摘要:文章对液压挖掘机的液压系统中油温过高产生的危害进行了简单阐述,同时对该现象产生的原因进行了全面分析,并对如何消除液压系统的油温过高的问题提出了解决方法。
关键词:液压系统;油温过高;消耗热量;元件磨损;漏油
中图分类号:TH137文献标识码:A
文章编号:1009-2374 (2010)21-0044-02
液压系统是液压挖掘机中最重要的核心部分,而其成本在整机成本中所占的比例也是相当大的。液压系统在液压挖掘机中承担着传动与能量分配的角色,因而其性能的好坏直接决定挖掘机能否正常工作。
但是液压系统工作时所输出的能量不能完全转化为执行元件驱动外载荷所需的能量,其中损失的功率全部以热的形式白白浪费掉了,因而如何解决这一问题使损失的能量降到最小成为人们一直研究的课题。这其中包括液压油的沿程压力损失、局部的压力损失、挖掘机部件的机械损失、容积损失等。而损失的能量转变为热能从而使油液的温度升高,油温过高同液压油污染一样都是综合故障的表现形式,对整个液压系统产生的影响都是不容忽视的。
1油温过高对液压挖掘机系统产生的危害
首先由于热胀冷缩,油温过高会使零部件产生热变形,对于膨胀系数不同的零件之间产生的热变形不同,有摩擦干涉现象产生,严重的可使系统失去工作能力。
其次油温过高,会使液压油的粘度下降,泄漏量会增加,进而降低了容积效率。同时液压油粘度降低会导致滑阀等移动部件处的油膜变薄甚至被切破,使产生的摩擦阻力增大,加剧磨损,系统产生更多热量,进而陷入使温度进一步升高的恶性循环中。有研究表明,矿物介质油的油温每升高15℃其使用寿命就会降低10倍。
由于液压件常用橡胶密封,而橡胶又极易老化,油温过高会进一步加剧密封件的、膨胀、软化、龟裂和硬化,使用寿命大大降低,产生漏油现象,漏油又会进一步促使油温升高。
再者,液压油在高温下易氧化变质产生沥青和胶质等固体杂质,它们附着在液压管路中堵塞液压元件的孔道使液压阀流量不稳、压力阀调压失灵、方向阀卡死、油路变弯伸长甚至产生油路破裂的严重后果。同时油温升高会使油内空气溶解度降低即液压油中空气分离所需气压降低,从而使气体溢出产生气穴导致液压系统整体工作性能大幅度下降。
2造成液压挖掘机液压系统油温过高的主要原因
液压系统的设计不符合规范:若在系统设计时选用的液压元件规格不合理,会对油温产生很大影响。选用的液压阀规格太小,会使流过阀口的液压油流速变大,产生压力损失使系统发热,例如在差动回路中若仅仅按液压泵的流量来选择换向阀的规格就会出现这样的情况;如果选用的液压泵的流量过大,会使更多的液压油从溢流阀流出产生不必要能量损失,也会加速油温升高。
液压挖掘机的液压系统中存在多余的液压元件和回路,由于液压油通过任何液压元件都会不可避免的产生压力损失,因此系统设计的越复杂,元件回路越多产生的压力损失也就越大。因此若系统中存在多余的液压元件和回路势必会使油温升高。
液压系统中的油路设计不合理,如油管的管径小、截面变化频繁、接头多、弯曲多等,使油液在油路中流通时液阻增大,产生很大的压力损失使油温升高。
油品选择不合适:润滑油的粘度对温度的影响显著,粘度太低会使泄露增大,粘度太高会使内摩擦损失增大,这两种情况都会造成润滑油发热升温。同时,液压系统管路若长时间未清洗保养,管道内附着物会增加进而增大液压油流动时阻力,这也要消耗热量。
液压系统混入空气:如果在液压油中混入空气,在经过低压区时会从溢出气泡,经过高压区时这些气泡又会被高压油击碎,受压力压缩而释放出大量的热使油温升高。
污染严重:液压挖掘机的工作条件十分恶劣,油中易混入污物和杂质,受到污染的液压油进入到马达、液压泵和阀体的间隙中会划伤并破坏表面的精度和粗糙度,增加泄漏量导致油温升高。
液压油冷却循环系统不能正常工作:液压挖掘机中常采用风冷或水冷进行强制降温。但是风冷式冷却器可能因油污过多而将散热片的缝隙阻塞,风扇难以正常工作;而水冷式冷却器可能会因散热片太脏或者水循环不畅通而使散热系数降低,结果导致油温升高。
零部件的磨损程度:齿轮泵的泵体、齿轮和侧板,柱塞泵和液压马达的配流盘、缸体、柱塞和缸体孔,换向阀的阀体和阀杆都是间隙密封的,这些元件的磨损均会引起内泄漏增加和油温升高。
3阻止液压挖掘机液压系统油温过高的措施
首先,合理选用液压控制元件并合理设计系统管路。在元件选择时应根据在系统中工作位置可能出现的最大流量和压力确定其规格,不应过大或过小。对于液压系统的管路应尽量缩短管的长度减少弯头,弯头处的角度不宜过小;并根据管道的类型合理选择管中流速,同时管路系统应尽可能采用集成化方式连接。注意在设计方案中应优化管路系统,在能保证功能要求的前提下,系统力求简单可靠,尽量避免多余的液压元件和油路。
其次,提高或改善液压回路的效率。合理的选择液压泵,使所提供的压力、流量及功率合理匹配,这是提高和改善液压回路效率的主要方法。液压源同负载之间的匹配程度越好,则回路效率就越高,就越能有效防的止油液温度的升高。
挖掘机液压系统中还存在三种形式的工况能量损失:操纵阀中位时能量损失、微动操作时能量损失、过载溢流时能量损失。以上这些在使用中产生的能量损失主要是流量损失。解决方法主要有负流量控制、正流量控制、闭心负荷传感控制。
同时注意使用液压挖掘机规范中规定的牌号选择相应的液压油,如遇特殊情况需要使用其它牌号油时,应尽可能保证其性能与原牌号液压油性能相同或相似。不同牌号的液压油严禁混合使用,以防液压油之间产生化学反应而使其性能发生变化。
液压挖掘机一般在工作1000多小时后换油。换油不仅要放尽油箱内的旧油,同时还要替换整个系统管路内的旧油;建议用120目以上的滤网过滤新油,并按规定添加足够的油量,使油液能达到循环冷却条件。当遇到因液压油污染而引起故障时,一定要更换液压系统用油时,应清洗液压油箱、更换滤芯,若长期工作在高温环境中换油的时间应适当提前。
在挖掘机工作和保养的过程中,应严格保证液压油的油位。例如,一台液压挖掘机,在工作一段时间之后发现液压油温度过高;检查液压油油箱,发现液压油油位远低于规定值,使液压系统内油液循环过快,不能充分散热使油温升高;按照规定加足油后,油温随即降低至正常范围。
最后应注意检修并更换磨损过大的零件。统计显示,进口的液压泵和液压马达在工作五六年后,国产产品在工作两三年后,都会产生严重磨损,应及时进行检修,否则,会出现冷机时工作虽然正常,但在工作1～2h后,挖掘机机构的运动速度明显变慢的现象。
4结语
在分析挖掘机液压系统温度过高的故障时,应在熟悉各部分机构和系统工作原理上,结合实际情况分析原因,根据由外到内、由表及里的原则,制定出排障顺序,并依次检查液压元件和机械部件,查处故障部位,排除故障要遵循保证设备性能且不可影响设备正常工作,同时要适当考虑经济性原则。
参考文献
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