一种工程机械冷却系统

技术领域

本发明属于工程机械技术领域，涉及一种工程机械冷却系统。

背景技术

大型工程机械的减速机构体积庞大且通常布置在车桥中，车桥底壳内存有一定量的机油，机油由齿轮组带动对齿轮组进行润滑和冷却，而后机油温度升高并回流至底壳。冷却系统通常设计为从车桥底壳中抽取高温机油，将机油输送至散热器等热交换零部件冷却，再将冷却后的机油送回车桥底壳，使整体油温下降，间接冷却减速机构的齿轮组。此种冷却系统设计一方面占用较大空间来布置机油以及减速机构，另一方面由于其间接对减速机构齿轮组冷却，冷却效率较低。

发明内容

针对现有技术中的问题，本发明提供了一种工程机械冷却系统，通过减速机端面、牵引电机端面以及车架形成密封空腔用于存储机油，代替传统车桥底壳的机油临时储存功能，不再单独设计用于储存机油的结构，节省了管路设置，整体更加紧凑。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种工程机械冷却系统，包括至少2个相互并联的冷却单元，所述冷却单元包括牵引机构、减速机构以及车架，所述牵引机构与减速机构连接，所述牵引机构的端面和减速机构的端面分别与车架密封连接，三者形成密封空腔，所述密封空腔作为冷却单元的冷却油油池。

本发明中的每一组减速机构、牵引机构和对应的冷却油路等形成一个冷却单元，分布布置，各个冷却单元不互相干扰，可以独立的布置在前轮或后轮的位置。

进一步地，所述牵引机构可以为牵引电机或液压行走马达；所述减速机构为减速机。

进一步地，所述牵引机构的端面和减速机构的端面分别与车架通过螺栓连接，使牵引机构、减速机构以及车架的相对位置不发生变动。再进一步地，两两连接面采用密封圈密封。优选地，所述牵引机构、减速机构一体设置。

进一步地，所述牵引机构上设置有牵引机构进油口和牵引机构出油口，所述减速机构上设置有减速机构进油口和减速机构出油口，所述牵引机构出油口与减速机构出油口皆与密封空腔相通。

进一步地，本发明的冷却系统还包括吸油泵和散热器，所述散热器的出口端通过管路分别与牵引机构进油口、减速机构进油口连接，所述密封空腔通过回油油道与吸油泵的入口端连接，所述吸油泵的出口端与散热器的入口端连接。

本发明的冷却系统利用减速机构的端面、牵引机构的端面和车架的装配止口、装配端面的相互配合，形成密封空腔，代替传统车桥底壳的机油临时储存功能。将传统冷却系统布置中的从车桥底壳中抽取机油的步骤变为从上述密封空腔中抽取机油。将传统冷却系统布置中的向车桥底壳中注入冷却后机油的步骤变为将冷却后的机油直接喷淋至减速机齿轮组进行直接降温。

本发明冷却系统的工作过程如下：

对于减速机构的冷却：散热器中流出的冷却后的机油经由减速机构的进油口直接进入减速机构中，在减速机构中通过内部油路将冷却后的机油直接喷淋到减速机齿轮组和减速机主轴花键上进行冷却，升温的机油经由减速机构的出油口回流至密封空腔中。

对于牵引机构的冷却：散热器中流出的冷却后的机油经由牵引机构的进油口进入牵引机构，沿牵引机构壳体流动，对牵引机构进行冷却，升温的机油经由牵引机构的出油口回流至密封空腔中。

密封空腔中温度较高的油液通过回油油道被吸油泵抽取至散热器中冷却，完成冷却机油的全部循环过程。

进一步地，为保证密封空腔的密封性，采用橡胶密封圈、组合密封垫、密封胶等方法，降低冷却油渗漏量。

进一步地，所述车架端部设置有车架法兰，所述车架法兰上设置有设置于内圈的第三连接孔、设置于外圈的第四连接孔；所述减速机构的端面设置有第二连接孔，所述牵引机构的端面设置有第一连接孔；所述第一连接孔与第三连接孔为匹配设置，牵引机构和车架法兰通过第一连接孔、第三连接孔连接，所述第二连接孔与第四连接孔为匹配设置，减速机构与车架法兰通过第二连接孔、第四连接孔连接。

进一步地，所述减速机构为减速机，所述减速机包括减速机散热油入口、齿轮组冷却油路、花键冷却油路以及减速机散热油出口；所述减速机散热油入口为减速机构的进油口，所述减速机散热油出口为减速机构的出油口，散热器中流出的冷却后的机油经由减速机散热油入口直接进入减速机中，在减速机中通过齿轮组冷却油路和花键冷却油路，将冷却后的机油直接喷淋到齿轮组和花键上进行冷却，升温的机油经由减速机散热油出口回流至密封空腔中。

