CAT挖掘机液压系统发热的故障分析

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CAT挖掘机液压系统发热的故障分析

　　论文摘要：液压系统发热是指液压系统的油温超出系统规定的温度较多。如CAT挖掘机正常工况下,液压系统油温应在50oC以下,(油泵的温度较之高5-10oC),如果温度超出80 oC,,则为液压系统发热｡液压系统发热会造成操作不灵活、作业不连续、工作无力以及工作压力降低等故障。现就液压系统发热原因及造成的危害和预防措施进行如下简单的分析和探讨。  
　　1挖掘机液压系统发热现象的危害：
　　液压系统的发热，直接影响挖掘机的正常工作，发热现象所造成危害，主要有以下几点：
　　（１）使机械产生热变形，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，引起动作失灵、影响液压系统的传动精度，导致部件工作质量变差。
　　（２）工作油液温度升高后，使液压油的粘度降低，泄漏增加，泵的容积效率和整个系统的效率会显著降低，操作不灵活。
　　（３）由于油的粘度降低，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。
　　（4）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；
   （5）加剧油液氧化变质，并析出沥青物质，析出物堵塞阻尼小孔和缝隙式阀口，导致液压元件失灵或卡死而不能动作、金属管路伸长而弯典，甚至破裂等。据资料介绍，当油温超过55摄氏度后温度每升高9摄氏度，油的使用寿命缩短一半。
　　（6）使油的空气分离压降低，油中溶解空气逸出，产生气穴，致使液压系统工作性能降低。
　　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；主要是系统设计不合理造成的，如元件间匹配不合理,管路通道过细,弯头多,弯曲半径小,油箱容积不够等因素造成的｡这类问题应在设计阶段予以充分考虑,否则将造成挖掘机液压系统先天不足,制成产品后就难以克服｡另一类是由于液压元件故障或使用不当的原因，造成的发热。因此液压系统的发热主要从液压元件故障或使用不当原因分析。
　　2造成挖掘机液压系统的发热的原因分析及其排除：
　　（1） 改善挖掘机运动件的润滑条件，以减少摩擦损失，有利于降低工作负荷、减少发热。
　　（2）气候及作业环境温度高，致使油温升高。如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；发动机水温散热器温度高，使油温升高。  
　　(3)应经常检查液压油油面：要随时观察油箱内液压油的油面高度，始终保持液压油油面高度在正常油位范围内，从而保证油箱的散热效果，卡特挖掘机液位的检测方法：将小臂垂直于地面，铲斗手背着地，观察液压油箱液位观察玻璃管，冷油时液压油面在下线和中线之间，热油时油面应在中线和上线之间。当油箱内液压油油面低于最低液面时，要及时向油箱内注油。  
　　(5)及时清洁冷却器，保证冷却器的冷却效果：a1冷却器内部堵塞或表面污物较多，造成冷却器安全装置开启，冷却器过流量降低，使散热流量减少，或冷却器通风不良，使冷却器的冷却传热系数降低，冷却效果降低，或因风扇皮带松，风扇打滑或散热器外部有阻挡物造成冷却风扇量不足;液压油散热器内部管道阻塞等。因此，挖掘机在使用中一定要定期检查，风扇皮带的涨紧度，疏通 冷却器，定期对冷却器表面污物进行清除，保证冷却器的内部畅通和外部清洁，以保证冷却器的冷却效果。
　　（6）. 液压油牌号选用不当或油质差引起油温过高：油液粘度过高,引起液流压力损失过大,转化为热能,会引起温升过高;油液粘度过低,也会引起工作液压泵及液压元件内泄漏大,产生热量;此外,一些劣质油液,粘温性能差,易乳化和生产气蚀,折出气泡等,会在液压油高压产生局部高温并加剧元件的磨损｡因此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。合理选择液压油，特别是油液粘度，在条件允许的情况下，尽量采用低一点的粘度以减少粘度摩擦损失
　　（7）.挖掘机长时间超负荷工作、操作不当或长时间行走：连续长时间在高压大功率下工作，主安全阀或二次过载溢流阀溢流阀频繁开启，液压系统中油路和元件因长时间高压卸荷而使油液升温。应根据挖掘机的技术性能和使用说明书中的规定合理使用挖掘机；避免长时间行走，卡特挖掘机说明书中规定连续高速行驶要限定在2小时以内，如果需要连续高速行驶2小时，则应将机器停止10分钟，这样在恢复行驶之间就可使系统油液冷却下来。

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　　（8）. 挖掘机在维修时，应提高液压元件和液压系统的装配质量与自身精度，严格控制配合件的配合间隙和改善润滑条件。采用摩擦系数小的密封材料和改进密封结构，尽可能降低液压缸的启动力，以降低机械摩擦损失所产生的热量。
　　（9）.液压油中含有水和杂质。液压油污染使马达、多路换向阀、液压油缸等液压元件内部零件或密封件加速磨损导致内泄，从而引起油温升高，行走、回转、工作装置动作迟缓无力。温度高还会使液压油恶化、安全阀密封不严，造成溢流损失。液压油长期使用后粘度下降，油液失效，若不及时更换，将会影响系统正常工作，并导致事故。因此应定期换油。根据设备所在场地的环境条件、工作条件和所用油品的换油周期，到期就进行更换，并同时更换液压油滤芯。　换油时，要注意清洁，防止赃物侵入液压系统，不可混用和换错，主要有下列要求：更换的新油或补加的新油必须是本系统所规定使用的油，经过化验确认其油质已达到规定的性能指标，才能加入。　　换油时要将油箱内部及主要管道内旧油放尽，并把油箱、过滤网、软管清洗干净。加油时油液必须经过过滤，对已疲劳损坏的滤网应更换。　　加入的油量要达到油箱的油标位置，加油方法是：先加油至油箱最高油标线，启动发动机，把油供至系统各管道，再加油至油箱油标线，再开动发动机，这样多次进行，直至油液保持在油标线内为止。  
   (10).液压系统工作压力调整得过高或过低也会引起液压系统发热，如系统压力调节过高，会是液压泵在超过额定压力下运行，使泵过载，系统内泄增加，导致油温升高；反之，如果系统压力调节过低，会使工作机构在正常负载下，频繁出现溢流阀开启卸荷现象，造成系统溢流发热。应按液压系统的负载要求，正确计算和调整 安全阀和压力值，从而保证系统在规定的压力范围内工作，使之恰到好处。CAT320C挖掘机液压系统各压力阀设定值如下表所列｡
　　测试部位测试条件标准值(Mpa)                  备注
　　机具液压回路（油温45oC左右）34.3(+0.8-1.1)
　　行走液压回路34.3(+0.8-1.1)
　　回转液压管路25(+0.8-1.1)
　　先导控制系统4.12(+0.8-1.1)
　　(11).液压元件磨损，内泄增加，可使油温升高，系统发热，挖掘机液压系统的内泄，包括液压泵、液压缸、液压马达和液压阀的内泄，压力油在泄漏过程中，压力下降， 温度升高。如果系统的内泄增加，会引起油温升高，系统过热，严重时，会使系统压力下降，泵送无力，泵送排量降低，工作无力，工作效率降低等。因此，要定期 检查这些元件，定期更换相应的密封元件，及时对已损坏、拉伤的零件进行更换或修理，甚至更换相应的液压元件，从而避免由于元件泄漏而造成的系统发热。