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波蘭K-408型挖掘機液壓系統的故障及排除方法

2019-12-16 11:51:17   來源:挖掘機維修
  1.36 波蘭K-408型挖掘機液壓系統的故障及排除方法

  K-408型液壓挖掘機是從波蘭引進的。該機液壓系統常出現漏油、油溫偏高、動臂帶載提升緩慢、無法裝車等故障,致使挖掘機工作效率下降、完好率和利用率降低:有的雖經調整修復,終因進口備件缺乏,給修復工作帶來不少困難。

  1.36.1液壓系統簡介

  該機采用定量雙泵雙回路串并聯液壓系統(圖1-54),系統由兩個獨立的回路組成。
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  第一回路:后泵一四聯方向閥(右側)一動臂油缸、鏟斗油缸、右行走馬達、三聯方向閥(合流)。

  第二回路:前泵一三聯方向閥(左側)一斗桿油缸、回轉馬達、左行走馬達。

  液壓泵采用雙聯齒輪泵,行走和回轉采用齒輪馬達驅動,動臂采用單液壓缸支撐。聯泵分兩路向操作閥組并聯供油,斗桿缸與回轉馬達可雙泵合流供油,以提高作業速度。為防止動臂下降時的慣性沖擊,保持動作平穩,在動臂缸回路中設有單向節流閥(或稱限速閥或制動閥)。為了防止工作時系統過載造成危害,在動臂、斗桿、鏟頭、回轉及行走油路中均裝設了過載閥,以限定最高過載壓力。

  液壓系統各部工作壓力分別為:雙聯齒輪泵的后泵為14MPa (即系統工作壓力)前泵為10.5MPa:動臂油缸、鏟斗油缸均為14MPa:斗桿油缸和左右行走馬達為10.5MPa:回轉馬達為8.5MPa

  雙聯齒輪泵的工作壓力由操作閥11、12處的總安全閥分別調定。回轉馬達的工作壓力由其油路中的選擇閥14調定。兩行走馬達的工作壓力由其油路中的選擇閥8調定。

  1.36.2 故障現象及原因分析

  1,動臂帶載提升緩慢或不能提升

  這是該機液壓系統最普遍、最嚴重的故障。大部分挖掘機在開始工作約半小時后就出現此故障,致使工作效率急劇下降,甚至無法進行裝車作業,液壓泵及動臂缸油溫急劇升高。

  由于動臂油缸位于第一回路中,受后泵及四聯方向閥控制,因此可從下述三點查找故障原因:

  (1)測量后泵的工作壓力。若壓力偏低,則可先進行調整,如果壓力調不出,則說明是液壓泵磨損嚴重,需修理或更換。

  (2)檢查操作閥11中動臂油缸控制閥和系統總安全閥的磨損情況。滑閥心與座孔的正常配合間隙應為0.008-0.024mm ,維修標準為0.03mm ,使用的限度為0.06mm。若間隙超過標準,則應修理或更換。系統總安全閥閥心磨損嚴重或損壞時也應更換。

  (3)檢查動臂油缸的油溫情況。若密封膠圈損壞時,應更換新件;若活塞及缸筒內壁磨損嚴重或拉傷時應修復。

  對某臺挖掘機進行修復。該機已工作2000臺時,在工作1000臺時后修過一次液壓泵,修復情況如下:

  (1)操作閥的磨損并不大,閥心與座孔配合間隙僅0.02-0.03mm ,在規定使用范圍之內。

  (2)系統總安全閥的先導閥心磨損嚴重,有1個損壞。

  (3)動臂油缸膠圈嚴重老化、損壞,失去密封作用,內漏嚴重。

  (4)液壓泵磨損嚴重。該機所用的液壓泵為固定軸向間隙的齒輪泵,即側板磨損后間隙不能自動補償,其結構類似于國產的CBG型齒輪泵,帶有二次密封結構,兩端的密封側板用鋁合金制成。齒輪的軸向間際達0.15~0.20mm,而維修標準僅為0.06~0.10mm:二次密封環與主動齒輪軸頸的配合間隙也達0.10-0.20mm :側板和泵體在壓油腔方向螺孔處嚴重沖傷,沖傷區寬約5mm深約0.10mm。這3個原因使泵的工作壓力及容積效率顯著下降。另外,由于液壓油溫度高使其粘度大幅度下降,也使泵的容積效率降低、流量下降。據修復前在機上實測,出現故障時泵的工作壓力僅4-6MPa,明顯低于系統的額定工作壓力。

  可見,造成動臂帶載提升緩慢的主要原因是:

  (1)液壓泵磨損嚴重及液壓油溫度過高。而二者又相互影響,如挖掘機運轉初期,泵磨損主要是由于泵的密封側板材質不合理引起的,液壓油溫度高主要是由于冷卻散熱不良引起的。經過一段時間使用后,油液溫度高則使泵磨損加劇,而泵進一步磨損又造成自身內漏增加,其節流發熱又使溫度繼續升高,如此反復作用而造成惡性循環,并使液壓元件磨損加快,密封件加速老化、損壞而喪失密封能力,液壓油加速變質、壽命縮短等,最后導致故障。

