滑移裝載機(jī)液壓系統(tǒng)油液溫度過高的原因分析

王立勝

摘 要：裝載機(jī)是一種多功能的工程機(jī)械，有著良好的工作性能和機(jī)動(dòng)性能。雖然目前滑移裝載機(jī)在國(guó)內(nèi)的用戶還很少，但是它的優(yōu)勢(shì)會(huì)令越來越多的人接受它?；蒲b載機(jī)的生產(chǎn)廠家也越來越多，競(jìng)爭(zhēng)將會(huì)更加激烈。各生產(chǎn)廠家都在設(shè)法提高整機(jī)性能，來應(yīng)對(duì)市場(chǎng)的挑戰(zhàn)。德工機(jī)械有限公司是國(guó)內(nèi)制造滑移裝載機(jī)最早的廠家之一。我們從來沒有放棄對(duì)滑移裝載機(jī)提高整機(jī)性能的研究和探討。一直以來，油溫過高都是工程機(jī)械行業(yè)研究的重要課題?；蒲b載機(jī)的一體化結(jié)構(gòu)使得這個(gè)問題更加突出?；诖?，本文主要對(duì)裝載機(jī)液壓系統(tǒng)油液溫度過高的原因進(jìn)行分析探討。

關(guān)鍵詞：裝載機(jī)；液壓系統(tǒng)；油液溫度過高；原因分析

1、前言

工程機(jī)械的液壓系統(tǒng)在使用過程中常會(huì)出現(xiàn)系統(tǒng)過熱的問題。同一個(gè)型號(hào)的裝載機(jī)，由于各個(gè)廠家液壓系統(tǒng)元件的配置、設(shè)計(jì)水平、制造質(zhì)量、使用環(huán)境以及使用維修單位的技術(shù)和管理水平各不相同，其液壓系統(tǒng)的發(fā)熱情況也各有差異，即使是同一廠家的產(chǎn)品，系統(tǒng)發(fā)熱情況也不盡相同。因此，保證工程機(jī)械液壓系統(tǒng)使用過程中的熱平衡處于正常運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，是非常關(guān)鍵的。

2、液壓系統(tǒng)溫度升高的危害

裝載機(jī)液壓系統(tǒng)工作油溫較高是影響系統(tǒng)及組件可靠性、降低生產(chǎn)率的主要原因之一。液壓系統(tǒng)油溫過高將導(dǎo)致液壓系統(tǒng)熱平衡溫度升高，使油液粘度降低、油液變稀和泄漏增加；引起熱膨脹，造成不同材質(zhì)的運(yùn)動(dòng)副的配合間隙變化，使動(dòng)作不靈或“卡死”，導(dǎo)致工作性能降低或泄漏增加，破壞運(yùn)動(dòng)副間的潤(rùn)滑油膜，加速磨損；造成油液汽化，使“氣蝕”現(xiàn)象更加嚴(yán)重；密封件和高壓軟管的壽命受到影響，使其加速老化甚至變質(zhì)（在油溫較高時(shí)，溫度每上升10℃，這些部件的壽命就要降低一半）；整個(gè)系統(tǒng)的性能、可靠性降低；容積效率下降，效率降低，造成整機(jī)生產(chǎn)率下降。根據(jù)有關(guān)測(cè)試數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，如果在50℃時(shí)動(dòng)臂提升時(shí)間為8S，當(dāng)溫度升到90℃時(shí)提升時(shí)間則變?yōu)?.6S。油溫過高，還將導(dǎo)致液壓油變質(zhì)，致使產(chǎn)生的沉積物堵塞液壓系統(tǒng)組件的小孔和縫隙，從而影響機(jī)器的正常工作。

3、液壓系統(tǒng)溫度過熱的原因

液壓系統(tǒng)過熱主要是由系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量過多或者系統(tǒng)的散熱能力不足這兩個(gè)方面的因素引起的。

3.1 液壓系統(tǒng)的發(fā)熱機(jī)理

系統(tǒng)溫升主要是由于功率損失引起的；其次，組件的磨損、油液的污染、空氣的進(jìn)入和氣蝕現(xiàn)象等，也會(huì)引起系統(tǒng)升溫。系統(tǒng)中所有的運(yùn)動(dòng)組件包括流體介質(zhì)在工作過程中都要產(chǎn)生熱量。歸結(jié)起來，發(fā)熱熱源一般來自動(dòng)力系統(tǒng)（泵）的功率損失、執(zhí)行元件（液壓馬達(dá)、液壓缸）的泄漏與機(jī)械損失、管道沿程壓力損失和液壓閥本身的壓力損失；定量泵系統(tǒng)中溢流損失是發(fā)熱的主要原因。另外，油箱散熱面積不足、冷卻器熱交換量不足、環(huán)境溫度較高以及系統(tǒng)中混入空氣等也是系統(tǒng)過熱的原因。溢流閥、伺服閥以及轉(zhuǎn)向器等壓力、流量變化大的部件是液壓系統(tǒng)中的重要熱量產(chǎn)生源。由于節(jié)流孔和閥對(duì)液流起節(jié)流和壓力控制作用時(shí)產(chǎn)生熱量，尤其是溢流閥開啟時(shí)大量的油液從高壓腔通過溢流閥小孔泄回低壓腔，使油液攜帶的壓力能瞬時(shí)轉(zhuǎn)化為熱能，該能量的大部分使油液發(fā)熱，一小部分則使閥本身局部發(fā)熱。