进一步地，所述减速机构上还设置有冷却油加注口，所述冷却油加注口与齿轮组冷却油路连通，用以向减速机构乃至整个冷却单元加入机油。本发明冷却单元还包括密封螺堵，在冷却油加注口安装密封螺堵，用于防止系统运行时机油从冷却油加注口溢出。

进一步地，所述牵引机构包括牵引机构散热油入口、牵引机构散热油出口以及回油油道，所述牵引机构散热油入口为牵引机构的进油口，所述牵引机构散热油出口为牵引机构的出油口，与密封空腔相通；所述回油油道设置于牵引机构的下部；所述回油油道包括分别设置于回油油道两端的回油油道入口和回油油道出口；所述回油油道入口设置于牵引机构的端面（即牵引机构法兰）上，与密封空腔相通；所述回油油道出口与吸油泵连接。

进一步地，所述牵引机构散热油入口设置于牵引机构的后部，所述牵引机构散热油出口设置于牵引机构的前部。

所述牵引机构还包括链接花键，所述减速机还包括减速机主轴花键；所述牵引机构通过相匹配的链接花键、减速机主轴花键与减速机传动连接。

进一步地，所述车架法兰可以是通过焊接在车架上，也可以与车架本体一体制造。同理，所述牵引机构的端面为牵引机构法兰，减速机构的端面为减速机法兰。

进一步地，所述车架法兰的端面开设有密封圈沟槽，所述密封圈沟通用于放置第一密封圈。优选地，密封圈为第一O形圈。

进一步地，所述减速机散热油入口设置于减速机法兰外侧高处，与外界相通；所述减速机散热油出口设置于内侧低处，与密封空腔相通。

进一步地，所述牵引机构的端面（即牵引机构法兰）开设有第一透气孔，车架法兰上开设有第二透气孔，所述第二透气孔为与第一透气孔相通的通孔，所述第一透气孔设置于密封空腔的上部。第一透气孔为自牵引机构法兰的端面向法兰本体、自下向上开设的倾斜通孔。

进一步地，本发明的冷却单元还包括温度传感器，所述温度传感器设置于回油油道出口，用于检测密封空腔中冷却油的油温。

本发明每个冷却单元的油道出口皆设置温度传感器，多个冷却单元之间不互相干扰，这样温度传感器的设置能够实现对每个冷却单元中密封空腔的单独温度监控，当出现温度过高的故障时，上述设置能快速定位故障点。

与现有技术相比，本发明提供了一种工程机械冷却系统，具备以下有益效果：

（1）本发明的通过减速机端面、牵引电机端面以及车架形成密封空腔用于存储机油，代替传统车桥底壳的机油临时储存功能，不再单独设计用于储存机油的结构，节省了管路设置，整体更加紧凑。

（2）本发明的冷却系统将冷却后的机油直接喷洒至减速机构的减速机齿轮组以及减速机主轴花键，强制对减速机齿轮组和减速机主轴花键进行冷却，冷却效率更高。

（3）当牵引机构为驱动电机时，本发明由于独立驱动电机功率及转速不完全相同，相对独立的密封空腔可以防止各电机散热相互影响，同时配有独立的用于温度检测的温度传感器，能够及时发现电机过热故障，减少故障判断花费的时间以及减少故障引起的损失。

附图说明

图1为本发明冷却油液循环示意图；

图2为本发明中牵引机构后视的立体示意图；

图3为本发明中牵引机构前视的立体示意图；

图4为本发明中减速机构剖视的立体示意图；

图5为本发明中车架的立体示意图；

图6为本发明中牵引机构、减速机构、车架装配后剖视的立体结构示意图；

图7为本发明中牵引机构、减速机构、车架装配后在透气孔处的纵向局部剖的立体结构示意图；

图8为本发明中牵引机构、减速机构、车架装配后在透气孔处的纵向局部剖的结构示意图。

图中附图标记的含义为：1、牵引机构，11、牵引机构法兰，12、链接花键，13、牵引机构散热油入口，14、牵引机构散热油出口，15、回油油道，16、回油油道入口，17、回油油道出口，111、第一透气孔，112、第一连接孔，2、减速机，21、减速机法兰，22、减速机主轴花键，23、减速机散热油入口，24、齿轮组冷却油路，25、花键冷却油路，26、减速机散热油出口，27、冷却油加注口，28、第二连接孔，29、减速机齿轮组，3、车架，31、车架法兰，311、第二透气孔，312、第三连接孔，313、第四连接孔，314、密封圈沟槽，4、密封空腔，41、第一O形圈，42、第二O形圈，43、密封螺堵。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

