柳工zl50装载机液压系统常见故障分析学士学位论文.docx

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柳工zl50装载机液压系统常见故障分析学士学位论文

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河北工业职业技术学院

毕业论文

论文题目：

柳工ZL50装载机液压系统常见故障分析

系别机电工程系

专业年级

学生姓名学号

校内指导教师职称

企业指导教师职称

日期2011年9月20日

河北工业职业技术学院

学生顶岗实习专项任务书（毕业论文任务书）

专项任务名称柳工ZL50装载机液压系统常见故障分析

一、任务情况描述：

本论文主要内容是装载机的液压系统常见故障分析。

首先论述液压技术的发展及历史和工程机械的行业前景，因为它代表了市场的需求，以及长远的发展。

其次是列举了液压系统的常见故障及危害和处理措施等，装载机上的液压系统相对来说还是比较复杂的，因而其的液压系统也容易出现各种各样的问题，而液压系统的发热是在液压机械很容易发生的故障，所以也难免会在装载机上出现。

二、任务完成计划：

通过对装载机的液压系统常见故障分析，来深入了解液压的系统和液压系统的升温故障、防护措施等。

（1）2012年8月收集相关材料；

（2）2012年9月资料进行整理；

（3）2012年10月撰写论文、修改和完善，完成终稿。

三、计划答辩时间：

2012年10月下旬

实习指导教师（签字）：

系学生顶岗实习领导小组组长（签字）：

年月日年月日

目录

一、引言………………………………………………………………………………………1

二、液压发展…………………………………………………………………………………1

（一）现代工程机械服务前景………………………………………………………………1

（二）液压传动的发展………………………………………………………………………1

三、装载机液压系统的常见故障……………………………………………………………2

四、液压系统的温度过高有哪些不良影响…………………………………………………5

五、造成温度过高的原因……………………………………………………………………5

六、防止温度过高的措施……………………………………………………………………6

七、液压系统的温度控制装置………………………………………………………………7

（一）温度测量装置…………………………………………………………………………7

（二）冷却降温装置…………………………………………………………………………7

八、结论………………………………………………………………………………………9

参考文献……………………………………………………………………………………10

柳工ZL50装载机液压系统常见故障分析

机械制造与自动化

（1）班姓名：

许景通学号：

18

摘要：

现代工程机械的广泛使用大大减少了人们的体力劳动，那么该如何使用好工程机械，提高它的工作效率呢？

当然是尽量减少出现故障，保证机械的正常运转，提供充足的工作时间。

首先需要购置一台较好质量的设备，其次就是做好日常的保养工作，降低设备的故障率。

工程机械是一种比较复杂的机械，它的各个部分都有可能发生故障，液压系统自然也不能例外，下面就以装载机的液压系统的发热故障进行分析。

关键词：

工程机械，液压系，发热，故障分析

一、引言

“十一五”期间，全国各地众多重大工程项目和城市基础设施工程陆续开工，公路、铁路、水利、桥梁、能源矿山，以及环境整治、城市工业、建筑业等建设开展得如火如荼，这不仅为工程机械行业制造商，更是为工程机械销售商带来了滚滚财源和新的发展机遇，有力地推动了该市场的迅猛发展。

二、液压发展

（一）现代工程机械服务前景

现代工程机械的服务前景可以从客观因素和自观因素去展望。

客观因素：

近几年以来，伴随着改革开放步伐的加快和大规模基础设施投资的攀升，使工程机械行业快速复苏，市场明显回暖。

工程机械门类繁杂，涉足其间规模一般都较为庞大。

据五金城经销商介绍，工程机械虽为冷门行业，涉足经营的业主也不多，但产品的用途却几乎波及到各项工程设施的方方面面，因此，经营的产品也包罗万象，从大至大型挖掘机、装载机、起重机、推土机、压路机、铲车，小到一根震荡棒，种类繁多不用说，规格型号更是不计其数，尤其是近几年随着我国经济的快速增长，工程机械的发展前景也越来越为可观。

