一、系统组成及故障原因
1.液压系统组成
轮胎式装载机(简称装载机)液压系统主要由动臂缸1、铲斗缸2、手动换向阀(3、4)、液压泵5、主溢流阀6、过载阀(7、8、9、10)、单向阀(11、12、13、14、15、16)等组成,如图1所示。其中液压泵5为齿轮泵,由柴油机驱动。液压泵5将柴油机机械能转化为液压能,通过液压缸驱动工作装置动作。
2.产生故障的原因
装载机液压系统出现故障的主要原因包括3个方面:一是液压元件存在质量缺陷,二是操作者操作不当,三是维修保养不及时。而装载机液压系统故障的发生,大都伴有液压油温度偏高和液压油内泄漏现象。
在装载机工作过程中,若液压油温度长时间超过80℃,将造成液压油砧度下降、液压泵容积效率降低,造成液压元件油膜被破坏、摩擦阻力增加、磨损增大、橡胶密封圈及软管早期老化失效、液压件使用寿命降低,进而造成液压元件内泄漏和工作装置动作缓慢。
二、故障诊断方法
本文针对装载机液压系统油温过高及内泄漏故障,介绍2种诊断方法,即液压测试仪诊断方法和现场简易诊断方法。液压测试仪诊断方法测试准确可靠,但需要液压测试仪,现场不易获得;现场简易诊断方法简便有效,容易进行诊断,但诊断不够精准。
1.液压测试仪诊断方法
采用液压测试仪诊断方法时,需准备1台便携式多功能液压测试仪。目前普遍采用可测量2个及以上参数的液压测试仪,如美国WTC公司的PFM6型液压测试仪,可测量3个参数,即压力、流量和温度。使用液压测试仪对液压系统进行测试,可在不拆卸液压元件的情况卜,迅速对液压系统技术状况进行检测,并对故障作出诊断。
使用液压测试仪进行测试时,将液压测试仪进、出油管分别连接液压泵出口及液压油箱,此时可进行3种测试:一是液压回路测试,用于寻找故障回路;二是液压泵测试,用于判断液压泵是否存在故障;三是液压缸短路测试,用于判断多路阀和液压缸是否存在故障。
(1)液压回路测试
测试液压回路故障时,操纵装载机换向阀分别将动臂置于举升、下降位置,将铲斗置于翻斗和收斗位置,以便测量出各回路的流量损失,由此判断出泄漏部位。其测量结果可能有2个:一是若各回路流量损失都很大且相同,为液压泵存在故障,可转入液压泵测试;二是流量损失仅在某一回路上偏多,则为该回路换向阀与液压缸可能存在泄漏,可转入换向阀及液压缸测试。
(2)液压泵测试
测试液压泵时,应确保从液压泵输出的液压油全部经液压测试仪流回液压油箱。该试验分为2个阶段,如下所述。
第一阶段检测液压泵容积效率是否符合要求,以便确定液压泵是否存在内泄漏。测试时保持液压油温度和液压泵转速不变,并将系统压力加载到安全阀压力的1/2。液压泵流量损失计算公式如下:
△Q=Qo-QS(1)式中:△Q----流量损失值,L/min;
Qo----液压泵标准流量值,L/min;
Qs----液压泵实测流量值,L/min。
液压泵实侧流量与其标准流量的比值,即是液压泵的容积效率。其计算公式如下:
ηv=Qs/Qo(2)式中:ηv----容积效率,%。
第二阶段经检测若液压泵状态良好,在液压泵出口压力与液压油温度保持不变条件下,;改变液压泵转速,测得不同转速下的流量值(Q1、Q2、……
Qn),依次计算出相邻2个转速的流量差,其计算公式如下: △ Qn-1=Qn-Qn-1 (3)式中:△ Qn-1—液压泵相邻2个转速流量差值,L/min;
Qn----某转速流量值,L/min;
Q n-1----低于某转速时的流量值,L/mina
若液压泵相邻2个转速流量差值乃Q n-1突然降低,同时该差值此后又降为零,可判定是液压泵吸油不足引起故障;若流量差值△Qn-1都相同,或流量差值△Qn-1随着液压泵转速增加而增加,可判定是液压泵吸入空气引起故障。
(3)液压缸短路测试
当确定液压系统流量损失仅在某1、2个液压回路偏多时,为判断换向阀和液压缸的泄漏情况,要在液压油不进入液压缸情况下进行液压回路和液压泵测试,依据液压回路和液压泵测试所取得的流量值,便可分析和确定液压缸与换向阀的内泄漏量。最后确定内泄漏是在换向阀处还是液压缸处。
2.现场简易诊断方法
现场简易诊断方法是在装载机完成热平衡试验的基础上,通过对装载机现场使用工况和所处环境进行分析,或使用简易测试工具对装载机进行测试,以对其液压系统进行故障诊断。其诊断方法主要包括现场分析法和简易测试法,具体诊断方法如下所述。
(1)热平衡试验
在进行现场简易诊断之前,被测试的装载机应依据有关标准进行液压系统热平衡试验。试验时间应选在上午10点至下午3点,风速应小于2m/s,液压油初始温度不低于15℃;试验工况如下:铲装松散物料,2~3t装载机每小时铲装70~80铲斗,4~5t装载机每小时铲装60~70铲斗,6t以上装载机每小时铲装40~50铲斗,卸载高度不低于最大卸载高度的80%,平均运距为20~40 m,采取V型作业方法。
在满足上述试验条件和工况后,装载机进行循环铲装作业,每隔20min测量1次液压油箱温度。连续测量2次的温差不大于1℃时,即可认为液压系统实现了热平衡。