理论教育 液力传动系统油温过高的诊断与排除

液力传动系统油温过高的诊断与排除

时间:2023-09-18 理论教育 版权反馈
【摘要】:如不及时处理,会加速传动油温度升高,造成恶性循环。日本小松公司的D85A型推土机的液力传动系统产生油温过高。

液力传动系统油温过高的诊断与排除

推土机液力传动系统的油温过高(正常情况下为115~120℃,瞬时允许达130℃),会使传动油的粘度下降,抗磨、抗氧化和抗腐蚀变质的性能变差,从而导致润滑油性能降低,机件出现非正常磨损,严重时会使金属件退火、老化失效,产生传动油的外漏内泄。如不及时处理,会加速传动油温度升高,造成恶性循环。

【故障现象】

日本小松公司的D85A型推土机的液力传动系统产生油温过高。

故障诊断与排除】

1.操作不当

D85A型推土机的作业过程一般由前进铲料、送料及空回三个基本工序组成,其中以铲料工况对液力传动油的油温影响最大,因为铲料时推土机受到的外界阻力最大。此时,不论是液力变矩器内部各元件之间,还是变速器换挡离合器的主、被动摩擦片之间,都以较大的转速差运动。因此,尽管推土机的前进速度很慢,甚至停止前进,但变矩器输出最大转矩,大大降低传动效率;另外,有些驾驶员长时间使用小油门作业,企图利用变矩器的变矩作用使其转矩增大,造成变矩器长期在低效率区工作,浪费油料和时间,传动效率降低,导致发动机输入液力传动系统的大部分或全部功率转化为热能;有些驾驶员在频繁地换挡过程中使用大油门,不仅造成机件的剧烈冲击,而且使液力传动系统中相对运动机件之间的转速差很大,造成油温升高。

排除及防止措施是:驾驶员在进行推土作业前必须首先对作业对象及环境进行观察分析,并根据具体情况和经验进行作业;对硬质土,最好先用松土器松动后再推送,若无松土器,也要在保证推土机不失速的情况下控制每次的推送量,并根据推土机前进速度合理地进行铲刀的提升和下降;送土距离不宜过长;坚决克服长期使用小油门作业,以避免失速。

2.油冷却器的冷却效果不良

液力传动系统的工作油是利用发动机的冷却水在冷却器内进行强制冷却的,即冷却水通过冷却器的铜管,传动油在铜管外,两者反向流动,由于传动油与冷却水存在温差,使传动油散发的热量不断被冷却水带走。因此,发动机冷却水的温度直接影响着液力传动油的冷却效果;另外,如果水质不好,使冷却器中产生大量的水垢(水垢本身是热的不良导体),同样也会影响冷却效果。

在日常作业中,当发现传动油的温度过高时,首先应检查发动机冷却水的温度,如果水温不正常,可检查冷却水的量是否充足、驱动水泵和风扇的传动带是否过松而打滑、散热器内外是否被堵塞、冷却水是否被污染或水质太硬、发动机配气机构和喷油时间是否正常。然后检查发动机是否长时间超负荷工作、水泵是否发生故障、节温器是否失效等。发动机的冷却水应采用软质水,在施工现场若不易准备软质水,也要将水烧开并自然风冷后才能加入发动机使用。若水路中水垢多应进行清洗,可用低泡沫洗衣粉煤油和水以质量比为1∶0.5∶10的比例混合在一起充满发动机冷却系统,使机器照常工作一个台班后,再让发动机以怠速运转,将清洗液全部放出,然后加入清水并让发动机先运转1h,然后再怠速运转并将水放掉。当水垢严重时,可按上述方法重复进行几次。如果水温正常,则需检查冷却器内是否有异物堵塞或水垢太多,若有异物,应进行排除。若水垢太多,则可参照发动机水垢清洗的方法加以清洗。最后,应检查传动油中是否含有杂质和水分,即停机1h后从油底壳(变矩器、变速器和后桥共用)中放出部分传动油,看其是否混浊、乳化、有泡沫,听燃烧时是否有爆鸣声。如果有以上现象,则表明油中有水,须拆检传动油冷却器,并更换新油。

