液压泵进油压力对工程机械考能的影响分析.docx
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液压泵进油压力对工程机械考能的影响分析
液压泵进油压力对工程机械工作效能影响的分析
在工程机械中，液压传动部分往往出现动作无力的故障，但检查各部分情况却都正常，有的修理人员甚至将液压泵及一些液压元件都换了新件，但仍不能正常工作，最后查出的结果是由于液压泵进油管不畅通、吸扁或进气，以及滤网堵塞等造成的。
正是由于这些不易被引起重视的小问题，却严重影响了机器的正常使用。
为什么液压泵进油压力对工程机械的工作效能会有如此严重的影响呢?
进油管的液流流量与进油管直径的关系如下式所示：
Q=V0πd2／4
式中Q——进油管液流流量
V0——液流的允许流速
d——进油管直径
在正常使用情况下，工程机械的工作效能是和所需的液流流量Q相互对应的。
由上述公式知，要保持Q值不变，随着d的减小，V0应按d减小前后比值的平方数增加，即允许流速V0对进油管直径d的变化非常敏感。
假设d为1，当它减少50％时，则管内液流的流速V就要增加到V0的4倍才行。
因进油管属低压油路，吸油时有一定真空度，一般采用橡胶软管。
而对于无论用作何种管路的橡胶软管，液流的流速都不能超过3～5m/s，否则流速越高真空度就越大，即负压就越高，极易将橡胶管吸扁、漏气或出现其他方面的故障。
因此，有的厂家为了避免进油管被吸扁而采用带钢丝的软管，但这将直接或间接地使进油管直径d变小，此时如仍想要保持Q值不变，液流的速度V就必须急剧增加，则与允许流速V0的差值就更如此形成恶性循环，使进油管不是被吸扁、漏气，就是出现了其他方面的故障，造成进油压力不足，导致机器工作无力而不能正常工作。
由此可见，小小的进油管是不可以被遗忘的，否则会影响到机器的工作效能。
因而，当我们检修工程机械液压系统故障时，如经反复检修、确认柴油机和液压元件没有问题而又不能恢复机器的工作效能时，应想到问题很可能出在进油管低压油路系统，此时要特别注意检查一下进油管各方面的情况，即看滤网是否堵塞；进油管是否发涨或疲劳软化；代用进油管（没有标准管时）的管径、硬度是否合适；进油管拐弯处是否过多、弯度是否过大；管接头是否牢固密封等。
滤清器（滤芯）的选用
在新车的质量保证期内，不应采用滤清器（滤芯）的代用品，即使过了质保期，也要慎重地选用滤清器。
柴油滤清器的性能按照ISO标准是有等级代号的。
空气滤芯除按SAE标准进行性能试验之外还须进行台架试验，以满足发动机额定进气量和原始进气阻力等的要求。
合格的机油滤清器必须符合原设计的发动机气缸压力、机油温度、流量、粘度及车辆使用条件等，并且要考虑滤芯品质的综合平衡。
液压油滤芯在生产厂家的产品样本或铭牌上标注的是名义过滤精度，而非绝对过滤精度，只有经过多通试验测定的β值才能表示滤芯的过滤能力；液压油滤芯还应满足压力损失的要求（高压过滤器的总压差小于0.1MPa，回油过滤器的总压差则小于0.05MPa），
以保证流量与滤芯寿命的最优化。
在选滤清器（滤芯）时可选用原装件，也可选用第二品牌。
须注意的是：
要对所选的滤芯进行验收，检验它是否符合其应具备的性能指标。
1、空气滤芯
选用的空气滤芯一定要与原装发动机的动力性、经济性及可靠性匹配。
（1）额定进气量
滤芯技术参数中的空气流量应大于配用发动机的额定进气量。
（2）过滤材料
对过滤材料有厚度、抗张力、原始进气阻力、过滤精度等要求。
