ZL50装载机液压系统故障分析Word文档下载推荐.docx

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摘要液压技术在装载机中应用日益完善，但用户对系统的可靠性要求也越来越高，为了保证装载机对液压系统各项技术指标和工作性能的要求，特别是对液压系统的保养和维修，必须对液压系统进行全面地分析，并掌握测试液压元件和系统的方法，进一步提高可维性和效率。

关键词：

装载机　液压系统　保养和维修

前言

液压技术在装载机中应用日益完善，但用户对系统的可靠性要求也越来越高，为了保证装载机对液压系统各项技术指标和工作性能的要求，特别是对液压系统的保养和维修，必须对液压系统进行全面地分析，并掌握测试液压元件和系统的方法，进一步提高可维性和效率。

本文从装载机变速液压系统常见故障的判断,对装载机液压系统故障进行了全面的分析,并指出了处理方法。

详细阐述了ZL50装载机变速器操纵液压系统故障分析、液压系统油温过高的故障原因分析、机液压系统发热的原因分析、装载机工作装置液压系统故障分析、装载机液压制动系统故障分析、ZL50型装载机液压转向系统故障诊断分析、装载机液压系统保养和维修的探讨、装载机液压系统的泄露及防治、维修操作说明及注意事项。

一、ZL50装载机变速器操纵液压系统故障分析

ZL50装载机变速器操纵阀主要由压力阀、弹簧蓄能器、换向阀和制动脱挡阀组成。

ZL50装载机采用液压与液力机械传动，具有变速平稳、传动比大、作业效率高和无级变速等特点，应用十分广泛。

其变速器采用行星齿轮式动力换挡变速器，换挡操作系统为液压式。

在使用中有时出现换挡冲击故障，即换挡后装载机不能平缓起步，而是出现短暂的动力传递中断而后猛然结合使整机出现荷载冲击现象。

液力传动方式涉及到液力传动与机械传动的耦合，故障原因的分析比较困难。

本文在分析该变速器操纵系统工作原理的基础上，提出了故障的分析与判断方法，在实际应用中解决了许多同类故障。

1、故障分析 

ZL50装载机变速器的变速操作液压系统如图1所示。

变速操纵阀主要由主压力阀、弹簧蓄能器、换向阀和制动脱挡阀组成。

主压力阀的作用是保证变速器操纵阀的适当油压（1.1-1.5MPa）把压力油一方面通向变速操纵阀，另一方面通向液力变矩器，当油压过高时还可起安全保护作用。

换向阀用于控制2个制动器和1个离合器的工作，从而根据使用需要变换不同的挡位。

制动脱挡阀用于制动时使变速器自动脱挡，从而增强制动效果并减少动力消耗。

保证装载机平稳换挡的关键零件是弹簧蓄能器和主压力阀。

其工作原理：

蓄能器端部的活塞装在活塞缸内，右端（图中为下方）顶在弹簧上，大小弹簧右端分别顶在主压力阀和壳体的凸台上。

活塞左端与端部的螺塞间形成油室A，并通过油道与换向阀的连通油道相通。

在这段油道上装有单向阀和节流孔。

换挡时油路的液压流入换挡离合器的油缸，从而使油路中油压降低，蓄能器油室A的油室经单向阀补充油液，使制动器或离合器迅速结合。

同时由于油室A的油流出，在主压力阀控制油道（a-b）的作用下，阀杆左移使系统的油压下降，当主、从动盘贴紧时，油缸停止移动，油压上升，一部分油液经节流孔流向油室A，油室A的压力逐渐升高，推动活塞右移，压缩弹簧，主压力阀的阀杆右移，这样系统的油压便逐渐升高，使主、从动部件结合平稳，实现平稳可换挡。

