裝載機(jī)液壓故障診斷與維修_裝載機(jī)液壓系統(tǒng)的高溫故障
某ZL50型裝載機(jī),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(jī)液壓系統(tǒng)進(jìn)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(jī)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(jī)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(jī)械在停機(jī)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(yùn)動副間的油膜,致使金屬直接接觸,機(jī)械運(yùn)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(jìn)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(jī)適應(yīng)于夏季高溫環(huán)境條件下作業(yè),在不影響主機(jī)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(jī)油路系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)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=VCpΔt/(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;
Cp——油液的比熱容、密度之積,取Cp=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(jìn)行散熱,則冷卻器的散熱面積可按下式計算。
A=P2/(kΔtm) (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);
Δtm——油和空氣之間的平均溫度差,Δtm=(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Δtm=25K。
將P2、k、△tm值代入式(8-2),則所需總散熱面積A=9.8m2。根據(jù)實(shí)際測量,該機(jī)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:
Qa=P3/(3600ρCp△t) (8-3)
式中Qa——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;
Cp——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Qa=0.54m3/S。
風(fēng)扇驅(qū)動功率表達(dá)式為:
P4=△PaQa/(1000η) (8-4)
式中 P4——風(fēng)扇的驅(qū)動功率,kW;
△Pa——自由排風(fēng)時的風(fēng)壓,一般可取△Pa=100~1000Pa,此處選取△Pa=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(jī)液壓油路進(jìn)行了技術(shù)改造,經(jīng)施工中實(shí)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。