被箱内的工作环境所破坏。因此，浸油润滑方式对于高速重载荷的齿轮分配箱润滑不宜采用。

有些场合，使用了强制的润滑方式，但是油路和硬件结构均十分复杂，对零件的设计和生产工艺提出较高的要求。且冷却润滑油的流量和压力没有经过阀芯控制，润滑冷却油流量不可控，造成整个润滑冷却系统效率低。

发明内容

本发明的目的就是要提供一种齿轮箱快速跟随润滑冷却系统及润滑冷却控制方法，本发明能实现润滑系统快速跟随控制。

为实现此目的，本发明所设计的齿轮箱快速跟随润滑冷却系统，其特征在于：它包括主电机转速测量单元、主电机、减速机、齿轮箱、油路控制单元、油路压力检测单元、润滑油量总阀、安全阀、油路流量检测单元、齿轮箱物理量检测单元、控制器、润滑泵和交流电机，其中，主电机的输出轴通过减速机连接齿轮箱的动力输入端，主电机转速测量单元安装在主电机上用于测量主电机转速，齿轮箱物理量检测单元安装在齿轮箱上用于检测齿轮箱的物理参数，主电机转速测量单元的信号输出端连接控制器的主电机转速信号输入端，齿轮箱物理量检测单元的信号输出端连接控制器的齿轮箱物理量信号输入端；

齿轮箱的润滑油一级出油口连接润滑油量总阀的一级出油接口，齿轮箱的润滑油一级回油口连接润滑油量总阀的一级回油接口，齿轮箱的润滑油二级出油口连接润滑油量总阀的二级出油接口，齿轮箱的润滑油二级回油口连接润滑油量总阀的二级回油接口；

油路流量检测单元的两个检测端口分别检测润滑油量总阀的一级出油接口和二级出油接口的流量信息，油路流量检测单元的流量信息输出端连接控制器的流量信号输入端；

润滑油量总阀的油路加压接口连接润滑泵的输出端，交流电机用于驱动润滑泵工作，安全阀和油路压力检测单元接入到润滑油量总阀的油路加压接口与润滑泵的输出端之间的管道上；

油路控制单元的润滑油量总阀控制信号输出端连接润滑油量总阀控制信号输入端，油路控制单元的安全阀控制信号输出端连接安全阀的控制端，油路控制单元的润滑泵控制信号输出端连接润滑泵的控制端；

控制器的油路控制指令信号输出端连接油路控制单元的油路控制指令信号输入端，控制器的电机控制信号输出端连接交流电机的控制端。

一种利用上述系统的齿轮箱快速跟随润滑冷却方法，它包括如下步骤：

步骤1：通过润滑油量总阀使齿轮箱进行一级润滑油供给循环，通过控制器使交流电机驱动润滑泵，同时，控制器向油路控制单元发送油路控制指令，使油路控制单元控制润滑泵的工况，润滑泵向润滑油量总阀的一级润滑油供给循环提供压力；

步骤2：通过齿轮箱物理量检测单元检测此时齿轮箱的齿轮箱温度实际数值E1，并将齿轮箱温度实际数值E1传输给控制器，控制器根据预设的齿轮箱正常温度值E0得到此时的温度偏差值│E1-E0 │；

步骤3：控制器判断步骤2的温度偏差值是否在预设的温度偏差范围内，如果是，则继续通过润滑油量总阀使齿轮箱进行一级润滑油供给循环，如果不是则进入步骤4；

步骤4：通过润滑油量总阀使齿轮箱同时进行一级润滑油供给循环和二级润滑油供给循环，通过控制器使交流电机驱动润滑泵，同时，控制器向油路控制单元发送油路控制指令，使油路控制单元控制润滑泵的工况，润滑泵向润滑油量总阀的一级润滑油供给循环和二级润滑油供给循环提供压力；

步骤5：通过齿轮箱物理量检测单元检测此时齿轮箱的齿轮箱温度实际数值E2，并将齿轮箱温度实际数值E2传输给控制器，控制器根据预设的齿轮箱正常温度值E0得到此时的温度偏差值│E2-E0 │；