单向阀的作用在于及时向换挡制动器或离合器的油缸补油，使换挡迅速。

同时在补油后，使主压力阀的阀杆左移，降低换挡开始时系统的压力。

节流孔的作用在于换挡后使系统的压力逐渐地上升，从而换挡制动器或离合器的主、从动摩擦片逐渐压紧，使换挡柔和无冲击。

从以上换挡时变速操纵阀的动作过程分析可以看出，实现平稳换挡需要弹簧蓄能器与主压力阀的配合，使油压在换挡后逐渐上升。

假如没有弹簧蓄能器及油道上的单向阀和节流孔，也能换挡，但换挡过程由于没有系统油压的先降后升，必然是有冲击的。

在实践使用中，如果出现换挡冲击，应先检查位于油室A的端间的阀体上的单向阀的节流孔有无堵塞。

可以用压缩空气或细铜丝疏通。

另外，由于只有弹簧蓄能器的活塞和主压力阀的阀杆的移动才能实现系统油压的变化，因此也需要检查活塞和阀杆有无卡死现象。

根据实践经验，如果油路系统没有按照规定时间清洗，油液杂质过多，容易导致节流孔的堵塞和活塞的卡死。

这是导致换挡冲击的常见原因。

2、注意事项

为保证装载机变速性能完好可，在使用中需注意以下事项。

1）变速器油液的清洁程度对变速器操纵阀的性能有一定影响，因此必须按照规定的周期更换液压油，清洗油底壳。

2）主压力阀在机械出厂时已经调试好，注意不要破坏其平衡性。

如果更换了零件，必须仔细重新调压

二、液压系统油温过高的故障原因分析

液压系统的温升发热和污染一样也是一种综合故障和表现形式。

我院的四台ZL50装载机，在用于支援地方建设中，每到炎热的夏天，液压系统的油温就会升高到80-100oC，工作一直不正常，作业逐渐无力，且不能连续作业，严重影响了生产效率，笔者在分析故障原因的基础上，先后对四台ZL50装载机和液压系统进行了技术改造，取得了良好的效果。

1、液压系统油温过高的原因分析

液压系统的油温过高，其原因很多，有设计方面的，也有加工制造和使用方面的，具体如下：

（1）液压系统设计不全理，造成先天性不足。

ZL50装载机液压系统中未安装液压油冷却装置，系统散热仅靠液压油箱和管路来完成，且油箱容积较小，散热面积不大，而管路散热又十分有限，如果环境温度较高，则很难降低系统温度。

（2）工作环境过高。

工程机械液压系统最佳工作油温为35-55oC，允许最大工作温度是65-70oC。

而在炎热的夏天，工程机械在停机状态，系统温度就已接近40oC，当开始工作时，油温很见风使舵超过设计指标。

油温高，使系统油液粘度下降，破坏了液压元件运动副间的油彩膜，致使金属直接接触，机械运转噪声将不断增大，同时增加磨损，导致液压元件出现其它故障和增大泄漏，从而又进一步使系统升温，形成恶性循环。

2、排除高温故障措施

为了使ZL50装载机适应于夏季高温环境条件下作业睚不影响主机系统帮派有性能的前提下，可在液压系统中增设一个冷却器，从而加大冷却系统的散热面积。

冷却器一般安装在液压系统的总回油管或溢流阀的回油管路中，特别是后者，油液在这些地主发热量最大。

笔者对ZL50装载机油路系统进行技术履行时，就将冷却器安装在溢流阀的回油管路中，如图1所示。

新增冷却器的容量，通过系统热平衡计算确定。

2.1系统发热量计算

根据现场油液的升温善，采用测量法，可按下求出系统的发热量。

P1=VCpΔt／1000T

式中P1-----发热功率，KWV----原油箱的效加热时间，现场测试取T=1h

Δt----油液升温，取Δt=50oCCp----油液的比热容、密度之积，取Cp=0.47Wh/L·

oC

考虑到油箱和其它液压元件的散热作用，应将上述计算结果再减去23%的修正值，帮液压系统总发热量为P1=8.6KW。

2.2热平衡计算

该液压系统工作油液的设计温度为60-70oC。

若从增大冷却器散热能力、降低系统工作油温也发，使系统的发热量全部由冷却器进行散热，则冷却器的散热面积可按下式计算。

A=P2/kΔtm

（2）

式中P2----冷却器的散热功率，根据热平衡的原理，总散热量应等玩于总发热量，故P2=P1k----冷却器的传热系数，取下限值：

k=35W/m2oKΔtm----油和空气之间的平均温度差

Δtm=t2+t1/2-t2'

+t1'