主观因素：

近年来，国外工程机械科技领域以电子、信息技术为先导，在计算机故障诊断与监控、精确定位与作业、发动机燃料控制和人机工程学等方面，进行大量的研究，开发出与各种工程机械相匹配的软、硬件控制系统，使工程机械产品向信息化、智能化方向大步前进，提高了工程机械的高科技含量，促进了工程机械行业的技术发展。

我国的工程机械技术也在不断的发展，并且工程机械还不断地研制出新的产品来开发新的市场，所以说工程机械行业的前景还是相当乐观的。

（二）液压传动的发展

从公元前200多年前到17世纪初，包括希腊人发明的螺旋提水工具和中国出现的水枪等，可以说是液压技术最古老的应用。

第二次世界大战期间，由于军事上的需要，出现了以电液伺服系统为代表的响应快、精度高的液压元件和控制系统，从而使液压技术得到了迅猛发展。

20世纪50年代，随着世界各国经济的恢复和发展，生产过程自动化的不断增长，使液压技术很快转入民用工业，在机械制造、起重运输机械及各类施工机械、船舶、航空等领域得到了广泛的发展和应用。

20世纪60年代以来，随着原子能、航空航天技术、微电子技术的发展，液压技术在更深、更广阔的领域得到了发展，60年代出现了板式、叠加式液压阀系列，发展了以比例电磁铁为电气-机械转换器的电液比例控制阀并被广泛用于工业控制中，提高了电液控制系统的抗污染能力和性能价格比。

随着科学技术的进步和人类环保、能源危机意识的提高，近20年来，人们重新认识和研究历史上以纯水作为工作介质的纯水液压传动技术，并在理论上和应用研究上，都得到了持续稳定的复苏与发展，正在逐渐成为现代液压传动技术中的热点技术和新的发展方向之一。

21世纪将是信息化、网络化、知识化和全球化的世纪，信息技术、生命科学、生物技术和纳米技术等新科技的日益进展将对液压传动与控制技术的研究、设计研究及方法、对包括液压阀在内的各类液压产品的结构与工艺、对其以其应用领域以及企业的经营管理模式产生深刻的影响并带来革命性变化。

三、装载机液压系统的常见故障

柳工ZL50装载机上应用液压传动的系统主要有工作装置液压系统、变矩-变速液压系统、转向液压系统等，具有结构紧凑、运行平稳、动作灵活、操作方便轻巧等优点，但是由于液压传动是以液体作为传递动力的介质，故容易产生泄漏，运行较长时间后，还容易出现过热、工作无力、内部元件损坏等故障。

液压传动故障的出现具有突发性和隐蔽性，而且涉及的元件比较多，给故障诊断和排除带来极大的困难。

一般液压系统几种常见的故障分别是；

1、漏油。

可以分为内泄漏和外泄漏两种。

2、系统的压力失常。

3、油液的污染。

4、系统的操作失灵。

不过一般在装载机上分别会表现出以下的症状：

1、大臂举升无力 。

可能原因是多路阀内泻、工作泵损坏、大臂油缸油封损坏发生内泻，需要更换。

2、动臂和转斗同时无力 。

可能原因包括：

油箱油量不足，造成吸进空气；进油管开裂；接头不牢；吸油滤芯过脏，吸油不畅；工作泵损坏发生内泻；转斗缸与动臂缸同时内泻。

3、涡轮输出轴不转动。

可能原因包括：

（1）与发动机连接部分损坏，如花键损坏、齿轮折断等；

（2）供油箱油面太低，吸人空气，或工作油中有大量气泡；（3）液力变矩器缺油，如供油泵损坏、供油泵吸不上油、供油泵吸空、供油泵传动齿轮花键损坏、变速系统中调压阀卡死，分配到液力变矩器的油液极少，使变矩器缺油、液力变矩器油路油管堵塞等。