另一個(gè)熱源是來自于液壓管道、管接頭、濾油器和各種組件（如閥、馬達(dá)和熱交換器管道）中的阻力壓降，又稱管道沿程壓力損失；管道截面過小或油道不潔、粗糙都可能產(chǎn)生熱損耗，但是該部分的熱量只占整個(gè)發(fā)熱量的3%一5%。泵、馬達(dá)和閥中的泄漏損失都會(huì)使系統(tǒng)的發(fā)熱量加大；密封摩擦、機(jī)械摩擦、渦流損耗、泵和馬達(dá)中接觸面間的粘性阻力等也都會(huì)產(chǎn)生熱量。再者，混入空氣的油液被壓縮至高壓時(shí)，油液中的氣泡受到?jīng)_擊和急劇壓縮后會(huì)突然破裂，破裂時(shí)也會(huì)釋放大量的熱量，使油液的溫度迅速升高。

3.2 使用過程中系統(tǒng)產(chǎn)生熱量過多的主要原因

系統(tǒng)過熱主要是由系統(tǒng)本身及系統(tǒng)外部?jī)煞N因素造成的。

（1）系統(tǒng)內(nèi)部因素

選用不同的元件實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的功能，其達(dá)到熱平衡的溫度不會(huì)相同。大流量的系統(tǒng)選用定量系統(tǒng)比變量系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量大，壓力損失較高的換向閥、性能較差的安全閥、過渡接頭較多的管路、油箱結(jié)構(gòu)以及油品選用等問題，都會(huì)從源頭上造成系統(tǒng)的熱平衡溫度相對(duì)偏高。另外，制造和使用過程中，如果系統(tǒng)調(diào)節(jié)不當(dāng)，尤其是閥類元件調(diào)整未到位，使閥桿的開度達(dá)不到設(shè)定值，或是操作方法不對(duì)，使閥桿擋位經(jīng)常處于半開狀態(tài)而產(chǎn)生節(jié)流；或者是系統(tǒng)過載，使過載閥長(zhǎng)期處于開啟狀態(tài)，啟閉特性與要求的不相符；或者壓力損失超標(biāo)等因素都會(huì)引起系統(tǒng)過熱。

（2）系統(tǒng)外部因素

使用、保養(yǎng)方法不當(dāng)是引起系統(tǒng)過熱的主要原因。油品是維持系統(tǒng)正常作業(yè)的重要介質(zhì)，保持油品良好的性能，是保證系統(tǒng)傳動(dòng)性能和效率的關(guān)鍵。有些用戶對(duì)液壓系統(tǒng)的用油品質(zhì)、牌號(hào)不注意，或是誤購(gòu)假油，誤用粘度過高或過低的液壓油，都會(huì)使油液過早地氧化變質(zhì)，造成運(yùn)動(dòng)副磨損而引起發(fā)熱。熱量可通過油箱及元件向四周散發(fā)或是流經(jīng)熱交換器冷卻。但如果液壓油散熱器和油箱的散熱面被灰塵、油泥等覆蓋，形成保溫層，則會(huì)因傳熱系數(shù)降低或散熱面積減小而影響整個(gè)系統(tǒng)的散熱；如果風(fēng)扇轉(zhuǎn)速太低、風(fēng)量不足，或者發(fā)動(dòng)機(jī)雖轉(zhuǎn)速正常，但風(fēng)扇因皮帶松弛而使速度偏低，引起風(fēng)量不足；或是油路不暢，回油路堵塞引起背壓增加；或?qū)嶋H環(huán)境與原設(shè)計(jì)的使用環(huán)境溫度差別太大等因素，均會(huì)造成系統(tǒng)的散熱能力不足。

國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的裝載機(jī)除了較大機(jī)型采用變量液壓系統(tǒng)外，大部分機(jī)型主要由簡(jiǎn)潔的缸、泵及閥組成，過熱時(shí)熱發(fā)生源也比較好分析。當(dāng)機(jī)器使用過程中出現(xiàn)液壓系統(tǒng)過熱的現(xiàn)象時(shí)，首先要查明原因，查清問題是由于系統(tǒng)內(nèi)部還是外部的因素所引起的，然后對(duì)癥下藥，采用正確的維修、保養(yǎng)方法才能加以解決。

最重要的是減少熱源，即采用傳動(dòng)效率高的液壓系統(tǒng)，減少非安全需要的溢流量，選擇合適的元件，減少內(nèi)部壓力能功率損失；合理地選擇流速和管路，減少節(jié)流損失；正確選擇油品，采用新型密封材料，減少摩擦損失。

參考文獻(xiàn)

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