进口柴油机要求空气过滤精度为5µm，国产柴油机也要求小于20µm。
高效滤纸的过滤精度为2µm，普通进口滤纸为30µm，而国产滤纸仅为80µm。
（3）滤芯性能试验
①流量-阻力（压降）试验
测定空气流动压力损失（流量-阻力或流量-压力分布曲线）。
②原始过滤效率试验
可计算出滤芯的集尘效率，正常滤芯的除尘率应为99％以上。
③储尘能力试验和累积效率试验
滤芯积灰过多造成堵塞、进气阻力增大。
使发动机功率下降5％或油耗上升5％时的进气阻力是一极限值，达到此值时就必须清扫或更换滤芯。
试验时，进气阻力或压力降达到7-46kPa时的积灰重量即是滤芯的储尘能力，而在此试验期间的过滤效率则为累积效率。
④原始进气阻力试验
进气阻力（额定进气量通过滤芯时在进、出口处的压差）不应超过3.2kPa，否则功率将下降，发动机会冒黑烟。
2、柴油滤清器
柴油滤清器要按IS04020标准（道路车辆-汽车柴油机用燃油滤清器试验方法）进行下述试验。
（1）新滤清器清洁度试验
确定滤芯内侧是否清除了生产储运中残留的灰尘杂质。
（2）气泡法试验
用于证实滤芯是否有大于过滤精度的孔隙存在。
（3）过滤效率和寿命试验
过滤效率是指测定被滤除的特定粒子的百分比。
滤清器寿命则以堵塞试验压差大于O.07MPa的时间表示。
（4）水分离效率试验
确定滤油器分离油水混合液中水分的百分数。
（5）滤芯破损试验
确定滤芯的抗破裂压力。
（6）滤油器总成破损试验；
测定总成承受内压力的能力。
（7）脉动压力疲劳试验
测定在脉动压力下（模拟发动机起动或停止时）滤油器总成的机械强度。
（8）抗振疲劳试验
确定正常使用条件下滤油器抗振动的机械强度。
3、机油滤清器
全流式机油滤清器应按IS04548标准进行下述试强验。
（1）压力降-流量特性试验
用指定粘度的机油测定滤油器总成的压力降-流量曲线。
（2）滤芯旁通元件的特性试验
测定滤芯压力降-旁通流量曲线。
当通过滤芯的压力降较低时，为限制未经过滤的机油量，旁通元件在低于规定的开启压力降时，允许有不大的漏油量；而当滤芯完全堵塞时，可旁通全部流量且不超过规定的压力降。
（3）高压降和高温特性试验
机油滤清器在工作中（特别是在滤芯堵塞时）将经受高压降。
另外，滤芯还受到机油高温的影响，应在模拟高温条件下测试滤芯承受高压降而不破损的能力。
（4）滤芯寿命与过滤效率试验
采用粒子计数法测定滤芯寿命。
试验时绘制压差-试验时间或压差-加灰重量的关系曲线，以达到75％旁通阀设计开启压力时的试验时间或污染物重量来表示滤芯寿命。
（5）累积效率试验
采用重量分析法测定滤芯寿命时，以达到试验终点压差时的试验时间或污染物的捕获量来评定。
（6）液压脉冲疲劳试验
机油滤清器在使用中要受到发动机冷起动状态下波动压力的作用。
试验时用规定的脉动油压，循环1000次，以确定滤油器壳体、密封圈及滤芯承受高压波动的抗压能力。
（7）耐振疲劳试验
安装机油滤清器总成后，加上模拟发动机或安装结构振动而造成共振的频率与振幅，保持规定的机油压力。
循环1000万次，以确定无渗漏油迹或疲劳损坏性能。
4、液压油滤芯
（1）过滤精度
首先，根据液压系统的需要确定用油的清洁度等级，再根据此清洁度等级按附表选择滤油器的过滤精度。
工程机械上最常用的液压油滤芯名义过滤精度为10µm。
液压油的清洁度（IS04406）
滤芯的名义过滤精度（µm）
应用范围
13／10
3
液压伺服阀
16／13
5
液压比例阀
