ZL50装载机液压系统故障分析

ZL50装载机液压系统故障分析目录摘要………………………………………………………………………11概述……………………………………………………………22ZL50装载机变速器操纵液压系统故障析……………………43液压系统油温过高的故障原因分析…………………………5（1）液压系统油温过高的原因分析（2）排除高温故障措施4机液压系统发热的原因分析…………………………………8（1）原因分析（2）故障实例5装载机工作装置液压系统故障分析…………………………96动臂举升缓慢，无力或无动作………………………………117铲斗翻转无力或无动作………………………………………128装载机液压制动系统故障分析………………………………139全液压制动系统的组成及工作原理…………………………1410制动阀的结构及工作原理……………………………………1511全液压制动系统的特点………………………………………1712ZL50型装载机液压转向系统故障诊断分析…………………1813装载机液压系统保养和维修的探讨…………………………19（1）液压系统的基本要求……………………………………21（2）液压元件的测试（3）液压系统的测试………………………2114装载机液压系统的泄露及防治………………………………21（1）泄漏的种类（2）泄漏的原因（3）泄漏的防治15维修操作说明及注意事项……………2216参考文献…………………………………………………………………26摘要液压技术在装载机中应用日益完善，但用户对系统的可靠性要求也越来越高，为了保证装载机对液压系统各项技术指标和工作性能的要求，特别是对液压系统的保养和维修，必须对液压系统进行全面地分析，并掌握测试液压元件和系统的方法，进一步提高可维性和效率。关键词：装载机液压系统保养和维修前言液压技术在装载机中应用日益完善，但用户对系统的可靠性要求也越来越高，为了保证装载机对液压系统各项技术指标和工作性能的要求，特别是对液压系统的保养和维修，必须对液压系统进行全面地分析，并掌握测试液压元件和系统的方法，进一步提高可维性和效率。本文从装载机变速液压系统常见故障的判断,对装载机液压系统故障进行了全面的分析,并指出了处理方法。详细阐述了ZL50装载机变速器操纵液压系统故障分析、液压系统油温过高的故障原因分析、机液压系统发热的原因分析、装载机工作装置液压系统故障分析、装载机液压制动系统故障分析、ZL50型装载机液压转向系统故障诊断分析、装载机液压系统保养和维修的探讨、装载机液压系统的泄露及防治、维修操作说明及注意事项。一、ZL50装载机变速器操纵液压系统故障分析ZL50装载机变速器操纵阀主要由压力阀、弹簧蓄能器、换向阀和制动脱挡阀组成。ZL50装载机采用液压与液力机械传动，具有变速平稳、传动比大、作业效率高和无级变速等特点，应用十分广泛。其变速器采用行星齿轮式动力换挡变速器，换挡操作系统为液压式。在使用中有时出现换挡冲击故障，即换挡后装载机不能平缓起步，而是出现短暂的动力传递中断而后猛然结合使整机出现荷载冲击现象。液力传动方式涉及到液力传动与机械传动的耦合，故障原因的分析比较困难。本文在分析该变速器操纵系统工作原理的基础上，提出了故障的分析与判断方法，在实际应用中解决了许多同类故障。1、故障分析ZL50装载机变速器的变速操作液压系统如图1所示。变速操纵阀主要由主压力阀、弹簧蓄能器、换向阀和制动脱挡阀组成。主压力阀的作用是保证变速器操纵阀的适当油压（1.1-1.5MPa）把压力油一方面通向变速操纵阀，另一方面通向液力变矩器，当油压过高时还可起安全保护作用。换向阀用于控制2个制动器和1个离合器的工作，从而根据使用需要变换不同的挡位。制动脱挡阀用于制动时使变速器自动脱挡，从而增强制动效果并减少动力消耗。保证装载机平稳换挡的关键零件是弹簧蓄能器和主压力阀。其工作原理：蓄能器端部的活塞装在活塞缸内，右端（图中为下方）顶在弹簧上，大小弹簧右端分别顶在主压力阀和壳体的凸台上。