浅析工程机械液压系统高温的成因

浅析工程机械液压系统高温的成因　郭永胜　中铁２１局集团第五工程有限公司，甘肃兰州７３００００）　３）液压系统的零件因过热而膨胀＋破坏了相对　运动零件原来正常的配台间隙，导致摩擦阻力增　加、液压阀容易卡死，并使润滑油膜变薄、机械磨损　工程机械液压系统高温是较为普遍的一种故　障现象，也是分析处理过程较为复杂的一种软故　障。如ＰＣ２００／２２０型小松挖掘机正常工况下．液压　增加，结果造成泵、阀、马达等元件的精密配合面因　过早磨损而使其失效或报废。　４）加速橡胶、尼龙等密封件老化变质，寿命缩　短，甚至丧失其密封性能。使液压系统严重泄漏。　因此，液压油油温过高会严重影响机器的正常　系统油温应在６０℃以下（油泵的温度较之高５一　ｌＯ℃），ＺＩ，－５Ｏ型装载机变速器液压系统的油温一般　控制在３　５５℃比较理想。此时油液的粘度、润滑性　和耐磨性处于最佳状态，系统传递效率最高。如果　超出较多，则称之为液压系统高温。　使用、降低液压元件的使用寿命，并增加工程机械　的维修成本。　其故障表象为：工程机械冷车工作时，各种动　作较正常，当工作约一小时后，随着液压油温升高．　２工程机械液压系统高温的案例及原　因分析　对此类故障．一般来说应从液压系统内部和外　部分别着手。　（１）内部原因：主要是系统设计不台理造成的。　便出现机械各执行机构无力及动作滞缓，特别是挖　掘力不够、行走转向困难等　液压系统在能量传递的过程中不可避免会造　成一定的能量损失，致使系统油温升高。随着油温　如元件间匹配不合理、管路通道过细、弯头多、弯曲　半径小、油箱容积不够等因素。这类问题应在设计　阶段予以充分考虑，否则将造成挖掘机液压系统先　天不足。制成产品后就难以克服。　（２）外部原因：　１）元件严重磨损　不断升高，油液粘度不断下降，泄漏逐渐增加，各润　滑部位油膜被破坏，使机件磨损逐渐加重，从而加　快油温上升的速度。当油温过高时。膨胀系数不同　的材料构成的运动副之间的间隙将发生异常变化，　若间隙变大则油液泄漏严重，若间隙变小则元件之　间可能发生卡死现象，而且液压油氧化加快、油液　变质。　案例：一台ＰＣ一２２０型液压挖掘机在冷机时工　作基本正常，但工作ｌ一２小时后，系统各机构的运　动速度就明显变慢，需停机待油温降低后才能继续　１液压系统高温的危害　１）液压油黏度、容积效率和液压系统工作效率　均下降．泄漏增加，甚至使机械设备无法正常工作。　２）油液汽化，水分蒸发，容易使液压元件产生　工作。出现上述故障后．经测试备机构的工作压力　均明显偏低，怀疑是主安全阀或主泵磨损所致。先　拆检主安全阀，无异常现象；后拆检主泵发现配流　盘球面磨损严重。经对配流盘进行研磨、重新装配　维普资讯 http://www.cqvip.com

并调整好间隙后，运行情况良好。　原因分析：液压系统齿轮泵的齿轮与泵体、侧　板，柱塞泵、马达的缸体与配流盘，缸体孔与柱塞，　换向阀的阀杆与阀体等都是靠间隙密封的，这些元　件的磨损将会引起其内泄的增加和油温的升高。　‘注意事项：如ＰＣ一２００型挖掘机的主泵为柱塞　泵，如果泵内元件磨损较大，往往造成液压泵升温　较快。可通过观察泵升温快、并有噪声的特点加以　判断。其修复方法是，研磨修整有关密封配合面或　更换无法修复的元件。又如ＰＣ一２００型挖掘机先导　控制泵为齿轮泵，其功用是为系统提供操作控制压　力油和根据负载要求调节主泵排量的大小。如果该　泵内齿轮端面磨损较大或轮齿间隙较大，内泄增　加，都会使泵高温并影响主泵正常工作。　