如图1所示，本发明的冷却系统包括至少2个相互并联的冷却单元，冷却单元包括牵引机构1、减速机构以及车架3，牵引机构1与减速机构连接，牵引机构1的端面和减速机构的端面分别与车架3密封连接，三者形成密封空腔4，密封空腔4作为冷却单元的冷却油油池。

牵引机构1上设置有牵引机构1进油口和牵引机构1出油口，减速机构上设置有减速机构进油口和减速机构出油口，牵引机构1出油口与减速机构出油口皆与密封空腔4相通。

本发明的冷却系统还包括吸油泵和散热器，散热器的出口端通过管路（即油路一）分别与牵引机构1进油口、减速机构进油口连接，密封空腔4通过回油油道15、油路二与吸油泵的入口端连接，吸油泵的出口端与散热器的入口端连接。

本发明中的每一组减速机构、牵引机构1和对应的冷却油路等形成一个冷却单元，分布布置，各个冷却单元不互相干扰，可以独立的布置在前轮或后轮的位置。

在本实施例的一种具体实施方式中，为保证密封空腔4的密封性，采用橡胶密封圈、组合密封垫、密封胶等方法，降低冷却油渗漏量。

在本实施例的一种具体实施方式中，如图3至图5所示，车架3端部设置有车架法兰31，车架法兰31上设置有设置于内圈的第三连接孔312、设置于外圈的第四连接孔313，第三连接孔312和第四连接孔313均有若干个，均沿车架法兰31圆周方向均布；减速机构的端面设置有第二连接孔28，第二连接孔28有若干个，沿减速机构的端面圆周方向均布；牵引机构1的端面设置有第一连接孔112，第一连接孔112有若干个，沿牵引机构1的端面圆周方向均布；第一连接孔112与第三连接孔312为匹配设置，牵引机构1和车架法兰31通过第一连接孔112、第三连接孔312连接，第二连接孔28与第四连接孔313为匹配设置，减速机构与车架法兰31通过第二连接孔28、第四连接孔313连接。

在本实施例的一种具体实施方式中，牵引机构法兰11以及减速机法兰21上所有从密封空腔4中向外安装的螺栓，均采用盲孔设计，即第一连接孔112、第二连接孔28、第三连接孔312以及第四连接孔313皆为盲孔设计，并在螺纹上涂密封胶。

在本实施例的一种具体实施方式中，减速机构为减速机2，如图4和图6所示，减速机2包括减速机散热油入口23、齿轮组冷却油路24、花键冷却油路25以及减速机散热油出口26；减速机散热油入口23为减速机构的进油口，减速机散热油出口26为减速机构的出油口，散热器中流出的冷却后的机油经由减速机散热油入口23直接进入减速机2中，在减速机2中通过齿轮组冷却油路24和花键冷却油路25，将冷却后的机油直接喷淋到齿轮组和花键上进行冷却，升温的机油经由减速机散热油出口26回流至密封空腔4中。

在本实施例的一种具体实施方式中，减速机散热油入口23设置于减速机法兰21外侧高处与外界相通；减速机散热油出口26设置于减速机法兰21内侧低处，与密封空腔4相通。

在本实施例的一种具体实施方式中，如图4所示，在减速机2上设置有冷却油加注口27，这样能够从外界连通至齿轮组冷却油路24和花键冷却油路25。当初次装配时，可通过冷却油加注口27向整个冷却单元中加注冷却油。如图7所示，本发明冷却单元还包括密封螺堵43，在冷却油加注口27安装密封螺堵43，用于防止冷却单元运行时机油从冷却油加注口27溢出。

在本实施例的一种具体实施方式中，如图2和图3所示，牵引机构1包括牵引机构散热油入口13、牵引机构散热油出口14以及回油油道15，牵引机构散热油入口13为牵引机构1的进油口，牵引机构散热油出口14为牵引机构1的出油口，与密封空腔4相通；回油油道15设置于牵引机构1的下部；回油油道15包括分别设置于回油油道15两端的回油油道入口16和回油油道出口17；回油油道入口16设置于牵引机构1的端面（即牵引机构法兰11）上，与密封空腔4相通；回油油道出口17与吸油泵连接。