活塞左端与端部的螺塞间形成油室A，并通过油道与换向阀的连通油道相通。在这段油道上装有单向阀和节流孔。换挡时油路的液压流入换挡离合器的油缸，从而使油路中油压降低，蓄能器油室A的油室经单向阀补充油液，使制动器或离合器迅速结合。同时由于油室A的油流出，在主压力阀控制油道（a-b）的作用下，阀杆左移使系统的油压下降，当主、从动盘贴紧时，油缸停止移动，油压上升，一部分油液经节流孔流向油室A，油室A的压力逐渐升高，推动活塞右移，压缩弹簧，主压力阀的阀杆右移，这样系统的油压便逐渐升高，使主、从动部件结合平稳，实现平稳可换挡。单向阀的作用在于及时向换挡制动器或离合器的油缸补油，使换挡迅速。同时在补油后，使主压力阀的阀杆左移，降低换挡开始时系统的压力。节流孔的作用在于换挡后使系统的压力逐渐地上升，从而换挡制动器或离合器的主、从动摩擦片逐渐压紧，使换挡柔和无冲击。从以上换挡时变速操纵阀的动作过程分析可以看出，实现平稳换挡需要弹簧蓄能器与主压力阀的配合，使油压在换挡后逐渐上升。假如没有弹簧蓄能器及油道上的单向阀和节流孔，也能换挡，但换挡过程由于没有系统油压的先降后升，必然是有冲击的。在实践使用中，如果出现换挡冲击，应先检查位于油室A的端间的阀体上的单向阀的节流孔有无堵塞。可以用压缩空气或细铜丝疏通。另外，由于只有弹簧蓄能器的活塞和主压力阀的阀杆的移动才能实现系统油压的变化，因此也需要检查活塞和阀杆有无卡死现象。根据实践经验，如果油路系统没有按照规定时间清洗，油液杂质过多，容易导致节流孔的堵塞和活塞的卡死。这是导致换挡冲击的常见原因。2、注意事项为保证装载机变速性能完好可，在使用中需注意以下事项。1）变速器油液的清洁程度对变速器操纵阀的性能有一定影响，因此必须按照规定的周期更换液压油，清洗油底壳。2）主压力阀在机械出厂时已经调试好，注意不要破坏其平衡性。如果更换了零件，必须仔细重新调压二、液压系统油温过高的故障原因分析液压系统的温升发热和污染一样也是一种综合故障和表现形式。我院的四台ZL50装载机，在用于支援地方建设中，每到炎热的夏天，液压系统的油温就会升高到80-100oC，工作一直不正常，作业逐渐无力，且不能连续作业，严重影响了生产效率，笔者在分析故障原因的基础上，先后对四台ZL50装载机和液压系统进行了技术改造，取得了良好的效果。1、液压系统油温过高的原因分析液压系统的油温过高，其原因很多，有设计方面的，也有加工制造和使用方面的，具体如下：（1）液压系统设计不全理，造成先天性不足。ZL50装载机液压系统中未安装液压油冷却装置，系统散热仅靠液压油箱和管路来完成，且油箱容积较小，散热面积不大，而管路散热又十分有限，如果环境温度较高，则很难降低系统温度。（2）工作环境过高。工程机械液压系统最佳工作油温为35-55oC，允许最大工作温度是65-70oC。而在炎热的夏天，工程机械在停机状态，系统温度就已接近40oC，当开始工作时，油温很见风使舵超过设计指标。油温高，使系统油液粘度下降，破坏了液压元件运动副间的油彩膜，致使金属直接接触，机械运转噪声将不断增大，同时增加磨损，导致液压元件出现其它故障和增大泄漏，从而又进一步使系统升温，形成恶性循环。2、排除高温故障措施为了使ZL50装载机适应于夏季高温环境条件下作业睚不影响主机系统帮派有性能的前提下，可在液压系统中增设一个冷却器，从而加大冷却系统的散热面积。冷却器一般安装在液压系统的总回油管或溢流阀的回油管路中，特别是后者，油液在这些地主发热量最大。笔者对ZL50装载机油路系统进行技术履行时，就将冷却器安装在溢流阀的回油管路中，如图1所示。新增冷却器的容量，通过系统热平衡计算确定。2.1系统发热量计算根据现场油液的升温善，采用测量法，可按下求出系统的发热量。P1=VCpΔt／1000T式中P1-----发热功率，KWV----原油箱的效加热时间，现场测试取T=1hΔt----油液升温，取Δt=50oCCp----油液的比热容、密度之积，取Cp=0.47Wh/L·oC考虑到油箱和其它液压元件的散热作用，应将上述计算结果再减去23%的修正值，帮液压系统总发热量为P1=8.6KW。