裝載機液壓故障診斷與維修_裝載機液壓系統(tǒng)的高溫故障

    某ZL50型裝載機，在使用中，每到炎熱的夏天，液壓系統(tǒng)的油溫就會升高到80～100℃，工作一直不正常，作業(yè)逐漸無力，且不能連續(xù)作業(yè)，嚴(yán)重影響了生產(chǎn)效率。在分析故障原因的基礎(chǔ)上，對ZL50型裝載機液壓系統(tǒng)進行了技術(shù)改造，取得了良好的效果。

(1)液壓系統(tǒng)油溫過高的原因分析

    液壓系統(tǒng)的油溫過高，其原因很多，有設(shè)計方面的，也有加工制造和使用方面的，具體如下。

    ①液壓系統(tǒng)設(shè)計不合理，造成先天性不足。ZL50型裝載機液壓系統(tǒng)中未安裝液壓油冷卻裝置，系統(tǒng)散熱僅靠液壓油箱和管路來完成，且油箱容積較小、散熱面積不大，而管路散熱又十分有限，如果環(huán)境溫度較高，則很難降低系統(tǒng)溫度。

    ②工作環(huán)境溫度過高。工程機械液壓系統(tǒng)最佳工作油溫為35～55℃，允許最大工作溫度是65～70℃。而在炎熱的夏天，工程機械在停機狀態(tài)，系統(tǒng)溫度就已接近40℃，當(dāng)開始工作時，油溫很快超過設(shè)計指標(biāo)。油溫高，使系統(tǒng)油液黏度下降，破壞了液壓元件運動副間的油膜，致使金屬直接接觸，機械運轉(zhuǎn)噪聲將不斷增大，同時增加磨損，導(dǎo)致液壓元件出現(xiàn)其他故障和增大泄漏，從而又進一步使系統(tǒng)升溫，形成惡性循環(huán)。

(2)排除高溫故障的措施

    為了使ZL50型裝載機適應(yīng)于夏季高溫環(huán)境條件下作業(yè)，在不影響主機系統(tǒng)性能的前提下，可在液壓系統(tǒng)中增設(shè)一個冷卻器，從而加大冷卻系統(tǒng)的散熱面積。冷卻器一般安裝在液壓系統(tǒng)的總回油管或溢流閥的回油管路中，特別是后者，油液在這些地方發(fā)熱量最大。對ZL50型裝載機油路系統(tǒng)進行技術(shù)改進時，就將冷卻器安裝在溢流閥的回油管路中。新增冷卻器的容量，通過系統(tǒng)熱平衡計算確定。

    ①系統(tǒng)發(fā)熱量計算  根據(jù)現(xiàn)場油液的溫升量，采用測量法，可按下式求出系統(tǒng)的發(fā)熱量。

                        P₁=VC_pΔt/(1000T)                     (8-1)

式中  P₁——發(fā)熱功率，kW；

      T——原油箱的有效加熱時間，現(xiàn)場測試取T=1h；

     At——油液溫升，取Δt=50℃；

      V——油箱體積，L；

     C_p——油液的比熱容、密度之積，取C_p=0.47W·h/(L·℃)。

    考慮到油箱和其他液壓元件的散熱作用，應(yīng)將上述計算結(jié)果再減去23%的修正值，取液壓系統(tǒng)總發(fā)熟量為P₁=8.6kW。

    ②熱平衡計算該液壓系統(tǒng)工作油液的設(shè)計溫度為60～70℃。若從增大冷卻器散熱能力、降低系統(tǒng)工作油溫出發(fā)，使系統(tǒng)的發(fā)熱量全部由冷卻器進行散熱，則冷卻器的散熱面積可按下式計算。

                          A=P₂/(kΔt_m)                       (8-2)

式中  P2——冷卻器的散熱功率，根據(jù)熱平衡的原理，總散熱量應(yīng)等于總發(fā)熱量，

故 P₂=P₁；

       k——冷卻器的熱導(dǎo)率，取下限值k=35W/(m²·K)；

     Δt_m——油和空氣之間的平均溫度差，Δt_m=(t₂+t₁)/2-(t′₂+t′₁)/2；

    其中t₁為冷卻器液壓油入口溫度，取t₁=(273+75)K；

    t2為冷卻器液壓油出口溫度，取t₂=(273+55)K；

    t′₁為冷卻介質(zhì)入口溫度，取t′₁=(273+35)K；

    t′2為冷卻介質(zhì)出口溫度，取t′2=(273+45)K。故得Δt_m=25K。

    將P₂、k、△t_m值代入式(8-2)，則所需總散熱面積A=9.8m²。根據(jù)實際測量，該機原油箱有效散熱面積約為2.2m²，所以需新增加7.6m²的散熱面積，就足以滿足系統(tǒng)的工作要求。新增加冷卻器選型為：FLQ0.65×0.46-2×(7.2/0.8)×16Ⅲβ。

    ③冷卻器風(fēng)扇驅(qū)動功率的計算  選用軸流式風(fēng)扇。風(fēng)扇的風(fēng)量應(yīng)根據(jù)新增冷卻器械的散熱量計算。風(fēng)扇的風(fēng)量為：

                       Q_a=P₃/(3600ρC_p△t)                      (8-3)

式中Q_a——風(fēng)扇的風(fēng)量，m³ /S；

     P₃——冷卻器散熱量，按散熱面積等值分配，新增冷卻器的散熱量Pa =7kW；

     C_p——空氣的比熱容，取Cp=0.28W·h/(kg·℃)；

     ρ——空氣密度，取ρ=1.29kg/m³；

    △t——散熱溫差，取出△t=10℃，故Q_a=0.54m³/S。

    風(fēng)扇驅(qū)動功率表達式為：

                         P₄=△P_aQ_a/(1000η)                     (8-4)

式中  P₄——風(fēng)扇的驅(qū)動功率，kW；

    △P_a——自由排風(fēng)時的風(fēng)壓，一般可取△P_a=100～1000Pa，此處選取△P_a=500Pa；

    η——軸流式風(fēng)扇的效率，取η=0.4。

    故P₄ =0.7kW。

    按照上述排除高溫故障的措施，先后對四臺ZL50型裝載機液壓油路進行了技術(shù)改造，經(jīng)施工中實際應(yīng)用，均能保持系統(tǒng)的油溫在70℃以內(nèi)，能連續(xù)正常工作，故障處理效果較好。