如图3和图4所示，牵引机构1还包括链接花键12，减速机2还包括减速机主轴花键22；牵引机构1通过相匹配的链接花键12、减速机主轴花键22与减速机2传动连接。

在本实施例的一种具体实施方式中，如图6和图7所示，为保证密封空腔4的密封性，牵引机构法兰11和车架3轴向采用精加工面Ra≤3.2端面配合密封。车架法兰31的端面开设有密封圈沟槽314，密封圈沟通用于放置第一密封圈。优选地，密封圈为第一O形圈41。减速机法兰21和车架3径向采用间隙配合，轴向采用精加工面Ra≤3.2端面配合密封，并在倒角处采用第二O形圈42密封。

需要说明的是：在整车运行前需要先启动吸油泵，以确保冷却油循环至整个冷却系统的各油路，以保证整体油路的正常运行。

实施例2

实施例2与实施例1的区别在于：将减速机2中齿轮组冷却油路24开设于减速机齿轮组29附近，由于减速机齿轮组29本身旋转，依次靠近油道出口，间接的机油喷洒至所有齿轮进行冷却；花键冷却油路25直接通向减速机主轴花键22，喷洒至花键进行冷却。这样能够实现本发明的冷却单元将冷却后的机油直接喷洒至减速机齿轮组29以及减速机主轴花键22上，强制对减速机齿轮组29和减速机主轴花键22进行冷却，冷却效率更高。

实施例3

实施例3与实施例2的区别在于：如图7和图8所示，为保证吸油泵能够正常抽出温度较高的油液，在牵引机构法兰11开设有第一透气孔111，在车架法兰31上开设有第二透气孔311。第二透气孔311为与第一透气孔111相通的通孔。第一透气孔111的位置对应于密封空腔4较高的位置，用于联通密封空腔4内部和外部大气，第一透气孔111和第二透气孔311用以保证密封空腔4（即用于储油的冷却油油池）和外部大气连通，从而内外压力相同，使吸油泵能更顺利将油液从密封空腔4抽出并送入散热器等热交换零部件中。

在本实施例的一种具体实施方式中，如图8所示，第一透气孔111为自牵引机构法兰11的端面向法兰本体、自下向上开设的倾斜通孔，这样能够使油液难以从第一透气孔111溅出，且进入第一透气孔111的油液会在重力影响下回流至密封空腔4中，油液更难溅出，以此减少冷却油油液损失。

实施例3中冷却系统的工作过程如下：

对于减速机2的冷却：散热器中流出的冷却后的机油经由减速机散热油入口23直接进入减速机2中，在减速机2中通过齿轮组冷却油路24和花键冷却油路25，将冷却后的机油直接喷淋到减速机齿轮组29和减速机主轴花键22上进行冷却，升温的机油经由减速机散热油出口26回流至密封空腔4中。

对于牵引机构1的冷却：冷却后的机油经由牵引机构散热油入口13进入牵引机构1，沿牵引机构1壳体流动对牵引机构1进行冷却，升温的机油经由牵引机构散热油出口14回流至密封空腔44中。

密封空腔4中的温度较高的油液通过回油油道入口16进入回油油道15，再从回油油道出口17出，由吸油泵抽取，回到散热器中，完成冷却机油的全部循环过程。

实施例4

具体选牵引电机作为实施例4中的牵引机构1介绍本发明的冷却系统，采用其他牵引机构1时，本发明的冷却系统结构相同。

当牵引机构1采用油冷电机时，在电机装配端面设置电机散热油出口（对应牵引机构散热油出口14）。散热器等热交换零部件输送至电机的冷却机油，在完成电机冷却后，通过上述电机散热油出口汇入密封空腔4，将牵引机构1冷却后并入密封空腔4。

在本实施例的一种具体实施方式中，如图2和图3所示，牵引机构散热油入口13设置于牵引机构1的后部，牵引机构散热油出口14设置于牵引机构1的前部。

在本实施例的一种具体实施方式中，如图2和图3所示，在电机底部集成回油油道15，并在回油油道入口16设置多个小孔作为回油油道15机油入口。多个小孔的设计可以在保证回油油道15进油量的情况下，同时保证结构强度不损失太多。优选地，回油油道15通过焊接设置于电机底部。

实施例5

实施例5与实施例3的区别在于：实施例5中的冷却单元还包括温度传感器（说明书附图中未视出），温度传感器设置于回油油道出口17，用于检测密封空腔4中冷却油的油温，以便故障的监控。

本发明的冷却系统，多个冷却单元之间不互相干扰，温度传感器的设置能够实现对每个冷却单元中密封空腔4的单独温度监控，当出现温度过高的故障时，上述设置能快速定位故障点。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。