H55液压挖掘机故障分析与改造溶氧仪

H55液压挖掘机故障分析与改造

H55液压挖掘机故障分析与改造 2011年12月09日 来源： 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

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