步骤6：控制器判断步骤5的温度偏差值是否在预设的温度偏差范围内，如果是，则继续通过润滑油量总阀使齿轮箱进行一级润滑油供给循环和二级润滑油供给循环，如果不是则进入步骤7；

步骤7：通过控制器调节交流电机的转速，同时，通过油路控制单元控制润滑泵的工况，通过润滑泵使一级润滑油供给循环和二级润滑油供给循环加压，此时通过齿轮箱物理量检测单元检测此时齿轮箱的齿轮箱温度实际数值En，并将齿轮箱温度实际数值En传输给控制器，控制器根据预设的齿轮箱正常温度值E0得到此时的温度偏差值│En-E0│,上述对一级润滑油供给循环和二级润滑油供给循环的加压到保证此时的温度偏差值│En-E0│处于预设的温度偏差范围内。

本发明通过主电机转速测量单元、油路控制单元、油路压力检测单元、油路流量检测单元、齿轮箱物理量检测单元、轴承温度检测单元和控制器，实现齿轮箱润滑油路的快速调节和一、二级供油管路自动控制。即：正常工作状态下，启动一级润滑油供给管路，润滑油流量为电机转速的函数，跟随转速变化。检测读取齿轮箱、轴承温度实际值与设定值比较。当比较值在设定范围内，不调节主油路电机转速；当比较值超出设定范围，调节油路电机转速，打开二级润滑油供给管路，使润滑油量快速跟随主电机转速，迅速降低齿轮箱、轴承温度，直至温度比较值符合设定要求。

附图说明

图1为本发明的结构框图。

其中，1-主电机转速测量单元、2-主电机、3-减速机、4- 齿轮箱、5-交流电机、6-油路控制单元、7-油路压力检测单元、 8-润滑油量总阀、9-润滑泵、10-安全阀、11-油路流量检测单元、12—齿轮箱物理量检测单元、13—轴承温度检测单元、14—控制器。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明：

本发明设计的一种齿轮箱快速跟随润滑冷却系统，如图1所示，包括主电机转速测量单元1、主电机2、减速机3、齿轮箱4、油路控制单元6、油路压力检测单元7、润滑油量总阀8、安全阀10、油路流量检测单元11、齿轮箱物理量检测单元12、控制器14、润滑泵 9和交流电机5，其中，主电机2的输出轴通过减速机3连接齿轮箱 4的动力输入端，主电机转速测量单元1安装在主电机2上用于测量主电机转速，齿轮箱物理量检测单元12安装在齿轮箱4上用于检测齿轮箱的物理参数(温度、压力、流量)，主电机转速测量单元1的信号输出端连接控制器14的主电机转速信号输入端，齿轮箱物理量检测单元12的信号输出端连接控制器14的齿轮箱物理量信号输入端；

齿轮箱4的润滑油一级出油口连接润滑油量总阀8的一级出油接口，齿轮箱4的润滑油一级回油口连接润滑油量总阀8的一级回油接口，齿轮箱4的润滑油二级出油口连接润滑油量总阀8的二级出油接口，齿轮箱4的润滑油二级回油口连接润滑油量总阀8的二级回油接口；

油路流量检测单元11的两个检测端口分别检测润滑油量总阀8 的一级出油接口和二级出油接口的流量信息，油路流量检测单元11 的流量信息输出端连接控制器14的流量信号输入端；

润滑油量总阀8的油路加压接口连接润滑泵9的输出端，交流电机5用于驱动润滑泵9工作，安全阀10和油路压力检测单元7接入到润滑油量总阀8的油路加压接口与润滑泵9的输出端之间的管道上；安全阀10用于保证润滑油循环管路的安全；

油路控制单元6的润滑油量总阀控制信号输出端连接润滑油量总阀8控制信号输入端，油路控制单元6的安全阀控制信号输出端连接安全阀10的控制端，油路控制单元6的润滑泵控制信号输出端连接润滑泵9的控制端；

控制器14的油路控制指令信号输出端连接油路控制单元6的油路控制指令信号输入端，控制器14的电机控制信号输出端连接交流电机5的控制端。

上述技术方案中，为实现齿轮箱温度测量，齿轮箱物理量检测单元12在通过在齿轮箱内布置管路采样式温度传感器实现齿轮箱的温度采集。

上述技术方案中，它还包括轴承温度检测单元13，所述轴承温度检测单元13用于测量齿轮箱4中的轴承温度，轴承温度检测单元 13的信号输出端连接控制器14的轴承温度信号输入 端。

