修机 | 某装载机液压油温度过高故障排查和改进

2020-07-10 10:00:00
专猎驾驶员
原创
91
摘要:某客户反馈其装载机液压油温过高,用手触摸液压油箱、工作泵壳体比其他装载机相应部位温度都高,且装载机动臂举升无力。我们到现场检测,发现该装载机液压油散热器进油口温度达90°。

一、故障现象

某客户反馈其 装载机液压油温过高,用手触摸液压油箱、工作泵壳体比其他装载机相应部位温度都高,且装载机动臂举升无力。我们到现场检测,发现该装载机液压油散热器进油口温度达90°。该装载机液压系统设计温度应小于85°C,液压油温度过高,说明该机液压系统工作异常。该装载机工作状况恶劣,如果液压系统的产生大量热能无法散失,会对液压系统造成很大危害。

二、原因分析

该装载机采用并联组合式散热器,液压油散热器安装在最下方。分析认为,该装载机液压油温度过高可能有以下3方面原因。一是液压油散热器散热能力不足。如散热器面积过小、散热器布置的位置不合理,散热器内部堵塞,散热器外部尘土过多、通风不足。二是液压系统有故障。如液压油油量不足,液压油进入散热器流量不足,回油管径小、阻力大,液压系统工作效率过低,泵、阀内液压油流动阻力过大。三是散热器通风不畅。如机体覆盖件窗口与散热器不对应;发动机机罩内隔热板没有将发动机周围的热风与冷空气隔离。

三、故障排查

1.排查散热器进风量按理论计算,该装载机液压油散热器风扇风速应为5.5m/s。我们在装载机液压油散热器上安装风速传感器,传感器安装方法如图1所示。

修机 | 某装载机液压油温度过高故障排查和改进

安装风速传感器后测试出的风扇风速数据如表1所示。测试结果表明,实际风扇风速大于理论风速,由此排除通风不畅,造成液压油过热故障的可能。

修机 | 某装载机液压油温度过高故障排查和改进

2.测试散热器液压油通流能力
当环境温度为45°C时,如果液压油流经散热器后,进口温度为80°C,散热量应达到14kW,流量应达到80L/min,压降应小于46.54kPa。在液压油散热器上安装流量传感器,测试其流通能力,如图2所示。实测结果表明,散热器流量为80L/min时,压降为44.38kPa,与理论计算46.54kPa基本吻合,故排除液压油散热器通油能力不足得可能性。

修机 | 某装载机液压油温度过高故障排查和改进

3.测试液压系统压力损失
当液压油油温达到50°C时,分别以80L/min、220L/min的流量,测试液压系统工作泵压力、主阀进口压力、主阀出口压力,测试结果如表2所示。

修机 | 某装载机液压油温度过高故障排查和改进

通常主阀的压力损失应小于0.8MPa,从测试结果可以看出,当系统在流量为220L/min时,主阀中位时进、出口压力差达到1.56MPa,这说明进、出口压力损失过大。主阀压力损失过大,会消耗液压系统功率。这些消耗的功率最终会转换成热能传入液压油,造成液压油温度升高,故液压主阀压力损耗过大是该故障原因之一。
4.液压油进入散热器的流量该装载机液压系统液压油分2路流回液压油箱:一路直接通过单向阀回液压油箱,另一路通过散热器散热后流回液压油箱。单向阀使压力升高,限定了该油路的流量,使一部分液压油经过液压油散热器散热后流回液压油箱。理论设计时该路流量为80L/min。实际测试,怠速状态时液压油散热器油路的流量为44L/min,大油门时进入液压油散热器的流量为37.4L/min,故进入液压油散热器的流量小于设计流量,特别是大油门时进入液压油散热器流量反而小于怠速时进入液压油散热器流量。由此可见,这是液压油温度过高的令一原因。

四、改进方法及验证

1.改进主阀主阀压力损失过大,属于主阀质量问题。更换了新主阀,重新测试新主阀中位进、出口压力,测试数据表明,流量为220L/min时,主阀进口压力为1.06MPa、出口压力为0.28MPa,压力差为0.78MPa,小于行业标准的0.8MPa,满足该装载机要求。2.改进液压油散热器流量分析认为,怠速工况时系统回油流量小,单向阀前压力因接近开启压力,流量受开口面积影响,有小部分液压油从单向阀油路回油,大部分液压油经液压油散热器回油。大油门工况时,回油流量增加,单向阀处压力升高,单向阀全部开启,通过单向阀的流量增加,散热器油路端受散热器管接头截面较小的影响,流量减少,因而出现大油门时散热器油路流量减小现象。为了提高进入散热器的流量,我们采取以下3项改进。方法:一是增大单向阀弹簧弹力,提高单向阀开启压力。二是增加通往散热器管路截面积,减少散热管路的压力损失。三是更改散热器管接头型式,用法兰连接替换原有的螺纹连接,减少其压力损失,管接头替换方法如图3所示。

修机 | 某装载机液压油温度过高故障排查和改进

五、改进效果

实施以上改进后,我们又进行了验证,在液压油温度为50°C时的测试各部位压力损失,测试结果如表3所示。

修机 | 某装载机液压油温度过高故障排查和改进

我们又对散热器流量进行测试,怠速时散热器进口流量为75.7L/min,大油门时流量为87.9L/min。测试结果表明,通过加大管路管径,可使进入散热器的流量增大。
我们又对该机液压油散热器冷却能力进行了测试。操纵装载机进行装载作业,待液压系统热平衡时测试液压油箱进出口温度,测试结果如表4所示。

修机 | 某装载机液压油温度过高故障排查和改进

热平衡试验结果表明,无论环境温度是28.6°C还是45°C,液压油箱进、出口温度均小于85°C。该项改进有效解决了客户的反馈问题,还为后续其他机型排查故障原因、寻找解决方法提供了参考。

专猎驾驶员全部页面底部