本文作者:王旭大桥李永刚保廷鹏

挖掘机工作时,发动机输出的功率主要用于挖掘土方,另一部分转化为热量,被液压元件吸收,提高液压系统温度,然后通过冷却器、液压水箱、管道等释放到空气中。当液压油温度为50 ~ 80时,油液的粘度、润滑性和耐磨性都处于最佳状态,挖掘机生产率最高。液压油温度超过95时,挖掘机效率下降,动作不准确,速度缓慢,严重时挖掘机无法工作。挖掘机液压油温度过高的原因可以从液压油散热器、液压系统、液压油、驾驶员操作等4个方面进行分析。

1.液压油散热器

(1)污物过多或翅膀变形

挖掘机液压系统运行时产生的热量大部分通过液压油散热器释放到空气中,从而降低液压油温度。液压油散热器一般使用抽风式冷却风扇,挖掘机工作环境灰尘多,通过液压油散热器灯芯表面时,表面容易堆积灰尘和杂质,甚至堵塞,严重影响冷却效率。因此,挖掘机司机根据施工情况,每周至少要清洁和沟通一次液压油散热器外部。如果液压油散热器风管销变形(销倒下)导致风阻增大,冷却效果下降,则应及时调整倒下的销。

(2)内部管道堵塞

挖掘机液压系统工作时,由于磨损而产生的液压部件中的杂质附着在液压油散热器内部。如果液压油温度过高,部分液压油会碳化。碳化后的液压油变硬,液压油散热器内部会出现油渍,在液压油散热器边缘部位,内部欧元完全可以堵塞。

可以检查液压油散热器内部管道是否堵塞,用红外温度计检测液压油散热器进水口和出风口温度差异来判断。如果流入、流出口温差变化不大(小于45),则液压油散热器内部会堵塞。检查时可以在液压油散热器进入、出风口安装压力表,入口、出口也可以检查差压,如果差压低于0.12MPa,这是正常情况。0.12MPa以上,意味着液压油散热器堵塞严重,需要沟通。

(3)周边密封不严

液压油散热器周围的海绵作用是防止热气回流。如果液压油散热器周围有海绵破损或脱落,风扇抽风时,通过液压油散热器的高压热空气会从缝隙返回到液压油散热器前低压区,减少冷空气的流入量。这将导致进入液压油散热器的空气温度上升,从而降低液压油散热器的冷却效果,从而提高液压油温度。清洁液压油散热器时,应检查液压油散热器周围的海绵,如有损坏,应及时更换。

(4)冷却导风槽有问题

导风板用于提高风扇效率,防止发动机机舱内的热气回流。抽风式风扇叶尖与导风槽之间的间隙一般为风扇直径的2.5%,导风槽宽度为风扇叶片宽度的1.5倍,风扇比液压油散热器核心距离一般为风扇直径的10%~15%。如果冷却导风槽损坏、风扇尖端和导风槽过大、风扇距离液压油散热器核心太远,风扇的送风气流就会急剧下降,并且可能会无风或发生回流。

挖掘机在维护和维修过程中,不能自由改变导风槽的大小和形状,也不能改变液压油散热器和风扇之间的距离。否则无法保证原来的冷却效果。非金属材料风扇接触高温后会变形,变形发生时风扇的送风气流会减少。

挖掘机发动机壳体上的液压油散热器的进水口面积会影响进水量,进水口面积不能小于液压油散热器核心面积的56%,如果不能满足要求,则需要在侧门增加沟槽,以提高进入液压油散热器的冷却气流。

挖掘机液压油散热器进水温度比环境温度高5 ~ 10是正常的,但如果液压油散热器进水温度超过5 ~ 10,就要寻找原因,比如液压油散热器和发动机仓之间是否隔离。

(5)风扇胶带太松了

风扇胶带太松和滑动会降低风扇效率,冷却效果不好,因此每天都要检查胶带膨胀率和胶带磨损情况,必要时还需要调整或更换新胶带。

2.液压系统

(1)回油背压不合理

为了避免液压油散热器的压力过高,在进水口安装了背压阀和防通阀(见图)。旁路阀压力设置为0.45MPa,液压油散热器压力大于0.45MPa时,旁路阀打开,部分液压油不经过液压油散热器直接返回油箱。背压阀压力为0.25MPa,使系统主回路有一定的背压,防止液压系统运行时出现真空,保证回油稳定性,防止过多的回油冲击对液压油散热器造成损伤。