式中t1----冷却器液压油入口温度，取t1=（273+75）oK

t2----冷却器液压油出口温度，取t2=（273+55）oK

t1'

-----冷却介质入口温度，取t1'

=（273+35）oK

t2'

-----冷却介质出口温度，取t2'

=（273+35）oK故得Δtm=35oC

将P2、K、Δtm值代入

（2）式，则所需总散热面操作A=9.8m2。

根据实际测量，该机原油箱有效散热面积约为2.2m2，甩以需新增加7.6m2和散热面积。

就足以满足系统的工作要求。

新增加冷却器选型为：

FLQ0.65×

0.46-2×

（7.2/0.8）×

16Ⅲβ。

2.3冷却器风扇驱动功率的计算

选用轴流式风扇。

风扇的风量应根据新增冷却器械的散热量赤计算，风扇的风量为：

Qa=P3/3600ρCpΔt

　式中Qa----风扇的风量，m3/s

P3----冷却器散热量，按散热面积等值分配，新增冷却器的散热量：

P3=7KW

Cp----空气的空夺比热容，取Cp=0.28Wh/KgoCρ----空气密度,取ρ=1.29kg/m3

Δt----散热温差,取Δt=10oC故Qa=0.54m3/s

风扇驱动功率表达式为:

P4=Δpa·

Qa/1000η

式中P4----风扇的驱动功率,kW

Δpa----自由排风时的风压,一般可致Δpa=100-1000Pa,本文选取Δpa=500Pa

η----轴流式风扇的效率,取η=0.4故P4=0.7kW

3结论

按照上述排除高温故障的措施,先后对四台ZL50装载机液压油路进行了技术改造,经施工中实际应用,均能保持系统的油温在70oC以下,能连续正常工作,故障外理效果较好。

三、机液压系统发热的原因分析

装载机液压系统油液发热，会造成操作不灵活、动臂自动下降、铲斗举升和翻转困难，以及工作压力降低等故障。

1、原因分析

（1）工作环境温度高

在炎热夏季连续工作，加之冷却效果差或散热不良，造成机器发热量大于散热量，使油温过高。

（2）长时间超负荷工作

装载机连续长时间在高压大功率下工作，溢流阀频繁开启，液压系统中油路和元件因长时间高压卸荷而使油液升温。

（3）液压泵发热

液压泵是产生热量的主要元件。

液压泵转速高，排油压力高，工作环境恶劣，油液污染、油液选用不合规定或油液过少，都可造成泵损、泄漏。

泵内泄漏可使其功率损失增大，磨损严重。

油液中侵入空气后易于压缩，可造成泵干磨。

液压泵内长时间的泄漏、干磨或压缩厉害，必然发热，引起油液升温，造成系统发热。

2、故障实例

曾有一台装载机，在作业时出现铲土无力及操作不灵的现象。

用手摸高压油管感到发烫，初步认定是液压系统发热所致。

检查了液压泵，发现泵壳发烫，有噪声；

检查液压油时，发现油液变质。

分析认为，液压泵因油液污染而导致发热的可能性大，因而更换了液压油。

更换时，先清洗了油管、油箱和过滤器；

给系统加注了一定量的油液，循环操作几次后将清洗的油液排出；

最后加入新液压油。

这样处理后，发热现象还没有得到根除，后又考虑到可能因油液污染造成液压泵磨损和内泄大而发热，遂即又更换了液压泵（原液压泵解体后，发现磨损严重、配合间隙大）。

试机表明，液压系统温度恢复了正常

四、装载机工作装置液压系统故障分析

（一）动臂举升缓慢，无力或无动作

zl50型装载机工作装置液压系统的调定压力为15.7mpa，动臂提升时间小于8.5s，铲斗前倾时间小于2.28s。

造成动臂动作缓慢的主要原因是工作油压偏低。

在测压点接表，系统憋压，可直接测出其实际工作压力。

如果系统压力偏低，应主要从以下几个方面分析：

（1）总安全阀的调定压力偏低如果总压力阀的调定压力偏低，正确的调整方法是在分配阀测压点外接压力表，使发动机转速在1800r/min左右，铲斗阀杆处于中位，动臂缸升至极限，使系统憋压。

