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装载机动臂提升力不足原因分析与排除 |
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| 焦 福 全 | |
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1. 现象
铲斗为全负荷时动臂上升较原始速度缓慢。
2. 原因分析
液压传动由于存在着机械损失,液体的压力损失和泄漏损失,使传动效率降低。根据公式油缸的功率P=PQ可知,油缸压力腔的工作面积为一定值,那么,如果输入油缸的工作油液压力减小或流量减小,则油缸输出功率减小,举升速度缓慢。
输入油缸的油液压力减小的原因,可从以下几方面分析。
(1) 液压泵的影响
液压泵是液压系统的动力源,其功率为P=pQ,油泵实际流量Q为Q0η。由此看来。如果油泵因磨损或密封不良而泄漏,使容积效率ηV下降、机械效率ηm也减小,则总效率η也就减小,油泵流量也相应减小。
(2) 液压工作装置系统泄漏的影响
液压油泵产生的压力P与油缸的外载成正比关系(不考虑油路中阻力的影响)。当油泵与油箱的回路直接沟通时即卸荷油路,油泵无载荷。如果液压系统中的控制调节阀、油管或接头密封件有内泄漏或外泄漏,等于油泵与油箱部分构成回路,即油泵泵出的工作油液有部分流回油箱或泄漏到系统外,则油泵输入油缸的压力油液随泄漏量的增加而相应减小,则进入油缸油液的流量也减少,所以动臂油缸举升无力。造成油路中泄漏的具体原因有:
★换向阀阀芯工作时来回滑移,从而引起阀芯与阀体的磨损;工作油液在阀内应起一定的润滑作用,如果工作油液变质丧失润滑能力,或小于过滤器空隙的机械杂质随油液流动进入液压系统,当进入阀芯与阀体间隙内形成磨料磨损,于是加速了阀的磨损进程,使阀芯与阀体配合间隙增大,压力油未经负荷便直接泄漏流回油箱,即工作时造成内泄漏。
★压力调节阀调节压力过低,机械杂质将阀芯卡滞在卸压位置或机械杂质粘附在阀座上使阀关闭不严,阀芯与阀座因磨损关闭不严,阻尼孔堵塞先导阀失去作用,调压弹簧因疲劳弹力减小等,均会引起压力调节阀不应该的回油,使液压系统内压力降低。
★管路破裂或接头松动和接头密封件不良,均会引起外泄漏,致使系统内压力下降。
★油缸密封件磨损或装配时损伤等,均会引起内泄漏(压力油窜腔)或外泄漏,导致油缸内油液工作压力下降。
★油液粘度对泄漏量有很大的影响。油液在液压系统泄漏量的大小与油液粘度有关,如果油液粘度因油液品质不良、温度过高、选用牌号不当等,均会引起油液粘度过小,系统油液的泄漏量会随油液粘度减小而增大。
(3)堵塞的影响
堵塞是指机械杂质进入液压系统内将油路堵塞。机械杂质进入液压系统内将油路堵塞,会使进入油缸的油液流量减少,同时也引起压力的衰减。若回油路堵塞,根据输入油缸的功率公式P=pQ可知,油缸的功率也会随之减少,动臂油缸的举升速度缓慢。
液压油内原有的、侵入的、维护时带入的机械杂质,液压系统工作时产生的机械杂质(如机件磨落的金属屑、油液氧化沉淀物或胶质等),系统的残留物(加工铁屑、铸造残砂),这些机械杂质不仅会加速液压系统内的机件磨损,同时还会将系统的油路堵塞,如过滤芯和滤网堵塞、阀内的阻尼孔堵塞、油管路堵塞等。根据油缸活塞的移动速度V和功率P均与进入油缸油液的流量Q成正比关系,所以因系统内油路堵塞,使进入油缸内油液流量减小而导致动臂油缸的活塞运动速度缓慢。此外,油液的粘度大小不只是靠生产时所决定,同时也受温度的影响。当温度低时,油液的粘度值增大。由于油液粘度的增大而在系统中流动速度缓慢,于是在规定的时间内进入油缸的油液流量会减少,致使动臂油缸举升速度缓慢。