上述技术方案中，所述齿轮箱4的润滑油一级出油口和润滑油二级出油口均安装有冷却器。冷却器用于对润滑油循环管路中的润滑油进行降温。

上述技术方案中，所述润滑油量总阀8的一级回油接口和二级回油接口均安装有回流过滤器。回流过滤器保证润滑油循环管路中的润滑油的清洁。

一种利用上述系统的齿轮箱快速跟随润滑冷却方法，它包括如下步骤：

步骤1：通过润滑油量总阀8使齿轮箱4进行一级润滑油供给循环，通过控制器14使交流电机5驱动润滑泵9，同时，控制器14向油路控制单元6发送油路控制指令，使油路控制单元6控制润滑泵9 的工况，润滑泵9向润滑油量总阀8的一级润滑油供给循环提供压力；

步骤2：通过齿轮箱物理量检测单元12检测此时齿轮箱4的齿轮箱温度实际数值E1，并将齿轮箱温度实际数值E1传输给控制器 14，控制器14根据预设的齿轮箱正常温度值E0得到此时的温度偏差值│E1-E0│；

步骤3：控制器14判断步骤2的温度偏差值是否在预设的温度偏差范围内，如果是，则继续通过润滑油量总阀8使齿轮箱4进行一级润滑油供给循环，如果不是则进入步骤4；

步骤4：通过润滑油量总阀8使齿轮箱4同时进行一级润滑油供给循环和二级润滑油供给循环，通过控制器14使交流电机5驱动润滑泵9，同时，控制器14向油路控制单元6发送油路控制指令，使油路控制单元6控制润滑泵9的工况，润滑泵9向润滑油量总阀8 的一级润滑油供给循环和二级润滑油供给循环提供压力；

步骤5：通过齿轮箱物理量检测单元12检测此时齿轮箱4的齿轮箱温度实际数值E2，并将齿轮箱温度实际数值E2传输给控制器 14，控制器14根据预设的齿轮箱正常温度值E0得到此时的温度偏差值│E2-E0│；

步骤6：控制器14判断步骤5的温度偏差值是否在预设的温度偏差范围内，如果是，则继续通过润滑油量总阀8使齿轮箱4进行一级润滑油供给循环和二级润滑油供给循环，如果不是则进入步骤 7；

步骤7：通过控制器14调节交流电机5的转速，同时，通过油路控制单元6控制润滑泵9的工况，通过润滑泵9使一级润滑油供给循环和二级润滑油供给循环加压，此时通过齿轮箱物理量检测单元12检测此时齿轮箱4的齿轮箱温度实际数值En，并将齿轮箱温度实际数值En传输给控制器14，控制器14根据预设的齿轮箱正常温度值E0得到此时的温度偏差值│En-E0│，上述对一级润滑油供给循环和二级润滑油供给循环的加压到保证此时的温度偏差值│En- E0│处于预设的温度偏差范围内，使得润滑油量快速跟随主电机转速，迅速降低齿轮箱、轴承温度。

上述技术方案中，所述油路流量检测单元11用于检测一级润滑油供给循环和二级润滑油供给循环中的润滑油流量，并将润滑油流量传输给控制器14，进行润滑油流量监测，当润滑油流量超过预设的正常值时控制器14进行报警。

上述技术方案中，主电机转速测量单元1用于在步骤1～7中实时监测主电机2的转速，并将电机2的转速传输给控制器14进行电机转速监测，当电机转速超过预设的正常值时控制器14进行报警。

上述技术方案中，轴承温度检测单元13用于在步骤1～7中测量齿轮箱4中的轴承温度，并将轴承温度传输给控制器14进行轴承温度监测，当轴承温度超过预设的正常值时控制器14进行报警。

上述技术方案中，齿轮箱物理量检测单元12用于在步骤1～7中测量齿轮箱4中的润滑油压力和流量信号，并将齿轮箱4中的润滑油压力和流量信号传输给控制器14进行润滑油压力和流量监测，当齿轮箱4中的润滑油压力和流量超过预设的正常值时控制器14进行报警。