18／15
1O
一般液压元件（>1OMPa）
19／16
20
一般液压元件（<1OMPa）
由于名义过滤精度不能真实地反映滤芯的过滤能力，因此，常以在规定的试验条件下过滤器可以通过的最大硬质球形颗粒的直径作为其绝对过滤精度，用以直接反映新装滤芯初期的过滤能力。
评定液压油滤芯的最主要准则是按IS04527—198lE（多通试验）测定的β值，即让混入标准试验粉末的油多次循环通过滤油器，其进油口和出油口两侧的粒子数之比。
（2）流量特性
滤芯通过油液的流量与压力降是流量特性的重要参数，应按IS03968--91标准进行流量特性试验，以绘制流量-压力降特性曲线图。
在额定流量（大于实际使用的最大流量）与额定供油压力下，总压降（滤壳压降与滤芯压降之和）一般应在O.2MPa以下。
（3）滤芯强度
应按IS02941—83标准进行破裂-抗冲击试验。
滤芯损坏时急剧下降的压力差应大于规定值。
（4）流动疲劳特性
应按IS03724～90标准进行10万次循环的疲劳试验。
（5）对液压油适应性的试验
应按IS02943—83标准进行压力流承受力的试验。
以验证滤材对液压油的相容性
液压系统污染的鉴别及控制
液压系统污染后，会出现各种各样的表征及危害。
识别方法主要有经验判断法和仪器检测法。
1、经验判断法．
①外载荷变化时，液压泵或安全阀偶尔会发出异响；系统有明显的噪声和振动；执行机构发生蠕动或跳动；油液透明度低，油箱回油口处出现泡沫等。
这些现象表明，系统中有大量的空气侵入。
②液压油呈白蚀状，说明油液中有大量水分，油液已经乳化变质。
取几滴油滴在干净的纸上后点燃，如有噼啪的响声，说明油中水分超标。
③油液经过滤后有黑色残渣且有异味，说明油液已经被氧化。
④液压元件严重磨损后，油液里会有明显的金属颗粒悬浮物，用手指捏时可以感觉到颗粒的存在。
⑤清洗滤芯时，根据滤芯堵塞情况及清出的污物可判断出油液的污
染程度和污染物类型。
2、仪器检测法
除了在液压系统安装自动监测设备外，常用的检测方法有显微镜颗粒计数法、称重法、筛眼堵塞指数法、光谱分析法、铁谱分析法等。
常用国产抗磨液压油主要性能指标见表1，液压油的使用极限见表2，供检测时对比参考，以确定对液压油进行再处理或更换。
水分含量、洁净度用重量法检测，洁净度用油箱容积计算。
根据液压系统污染物的来源及危害，我们可以有的放矢地采取措施，控制污染物的侵入及生成，滤除已经存在的污染物。
⑴减少液压系统中固有的污染物
①生产厂家必须保证元件的清洁度。
元件厂家不仅要保证元件的工作性能，还要保证所要求的清洁度，否则将会污染整个液压系统。
元件出厂试验台系统的污染控制，对保证出厂元件的清洁度和性能有重要意义。
②加强液压元件和液压油的管理工作。
元件和液压油在运输及保管过程中必须加盖密封，有条件的可对液压油定期取样抽查。
③无论新装或检修后重装时，所有元件都必须用液压油或试车油认真清洗，不能使用煤油、汽油、酒精或蒸汽清洗。
⑵防止外部污染物侵入液压系统
①安装用具及加油器具均需保持清洁。
②控制装配及维修环境，避免在粉尘环境装配、修理液压系统。
③保持好液压系统良好的密封性。
油箱的通气孔、活塞杆、马达轴端、滑阀阀杆和管接头等处的防尘装置要性能良好。
④使用中保持系统有足量的液压油，及时排除系统中的
空气、消除泄漏。
l
（3）防止系统内生成污染物
①选择正确的、优质的液压油，所选油品必须与系统的材料，特别是密封材料相容。
