淺論挖掘機液壓系統(tǒng)故障分析及解決措施

劉 水,劉 冬

(1.威斯特哈爾濱分公司;2.黑龍江省龍建路橋第三工程有限公司)

1 引 言

液壓系統(tǒng)是工程機械中的一個重要部分。液壓系統(tǒng)由于具有體積小、重量輕、易安裝、功率密度大、響應(yīng)快、可控制性強、工作平穩(wěn)且可實現(xiàn)大范圍的無級調(diào)速等優(yōu)點。應(yīng)用日趨廣泛。液壓挖掘機是目前工程施工中使用較為廣泛的一種工程機械,其行走、回轉(zhuǎn)和舉升、挖掘動作都是通過發(fā)動機把機械能轉(zhuǎn)化為液壓油的壓力能來驅(qū)動液壓油缸和馬達工作而實現(xiàn)的。對于液壓系統(tǒng)。雖然只是作為挖掘機復(fù)雜主系統(tǒng)的子系統(tǒng),但是其對主系統(tǒng)的功能和效率產(chǎn)生的影響是巨大的。液壓系統(tǒng)的失效將會直接導(dǎo)致主系統(tǒng)的失效,從而造成嚴(yán)重的經(jīng)濟損失。因此,對液壓挖掘機液壓系統(tǒng)的分析及故障診斷尤為重要。

2 挖掘機的液壓系統(tǒng)類型

按液壓泵特性,液壓挖掘饑采用的液壓系統(tǒng)大致上有定量系統(tǒng)、變量系統(tǒng)和定量、變量系統(tǒng)等三種類型。

2.1 定量系統(tǒng)

在液壓挖掘機采用的定量系統(tǒng)中,其流量不變,即流量不隨負載而變化,通常依靠節(jié)流來調(diào)節(jié)速度。根據(jù)定量系統(tǒng)中油泵和回路的數(shù)量及組合形式,分為單泵單回路、雙泵單回路定量系統(tǒng)、雙泵雙回路定量系統(tǒng)及多泵多回路定量系統(tǒng)等。

2.2 變量系統(tǒng)

在液壓挖掘機采用的變量系統(tǒng)中,是通過容積變量來實現(xiàn)無級調(diào)速的,其調(diào)節(jié)方式有三種：變量泵一定量馬達調(diào)速、定量泵變量馬達調(diào)速、變量泵變量馬達調(diào)速。液壓挖掘機采用的變量系統(tǒng)多采用變量泵一定量馬達的組合方式實現(xiàn)無級變量,且都是雙泵雙回路。根據(jù)兩個回路的變量有無關(guān)聯(lián),分為分功率變量系統(tǒng)和全功率變量系統(tǒng)兩種。其中的分功率變量系統(tǒng)的每個油泵各有一個功率調(diào)-節(jié)機械,油泵的流量變化只受自身所在回路壓力變化的影響,與另一回路的壓力變化無關(guān),即兩個回路的油泵各自獨立地進行恒功率調(diào)節(jié)變量,兩個油泵各擁有一斗發(fā)動機輸出功率;全功率變量系統(tǒng)中的兩個油泵由一個總功率調(diào)節(jié)機構(gòu)進行平衡調(diào)節(jié),使兩個油泵的擺角始終相同,同步變量、流量相等。決定流量變化的是系統(tǒng)的總壓力,兩個油泵的功率在變量范圍內(nèi)是不相同的。其調(diào)節(jié)機構(gòu)有機械聯(lián)動式和液壓聯(lián)動式兩種形式。

3 液壓系統(tǒng)的故障分析及解決措施

液壓挖掘機液壓系統(tǒng)的主要故障多數(shù)是由液壓油過熱、進空氣、污染、油泄漏造成的,對造成這些故障的原因進行分析并采取相應(yīng)的預(yù)防措施很重要。