2.2热平衡计算该液压系统工作油液的设计温度为60-70oC。若从增大冷却器散热能力、降低系统工作油温也发，使系统的发热量全部由冷却器进行散热，则冷却器的散热面积可按下式计算。A=P2/kΔtm（2）式中P2----冷却器的散热功率，根据热平衡的原理，总散热量应等玩于总发热量，故P2=P1k----冷却器的传热系数，取下限值：k=35W/m2oKΔtm----油和空气之间的平均温度差Δtm=t2+t1/2-t2'+t1'式中t1----冷却器液压油入口温度，取t1=（273+75）oKt2----冷却器液压油出口温度，取t2=（273+55）oKt1'-----冷却介质入口温度，取t1'=（273+35）oKt2'-----冷却介质出口温度，取t2'=（273+35）oK故得Δtm=35oC将P2、K、Δtm值代入（2）式，则所需总散热面操作A=9.8m2。根据实际测量，该机原油箱有效散热面积约为2.2m2，甩以需新增加7.6m2和散热面积。就足以满足系统的工作要求。新增加冷却器选型为：FLQ0.65×0.46-2×(7.2/0.8)×16Ⅲβ。2.3冷却器风扇驱动功率的计算选用轴流式风扇。风扇的风量应根据新增冷却器械的散热量赤计算，风扇的风量为：Qa=P3/3600ρCpΔt式中Qa----风扇的风量，m3/sP3----冷却器散热量，按散热面积等值分配，新增冷却器的散热量：P3=7KWCp----空气的空夺比热容，取Cp=0.28Wh/KgoCρ----空气密度,取ρ=1.29kg/m3Δt----散热温差,取Δt=10oC故Qa=0.54m3/s风扇驱动功率表达式为:P4=Δpa·Qa/1000η式中P4----风扇的驱动功率,kWΔpa----自由排风时的风压,一般可致Δpa=100-1000Pa,本文选取Δpa=500Paη----轴流式风扇的效率,取η=0.4故P4=0.7kW3结论按照上述排除高温故障的措施,先后对四台ZL50装载机液压油路进行了技术改造,经施工中实际应用,均能保持系统的油温在70oC以下,能连续正常工作,故障外理效果较好。三、机液压系统发热的原因分析装载机液压系统油液发热，会造成操作不灵活、动臂自动下降、铲斗举升和翻转困难，以及工作压力降低等故障。1、原因分析（1）工作环境温度高在炎热夏季连续工作，加之冷却效果差或散热不良，造成机器发热量大于散热量，使油温过高。（2）长时间超负荷工作装载机连续长时间在高压大功率下工作，溢流阀频繁开启，液压系统中油路和元件因长时间高压卸荷而使油液升温。（3）液压泵发热液压泵是产生热量的主要元件。液压泵转速高，排油压力高，工作环境恶劣，油液污染、油液选用不合规定或油液过少，都可造成泵损、泄漏。泵内泄漏可使其功率损失增大，磨损严重。油液中侵入空气后易于压缩，可造成泵干磨。液压泵内长时间的泄漏、干磨或压缩厉害，必然发热，引起油液升温，造成系统发热。2、故障实例曾有一台装载机，在作业时出现铲土无力及操作不灵的现象。用手摸高压油管感到发烫，初步认定是液压系统发热所致。检查了液压泵，发现泵壳发烫，有噪声；检查液压油时，发现油液变质。分析认为，液压泵因油液污染而导致发热的可能性大，因而更换了液压油。更换时，先清洗了油管、油箱和过滤器；给系统加注了一定量的油液，循环操作几次后将清洗的油液排出；最后加入新液压油。这样处理后，发热现象还没有得到根除，后又考虑到可能因油液污染造成液压泵磨损和内泄大而发热，遂即又更换了液压泵（原液压泵解体后，发现磨损严重、配合间隙大）。试机表明，液压系统温度恢复了正常四、装载机工作装置液压系统故障分析（一）动臂举升缓慢，无力或无动作zl50型装载机工作装置液压系统的调定压力为15.7mpa，动臂提升时间小于8.5s，铲斗前倾时间小于2.28s。造成动臂动作缓慢的主要原因是工作油压偏低。在测压点接表，