此时调整总安全阀的调整螺钉，当压力表显示为15.7mpa时，调压完毕。

（2）分配阀有内漏分配阀内泄漏主要原因有：

总安全阀的主阀芯被卡死，阀杆与阀体的配合间隙太大，调压弹簧损坏，阀内密封件损坏或阀体有砂眼等。

拆检总安全阀的锥阀是否被卡住并清洗：

检查阀杆和阀体的配合间隙，正常的配合间隙应在0.005~0.012mm之间，覆盖间隙超差，应镀铬配磨；

检查压力弹簧，看阀内密封件是否有损坏；

检查阀体是否有砂眼等铸造缺陷。

（3）动臂液压缸活塞密封环损坏造成内漏当动臂缸活塞收到底后，拆下无杆腔油管，使动臂缸有杆腔继续充油。

若无杆腔油口有大量工作油泄出，则说明活塞密封环已损坏，应立即更换（正常泄漏量<

30ml/min）。

（4）齿轮泵内部磨损严重，造成内漏分别拆检齿轮泵端面间隙，齿轮啮合间隙，齿轮与泵体的径向间隙及齿轮泵内部密封件是否正常。

液压油内有杂质，是造成齿轮泵侧板研损的主要原因。

（5）工作装置系统的液压油粘度适宜粘度为（20~40）*10-6m2/s。

粘度太大直接影响齿轮泵工作效率和泵、阀的内部润滑，使动臂的动作迟缓。

吸油管路和滤油器堵塞，同样会使系统压力下降，造成动臂举升缓慢、无力。

2、铲斗翻转无力或无动作

（1）如果总安全阀调定压力偏低、分配阀有内泄或齿轮泵内部磨损严重，那麽动臂和铲斗都存在动作迟缓等情况，应检查各部件，并分析产生故障的原因。

排除故障时，可参考动臂故障的

（1）~（5）条排除方法。

（2）如果动臂工作情况正常，只有铲斗工作时存在异常情况，那么应检翻斗缸的两个过载阀的调定压力是否正常（翻斗缸无杆腔过载阀的调定压力是17.5mpa，有杆腔过载阀的调定压力是10mpa）。

正确的检测方法是：

在测压点接表，将翻斗操纵阀杆置于中位，使动臂举升或下降，当连杆过死点时，翻斗缸的有杆腔或无杆腔建立压力。

翻斗缸的活塞产生动作时压力表显示的压力即是过载阀的调定压力（过载阀的调定压力出厂时已调好）。

如果过载阀显示的压力偏低，用户应按下述（3）、（4）条找原因。

（3）翻斗缸过载阀的主阀芯有可能被杂质卡死，造成过载阀处于开启状态，应检查并清洗。

同时应检查密封件、弹簧是否损坏，检查阀杆与阀体配合间隙是否正常（正常的配合间隙为0.005~0.012mm）。

（4）翻斗缸活塞的密封环可能损坏，检查时可参考动臂缸活塞密封的检查方法。

用户在使用装载机时，应首先掌握其工作原理和结构特点。

这样，保养和维修就得心应手了。

五、装载机液压制动系统故障分析

1、全液压制动系统的组成及工作原理

在一般行走机械中，全液压转向系统往往与工作装置液压系统共用一个泵源，组成单泵（或双泵）双回路系统。

由于具有系统简单、工作可靠的优点，因此在中小吨位叉车上得到广泛应用。

全液压制动系统由液压制动阀、轮边制动器和蓄能器等组成，其中液压制动阀和蓄能器分别串接和并接在常见的单泵（或双泵）双回路液压系统的转向系统回路中，共同组成全液压动力转向及制动系统（见图1）。

转向泵出油经多路换向阀（用于工作液压系统）中的单稳分流阀稳定输出一恒定流量，分别通往制动阀和蓄能器。

当液压制动阀未动作时（未实施制动，图示位置），恒定油流进人全液压转向器或供转向，或无载回油箱。

当踏下制动踏板时，制动阀则可向制动轮缸提供油液以实施制动（同时向蓄能器充压）。

该系统还能在转向的同时实施制动，并且具有紧急制动的功能。

2、制动阀的结构及工作原理

制动阀是液压制动系统的核心元件，结构如图2所示。

该阀共有5个控制油口（P、N、Br、T、PA），分别接转向泵、转向器、制动轮缸、油箱和蓄能器，主要由推杆13、推杆活塞10、弹簧8、滑阀7、回位弹簧6、反馈活塞5、闭合阀杆3和单向球阀12等零件组成，有以下四种工作状态。