２）液压油冷却循环系统不畅通　案例：一台ＺＬ一５０型装载机启动后工作不足３　小时，仪表盘上变矩器油温报警指示灯即闪亮，显　示液压油温度过高。先检查油量和油质，结果油量　充足，油质较好；再检查滤油器，不脏；后检查冷却　器，发现油泥已将部分冷却器油孔堵塞。清洗冷却　器后，一切正常。　原因分析：工程机械一般采用水冷式或风冷式　油冷却器对液压系统的油温进行强制性降温。水冷　式冷却器，会因散热片太脏或水循环不畅而使其散　热系数降低；风冷式冷却器，会因油污过多而将冷　却器的散热片缝隙堵塞，风扇难以对其散热，结果　导致油温升高。　注意事项：定期检查和维护液压油冷却循环系　统，一旦发现故障，必须立即停机排除。另外，对液　压油散热器内部管道阻塞的判断，可通过在散热器　进出口油道安装压力表，检查二者之间的压差来确　定：油温为４５℃左右、压差在０．１２ＭＰａ以下属于正　常情况，如果高于０．１２ＭＰａ，则表明油管阻塞严重，　应拆卸散热器上下盖，疏通管道。　３）液压系统中混入空气　案例：一台ＰＣ一２２０型挖掘机液压油温度过高，　同时伴有液压噪声。检查发现，液压泵进油口连接　软管有少许损坏，吸入空气，导致油温过高，更换软　管后挖掘机运转状况良好。　原因分析：混入液压油中的空气，在低压区时　会从油中逸出并形成气泡，当其运动到高压区时，　这些气泡将被高压油击碎，受到急剧压缩而放出大　量的热量，引起油温升高。　注意事项：经常检查进油管接口等处的密封　性，防止空气进入。同时，每次换油后要排尽系统中　的空气。　４）液压油牌号选用不当或油质差引起油温过　高　案例一：一台ＺＬ一５０型装载机，在给变速器换　油后发现机器行走无力，变矩器油温过高。经检查　发现，所加传动油牌号错误，在弄清了引发故障的　原因后，故障得以迅速排除。　案例二：一台ＰＣ一２２０型挖掘机，在修理完液压　缸后发现液压油不足，就将现场采购的液压油（土　炼的再生油）续加到油箱后造成了油质的污染，变　质起泡，致使液压系统高温、动作无力，更换液压油　后故障得以排除。　原因分析：油的品牌、质量和黏度等级不符合　要求，或不同牌号的液压油混用，造成液压油黏度　指数过低或过高。例如，误用粘度过高的油液，引起　液流压力损失过大，转化为热能，会引起温升过高。　误用粘度过低的液压油，也会引起工作液压泵及液　压元件的内泄增大，产生热量。此外，一些劣质油　液，粘度性能差，易乳化和产生气蚀、折出气泡等，　会在液压油的高压区域产生局部高温并加剧元件　的磨损。　注意事项：选用液压油应按厂家推荐的牌号及　机器所处的工作环境、气温因素等来确定。对一些　有特殊要求的机器，应选用专用液压油。当液压元　件和系统保养不便时，应选用性能好的抗磨液压　油。　５）油位过低　案例：一台ＰＣ一２００型液压挖掘机，工作一段时　间后出现液压油温度过高故障。检查液压油箱，发　现油位低于规定值很多，由于液压系统过度缺油，　使液压油循环过快，未能充分静置散热，结果油温　升高。按规定加足液压油后，液压油温度随即降至　正常范围。　原因分析：若液压油箱内油量太少，油位过低，　则参加工作的油液循环加快，在油底的停留时间及　自然散热时间短、散热效果差，将使液压系统没有　足够的流量带走其产生的热量，导致油温升高，还　维普资讯 http://www.cqvip.com