3.液力传动油的油位不当

D85A型推土机的变矩器与变速器和后桥相通,其油液共用。在正常运转中,仅有少部分在系统内循环并被强制冷却,而大部分是储存在相通的油底壳中,可随时补充传动油的消耗,同时将传动油温度调节在一定的范围内。在液力传动系统中,液力变矩器的功率损失为发动机额定功率的20%~25%,变速器和中央传动、转向传动的功率损失为发动机额定功率的5%~8%,这些功率损失将转变为热能使工作油的温度升高。为此,必须有足量的油液吸收这些热量进行自然冷却。若油位过低,油量不足,不仅会造成自然冷却效果降低,而且将使液压泵容易产生吸空现象,在油内生成大量气泡,使运动元件润滑不良,导致油温升高;若油位过高,高速运转的机件浸在传动油中,不仅摩擦力增大而且因搅油功率损失增大,同样也会使油温升高。

D85A型推土机传动系的加油和量油部位都在后桥箱上,必须按要求使机器处于平稳状态、发动机停止运转时测量,油位既不能低于最低限,也不能高于最高限。如果正常工作时油底壳的油量增多,则应检查液压工作系统工作齿轮油封是否破损或老化,若有破损或已老化则应更换新油封;如果油底壳油位下降且无渗漏处,则应检查发动机散热器中冷却水的水质,若水中有油,则说明传动油冷却器的铜管或油封破损,应对其进行检修或更换。

4.油质不合要求

对于液力传动系统而言,若单纯考虑液力传动功能,采用SAE30或6号液力传动油即可,但考虑到变速器、后桥箱的工作油与变矩器用油是公用的,因此还须考虑整个传动系统的润滑和密封问题。为了油料的来源和管理方便,一般采用柴油机油。但是,如果油的粘度太大,不仅会使泵轮泵向涡轮的油的速度降低,影响传动效率,造成油升温,而且也会使变矩器工作轮因搅油功率损失增大,使油温升高。同时,考虑到推土机工作环境较为恶劣,负荷变化大,允许其传动油的温度通常在60~115°C范围内变化,短时间内允许达到130°C。因此,对传动油的品质,不仅要求其抗氧化性和抗气泡性好,酸度低,对机件腐蚀小,而且更重要的是它应具备适中的粘度和良好的粘温特性,即要求传动油的运动粘度随温度变化而变化的幅度小。

在施工现场,有些驾驶员乱加油,使用不合格的传动油、普通的CC级柴油机油或是混合用油,更有甚者在后桥箱中加入旧润滑油、旧液压油,由于油已变质或已乳化,易分离出水,粘度下降,从而破坏了运动机件的润滑,使整个系统不能正常工作。摩擦增加,导致油液升温,严重时使机件磨损或损坏,特别是使液力传动系中变速器、变矩器和变速主控阀失灵和损坏。D85A推土机所用液力传动油可选用与发动机用油相同的CD级中增压稠化柴油机油,并按规定每工作1000h应更换工作油一次,换油时应在热机情况下放油。

5.回油泵失效

D85A型推土机的回油泵可以控制变矩器壳体内的油面高度,油面超高时由回油泵将多余的油输送到后桥箱中。如果回油泵失效,则变矩器壳体内的油面将升高,泵轮和涡轮将会因搅油量增加而损失功率,使油温升高。此时,应停止作业进行检查,即在发动机怠速运转下,检查变矩器的通气孔处有无油液喷出,若通气孔有油液喷出并伴有较多热气溢出,但在停止发动机运转后,后桥箱的油位却未升高,说明回油泵工作不良或失效,应对其进行检修或换新。

6.流油器阻塞

在D85A型推土机的液力传动系油路中,齿轮泵的进油口装有粗滤器,出油口装有细滤器,且粗滤器与转向泵共用一个进油管。如果传动油中杂质过多,或长时间未保养滤清器,就会使滤清器发生阻塞,使液压泵吸油不畅,泵的供油压力和供油量不足,造成系统产生振动、冲击和噪声增大,使参与系统循环的油流量减少,散热不良,从而使油温升高。因此,平时作业时必须严格按照该机的使用保养要求经常检查和清洗滤清器,并按规定更换滤芯(粗滤器每工作500h清洗一次,细滤器每工作500h更换纸质滤芯一次)。

7.补偿油压不对

D85A型推土机变矩器进口压力阀用以保证变矩器的工作油压,如果此阀工作不良或调整不当,会使供给变矩器的油压过低,导致泵轮叶片前段有大量的气泡凝聚,降低变矩器的传动效率,从而使传动油升温;变矩器的出口压力阀用以保证去往冷却器的油量,如果此阀调整不当或工作不良,则使回油压力过高,导致去往冷却器的油量不足,从而造成油温升高。为查明此两压力阀的工作情况,可对其压力进行检测。如果进、出口压力符合要求,则应检查是否是传动工作油太脏,使压力阀阀杆卡死在溢流位置或油道堵塞,必要时应对传动油全部换新,清洗压力阀,更换新滤芯;如果两压力不符合要求,可用增减垫片的办法改变弹簧的弹力,从而将进、出口压力调整至规定值(进口压力0.87MPa,出口压力0.45MPa)。(www.daowen.com)