（1）未制动状态（自由状态）

此时各零件所处位置为图2状态，P口与N口接通而与E腔断开，转向泵输出的恒定油流经P、N日通往全液压转向器（或供转向，或无载四油箱），制动轮缸内油液经Br口、F腔、E腔、滑阀7和推杆活塞10内小孔出T口回油箱，制动器脱开。

此时PA口由于球阀12的单向作用与F腔断开。

（2）制动状态

当踏下制动踏板时，推杆13、推动活塞10左移，同时弹簧8推动滑阀7和反馈活塞5左移，先关闭E腔与T口之间的通道，之后，打开E腔与P口之间的通道，此时虽然P口通过E腔，F腔与Br口接通，但同时又与N口相通，因而P口基本无压。

当滑阀7进一步左移，逐渐关闭PN之间的通道，P口压力增加，Br口和制动轮缸压力也随之增加，制动开始；

此压力同时作用在反馈活塞左侧产生一个向右的推力，与弹簧8的压缩力平衡，这样，Br日制动压力（二次压力）的升高就与推杆13的行程呈线性比例关系，同时制动压力通过阀内相关零件及杆件传到操作者脚上，使操作者能感受到制动力的大小。

推杆活塞上装有限位螺母11，在制动过程中，当其顶到阀体挡板时，推杆停止移动，Br压力达到最高，也就是说，通过调整螺母位置，可限定制动压力最高值。

当踏板释放后，滑阀7在反馈活塞压力和四位弹簧力的作用下，返回到初始位置。

（3）紧急制动状态

当液压泵损坏或发动机熄火时，由于P口无压力，因而无法实施正常制动，该系统具有紧急制动功能，其原理如下：

紧急制动动力源由蓄能器提供。

该蓄能器为弹簧式（原理见图1），内装有安全阀和低压报警压力开关，两外接油口一个接液压泵，一个接制动阎民口。

当系统实施转向或正常制动时，液压泵通过单向阀的蓄能器充压，安全阀的作用是限定最高蓄能压力，低压报警开关的作用是在蓄能器未蓄压时，接通报警蜂鸣器或指示灯，向操作者报警。

