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缪勤芬
(武汉冶金科技大学)
周 晓
(武钢矿渣厂) 1 前 言 H55液压挖掘机系使用德国西马克技术及液压元件,由杭重生产制造。由于该机采用了全液压传动及控制,整机运行快捷、灵活、挖掘效率高(每铲挖掘2.5m3)。该车配置220马力柴油发动机1台,油源配置两台A7VTO200型恒功率变量油泵,最高工作压力30MPa,最大流量564L/min(可双泵合流,给斗杆缸、动臂缸、最大速度回转提供油源)。
武钢矿渣厂由两台H55液压挖掘机承担炼铁厂5号高炉南北渣坑的部分清渣任务。两台H55挖掘机进场实际工作近两年(单机工作总时间在1500h以内),其故障率逐渐增高,甚至整车有时不能运行,经常工作半小时后,就停下检修。其主要故障是:
(1)挖掘机液压系统温度上升快。在运行1500h后,工作30min,环境温度35℃情况下,经远红外线测温仪测量整机主要部件温度见表1。 表1 主要部件及其温度部
件发动
机液压
油泵阀
块管
道动臂
油缸行走油
马达回转油
马达散热
器油
箱温度,℃92132122118119126121119116
(2)整机速度减缓(如行走、回转、动臂、斗杆、挖掘等),甚至有些部件有时无动作,基本不能工作;
(3)油缸及管接头油封、密封损坏严重;
(4)油管和接头经常爆裂;
(5)油泵损坏严重。
2 故障分析 (1)挖掘机工作现场环境恶劣,高炉渣温度高(最高达900℃),渣块大(最大达1m3),如在环境温度35℃时,工作现场温度有时高达100℃左右。有时带明火的炉渣还将挖掘机底部胶管、电缆等烧坏(亦常发生火灾)。另外,挖掘机工作现场颗粒粉尘、高温水蒸气密布,对挖掘机液压系统及液压元件损害极大。
(2)H55液压挖掘机系德国西马克技术,设计中考虑的挖掘机工作环境温度较低(25℃左右),系用于挖掘碎石及软质土石,且属间断工作制度。故原设计液压系统散热设置较简单;如油箱容量较小(400L);散热冷却器容量小,散热面积小(26m2);使用散热器为板翅式风冷型,这种散热器通道易受油中胶状物阻塞,效果较差。另外,散热器安装于发动机顶部(发动机本身温度较高,环境温度35℃时,发动机温度为92℃)。故液压系统几乎不能通过冷却器散热,故冷却效果极差,这是系统发热的主要原因。
(3)挖掘机液压系统油液的工作温度一般在50～80℃最为适宜。油温升高对液压系统产生诸多不良影响。如油温升高,油液粘度下降,油液润滑膜变薄,液压元件增加了机械磨损,液压系统主要部件(如泵、马达、缸、阀)泄漏增大。这类泄漏在挖掘负载工况时,属高压泄漏,故功耗大,发热严重加剧,从而使系统油液更易引起发热。从而产生恶性循环。元件各部分密封老化变质,丧失密封性能等,这些是使油缸、管接头油封密封失效系统发热的又一原因。
(4)H55液压挖掘机油源使用的是两台A7VTO200恒功率变量柱塞泵。该泵具有功率大、使用压力高、抗污染能力强、结构紧凑、变量方式灵活等特点。为了解油泵的损坏情况,首先对油泵作容积效率试验,当油泵加载至20MPa压力时(油液温度在50℃),测量计算出其容积效率(ηv)为0.78。将油泵解体检测,发现油泵旋转刚体配流面、缸体柱塞孔均已磨损,缸体柱塞孔与柱塞配合间隙个别最大达0.08mm(应为不大于0.02mm),泵内零部件有明显的发黑颜色,这是系统油温过高所致,是油泵磨损的主要原因。
综上所述,H55挖掘机的故障主要原因是液压系统发热,由于系统发热而引起挖掘机液压元件损坏,使挖掘机不能正常工作。 3 改造措施 (1)扩大油箱容积,由原来的400L扩大至1200L;增大了油箱的储油量及散热面积;
(2)改变原散热器安装位置(原散热器安装在发动机顶部),重新设计冷却器通风道,以确保足够的冷却风量;
(3)增加散热器两台(散热器由原来散热面积26m2扩大至52m2);
(4)改变液压系统的散热回路油路联接形式。原散热器与一单向阀并联安装于回油油路上(见图1)。若散热器油路液阻增大,当液阻稍大于单向阀开启压力时,则回油未经散热器就通过单向阀直接回油箱了。改变液压系统的散热回油油路,将新增加的两台散热器与原散热器串联安装(见图2)。则液压系统回油全部通过并联两级散热后回油箱,这样保证了液压系统回油的散热效果。 
图1 原散热器与一单向阀并联安装示意图
1.阀块 2.3.散热器 4.单向阀 5.油箱 
图2 新增两台散热器与原散热器串联安装示意图
1.阀块 2.3.4.5.散热器 6.油箱 4 结束语 H55液压挖掘机经过改造后,在原现场使用工况良好,液压系统油温控制在80℃以内,克服了液压系统发热引起的液压元件及管道的损坏,提高了挖掘机的工作效率,降低了故障率,效果理想,得到使用单位好评。
通过对H55液压挖掘机改造,得到如下启示:其一,引进技术设备必须同我国的实际使用情况结合,做到用其所长,避其所短。其二,液压挖掘机的液压系统发热对挖掘机液压元件及系统危害是极大的,可导致整机的损坏,必须引起足够的重视。 缪勤芬,女,工程师 |
