装载机液压系统发热的原因分析

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科 技 论 坛
工程装载机液压系工程有限公司 ， 山东 青 岛 ２ ６ ６ １ ０ ０ ）
摘 要： 随着现代 高端科技 的发展 ， 工程施工的机械化程度越来越来。工程装载机较为常用的工程机械之一 ， 其装载过程多用液压 系 统作为动力源 ， 而在使用过程 当中， 工程装载机 的液压 系统难免会 出现这样那样的故 障， 对工程装载机的使 用及 工程施 工建设带 来不 良 影响。因此 ， 深入探讨工程装载机液压 系统常见的故障， 采取有 效措施 ， 加 强液压 系统的维护保 养， 使之发挥应有作用值得 进一步研 究。 关键词 ： 工程装载机 ； 液压 系统 ； 常见故障
据相关资料显示 ，由于工程施工大多处于复杂环境条件下 ， 工 动臂举不起现象是工程装载机液压系统最为常见 的故 障之一 。 程装 载机在工作过程中常常会 出现一些不可避免的故障 ， 特别是液 动臂提升无力是较易发现 的故障 ， 这是因为装 载机操作 人员一般 操 压系统 ， 其 故障率 占到工程装载机整机故 障的 ４ ０ ％左右 ， 是工程装 作首先就 是提动臂 ， 液压系统一旦 出现故 障 ， 最先感受 到 的就是 动 载机首要 的故障原因。一旦液压系统 出现故障 ， 工程装 载机 的工作 臂无力现象。造成 动臂无力 的原 因是较为复杂 的， 除个 别转 斗 自身 系统就会 出现 问题 ，只有 以现象为依据对故障原 因予 以初步判断 ， 故 障外 ， 几乎液压系统所有故障均会 反应 到动臂的提升上来 。动臂 细致地找 出液压 系统 出现的问题 ， 采取 合理方法予 以解决 ， 才能 确 提升无力 ， 不仅包 括动臂提不起 ， 还包括提升缓慢及 提升动臂无 反 保装载机 的正常工作。 应等 。产生工作装 置无力 的原 因非常复杂 ， 故障具体位置的判断十 １工程装载机的液压 系统分析 分不容易 ， 何种原 因引起的也较难判 断。 通常 ， 此 时应 以故 障装载机 工程装载机作为一种 自行式 的工程机械 ，作业方式 主要有装 、 实际的情况 ， 结 合装载机液压系统工作 的原 理做出具体 分析 ， 同时 铲、 运、 卸， 及牵引和刮平等 。 工程装载机的液压系统在工作时 ， 通过 尽 可能地利用各种试验或 检测 手段 ， 以准确 、 迅速 地找到产 生故障 液压油的流动 和控制使装载机完成动作 ， 从而实现预计的工程施工 的原 因， 准确排 除故 障。切忌盲 目乱装乱拆 ， 以免耽误施工 时间 ， 造 目标。若液压 系统 自身 出现问题 ， 就可能影响到系统及元件的可靠 成不必要 的经济损失。 性与整机工作效率 ， 对整机性能及作业效率就会产生较大影 响。 ３ 工程装载机液压 系统维护保 养及故障判断方法分析 般而言 ， 工程装载机液压系统通 常由液压动力元 件 、 控制元 ３ ． １ 工程装载机液压系统 日常维护保养 件、 执行元件和液压辅助元件及 液压油等组合而成 ， 主要包 括液压 在对 工程装 载机液压 系统进行维护保养 时 ， 新 投入 使用的设备 油箱 、 液压泵 、 液压油 、 液压 阀、 液压油管 、 液压油缸 、 活塞 ， 以及各类 维护重点在于 ： 应检查其走合情况 ， 掌握和了解设备 的运 行状 态 ， 防 液压油滤芯等 ， 这些部件构成 了一个相对 完整 的液压系统。 止设 备投入运行之初即出现故障。设备投 用六个 月左 右 ， 应对其进 ２ 工程装载机液压 系统 常见故障分析 行重点检查 ， 尤其要检检此期 间安 装螺栓是否 出现松 动现象 ， 油温 ２ ． １ 装载机在动臂提 升时有“ 点头 ” 现象 是否有异常上升 ， 油液是否有 污染 现象 ， 其所 使用条件及 环境条件 工程装载机的工作装置分配阀通常是密封状态 的 ， 且一般采用 是否满足设计要求 。若是使用时间相对较长的旧有设 备 ， 其管路仪 正开 口负封 闭结构 ， 在操 作换向的一瞬间 ， 有可能会 出现进 （ 回） 油 表应重点 加以检查 ， 同时观察安装螺栓有否出现松动等现象 。 