②控制液压油的温度和油液中的气泡，防止油液氧化。
并须注意如下几点：
选择粘度合适、抗泡性能好的液压油，粘度过高和过低都会使系统温度上升；油箱的容量应足够大并保持正确的油位，使液压油能进行可靠地冷却循环，并避免外界空气侵入；保持冷却器有足够的冷却剂及冷却风量通过；在系统中设置卸荷回路，系统不工作时液压泵必须卸荷以避免高温；在液压泵出口装一单向阀并在回路中设置背压阀，使系统各部位能经常充满油液。
在容易形成负压的区域设置补油阀（如液压缸）等，可防止气泡产生。
在油箱内设置金属网（选用100目的金属网并与油箱底呈300夹角安装），这样能消除气泡。
表1工程机械械用抗磨液压油主要性能指标（GBllll8.1-94）
主要性能指标
L—HM22
L—HM32
L—HM46
L—HM68
L—HMl00
运动粘度10-6m2/s00C不大于
40℃
300
19.8-24.0
420
28.8-35.2
780
41.4-50.6
1400
61.2-74.8
2560
90.O-110.0
粘度指数不小于
95
95
95
95
90
闪点℃开口不低于
140
160
180
180
180
倾点℃不高于
-15
-15
-9
-9
-9
空气释放值（50℃）min不大于
5
6
10
12
报告
密封适应性指数不大于
13
12
10
8
报告
抗乳化性（40-37-3）min540C不大于
30
30
30
40
泡沫性（泡沫倾向／泡沫稳定性）mL／mL
150／10
150／10
150／10
150／10
150／10
氧化安定性
氧化l000h后酸值mgKOH/g不大于
2.O
2.O
2.0
2.O
2.0
表2工程机械液压油主要性能使用极限
指标
粘度变化量%
闪点变化量%
凝点变化量%
水分含量%
酸值变化量%
洁净度mg／L
使用极限
10
一15
+15
≤0.1
+25
≤40
液压挖掘机在特殊条件下的使用与保养
在特殊气候和恶劣环境条件下使用液压挖掘机时，维修者和操作者应适时采用不同方法和措施来保证挖掘机的完好率和机能率。
1、特殊气候条件下的使用与保养
（1）低温条件下
①挖掘机的柴油机务必使用冬季柴油（如-10号柴油）；柴油机机油和空压机机油也要更换成冬季用油（如CC级油）；但所用的润滑脂、齿轮油和液压油可不用更换。
②及时清洗柴油箱、机油和柴油滤清器，以及液压油粗、细滤器。
③调整好蓄电池电解液的比重。
④柴油机起动困难时，不得用明火加热进气管，要使用预热装置预热。
⑤当柴油机刚刚起动时，不得猛加油门，应怠速运转一段时间（不得少于5min），然后用I挡起步，再以低挡运行1-2km。
⑥当挖掘机在低温下间歇作业时，在间歇期间柴油机最好处于怠速状态。
⑦柴油机熄火前应怠速运转3-5min。
⑧挖掘机停止作业后，应将空压机、储气筒和油水分离器中的水分放掉。
对水冷式柴油机，务必将水箱中的水放掉，水放尽后再起动柴油机运转1min以排出残留水，然后关闭水阀。
⑨对已冻结的挖掘机不得强行用拖、拉、溜、撞或顶等办法起动。
⑩挖掘机应避免在水中作业和行驶。
⑩工程停工后，挖掘机一般不要在露天存放，不得已时要加盖雨布。
⑩挖掘机停放后，应检查柴油箱，并将柴油加满，以防止油箱中的水蒸气结冰。
（2）高温条件下
①在高温条件下使用挖掘机时，应随时检查各传动箱的油温和液压油的温度。
若油温超过800C时，应停机检查：
散热器工作状态是否正常，是否有脏物，外表面是否清洁；液压泵、液压缸及液压马达是否内漏严重；安全阀的调定压力是否过高或过低等。