挖掘机液压系统油温高时,应检查背压阀和防通阀是否有故障。如果防通阀正常打开或背压阀关闭,液压油如果不通过液压油散热器冷却直接流向液压油箱,则液压油温度可能会过高。

(2)液压元件间距过大

由于多阀阀阀和阀孔的间隙过大,泵、电机的柱塞与气缸块的间隙过大,或配电板间隙过大,液压缸密封磨损导致间隙过大,先导齿轮泵齿轮端部和齿顶间隙过大,可能会发生严重的内部泄漏。如果在压力油内泄漏,其压力会变成热,从而导致液压油温度升高,从而导致液压系统高温。

(3)压力调整不合理

液压系统泵、溢流阀和安全阀压力调整不合理会导致液压系统温度过高。如果系统压力调节过高,泵将工作超过额定压力,从而导致机油温度上升。如果系统压力调节太低,工作机构在正常负载下经常会出现溢流阀卸货的现象,液压油的大部分都可以通过安全阀流回油箱。这样会增加液压系统的工作功率,导致液压系统溢出和发热。

先导溢流阀压力太低时,挖掘机阀门阀杆方向切换阻塞会变慢,容易发生液压油高温,应根据挖掘机不同负载要求经常检查和调整安全阀的压力,达到设定值。

3.液压油

(1)选择不合理

液压油选择不理,泄漏量太大或流动阻力太大,引起了球

率损失过大,导致液压油高温。故应尽量采用黏度适宜的液压油,以减少摩擦损失。夏季应选择黏度略高的液压油,以减小内泄漏。冬季应选用黏度略低的液压油,以减小压力损失。

不同品牌的液压油、同一品牌的不同类型的液压油,其基础油和添加剂不同,不具备兼容性。液压油混用后添加剂会发生反应,造成添加剂失效,生成颗粒、泡沫,从而使泵、马达、阀等液压元件工作效率降低、磨损加大。要使用挖掘机厂家指定品牌型号的液压油,不要随便换用其他品牌及型号的液压油,更不能随意混用,以避免带来不必要的损失。

(2)油品质量差

液压油清洁度差,会造成液压系统堵塞,液压系统摩擦阻力增大。这不仅造成故障增加、缩短元件使用寿命,还会导致液压系统温度升高。液压油品质差,会使液压系统中混入空气。空气在低压区会从油中逸出形成气泡,当气泡运动到高压区时产生局部微爆炸,油液受到急剧压缩释放出大量热量,便引起油温升高。

(3)油量不足

液压油箱中油位过低,将使液压系统没有足够的油流带走其产生的热量,从而导致散热困难,油温升高。若油箱中油量不足,应及时添加至标准液位,油液高度一般为油箱高度的80%。

4.驾驶员操作

如果驾驶员操纵挖掘机动作过猛、动作不连贯,会造成液压系统温度过高。液压系统中油路及元件长时间高压状态下工作,除泵、马达、溢流阀、管路系统的功率损失外,平衡阀、缓冲阀、单项节流阀等功率损失也很大,也会造成液压油高温。因此挖掘机大负荷作业时,应尽量避免主溢流阀、安全阀频繁开启,在挖掘时尽量多做复合动作,少做单一动作。

由以上分析可见,引起油温过高的原因是多方面的。将液压系统液压油温度控制在正常范围内至关重要。驾驶员应注重挖掘机的正确使用与维护保养,出现液压油温度过高现象时,应及时排查和排除故障,确保挖掘机正常稳定地运行。

本文选自《工程机械与维修》2016年第5期

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