会引起液压泵吸空，造成系统内压力下降。　注意事项：在实际操作和保养过程中，严格遵　守《操作规程》中对液压油油位的规定。　６）滤油装置堵塞　案例：一台ＴＹ一２２０型履带式推土机液力传动　系统发出高温警报，传动部位有异响。拆开滤油器，　检查滤芯，发现其中含有大量粉末状污物。更换滤　芯后，故障消失。　原因分析：磨粒、杂质和灰尘等通过滤油器时，　会被吸附在滤油器的滤芯上，造成吸油阻力和能耗　的增加，引起油温升高。　注意事项：定期清洗、更换滤油器或滤芯，滤芯　的性能、结构和有效期都必须符合其使用要求。　７）油污染严重　案例：一台ＰＣ一２２０型挖掘机出现液压油油温　过高、挖掘力不足的故障。检查发现，液压油呈乳白　色，已变质，黏度下降。更换液压油后挖掘机运转恢　复正常。　原因分析：施工现场环境恶劣，随着机器工作　时间的增加，油中易混入杂质和污物，受污染的液　压油进入泵、马达和阀的配合间隙中，会划伤和破　坏配合表面的精度和粗糙度，使泄漏增加、油温升　高。　注意事项：一般在累计工作１０００小时后应换　油。换油时，注意不仅要放尽油箱内的旧油，还要放　掉整个系统管路、工作回路的旧油。加油时最好用　１２０目以上的滤网，并按规定加足油量，使油液有足　够的循环冷却条件。如遇因液压油污染而引起的突　发性故障时，一定要过滤或更换液压系统用油。　８）压力阀调节不当　溢流阀压力过高或过低也会引起液压系统高　温。如系统压力调节过高，会使液压泵在超过额定　压力下运行，使泵过载，导致油温升高；反之，如果　系统压力调节过低，会使工作机构在正常负载下，　频繁出现溢流阀开启、卸荷现象，造成液压系统溢　流高温。　９）环境温度过高　液压系统工作环境温度过高，超负荷、长时间　使用，都会使油温过高。因此，应避免系统长时间、　综　述　连续超负荷地工作。若油温太高可使设备空载转动　１Ｏ分钟左右，待其油温降下来后再工作。　３工程机械液压系统的阶段性维护　在工程机械设备中，液压系统的造价占总机的　三分之一左右，而高精度的液压元件的修复性极　差，一旦磨损就得更换。因此，从降低成本、节约资　源、延长设备使用寿命的角度来讲，液压系统的维　护至关重要，其维护工作的中心是防止油温过高、　防止泄漏、防止空气进入系统及防止油污染等，必　须贯穿于设备的整个寿命周期。根据液压系统在整　个寿命周期的不同状况，可以将其维护工作分三阶　段进行：　（１）设备运行初期：必须加强管理，及时做好记　录。特别注意初期运行５Ｏ小时￣１００小时进行的第　一次换油。换油前要用清洗液对整个系统进行清洗　并且全部放净，以后要定期清洗过滤网、过滤芯，定　期对油液进行取样检测，查明油污染原因，清除污　染渠道。　（２）设备运行中期：此阶段系统运行状态最佳，　但应注意控制油污染，避免发生操作事故，对工作　频繁的液压元件进行定期检测。此阶段维护工作的　好坏将直接影响到系统的寿命。　（３）设备运行后期：应加强日检、周检和月检力　度。机械工程师要了解设备状况，及时监控。要定期　对元件进行检修，已失效元件应进行修复或更换，　减少被迫停机时间，从而达到系统寿命周期费用最　经济。　参考文献　【１】黄志坚等．液压设备诊断与监测实用技术．北京：机械工　业出版社，２００５　【２】颜荣庆等．现代工程机械液压与液力系统基本原理故障分　析与排除．北京：人民交通出版社，２００１　【３】湛从昌．液压可靠性与故障诊断．北京：冶金工业出版社，　１９９５　【４］侯东全等．ＰＣ２００液压挖掘机故障分析与排除．筑路机械　与施工机械化，２００１（１）　【５】朱银法．ＺＬ５０装载机工作装置液压系统故障的诊断及排　除．工程机械维修．２００３（１）