口和工作油 口短暂 瞬时相通的状态 ，此时液压系统压力突然降低 ， ３ ． ２工程装载机液压 系统常见故障判断方法 在动臂 自重和铲斗内物体质量相对较大时 ， 动臂缸大腔 内尚存一定 以工程装载机液压系统工作 原理为依 据 ，对于液压 系统 故障 ， 压力 ， 大腔压力油产生倒流趋 势。若此 时阀杆 内的单 向阀关 闭不严 可采取如下切 实可行 的故障判断方法 。 密， 则动臂缸 大腔油就会沿缝隙 向低压腔流动 ， 动臂便 产时瞬时下 ３ ． ２ ． １ 检 查 液压 油状 况 降现象 ， 待 负封 闭段过后 ， 进（ 回） 油和工作油 口浮动状态结束 ， 动臂 从液压油箱的检查窗对液压油量予以观察 ， 应使液压油始终处 恢 复上升 的正常状态 ， 这就是 出现 “ 点头” 现象 的原 因所在 。若此时 于规定测量范围之 内。 此外 ， 还要 检查液压油箱通气孔堵塞 与否 。 若 阀杆上 的单 向阀门关闭良好 ， 动臂 缸大腔油 液在 阀杆 内单 向阀作用 通气孔其堵塞 ， 则应予以清洗疏通 ， 堵塞严重者可进行更换 。 下， 未 向低压腔流回 ， 则动臂停 留于原来位 置。 ３ ． ２ ． ２检查吸油管的状况 对 于“ 点头 ” 现象 的处理方法 ， 只需找到存在 的异物并 除去 ， 重 如果液压泵吸油管发生泄漏 ， 液压泵 吸油时就可能 自泄漏处 吸 新研磨单 向阀配合面并清洗 干净后 ， 按 照相关 技术要求装复 ， 即可 人空气 。 所以 ， 可 由液压油箱检查 口查看液压油有没有泡 沫 ， 来判断 使装载机恢复正常工作状态 ， 使“ 点头” 现象消失 。 吸油管是否出现泄漏 。 需 注意 的是 ， 如果管接头松动 ， 也可能使油液 ２ ． ２装载机的动臂下降出现间歇现象 泄露 ， 应及 时予 以紧 固。对损坏 的油管要及时予以更换 。 某 台工程装载机 ， 在使用 中发现 ： 将动臂操作手柄置 于“ 动臂下 ３ ． ２ ． ３ 液 压 泵 磨 损 状 况 的检 查 降” 时， 动臂 下降并不平稳 ， 而是 呈间歇下降状态 ， 不仅使整机前后 当液 压泵 出现严 重磨损时 ，加 大油 门时 动臂抬升 动作略微 有 摇晃剧烈 ， 还引发动臂起升过慢的问题 。 通过检测系统主油路 ， 其压 力 ， 且动作 也能稍有改善 。 当发现液压泵磨损严重时 ， 应对其进行维 力符合正常规定 ， 其他动作力量与速度均正常 。在排除液压泵故障 修 和更换 。 的基础上 ， 检测发现先导 系统压 力也符合相关规定 ， 且操纵工作 正 ３ ． ２ ． ４ 检查动臂油缸密封圈是否损环 常 。这样最终把故障点确定为起升缸与起升滑阀上 。 将 动臂油缸活 塞放到底后 ， 然后拆 下油缸大腔 油管 ， 使动 臂油 拆检液压系统主控阀， 发现阀芯略有卡滞， 清洗复装后卡滞现 缸有杆腔继续充油。如油缸 大腔 油 口有大量液压油 流出 ， 则说 明活 象仍在 。 用卡尺测量发现 阀芯失圆 ， 用新阀替换后 ， 动臂 间歇下降的 塞密封环 已经损坏 ， 需要更换 。 故 障消失。 结束 语 分析其故障原 因在于 ： 在动臂下降过程 中， 起升滑阀卡滞 ， 阀芯 液压系统是工程装 载机 正常工作 的重 要保 证 ，采取有效措施 ， 滑 动不畅 ， 油 口打开不完全 ， 使 动臂缸杆腔进油不足 ， 当加载 时 ， 在 确保液压系统性 能和可靠性 ， 对 于避免装载机故障 ， 提升 其工作效 自重作 用下 ， 动臂有杆 腔容积增大速度大于进 油速 度 ， 就会 出现负 率均具有一定现实意义 ， 值得进一步探讨和研究 。 压 。此时在无杆腔内产生一个反作用力 ， 当作用力和反作用力达到 参考文献 平衡时 ， 就会形成动臂暂时停止下降 。 此时有杆腔仍然在进油 ， 负压 ［ １ ］ 张蹯． 装载机液压 系统的维护 黑龙 江交通科技 ， ２ ０ １ ２ （ ４ ） ． 逐渐减小 ， 液压缸两腔又达到新 的平衡 ， 这就使得动臂断续下降 ， 同 【 ２ ］相鑫海． Ｚ Ｌ ５ ０型装载机工作装置液压 系统常见故 障排 查方法［ Ｊ ］ ． 时引发装载机剧烈的摇晃 。 只需替换故障起升滑 阀， 故障自 然消失。 工 程 机 械 与 维修 ， ２ ０ １ ３ （ ７ ） ． ２ ． ３动臂举不起现象