3.1 油過熱

(1)液壓油過熱的危害。

①液壓油粘度、液壓系統(tǒng)工作效率均下降,嚴(yán)重時甚至使機械設(shè)備無法正常工作。

②液壓系統(tǒng)的零件因過熱而膨脹,破壞了零件原來正常的配合間隙。導(dǎo)致摩擦阻力增加、液壓閥容易卡死,并可能加速橡膠密封件老化、變質(zhì)、破壞,使液壓系統(tǒng)嚴(yán)重泄漏。

③油液汽化、水分蒸發(fā),使液壓元件產(chǎn)生穴蝕。

④油液氧化形成膠狀沉積物,易堵塞濾油器,使液壓系統(tǒng)不能正常工作。

(2)液壓油油溫過高的主要原因及解決措施。

①由于油箱散熱性能差,致使油箱內(nèi)油溫過高。應(yīng)增大油箱容積即散熱面積,并安裝油冷卻裝置。

②液壓油選擇不當(dāng)。油的質(zhì)量和粘度等級不符合要求,或不同牌號的液壓油混用,造成液壓油粘度過低或過高。

③污染嚴(yán)重。施工現(xiàn)場環(huán)境惡劣,隨著機器工作時間的增加,油中易混入雜質(zhì)和污物。受污染的液壓油進入泵、馬達和閥的配合間隙中,會劃傷和破壞配合表面的精度和粗糙度,使泄漏增加、油溫升高。

④環(huán)境溫度過高,并且高負荷使用的時間又長,都會使油溫太高。應(yīng)避免長時間連續(xù)大負荷地工作,若油溫太高可使設(shè)備空載運轉(zhuǎn)一段時問,待其油溫降下來后再工作。

3.2 進空氣

(1)空氣對挖掘機液壓油污染的危害。

產(chǎn)生空穴、氣蝕作用,導(dǎo)致金屬和密封材料的破壞;產(chǎn)生噪音、振動和爬行現(xiàn)象,降低液壓系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

使液壓泵的容積效率下降,能量損失增大,液壓系統(tǒng)不能發(fā)揮應(yīng)有的效能。

液壓油導(dǎo)熱性變差,油溫升高,引起化學(xué)變化。

(2)進空氣的主要原因及其解決措施。

①接頭松動或油封、密封環(huán)損壞而吸入空氣。液壓系統(tǒng)應(yīng)有良好的密封性,各接頭應(yīng)牢牢固定,并確保油箱密封完好,這樣可防止外界空氣進入而污染系統(tǒng)。

②吸油管路及連接系統(tǒng)的管路被磨穿、擦破或腐蝕而使空氣進入。應(yīng)合理設(shè)計液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu),使管路走向布局合理化;要保持管路的清潔,減少外界腐蝕。

③加油時由于不注意而產(chǎn)生的氣泡被帶入油箱內(nèi)并混入系統(tǒng)中。

3.3 污染

(1)液壓油的污染對液壓系統(tǒng)的危害。

①堵塞液壓元件。污染物會堵塞液壓元件進出油或其間隙,引起動作失靈,影響工作性能或造成事故,還可能引起濾網(wǎng)堵塞,并可能使濾網(wǎng)完全喪失過濾作用,造成液壓系統(tǒng)的惡性循環(huán)。

②加速元件磨損。污染顆粒在液壓缸內(nèi)會刮傷缸筒內(nèi)表面,加速密封件的損壞,使泄漏增大,引起推力不足或者動作不穩(wěn)定、爬行、速度下降、異常噪聲等故障現(xiàn)象,嚴(yán)重影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

③加速油液性能的劣化。液壓油中的污染顆粒長期存在,會與油液發(fā)生一些反應(yīng),反應(yīng)的生成物會腐蝕元件。

(2)液壓油被污染的主要原因及解決措施。

①作業(yè)環(huán)境粉塵多,系統(tǒng)外部不清潔。液壓系統(tǒng)長期在粉塵污染嚴(yán)重的場地作業(yè)時,最好 2個月過濾一次油液,大概半年更換一次進油濾油器。