此时踩下制动踏板，制动阀内滑阀7、反馈活塞5和闭合阀杆3将连成一体向左移动，闭合阀杆将顶开单向球阀12，使蓄能器油口P。

与Br口相通，蓄能器内压力油将直接作用在制动轮缸内实施紧急制动。

松开踏板，滑阀7、反馈活塞5和闭合阀杆3同时向右移动，球阀12落人阀座，断开PA口与Br日通道。

之后闭合阀杆3口到原始位置，反馈活塞5连同滑阀7进一步右移，打开E—T之间的通道，制动轮缸内油液经制动间内Br口，F腔、E腔、T口回油箱。

（4）转向的同时实施制动状态

当转动方向盘（实施转向）而未踩下踏板实施制动时，P口油压虽然上升（此压力取决于转向负荷），但由于P-E通道闭合，同时E—T通道接通，Br口无压，处于非制动状态。

若此时踩下制动踏板，由于滑阀7左移，使E—T通道关闭而P—E通道接通，泵口部分压力油进人制动轮缸，即在转向的同时仍可实施制动。

3、全液压制动系统的特点

从上述分析可以看出该系统具有以下几个主要特点：

（1）转向及制动系统共用一个液压油源，既可单独操作，必要时还可联合操作，并且互不干涉。

（2）与常规全液压制动系统相比，除具有其主要优点外，组成元件更少（无须充压阀），系统更简单。

（3）踏板连接方式与制动总泵兼容，更便于安装布置。

综上所述，该系统特别适用于中小型行走机械如叉车、平地机转向及制动系统的技术更新换代需求。

六、ZL50型装载机液压转向系统故障诊断分析

一台ZL50型装载机发动机低速时转向反应缓慢，特别是急转弯时更明显，当加大发动机油门、提高转速时，上述现象消失。

询问操作手，了解近期除了日常保养，液压系统没做调整维修。

现场观察，没发现机械铰接部位有变形、松旷、裂纹现象，转向器、转向泵、转向缸等也没有漏油现象。

打开油箱检查液压油，液位正常，油质良好。

试车也没听到泵的吸空噪声及异响。

在没有详细分析之前对液压系统元件盲目拆卸、调整是决不允许的。

我们采用逻辑分析故障诊断法，首先在弄清液压系统的传动原理、结构特点、各元件在系统中的作用、系统中的有关参数及实际液压系统布置情况的基础上，结合故障特点，用推理的方法合乎逻辑地分析、判断，有目的、有方向的缩小可疑范围，排除可能的故障原因，确定故障区域，直至某个元件，最后加以排除。

依据液压传动的工作原理，负载的大小决定了系统的压力，负载的运动速度仅与流量有关而与压力无关。

液压转向沉重，是由于压力不足，而转向慢是由于流量不够。

根据经验，液压系统出现转向沉重，多数是由于溢流阀调定压力低或转向泵、转向器、转向缸等内漏引起。

由于内漏使压力达不到额定值或压力建立迟缓，由于内漏使流量减小，表现为空负载或轻负载时转向轻，重负载时沉重，或慢转时轻、快转时沉。

而此时的故障现象与以往不同。

我们在工作缸的两接头处分别接一压力表，重新试车。

在轻重不同负载下，发动机低速与高速时快打比慢打方向压力表值略高一点。

由此作出判断，故障的主要原因是由于发动机低速时流量小引起的。

我们拆卸流量转换阀组，发现阀芯密封性能下降、弹簧弹力不够。

流量转换阀的作用是，发动机转速低时由于转向泵和辅助泵流量小，流经固定节流孔产生的压差小，不足以使阀克服弹簧力而移动，阀芯位于左端，辅助泵和转向泵的油全部流入转向油路；

发动机中速时通过两节孔流量增加，压差增大，使阀芯克服弹簧力略向右移，辅助泵的油液分为两部分流入转向和工作装置；

发动机转速继续增高，节流孔压差进一步增大，使阀芯在右端极限位置，隔断辅助泵流向转向油路，辅助泵全部流入工作油路。

弹簧变软，使发动机低速时辅助泵只向工作油路供油，从而使转向油路流量小，转向反应迟缓。

更换弹簧后重新试车，故障消失。

由此可见，排除故障要正确判断故障现象，运用科学的方法，理论知识与实践经验相结合

七、装载机液压系统保养和维修的探讨

（一）液压系统的基本要求

液压系统可进行压力、流量、工作位置等的调整，以使元件或系统达到规定的技术指标；

保养和维修是使元件或系统的各项技术指标均能满足装载机正常工作的要求，并能消除或避免潜在的故障点。

液压系统主要包括液压元件和液压系统。

对液压元件的保养和检测，为了保证测试的准确性和可靠性，要在试验设备完善、环境良好的实验室或车间内进行；

对液压系统整体的调试，通常要在主机上进行，以充分利用机械原有的装置与设备，同时，保证液压系统对整体主机的适应性。

2、液压元件的测试

2.1动力元件的测试

装载机动力元件主要是液压泵。

液压泵的检测主要是工作压力和流量两个性能参数。

测试要在液压泵的标称额定转速下进行，通过压力表与流量表具体测量被测液压泵在额定转速下的输出压力与流量。

具体测试方法如下：

①打开安全阀，使液压泵在额定转速下空载运转5—10ｍｉｎ，测试时要注意泵的旋转方向应与其规定方向一致。

②关闭安全阀至适当压力（不超过液压泵的最高工作压力），调节节流阀，观察压力表，使液压泵达到额定压力。

③观察流量表，测量液压泵在额定压力下的流量。

装载机的液压泵多采用ＣＢ系列齿轮泵，在使用及测试中无可调元件，通过对额定转速下压力与流量的测量，可以了解该液压泵的具体性能指标，当压力或流量达不到规定的指标时，说明该液压泵达不到其标称参数，应修复或更换。

2.2控制元件