格兰富泵液压系统发热的故障与排除格兰富泵液压系统的发热，直接影响格兰富泵的正常工作，发热现象所造成危害，主要有以下几点：(1)工作液体的温度升高后，使工作液体的黏度下降，泵的泄漏增加，泵的实际流量有所下降；(2)液压系统及元件的密封件在高温下变质，弹性变性能力降低，使密封性能降低，甚至密封失效，使泄漏增加；(3)当液压阀件的阀芯、阀体材料不同、热膨胀系数不同时，阀芯、阀体之间因热膨胀而出现阀芯卡死现象，致使格兰富泵不能工作；(4)工作液体的黏度下降时，使工作液体的润滑性能降低，液压元件的磨损加快，加速了元件的磨损失效，缩短了元件的使用寿命。

机械设备维修网为了尽量避免上述现象的发生，有些格兰富泵在使用一定时间后，不得不停下来，使系统降温，从而降低了格兰富泵的开机率，影响了施工进度。

因此，应针对系统发热原因，采取相应措施，控制液压系统的温度，保证格兰富泵的正常使用。

二、格兰富泵液压系统发热的主要原因及排除方法液压系统的发热按发热原因可分为两大类：一类是由于设计的原因造成的发热；一类是由于液压元件故障或使用不当的原因，造成的发热。

显然，发热原因不同，其排除方法也不一样。

1、设计不合理：(1)液压油的油号选用不当，可能造成液压系统的发热所选液压油在油温较低时，系统正常工作，但系统工作一段时间后，油温升高，液压油黏度下降，造成系统内部泄漏增加，伴随泄漏的增加更促使了油温的上升，形成油温的恶性循环。

解决的方法是：根据系统的负载及正常工作温度要求，选择合适黏度的液压油。

(2)油箱设计不合理：使液压系统散热效果降低系统发热油箱的主要功能是储存液压油，但它同时兼有散热、沉淀杂质、分离水分的作用。

油箱设计不合理，主要表现在两个方面：一是油箱体积设计过小，由于格兰富泵属移动型液压设备，油箱体积一般为液压泵流量的一倍左右，因此，油箱散热面积及储油量均较小；二是有些油箱在结构上设计不合理，吸油管口和回油管口较近，中间又不设隔板，从而缩短了油液在油箱内的冷却循环及沉淀杂质的路径，甚至造成大部分回油直接进入吸油管，使油箱的散热效果降低，油温升高。