本发明通过设计一、二级润滑油管路，实现齿轮箱正常工作状态和异常状态下，一、二润滑自动调节，提高润滑冷却的效率。

本说明书未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (9)

1.一种齿轮箱快速跟随润滑冷却系统，其特征在于：它包括主电机转速测量单元(1)、主电机(2)、减速机(3)、齿轮箱(4)、油路控制单元(6)、油路压力检测单元(7)、润滑油量总阀(8)、安全阀(10)、油路流量检测单元(11)、齿轮箱物理量检测单元(12)、控制器(14)、润滑泵(9)和交流电机(5)，其中，主电机(2)的输出轴通过减速机(3)连接齿轮箱(4)的动力输入端，主电机转速测量单元(1)安装在主电机(2)上用于测量主电机转速，齿轮箱物理量检测单元(12)安装在齿轮箱(4)上用于检测齿轮箱的物理参数，主电机转速测量单元(1)的信号输出端连接控制器(14)的主电机转速信号输入端，齿轮箱物理量检测单元(12)的信号输出端连接控制器(14)的齿轮箱物理量信号输入端；

齿轮箱(4)的润滑油一级出油口连接润滑油量总阀(8)的一级出油接口，齿轮箱(4)的润滑油一级回油口连接润滑油量总阀(8)的一级回油接口，齿轮箱(4)的润滑油二级出油口连接润滑油量总阀(8)的二级出油接口，齿轮箱(4)的润滑油二级回油口连接润滑油量总阀(8)的二级回油接口；

油路流量检测单元(11)的两个检测端口分别检测润滑油量总阀(8)的一级出油接口和二级出油接口的流量信息，油路流量检测单元(11)的流量信息输出端连接控制器(14)的流量信号输入端；

润滑油量总阀(8)的油路加压接口连接润滑泵(9)的输出端，交流电机(5)用于驱动润滑泵(9)工作，安全阀(10)和油路压力检测单元(7)接入到润滑油量总阀(8)的油路加压接口与润滑泵(9)的输出端之间的管道上；

油路控制单元(6)的润滑油量总阀控制信号输出端连接润滑油量总阀(8)控制信号输入端，油路控制单元(6)的安全阀控制信号输出端连接安全阀(10)的控制端，油路控制单元(6)的润滑泵控制信号输出端连接润滑泵(9)的控制端；

控制器(14)的油路控制指令信号输出端连接油路控制单元(6)的油路控制指令信号输入端，控制器(14)的电机控制信号输出端连接交流电机(5)的控制端；

润滑油量总阀(8)使齿轮箱(4)进行一级润滑油供给循环，通过控制器(14)使交流电机(5)驱动润滑泵(9)，同时，控制器(14)向油路控制单元(6)发送油路控制指令，使油路控制单元(6)控制润滑泵(9)的工况，润滑泵(9)向润滑油量总阀(9)的一级润滑油供给循环提供压力；

通过齿轮箱物理量检测单元(12)检测此时齿轮箱(4)的齿轮箱温度实际数值E1，控制器(14)根据预设的齿轮箱正常温度值E0得到此时的温度偏差值│E1-E0│；

控制器(14)判断温度偏差值是否在预设的温度偏差范围内，如果是，则继续通过润滑油量总阀(8)使齿轮箱(4)进行一级润滑油供给循环，如果不是则通过润滑油量总阀(8)使齿轮箱(4)同时进行一级润滑油供给循环和二级润滑油供给循环，通过控制器(14)使交流电机(5)驱动润滑泵(9)，同时，控制器(14)向油路控制单元(6)发送油路控制指令，使油路控制单元(6)控制润滑泵(9)的工况，润滑泵(9)向润滑油量总阀(8)的一级润滑油供给循环和二级润滑油供给循环提供压力。

2.根据权利要求1所述的齿轮箱快速跟随润滑冷却系统，其特征在于：它还包括轴承温度检测单元(13)，所述轴承温度检测单元(13)用于测量齿轮箱(4)中的轴承温度，轴承温度检测单元(13)的信号输出端连接控制器(14)的轴承温度信号输入端。