对此类故障首先初查，如检查发动机的连接，听声响是否有异常，检查油箱油面等；再用仪器检查，如将压力表放在供油泵出口检查供油泵的出口压力、安全调节阀后各点的压力、液力变矩器进出口压力等，确定故障大致范围。

如有必要的话，测量供油泵出口流量、变矩器进口流量等，以便找到故障所在。

4、压力波动。

液力变矩器进出口压力出现波动，应根据具体情况来判断。

其主要原因有：

供油泵输出压力有波动，如供油泵密封磨损、供油泵齿顶与泵壳间隙太大、供油泵端面磨损而泄漏、供油泵吸空、油液中有汽泡、油液污染等；阀芯与阀体孔配合过紧或过松均会引起油液压力波动。

压力波动过大并有噪声产生对液力变矩器的寿命和输出效率有很大影响，应根据具体情况，找出原因，再用相应的办法解决。

5、系统漏油：

1）管路发生破损。

 一般情况下可能是胶管老化或者工作压力过大造成管路损坏；还有可能是因为厂家质量问题造成，如管接头出精度不够。

2）密封不严。

造成密封不严的原因可能是接头处的紧固螺丝发生松动或者密封圈密封不严；密封圈密封不严是造成漏油的主要因素，分析其密封不严的主要原因是：

①油封制造质量差；②轴或轴承质量差；③使用维护不当；④安装不当；⑤保管不当，受环境污染造成不良影响。

6、Ⅰ挡、倒挡无力，Ⅱ挡行驶缓慢

首先观察变速压力表所指示的压力是否正常，如果压力达到1.1MPa以上，再加大油门查看压力表指针是否摆动，如果摆动剧烈，就证明变速器里的液力油太脏或油量不足。

再查看变速器油位检查孔能否流出液力油，如果有油流出，则故障多是存油太脏所致。

应清洗变速器和滤油器，然后更换新油。

如果油量正常，变速压力表的示值也正常，则故障原因很可能是变速器和变矩器中间的动力输人齿轮断裂，使变矩器Ⅱ级齿轮的动力不能输出，仅Ⅰ级齿轮的动力可以输出，故而导致Ⅰ挡、倒挡无力，Ⅱ挡行驶缓慢。

除的方法：

拆除变矩器和变速器的连接，更换损坏的动力输人齿轮。

7、Ⅰ挡驱动无力，其他挡位正常

首先检查变速压力表的压力，在Ⅰ挡位置是否有降压现象，如果压力在1MPa以下，Ⅰ挡驱动必然无力。

造成这些现象的原因是，Ⅰ挡活塞环擦伤或磨损严重，使压力油泄漏过多，从而导致Ⅰ挡压力下降，导致驱动无力；另外，还可能是因Ⅰ挡液压缸外部的O形密封圈损坏，造成大量的压力油泄漏，导致压力下降所致。