②在加油、檢查油面和檢修作業(yè)時,雜質(zhì)被帶入系統(tǒng),通過被損壞的油封、密封環(huán)進入系統(tǒng)。

3.4 泄漏

(1)泄漏的危害。

液壓系統(tǒng)一旦發(fā)生泄漏,將會使系統(tǒng)壓力建立不起來。液壓油泄漏還會造成環(huán)境污染,影響生產(chǎn),甚至產(chǎn)生無法估計的嚴(yán)重后果。

(2)泄漏產(chǎn)生的主要原因及解決措施。

①設(shè)計因素。由于設(shè)計中密封結(jié)構(gòu)選用不合理,密封件的選用不合乎規(guī)范;另外,由于工程機械的使用環(huán)境中具有塵埃和雜質(zhì)和沒有選用合適的防塵密封,致使塵埃等污物進入系統(tǒng)破壞密封而產(chǎn)生泄漏。應(yīng)在選用和設(shè)計密封件的時候,考慮液壓油與密封材料的相容型式、負載情況、極限壓力、工作速度高低、環(huán)境溫度的變化等,選擇合理的密封件,當(dāng)在惡劣的環(huán)境下工作時,要選用合適的防塵密封。

②制造和裝配因素。所有的液壓元件及密封部件都有嚴(yán)格的尺寸公差、表面處理、表面光潔度及形位公差等要求。由于在制造過程中超差,使得密封件就會有變形、劃傷、壓死或壓不實等現(xiàn)象發(fā)生,使其失去密封功能：液壓元件在裝配中的野蠻操作,過度用力將使零件產(chǎn)生變形,特別是用銅棒等敲打缸體、密封法蘭等。這些原因都可以破壞密封而產(chǎn)生泄漏。應(yīng)在設(shè)計和加工環(huán)節(jié)中要充分注意密封部件的設(shè)計和加工,另外要選擇正確的裝配方法。

③零部件損傷。密封件是由耐油橡膠等材料制成的,由于長時間使用發(fā)生的老化、龜裂、損傷等都會引起系統(tǒng)泄漏。如果零件在工作過程中受碰撞而損傷,會劃傷密封元件造成泄漏。要選擇合適的密封件,延長其老化時間,并注意對密封件的保護,避免其被別的部件劃傷。

4 故障診斷時應(yīng)遵循的一般原則

當(dāng)發(fā)生故障時要根據(jù)不同機型的特點,充分利用設(shè)備自身的監(jiān)控系統(tǒng),具體問題具體分析,掌握有效的故障分析方法。在診斷時應(yīng)遵循由外到內(nèi)、由易到難、由簡單到復(fù)雜的原則進行,挖掘機液壓傳動系統(tǒng)故障診斷的順序是：查問資料(挖掘機使用說明書及運行、維修記錄等)——了解故障發(fā)生前后的設(shè)備工作情況——外部檢查——試車觀察(故障現(xiàn)象、車上儀表)——內(nèi)部系統(tǒng)檢查(參照系統(tǒng)原理圖)——儀器檢查系統(tǒng)參數(shù)(流量、溫度等)——邏輯分析判斷——調(diào)整、拆檢、修理——試車——故障總結(jié)記錄。挖掘機的故障有許多種,如遇較復(fù)雜的綜合故障,應(yīng)仔細分析故障現(xiàn)象,列出可能的原因逐一排除。

5 結(jié) 語

液壓控制系統(tǒng)在挖掘機中的應(yīng)用之所以能取得如此廣泛的重視,主要是因為挖掘機采用液壓控制系統(tǒng)以后,將對產(chǎn)品的很多性能帶來極大的提高,降低了能耗,提高了控制性能,適應(yīng)主機越來越復(fù)雜的工作要求。但同時要注意的是液壓傳動是一個多元件組成的復(fù)雜系統(tǒng),其保養(yǎng)維修難度比機械傳動大得多,因此正確判斷和排除挖掘機的液壓傳動系統(tǒng)故障,是挖掘機高效安全工作的重要保障。