②应防止挖掘机在高负荷的条件下作业。
③须经常观察如下几个方面：
机油油温是否正常；冷却风扇皮带是否正常；冷却水是否足够；机油油量是否足够和机油滤清器是否堵塞。
④溢流阀及节流阀不可长时间处于工作状态。
⑤对轮式挖掘机，要防止轮胎爆胎。
在路面上行驶时应注意检查制动装置工作是否可靠，应防止连续急转弯和紧急制动。
（3）在风、雪、雨和雾的条件下
①轮式挖掘机在路面行驶时应放慢车速，做到不滑行、不溜坡、不急转以及不紧急制动。
右转弯时应特别注意保持与其他车辆的纵向和横向距离。
②在冰雪凝冻的路面上行驶时，要加装防滑链，驾驶员要戴防护眼镜。
③在雨雪天行驶时，其雨刮器、离合器、制动器及转向器均应工作正常，否则会影响行驶安全。
④在大雨中作业时，停机地面应选择在地势高且坚实的地方，以防止出现陷、翻或淹机事故。
⑤遇雷雨天时，不得在高压线下作业。
（4）在海拔高度2500m以上的条件下
在高原地区应选择带涡轮增压器的挖掘机，以增加柴油机的功率。
2、恶劣环境下的使用与保养
（1）在凹凸不平的路面行驶
①操作者应保持正确的驾驶姿态：
上身稍贴驾驶座的靠背，两手紧握转向盘，尽量保持身体稳定，使身体不随车身的振动而振动，以免造成油门控制不均，影响机器正常行驶。
②转向盘应运转灵活；行驶中须选择路况较好的路线，降低车速；跨越障碍物时，要先判断障碍物的形状、位置，通过时应采用如下方法：
障碍物高度低于桥壳离地高度、宽度小于两前轮距离时，可正对通过；障碍物宽度大于两前轮时，应换成低速挡，使一侧车轮压在障碍物上，另一侧车轮压在平整的路面上慢行通过。
③通过连续的小凹凸路面时，机器应保持匀速行驶；通过较浅凹路时，应采用斜进、斜出的方法，使左、右轮先后越过障碍物。
④通过较大的凸形障碍物时，应用低速挡缓慢行驶，当前轮将要上障碍物时应加大油门，当前轮完全驶上障碍物后应松开油门。
⑤通过较大的凹形障碍物时，应先松开油门踏板，用点刹制动的方法使车辆慢行，并换低速挡行驶，待前轮行驶至凹底时、或后轮下到沟底后再加大油门。
⑥行驶中如突然遇大坑或凸起障碍物时，应立即抬起油门踏板并迅速制动，待驶至障碍物前再抬起制动踏板，然后紧握转向盘通过。
（2）在泥泞道路上行驶
①行驶中应尽量保持车轮平衡。
遇有前车车辙的地方应沿原车辙行驶，通过车辙时应选择泥泞浅、滑度小的地方行驶；如遇到泥泞深的地方，应加大油门，保持足够的动力，以防止车桥与地面相碰。
②在泥泞的道路上行驶时，一般采用中速或低速挡，需保持足够的动力一气通过，中途尽量不要换挡或停机，必须换挡时动作应迅速、连贯且匀衡；如在泥泞道路上停机后再起步时，接合离合器的动作应更快，但不宜过猛。
③当行驶中机器出现横滑时，应立即减速，并将转向盘向后轮滑动的方向转动，以防止继续横滑。
当横滑发生时，不可紧急制动或乱打转向盘，以免发生事故。
④当车轮陷入泥泞中时，应视道路情况向后倒一点后再前进，以免原地打滑，越陷越深，这时可接通前桥加力，如果此法不行，可采用挖掘机自救的方法，即将挖斗、支腿支撑地面以抬起机身，并操作作业装置，使机身左右、前后移动，或在轮下填人物料，使车轮从泥泞中驶
出。
⑤在坡道泥泞地段行驶时，上坡时应采用低速并匀速行驶，尽可能少换挡、少停车，严禁紧急制动；下坡时，应控制车速，采用发动机制动的方法最为可靠。
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