如果故障是上述原因造成的，必须将变速器吊出并拆开，更换损坏的活塞环或密封圈。

如果变速压力表在Ⅰ挡位置没有降压现象，很可能是变速拉杆没有调整到位，致使Ⅰ挡驱动无力，应重新调整使其到达规定位置。

8、发动机工作正常，装载机却不能行走

首先检查变速器的油量限位阀和变速压力表，如发现缺少变速油，应添加新油，但不宜过多，否则会引起变速器发热，一般添至限位阀可流出油为止。

然后检查动臂能否起落和有无转向，如果动臂能起落，也可转向，而装载机无法行走，则可肯定是因为变速泵损坏引起的。

若动臂不能起落也无法转向，装载机不能行走，则多是变矩器的钢板连接螺栓被剪断、或者是弹性板破裂而造成的。

必须将柴油机和变速器一起吊出，然后拆除变矩器与柴油机的连接部分，查明损坏部位，更换或修复损坏件。

9、只能前进不能后退

首先检查变速压力表所指示的压力是否正常。

如果挂倒挡时压力降低，就证明倒挡部分漏油太多，造成倒挡不能行驶。

必须将变速器吊出，全部拆开检查，即取出倒挡活塞，更换活塞环，检查摩擦片损坏的情况，将磨损较严重的摩擦片换掉，并将倒挡间隙调整至1.6～2.6mm。

如果倒挡不降压，就证明前进挡有卡死的现象，使倒挡摩擦片打滑而造成倒挡时不能行走。

必须将变速器吊出拆开，检查Ⅰ挡内齿圈上面的隔离环是否断裂，因为断片能将Ⅰ档摩擦片卡死，使倒挡摩擦片打滑而不起作用，造成只能前进不能后退。

若是如此，可将隔离环取出，更换新件即可排除。

10、驱动无力，时走时停

（1）检查变速器旁边的油量限位阀，如发现缺油应加补新油。

（2）如果油量正常，则应检查变速压力表；若压力表指针摆动剧烈，表明供油不足，可依次检查进油管路是否堵塞，胶管是否因内层老化而起泡，变矩器滤油器是否堵塞，滤油器的滤芯是否清洁。

如果是上述原因，应清洗并用压缩空气多次冲洗堵塞的油管和滤芯，直至畅通方可。

对起泡的胶管则要更换。

（3）检查变速器油底壳。

观察滤网上有无金属块和铝屑等物，如果发现有，则表明变矩器和变速器内有零件损坏，必须分解检查，更换损坏的零件。

11、变速器压力正常，I挡和倒挡都不能行走，只有Ⅱ挡可以正常行驶

造成这种故障的原因，多数是因为不踏制动踏板而直接换挡，使变速器里的I、倒挡连接盘扭断，导致动力不能传递，故而I挡、倒挡不能行走；而Ⅱ挡直接和太阳轮内花键连接，动力可直接传出，所以Ⅱ挡可以行驶。

四、液压系统的温度过高的不良影响

1、工作液体的温度升高后，使工作液体的黏度下降，泵的泄漏增加，泵的实际流量有所下降；

2、液压系统及元件的密封件在高温下变质，弹性变性能力降低，使密封性能降低，甚至密封失效，使泄漏增加；

3、当液压阀件的阀芯、阀体材料不同、热膨胀系数不同时，阀芯、阀体之间因热膨胀而出现阀芯卡死现象，致使泵不能工作；

4、工作液体的黏度下降时，使工作液体的润滑性能降低，液压元件的磨损加快，加速了元件的磨损失效，缩短了元件的使用寿命。

5、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。

五、造成温度过高的原因

（一）液压系统设计不合理，造成先天性不足

1、油箱容量设计太少，冷却散热面积不足。

2、选用的阀类元件规格过小，造成阀的流速过高而压力损失增大导致发热。

3、系统未设计卸荷回路，停止工作时油泵不卸荷，大部分多余的流量在高压下流溢，导致升温。

4、液压系统背压过高。

5、系统管路太细太长，弯曲过多，局部压力损失过大。

（二）加工制造和使用方面造成的发热升温

1、环境温度高。

比如是在炎热的夏天同样会影响到液压系统的温度。

2、连续长时间的高负荷作业。

高负荷作业会使液压系统内的压力增大，而且可能会加大系统内的流量，也同样会使得系统温度升高。

3、选用的液压油的型号不正确。

黏度大了会增加摩擦，散发热量；黏度小了会容易造成泄漏，且流量会加大，同样会使管道等发热而使系统升温。

4、没有及时更换液压油。

油液使用时间长了会被污染了，从而会加大油液黏度，同时也会增加磨损。

5、元件加工精度及装配质量不良，相对运动件间的摩擦损失大。

6、相配件间的配合间隙过大。

7、液压系统的工作压力调整不当，比实际需要高很多。

六、防止温度过高的措施

1、选用传动效率高的液压回路和适当的调整方式。

2、选用高效率的节能液压元件，提高装配精度。

3、设计方案中尽量缩短管路长度，减少管路口径的突变和弯头数量，限制管路和通道的流速减少沿程的压力损失，推荐使用集成块的方式和叠加阀的方式。

4、注意改善运动零件的润滑条件，减少摩擦，减少发热。

5、选用合适的液压油。

液压油液粘度过高，引起液流压力损失过大，转化为热能，会引起温升过高；油液粘度过低，也会引起工作液压泵及液压元件内泄漏大，产生热量；此外，一些劣质油液，粘温性能差，易乳化和生产气蚀，折出气泡等，会在液压油高压产生局部高温并加剧元件的磨损。