  (2)動臂支承方式和液壓系統合流方式設計不合理。目前同類機型上動臂大多采用雙液壓缸支撐,液壓系統的合流方式一般中小型機均以動臂缸和斗桿缸合流為主,這樣可以提高生產率,而且在動臂提升時液壓系統為雙泵合流供油,使動臂提升速度加快,液壓負荷減輕。而該機動臂采用單液壓缸支撐、斗桿缸和回轉馬達合流方式,這樣在動臂提升時只能單泵供油,操作者為了爭取時間,勢必經常將操縱桿扳至最大位置,即主液壓泵經常在大負荷 (高壓、大流量)情況下工作,長此下去就造成泵的加速磨損,最后也導致此故障。因果分析見圖1-55
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  2,液壓系統溫度高

  挖掘機開始工作約半小時后出現故障(1),根據實驗,液壓油的溫度一般在35-60℃范圍內最為合適,最高不應超過50℃。在正常油溫下,液壓油各方面的性能良好,而油溫過低或過高都將使其性能顯著下降。油溫過高,會使油液粘度降低,油膜易被破壞潤滑性能變差,液壓件加速磨損:由于粘度低,泄漏亦增加,液壓件工作效率也隨之降低:油溫過高還會加速液壓油變質、橡膠密封件老化。故障原因查找方法如下

  (1)分析液壓泵的發熱情況。該機液壓泵磨損嚴重,而使其軸向間隙增大,導致泵工作時有嚴重內漏,實際上變成了節流發熱,發熱量為多少與泵工作壓力成正比。

  (2)分析操作閥發熱情況。由上述知,滑閥心與座孔間隙并不大,主要是系統安全閥磨損嚴重而引起的溢流損失發熱,這一發熱量在系統總發熱量中占的比重較大。

  (3)分析執行元件發熱情況。幾個油缸的密封圈均老化損壞,使油缸內漏嚴重,這一內漏的能量損失也轉化為熱量而使系統溫度升高。

  (4)分析液壓油冷卻散熱情況。該機液壓系統除靠液壓油箱自然冷卻外,還安裝了1個風冷散熱器進行強制冷卻,散熱器的平面尺寸較小而厚度較厚,安裝于平臺右后側,外有走廊板覆蓋,無強制風冷卻散熱,冷卻效果極差。

  (5)不合理的使用造成液壓油溫度升高。如在挖運土方時,配用的自卸汽車噸位過大而使挖掘機經常在接近最大作業尺寸范圍條件下工作,造成負荷過大而發熱:或連續超負荷工作時間太長等。

  綜合上述分析可以得出引起該機液壓油溫度高的主要原因是:液壓系統設計不合理,使冷卻散熱能力嚴重不足:液壓元件磨損嚴重,內漏節流發熱較多;橡膠密封件老化損壞造成內漏發熱;溢流閥磨損或損壞而引起節流發熱。此故障的因果分析如圖1-56所示。
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  3,外部漏油

  這批挖掘機幾乎都出現了嚴重的外漏,外漏的部位有動臂、斗桿、鏟斗缸的缸頭:兩組操作閥的所有閥桿處:管接頭(主要是操作閥處的接頭) ;中央回轉接頭處以及行走制動器液壓缸。根據幾臺挖掘機的修復情況分析,外漏的直接原因是橡膠密封件老化損壞和管接頭損壞,而橡膠密封件的老化損壞與油溫過高有著直接的關系。

  造成這批進口挖掘機液壓系統故障的主要原因是:

  工作裝置(特別是動臂支撐方式)液壓系統(冷卻散熱、合流方式)設計、液壓元件選用不合理,液壓泵制造質量差以及使用不合理。其中最關鍵的原因是液壓泵磨損嚴重和冷卻散熱能力嚴重不足。

  1.36.3 排除方法

  1.修復

  (1)液壓泵根據情況本 應更換已磨損的側板和密封環,但由于進口備件不易解決,只能進行加工修復。我們修復時對側板和泵體用內圓磨床磨削,對二次密封環用青銅重新加工新件。修復后的一臺挖掘機工作了1000臺時以上,雖性能比新機略有下降,但這樣修復后可用。

  (2)溢流閥主要是對先導閥進行修復。先導閥心可用原機隨機備件更換,用完后,可用45號鋼加工后進行高頻淬火,或用T7,T8等材料加工。在工地現場修復時,也可用舊氣門桿加工后淬火。裝配時應用研磨膏在閥上進行手工研磨,以使閣心與座孔配合嚴密。

  (3)液壓油散熱器將安裝位置移于發動機水箱緊前端,改自然冷卻為強制冷卻,這樣會顯著增加其冷卻能力,是消除高溫的關鍵措施。

  (4)密封件選用國產件更換全部老化損壞的密封圈,隨著高溫故障的解決,其壽命會相應延長。

  2.國產化改造

  : 鑒于目前國產同類機型整機及其配套件的技術水平和質量都不低于原機,價格卻遠低于進口件,并考慮到方便日后的維修和備件供應,可通過對關鍵件(如液壓泵、液壓油散熱器、操作閥等)選用國產件代用的方法對原機進行國產化技術改造,甚至對發動機已損壞的機械也可在液壓系統改造時將發動機一并改為國產機型。

  除修復和改造方法外,還要做好使用與維護方面的工作,即合理選用液壓油,保持液壓系統和液壓油的清潔,加強日常檢查和維護等。

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