另外,执行元件油缸回油路的油管弯瘪,这不仅使流油截面减小影响流量,同时在截面狭窄处还易存留机械杂质,若被机械杂质堵塞时,会使回油通路的回油截面减小而回油不畅,引起背压升高,油缸活塞两端的压力差减小。即进入油缸和工作压力减去回油压力后,有效的工作压力减小,所以动臂油缸的举升速度缓慢。
(4)流量转换阀的影响
装载机的流量转换阀是受液压转向系压力控制的一个液控流量转换阀,即液压转向系压力低时,量转换阀的阀芯在弹簧的作用下滑移,接通辅助油泵与转向系的压力油路,使辅助油泵向转达向系提供压力油;液压转向系的工作油液压力升高后,迫使流量转换阀的阀芯滑移,将辅助油泵的压力油路通过流量转换阀分成两路,一路仍供转向系,另一路供液压工作装置。液压转向系的压力随发动机转速再度升高后,建立在流量转换阀阀芯端的压力差也再度增大,这时转向系的压力油会迫使流量转换阀阀芯再度移动,直至切断辅助油泵与转向系的压力油路,同时接通辅助泵与主泵的油路,以两个泵共同向工作装置供油。如果流量转换阀阀芯被油液中的机械杂质卡死在向转向系供油的位置,或阀芯的平衡的弹簧刚度过大等,即使液压转向系的压力升高,但也不会切断辅助泵通向转向系的压力油路,分散了向液压工作装置的供油能力,于是造成油液在给定时间内进入动臂油缸的流量减少。根据油缸功率P=pQ,使动臂举升速度缓慢。
(5)装载机动臂举升时的阻力是载荷与工作装置和液压系统机械磨擦阻力的总和。当阻力过大时,也会造成动臂的举升速度缓慢。
造成阻力过大的原因:一是装载过多,二是工作装置的铰链部位缺乏润滑或装载机倾斜造成动臂别劲,三是油缸装配过紧或活塞杆弯曲等,均会造成阻力过大,从而影响了动臂油缸的举升速度。
(6)油箱贮油不足
液压传动是靠油液作为传递动力介质,在液压系统,它必须处于充足状态,如果油箱所贮油液不足,难以完全传递动力,致使动臂油缸举升缓慢,甚至不能举升。
(7)液压油泵的进出口油管接反,则动臂不能举升。
3.诊断与排除
现场对装载机工作装置液压系统进行检查与调整。
(1)要求:
★铲斗装满额定载荷的物料并降低到极限位置,发动机和液压油温度正常时,踩下加速踏板使发动机转速提高至额定转速,向后扳动动臂操纵杆使动臂举升到最高位置,所需时间应不大于6.5S。
★发动机怠速运转,扳动动臂操纵杆使铲斗下落,其所需时间应不大于5S。
★铲斗空载时前倾时间为3S。
★将铲斗装入额定载荷的物料,发动机和油液温度正常时,将动臂举升到最高位置,然后将动臂操纵杆推到停止位置,并熄灭发动机。这时测量动臂的沉降量,如果液压元件为良好状态,其油缸活塞杆的沉降应小于40mm/min。
(2)按普通和局部进行粗略诊断
动臂举升和铲斗翻转均缓慢,说明动臂举升无力,速度达不到要求的故障在液压泵、溢流阀或总供油管道部分。动臂举升缓慢,但铲斗翻转速度符合技术要求,而且作动臂沉降检查时,其沉降量大于40 mm/min,说明动臂举升缓慢的故障原因在油缸。
(3)按故障发生的时期进行粗略诊断:
★如果动臂举升和铲斗翻转均缓慢发生在早期(新出厂或刚修理后),表明故障的原因是溢流阀调整不当,或是换向阀拉绳的有效长度调整不当。
★如果动臂举升缓慢发生在正常使用期,说明溢流阀的油道不洁净(阻尼孔可能堵塞或阀芯卡死在开启位置,溢流阀关闭不严等)或液压系统传输效率下降(油道有泄漏,油泵密件损坏)。若油液温度低时动臂举升正常,温度高时举升缓慢,说明工作油液变质或是选用牌号不对。