8.变速器或转向离合器有故障

因为该机变矩器、变速器和后桥箱用油相通,因此,若变速器或转向离合器有故障,也会引起传动油温度升高。

对变速器而言,产生油温升高的主要原因有:

1)变速器离合器接合不牢,长期处于半打滑状态工作,由于滑动摩擦而产生大量热量。变速器离合器接合不牢一般是由于变速油压低、离合器缸密封环装反或密封环损坏、离合器摩擦片磨损超限、离合器活塞发卡,以及变速器主控阀中的变速阀阀杆、柱塞或调节溢流阀阀杆卡死等所致,须逐项查明原因进行检修。

2)离合器分离弹簧无力或摩擦片翘曲,造成离合器分离不彻底,导致摩擦生热。

3)变速器强制润滑油路受阻,使润滑油量不足,或者油质过脏,或者回转件的配合间隙过大或过小,都会使有配合关系的机件摩擦生热。

对转向离合器而言,产生油温升高的主要原因有:

1)转向离合器弹簧退火、折断而失效,作用力下降,使离合器接合不牢,有打滑现象,致使机器行走时会自动转弯,或外齿从动摩擦片粉末冶金材料脱落,造成磨损超限。

2)转向离合器分离不彻底,机器转弯困难,急转弯时机器甚至会停止不动,造成转向离合器主、从动摩擦片间相对摩擦而生热。

对于变速器或转向离合器有故障而造成的油温升高,应进行故障分析检修,对失效机件应及时更换。首先,对供油泵的压力、变速油压、转向离合器油压进行检测,看是否在允许范围内;然后,检查传动油中是否有杂质和金属颗粒,并分析、判断离合器是否有打滑现象。在维修过程中,除对变速器失效元件给予及时更换并要求严格按规定安装外,还须检查系统内相关元件的性能,同时对系统进行彻底清洗。

9.运动机件间有异常摩擦

液力传动系统在正常工作时,其齿轮、轴承、摩擦片和压板等机件摩擦产生的热量由流动的传动油带走;但如果传动油中磨粒过多或配合间隙不合适,使机件产生异常摩擦,从而产生更多的热量,则传动油就无法及时地将全部热量带走,造成传动油升温。此时,除应检查、维修变速器、离合器和转向离合器外,还应检查变矩器的涡轮轴承是否松动(涡轮轴承松动会造成涡轮与泵轮或与导轮直接摩擦)、齿轮泵是否产生偏心(齿轮泵偏心会与泵壳直接摩擦)或变速器内行星轮端面防磨片是否损坏(防磨片损坏会使行星轮与行星轮架直接摩擦)等,必要时对相关机件应进行检修、更换。

在施工作业现场,为避免发生异常摩擦,应定性地判断故障发生的部位,即可通过对传动油中磨粒成分的观察,并按下述判据进行分析,或用光谱分析仪作定量分析,然后有针对性地确定应检修或更换已失效的零件:

1)油中有钢质微粒,说明液压泵、轴承、轮轴或其他钢制件有损坏。

2)油中有铁屑、铁微粒,说明液压泵壳体、变速器壳体等有磨损或损坏。

3)油中有胶木微粒杂质,说明变速器离合器片或转向离合器摩擦片、制动带等有磨损。

4)油中有铝合金微粒杂质,说明变矩器元件有磨损。

5)油中有铜色微粒杂质,说明变速器或转向离合器摩擦片有磨损(现大多数湿式离合器摩擦片的耐磨材料采用铜合金材料)。

10.外界工作环境温度的原因

推土机在高温季节或高温地域作业时,很容易发生传动油温度过高的现象。因为温差减小,不仅传动油本身自然散热速度减慢,而且发动机水温对传动油的强制冷却效果也降低,则导致传动油温度过高。因此,在高温环境下作业时,为使机器能够正常运行,应尽量避免长时间满负荷或小油门作业,以减少失速的额度和幅度;油温过高时应及时停止作业,使发动机怠速运转,待油温正常后再继续作业。

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