3.根据权利要求1所述的齿轮箱快速跟随润滑冷却系统，其特征在于：所述齿轮箱(4)的润滑油一级出油口和润滑油二级出油口均安装有冷却器。

4.根据权利要求3所述的齿轮箱快速跟随润滑冷却系统，其特征在于：所述润滑油量总阀(8)的一级回油接口和二级回油接口均安装有回流过滤器。

5.一种利用权利要求1所述系统的齿轮箱快速跟随润滑冷却方法，其特征在于，它包括如下步骤：

步骤1：通过润滑油量总阀(8)使齿轮箱(4)进行一级润滑油供给循环，通过控制器(14)使交流电机(5)驱动润滑泵(9)，同时，控制器(14)向油路控制单元(6)发送油路控制指令，使油路控制单元(6)控制润滑泵(9)的工况，润滑泵(9)向润滑油量总阀(8)的一级润滑油供给循环提供压力；

步骤2：通过齿轮箱物理量检测单元(12)检测此时齿轮箱(4)的齿轮箱温度实际数值E1，并将齿轮箱温度实际数值E1传输给控制器(14)，控制器(14)根据预设的齿轮箱正常温度值E0得到此时的温度偏差值│E1-E0│；

步骤3：控制器(14)判断步骤2的温度偏差值是否在预设的温度偏差范围内，如果是，则继续通过润滑油量总阀(8)使齿轮箱(4)进行一级润滑油供给循环，如果不是则进入步骤4；

步骤4：通过润滑油量总阀(8)使齿轮箱(4)同时进行一级润滑油供给循环和二级润滑油供给循环，通过控制器(14)使交流电机(5)驱动润滑泵(9)，同时，控制器(14)向油路控制单元(6)发送油路控制指令，使油路控制单元(6)控制润滑泵(9)的工况，润滑泵(9)向润滑油量总阀(8)的一级润滑油供给循环和二级润滑油供给循环提供压力；

步骤5：通过齿轮箱物理量检测单元(12)检测此时齿轮箱(4)的齿轮箱温度实际数值E2，并将齿轮箱温度实际数值E2传输给控制器(14)，控制器(14)根据预设的齿轮箱正常温度值E0得到此时的温度偏差值│E2-E0│；

步骤6：控制器(14)判断步骤5的温度偏差值是否在预设的温度偏差范围内，如果是，则继续通过润滑油量总阀(8)使齿轮箱(4)进行一级润滑油供给循环和二级润滑油供给循环，如果不是则进入步骤7；

步骤7：通过控制器(14)调节交流电机(5)的转速，同时，通过油路控制单元(6)控制润滑泵(9)的工况，通过润滑泵(9)使一级润滑油供给循环和二级润滑油供给循环加压，此时通过齿轮箱物理量检测单元(12)检测此时齿轮箱(4)的齿轮箱温度实际数值En，并将齿轮箱温度实际数值En传输给控制器(14)，控制器(14)根据预设的齿轮箱正常温度值E0得到此时的温度偏差值│En-E0│,上述对一级润滑油供给循环和二级润滑油供给循环的加压到保证此时的温度偏差值│En-E0│处于预设的温度偏差范围内。

6.根据权利要求5所述的齿轮箱快速跟随润滑冷却方法，其特征在于：所述油路流量检测单元(11)用于检测一级润滑油供给循环和二级润滑油供给循环中的润滑油流量，并将润滑油流量传输给控制器(14)，进行润滑油流量监测。

7.根据权利要求5所述的齿轮箱快速跟随润滑冷却方法，其特征在于：主电机转速测量单元(1)用于在步骤1～7中实时监测主电机(2)的转速，并将电机(2)的转速传输给控制器(14)进行电机转速监测。

8.根据权利要求5所述的齿轮箱快速跟随润滑冷却方法，其特征在于：轴承温度检测单元(13)用于在步骤1～7中测量齿轮箱(4)中的轴承温度，并将轴承温度传输给控制器(14)进行轴承温度监测。

9.根据权利要求5所述的齿轮箱快速跟随润滑冷却方法，其特征在于：齿轮箱物理量检测单元(12)用于在步骤1～7中测量齿轮箱(4)中的润滑油压力和流量信号，并将齿轮箱(4)中的润滑油压力和流量信号传输给控制器(14)进行润滑油压力和流量监测。

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