因此根据系统的负载及正常工作温度要求，选择合适黏度的液压油。

合理选择液压油，特别是油液粘度，在条件允许的情况下，尽量采用低一点的粘度以减少粘度摩擦损失。

根据工作情况不同，就是更换液压油。

长时间工作油的品质下降、变质，达不到工作要求。

6、经常清洁油冷却器。

散热流量减少，或冷却器通风不良，使冷却器的冷却传热系数降低，冷却效果降低，或因风扇皮及时清洁冷却器，保证冷却器的冷却效果：

a1冷却器内部堵塞或表面污物较多，造成冷却器安全装置开启，冷却器过流量降低，使带松，风扇打滑或散热器外部有阻挡物造成冷却风扇量不足；液压油散热器内部管道阻塞等。

七、液压系统的温度控制装置

（一）温度测量装置

温度的测量一般是在装载机上油箱的进油口附近。

测量温度的方法有很多种有接触法和非接触法。

接触法通常用有玻璃管制的温度计，这种方法一般用于低压测量。

也有用于高压测量的温度计，一般是用铂或铜制成，敏感元件会被保护套保护着，之间会填充一些绝缘体，保护其绝缘性能。

（二）冷却降温装置

液压系统的工作介质油液的最佳工作油温是35到55度之间，若想让液压系统更好地发挥效能，则必须将有温控制好，不能让油温过高。

控制温度升高的最好措施是节能，二是散热。

节能是采用效率高的液压系统，以减少功率的损失产生发热，然而目前大多数液压系统的效率普遍不高。

因而散热是必须要采取的措施。

增大油箱的容量固然会有助于散热，但却使整个液压系统过于庞大。

通常是采取安设油冷却器的方法。

目前使用的油冷却器有水冷式，风冷式等形式。

固定设备上多采用水冷式，行走设备上多采用风冷式。

水冷式油冷却器有盘管式，多管式，翅片式等多种。

其中盘管式水冷却器结构简单但效率低；多管式结构要复杂一些，但工作可靠；板式和翅片式水管换热效率更高。

所以，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而又实用的前提下，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。

如图1所示。

新增冷却器的容量，通过系统热平衡计算确定。

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，KW。

V----原油箱的效加热时间，现场测试取T=1h。

Δt----油液升温，取Δt=50ºC。

Cp----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、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

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=P1。

k----冷却器的传热系数，取下限值：

k=35W/m²ºK。

Δtm----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。

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。

八、结论

本论文主要讲述的是装载机的液压系统常见故障分析。

首先讲述液压技术的发展及历史和工程机械的行业前景，这两样有相当的重要性，因为它讲述了液压技术的发展历程和技术的不断创新，前景固然是更重要的，因为它代表了市场的需求，以及长远的发展。

其次是讲述了液压系统的常见故障及危害和处理措施等，装载机上的液压系统相对来说还是比较复杂的，因而其的液压系统也容易出现各种各样的问题，而液压系统的发热是在液压机械很容易发生的故障，所以也难免会在装载机上出现。

当然一切以预防为住，要定时地给液压系统做维护保养。

参考文献

[1]陆望龙主编，实用液压机械故障排除与维修大全，湖南科学技术出版社，2004

[2]路甬祥，液压气压技术手册，机械工业出版社，2004

[3]张凤山，静永臣主编，化学工业出版社，2009

[4]柳工zl50c装载机使用说明书。

广西柳工工程机械股份有限公司，2007