★如果动臂举升缓慢发生在接近大修前的耗损期,说明液压系统的液压元件均磨损严重,或损坏,油路堵塞或泄漏,油液变质等,使性能不符合技术要求,则导致液压系统不能正常工作。此时的特征是工作装置温度低时较温度高时液压效果好,证明液压元件磨损或液压油变质。
(4)确诊故障:
★对溢流阀的检查与调整
拧下分配阀接装压力表的螺塞(正对溢流阀上部中间位置)装上24.5MPa量程的压力表,然后将工作装置动臂提到水平位置,发动机和液压油都在正常温度下操作,发动机以额定转速运转,操纵转斗滑阀,使料斗后倾直到压力表显示为13.72MPa,如果压力过低,表明它是动臂举升速度缓慢的故障所在,应予以调整。其方法是:拆下溢流阀(溢流阀装在分配阀的一侧)上螺帽,旋松锁紧螺母,用螺丝刀转动调整螺杆,旋入为提高液压系统的压力,反之,旋出为降低液压系统压力。一般调整螺杆转一圈可改变系统内的压力约4.116MPa。调毕后,用螺丝刀固定调压螺杆,旋紧锁紧螺丝母。
★如果转斗工作正常,动臂举升速度不符合要求,可把换向阀端的动臂拉绳拆下,用手操纵阀芯使之处于举升位置,然后启动发动机使动臂举升。若举升速度符合要求,便是换向阀拉绳的有效长度调整不当,应予以调整。其调整方法是:发动机停歇后,可把换向阀端的动臂拉绳拆下,用手操纵阀芯使之处于举升位置,松开固定拉绳管的螺母使钢管移动,直至拉绳孔与阀芯销孔对正,然后穿上铰链销和开口销,并紧固螺母。
★检查外泄漏
若液压系统外泄漏,有油迹可见,说明是动臂举升缓慢的故障所在,应顺漏出的油迹查明泄漏原因,并予以排除。
★如果动臂沉降量大,说明故障在换向阀或者是油缸。若动臂举升缓慢故障发生早期,则多数是由于油缸活塞密封圈在装配时损伤,应予以更换;若故障发生在耗损期,多数是由于换向阀和油缸磨损所致,应予以更换。
★若动臂举升缓慢故障发生在正常使用期,应拆下仔细检查流量换向阀或溢流阀阀芯有无卡滞和堵塞。若来回推动阀芯滑动阻力大,说明是动臂举升缓慢的故障所在。应清洗消除换向阀中的杂质,同时还应查明杂质来源并予以处理。
★检查油液的粘度(用粘度计试验)、杂质含量和存贮量,若有一项不符合要求,便是故障原因所在,应对症排除。
★拆检滤清器,若滤芯表面粘附杂质过多,便是动臂举升缓慢故障所在,应清洗或更换。
★若以上检查均属正常,那么,动臂举升缓慢的原因是油泵性能不良所引起,应进行拆检并予以处理。
(5)对油泵的要求:
★油泵内清洁、零件表面无损伤;
★当齿轮轴径间隙大于0.04mm时,应予以更换;
★密封环与轴径间隙大于 0.05mm时,应予以更换;
★齿轮泵的轴向间隙大于0.1mm时,应调整或修理;
★轴承间隙超过0.07mm时,应予以更换。
(6)对工作装置阻力的检查
如果铲斗过载,工作装置的铰链部位有润滑不良或锈蚀现象,均可能引启动臂举升缓慢,应予以排除。
(7)如果液压系统压力符合要求,但动臂升降均缓慢,表明是回油路的背压大,应检查回油滤清器堵塞或回油管的拐弯处是否有弯瘪现象。如果有弯瘪现象,便是造成回油不畅的原因,应予以排除。
(8)若操纵动臂滑阀动臂不动作,多是齿轮泵进出油接反,应予以改正。
在此应说明的是,有时不一定是单一因素造成动臂举升缓慢的,而是由多种综合因素所引起。例如,液压系统有泄漏现象,但还不至于造成动臂举升缓慢,但加之液压油泵泵油能力衰退、溢流阀调定压力略有偏低,工作装置阻力稍大等的综合作用可引起启动臂举升缓慢。因此,诊断时应综合考虑。
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