起重机械液压系统高温故障的原因分析.pdf

经验交流 2 0 1 2 年 第2 期 总 第1 1 8 期 机械 研究 与应 用 起重机械液压 系统 高温 故障的原 因分析 俞乐， 崔健斌 上 海铁路装卸服务有 限公 司 南京 东分公 司， 江苏 南京2 1 0 0 0 0 摘要 起重机械液压系统高温故障产生的原因复杂多样。弄清其产生的原因， 是消除故障的关键。从“ 人、 机、 环” 三个方面对起重机械液压系统高温故障的原因进行 了分析， 以便于有针对性地采取故障消除措施。 关键词 高温故障； 设计缺陷； 操作使用因素； 环境因素 中图分类号 T I -I 2 1 文献标识码 B 文章编号 1 0 0 7 4 4 1 4 2 0 1 2 0 2 0 1 4 4 0 2 Hi g h t e m pe r a t u r e f a ilu r e a n al ys i s a bo u t t he h yd r a u l i c s ys t e m o f t he c r a ne Y U L e ．C u i J i a n b i n n g e a s t b r a n c h ， S h a n g h a i r a i l w a y h a n d l i n g s e r v i c e s C o ． ， L t d ， N a n j i n g J i a n g s u 2 1 0 0 0 0， C h i n a A b s t r a c t H i g l I t e mp e r a t u r e f a i l u r e o f t h e h y d r a u l i c s y s t e m w o u l d b e c a u s e d b y l o t s o f r e a s o n s ．I t i s c r i t i c a l t o ma k e o u t t h e r e aso n c l e a r l y f o r t h e e l i mi n a t i n g o f t h e h i g h t e mp e r a t u r e f a i l u r e o f t h e h y d r a uli c s y s t e m．T h e r e a s o n o f h i g h t e mp e r a t u r e f a i l u r e i s a n a l y z e d f r o m t h r e e asp e c t s o f t h e ma i l ， t h e ma c h i n e a n d t h e e n v i r o n me n t ，wh i c h c a n e l i mi n a t e t h e f a i l u r e mo r e e ff e c t i v e l y ． Ke y w o r d s h i g l I t e m pemt e f ail u r e ； d e s i g n fl a w s ；o p e r a t i n g f a c t o r s ； e n v i r o n m e n t a l e ff e c t s 1 前言 在正常工作状态下 ， 起重机械液压系统液压油的 温度一般 维持 在 4 O一6 O ℃ 之 间 ， 最 高不应 超过 8 0 ℃⋯。但在实际运 行过程 中， 经 常发 生油温超 高 的现象。油温超高不仅会增大液压 系统相对运动部 件 的磨损及液压系统密封件 的老化 ， 而且会加速液压 油的氧化 变质 ， 从 而影 响起 重机 械 的正 常运行 J 。 笔者对起重机械液压系统高温故障产生的原 因进行 分析 ， 以供参考。 2 液压系统高温故障产生的原因分析 起重机械液压系统高温故障的产生因素， 不外乎 “ 人 、 机 、 环” 三个方面。“ 人” 的因素 主要是指操作者 对起重机械的操作使用及维护管理不合理， 导致液压 系统高温故障的产生； “ 机” 的因素主要是指起重机 械液压系统 的设计存在不合理性或液压系统本身存 在机械故障 ， 从而导致液压系统 的高温故障的产生 ； “ 环 ” 的因素是指起重机 械在 恶劣的环境下使用 ， 由 环境 因素引发 的液压系统 的高温故障。下面分别对 起重机械液压系统高温故障的影响因素从以下三个 方面进行分析。 2 ． 1 设计不合理及 系统故障影响 “ 机” 的因素 液压 系统的不合理设计及系统本身的机械故 障 对液压 系统高温故障的影响， 概括起来主要包括以下 五个方面。 1 油箱设计不合理油箱设计不合理 ， 主要表 现在油箱容积过 小和油箱结构不合理两个方面。油 箱的主要功能是储存 液压油 ， 同时兼有散热 、 沉 淀杂 质及分离水分 的作用 J 。油箱容积 过小 ， 则其储 液 量及散热面积均较小 ， 降低了油箱的散热 能力 ， 从而 导致油温升高 ； 油箱 的结构不合理 ， 主要是指 由于 吸 油管口距 回油管口较近 ， 且 中间未设置隔板 ， 从 而使 得大部分 回油未经冷却降温直接进入吸油管 ， 进而导 致液压系统的温升故障。 2 冷却系统设计不合理冷却系统设计不合 理 ， 主要体现在独立冷却 回路流量过小及空冷器散热 能力与系统产热不相匹配两个方面。这两方 面的问 题都会导致液压系统产生 的热量不能及时有效地排 放到工作环境中， 进而导致液压系统的高温故障。冷 却 回路流量过小 的问题可 以通过更换冷却 回路液压 泵来解决。空冷器散热能力与系统产热不相匹配， 则 可以通过更换较大型号的空冷器或空冷器 的散 热风 扇来改善 。 