设计计算DESIGN & CALCULATION某5t轮式装载机液压油散热的优化宋哲文，史虓，许锁林（国机重工集团常林有限公司，江苏常州213000）［摘要］分析了装载机液压系统发热原理及危害，介绍了某5t装载机液压油散热器的布置及其散热方式，并对其进行了优化，通过理论计算和热平衡试验数据进行了对比分析。

［关键词］装载机；液压系统；散热方式［中图分类号］TH243 ［文献标识码］B ［文章编号］1001-554X（2016）12-0076-03Optimization of heat dissipation of hydraulic oil for 5 tons wheel loaderSONG Zhe-wen，SHI Xiao，XU Suo-lin装载机液压系统的散热渠道主要是液压油箱表面，但实际上限于整机布置，液压油箱无论是安装位置的散热条件还是散热面积，往往无法满足散热需求。

为控制油温，某5t轮式装载机在液压系统中添加了液压油散热器，散热系统结构布置如图1所示。

发动机曲轴直接驱动冷却风扇，变矩器油散热器采用水冷形式，中冷器和液压油散热器采用风冷形式。

发动机变矩油散液压油散热器水箱中冷器风扇图1 散热系统结构1 现有散热工况分析该5t轮式装载机液压系统目前采用双泵合流优先转向系统，转向泵排量为V1=80mL/r，工作泵排量为V2=100mL/r，根据变矩器传动速比及发动机转速可求出液压系统合流后总流量Q=0.062m3/s。

通往散热器的液压油为转向器回油，只有当装载机转向时，才会有液压油经转向器通往散热器，散热效率很低。

1.1 理论散热流量计算装载机液压系统发热问题主要出现在作业工况中，故可通过计算一个作业周期内转向器通往散热器的液压油体积来确定其理论散热流量。

V字形铲装作业是一种典型的装载机作业工况，其作业路线如图2所示，作业过程中使用前进I挡（F1）与倒挡（R），作业周期T=40.5s。

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第四章 装载机工作装置液压系统特性分析
４．１ 作为主换向阀的对称四通比例换向阀控制非对称液 压油缸时的性能分析
实验样机工作装置液压控制系统所用的主换向阀为比例方向阀。 比例方向 阀的节流面积比通常只有两种，即对称型（面积比为 １∶１）的和非对称型（面 积比为 ２∶１）的。而面积比为 １∶１ 或接近 １∶１ 的液压缸由对称型的阀芯来 控制，面积比为 ２∶１ 或接近 ２∶１ 的则由非对称型的阀芯来控制。 由于实验样机所用的比例方向阀为对称型，而工作装置油缸为单活塞杆式油 缸， 下面将讨论由对称四通比例方向阀控制非对称液压缸的工作特性及可能存 在的问题。
由式（4.1.4）至（4.1.6）得
y &> 0 时
p1 =
1 + α 2 pF 1 +α 3
（4-1-7） （4-1-8） （4-1-9）
y &< 0 时
α − pF 1+α3 α 2 (1 + p F ) p1 = 1+α3 p2 =
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α 3 − pF p2 = （4-1-10） 1+α3 在负载 F=0 的简单情况下， 可以算出压力 p1 和 p 2 。 这时 α 及节流口面积 a 等全为常数。计算结果如下表所示。 表1 对称阀控制非对称液压缸时的压力跃变 （负载 F=0， p1 = p 2 =0）
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且孔口的面积比正好等于相应的活塞面积。称为控制阀与液压缸匹配，即
a1 a 2 = （４－１－１１） A1 A2
由于对称比例阀的成本相对较低， 因此使用中也允许用对称阀芯来控制面 积比接近 １：１ 的非对称液压缸，但这是以降低使用性能作为代价的。即使如 此，这种动力机构的带负载能力较差，特别是在超越负载下，空易出现空穴或 背压不足等现象。 在装载机的使用过程中为了避免由于对称型比例阀控制非对称型液压缸 在换向过程中所带来的压力跃变， 在控制换向过程中将操纵手柄的换向中位设 计了一定的死区，从而有效的避免了上述情况的发生。