3 液压元件选 型不合理液压 系统 中的液压 元件， 主要包括换向阀、 溢流阀和顺序阀等。这些元 件的流体力学特性必须与液压系统 的管路特 性相适 应 。如果所选择的液压元件 不合理 局部 阻力 系数 过大 ， 必然会导致液压元件在正 常工作流量下 的阻 力损失过大。这部分阻力损失的实质是部分液压泵 的机械能转化为摩擦热。这部分热量被液压油吸收 ， 将导致液压油温度升高。 4 管路设计安装不合理液压系统 的阻力最 终都将使部分液压泵机械能通过摩擦转化为热能， 并 被液压油吸收。因此 ， 液压油管路 的阻力损失越大 ， 收稿 日期 2 0 1 2 - 0 2 - 2 6 作者简介 俞乐 1 9 7 6 一 ， 男， 江苏南京人， 助理工程师， 主要从事机械设备技术管理工作。 1 4 4 机械研究与应用 2 0 1 2 年 第2 期 总 第1 1 8 期 经验交流 液压油的温升将越大。液压 回路的管径过小 、 过长以 及管路附件的过多都会导致液压 回路摩擦阻力的增 加 ， 从而导致液压系统的温度升高。 5 液压系统故障液压系统故障导致 的油温 升高 ， 通常表现在滤油器堵塞和零部件磨损。滤油器 堵塞主要是液压油中混人的磨粒、 杂质和灰尘通过滤 油器时 ， 会被吸附在滤油器 的滤芯上， 造成 阻力及能 耗 的增加 ， 引起油温升高； 零部件 的磨损主要指齿轮 泵的齿轮与泵体和侧板 、 柱塞泵与马达 的缸体和配流 盘、 缸体与柱塞以及换向阀的阀杆与阀体等密封面之 间的磨损 ， 这些元件 的磨损将会 引起其 内泄漏增加 内泄漏过程 实际上是液压泵 的部分机械能未被有 效利用 ， 而是通过节流转化为摩擦热被液压油吸收 和油温升高 。 2 ． 2 操作及维护不合理的影响“ 人” 的因素 1 油品选择不 当 液压油黏度指标不符合要 求或不 同品牌的液压油混合使用 ， 可能造成液压油黏 度指数过高或过低。液压油黏度过高， 则液压系统阻 力及功率损失增加 ， 导致油温升高 ； 液压油 的黏度过 低 ， 会造成系统 内泄量增加 ， 同样会导致油温升高。 2 油箱 内油位过低油箱内的油位过低 ， 将会 使得冷却散热系统没有足够 的流量带走液压系统运 行过程 中产生的热量 ， 进而导致油温升高。 3 压力调整不当液压系统的压力调整不当 ， 主要表现在安全 阀、 溢流 阀及顺序 阀等 的压 力调整 上 。安全阀的压力调整值过低 ， 安全阀将频繁开启， 液压泵持续运行。机械能将通过摩擦不断转变为热 能被液压油吸收； 压力调整值过高， 又会使系统内泄 漏增加， 使液压油温度升高。内控式顺序阀的调整压 力过高 远大于液压缸的工作压力 时， 顺序阀阀口 将存在较大节流损失 ， 同样会导致油温升高。 4 液压系统中混入空气在液压油的添加 、 更 换及系统运行过程 中， 液压油中可能会混入空气。混 入液压油 中的空气在低压区会形成气泡； 气泡随油进 入高压区后 ， 会被高压油压缩 、 击碎 ， 并放 出大量 的 热 J 。这些热量被液压油吸收 ， 进而导致油温升高。 2 ． 3 环境因素的影响“ 环” 的因素 1 环境污染环境污染对起重机械液压系统 高温故障的影响 ， 主要体现为空气 中的灰尘、 杂质及 污物对液压系统的污染和对冷却系统 散热效率 的影 响。在起重机械的工作过程中， 液压油中易混人空气 中的灰尘及杂质。受污染的液压油进入液压泵、 马达 和阀的配合间隙中， 会划伤和破坏配合表面的精度及 粗糙度， 导致泄露增加及油温升高。同时， 空气 中的 灰尘及杂质会附着在空冷器的换热面上， 增大空冷器 的换热热阻， 降低冷却系统的散热效率， 进而导致油 温升高。 2 环境温度过高起重机械在温度过高的环 境下长时间处于超负荷工作状态 ， 一方面系统产热量 将大幅度增加 ， 另一方面液压油冷却系统的散热条件 将恶化。这两方 面的作用均可能导致液压系统的高 温故障。 3 结语 起重机械液压系统高温故障产生的原 因复杂多 样 ， 有时是由单一因素造成的 ， 有时是由多种 因素的 共同作用造成的。在起重机械 的实际运行 中， 必须针 对具体情况进行具体分析， 才能找出其高温故障产生 的原因 。 参考文献 [ 1 ] 刘玉景． 液压油温度过高的原因分析[ J ] ． 建筑机械， 2 0 0 4 9 96 9 7． [ 2 ] 郭永胜． 浅析工程机械液压系统高温的成因[ J ] ． 四川兵工学 报 ， 2 0 0 6 4 1 9 - 2 1 ． [ 3 ] 袁健． 起货机液压系统油温过高故障分析[ J ] ． 世界海运， 2 0 0 6 6 2 1 - 2 3 ． [ 4 ] 于永堂． 3 3 0 B L 型挖掘机液压油高温故障的排出[ J ] ． 工程机械 与维修 ， 2 0 0 5 9 1 6 0 ． [ 5 ] 卢勇水． 液压挖掘机液压油高温故障分析[ J ] ． 机械工程师， 2 0 1 1 2 1 5 3 1 5 4 ． 船舶工业“ 十二五“ 发展规划 发布 2 0 1 2年 2月 9日， 工业和信息化部正式发布了 船舶工业” 十二五” 发展规划 。 规划 提出“ 十二五” 时期我国船舶工业的发展目标 到2 0 1 5 年， 产业体系更为完善， 产业结构更趋合理， 创新能力和产业综合素质显著提升 ， 国际造船 市场份额稳居世界前列， 成为世界造船强 国。同时， 确立 了” 十 二五” 期 间船舶工业发展的指导思想和基本原则、 主要任务、 重点领域发展导向、 政策措施等 。业 内专家认为 ， 在 当前船舶市场低迷的情况下， 规划出台非常及时， 对船舶工业发展具有极其重要的指导意义。 本刊辑 1 45