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★ 年会论文预登 ★ 矿用汽车液压系统污染分析及对策 攀钢矿业有限责任公司朱家包包铁矿 蒋家国 【 摘要】认识液压系统污染带来的危害 ， 查 明污染原因， 规范维护保养过程 ， 预防性修理可有效 控制液压系统污染与延长维护周期 ， 降低故障发生率 。 关键词 矿用汽车液压系统污染控制 前言 液压技术在矿用汽车上 的应用越来越广泛 ， 促 进和推动 了矿用汽车 向安全 、 节能 、 舒适 、 环保的方 向发展。机电液一体化控制更显其独特优越性 ， 使 液压系统 向高压 、 高性能、 微型集成化方 向发展 ， 为 矿用汽车向大型化发展提供了最有力的技术性能支 撑 ， 技术含量高、 故障难查 、 维修难度大是汽车维修 中的一大难题 ， 影响其可靠性、 使用寿命 、 动态特性 的关键问题是液压系统的工作介质油液的性能劣化 及污染危害。对于在作业环境较差的露天矿山的矿 用汽车来讲 ， 液压系统污染有 固体 、 液体 、 气体等物 质 。固体物质对系统造成磨蚀 、 磨料 、 磨粒磨损， 使 元件剥落 ， 油液污染 。液体污染物使油液物理化学 性能失去稳定性， 造成金属腐蚀。气体污染物易使 压力变化引起空穴和气蚀现象 ， 发生冲击 、 噪声和温 度升高不 良影响。实践证明， 液压 系统污染造成 的 故障 占 7 5 以上 ， 造成严重的经济损失， 主要原 因 在于使用管理， 维护保养和检修中认识水平不够。 笔者通过对液压系统进行分析 ， 控制对策 ， 维护检修 方法的粗浅介绍与广大同仁共勉。 1 液压传动系统基本介绍 1 ． 1 特点 是利用密闭系统中的受压液体来传递运动和动 力的， 液压传动性能 的主要参数 是压力 P和流 量 Q。系统压力 P取决于负载， 与流量无关 ， 而负载的 运动速度取决于流量 ， 与压力无关 。 1 ． 2 组成 由动力元件一液压泵 ； 执行元 件一液压缸和液 压马达 ； 控制元件一各类阀； 辅助元件一油箱、 滤油 器 、 油管与管接头； 传动介质一液压油 。如液压举升 系统 图 1 所示 。 1 一液 泉；2 一管接头；3 一进油管；4 一 油管；5 一分配阀；6 一限位阀；7 一液 缸 8 一 缓冲装置 ；9 一 油箱 ；1 一 同油管 ；1 1 一 高 油管；1 2 一 限位钏丝绳 。 图 1 典型的矿用汽车举升系统 1 0 矿用汽车 2 0 1 2年第 1 期 ★ 年会 论文预登 ★ 2 液压系统污染来源及其危害 污染物对系统工作可靠性和元件使用寿命较 为隐蔽 ， 危 害极大 ， 有污染 物质和 污染能 量之分 。 污染 物质 可 分为 固态 、 液态 和气 态 三种 ； 污染 能 量包 括静 电 、 磁场 、 热 能及放 射 线等 。 固体 颗 粒 物 占 7 5 ， 尘埃 占 1 5 9 ／ 6 ， 氧化 物 、 纤维 、 树脂 等约 占 1 0 。 2 ． 1 固体颗粒 固体颗粒 形态 各异 ， 种类 繁 多， 如 金属 屑 、 橡 胶密封圈、 焊渣 、 尘 埃等 ， 它会直 接导致 零部件 磨 损或卡滞损坏。金属屑是 由液压泵 、 阀、 液 压缸等 部件磨损 或损坏带 来 的， 会给油 路和过 滤器造 成 堵塞产生 空穴 ， 执行元件 动作迟 缓跳动 等现象 随 即出现。密封圈硫化 、 断裂 、 剥落循环 于压力 或润 滑油路而堵塞 ， 使油压降低离合器打滑而损坏 ， 特 别是变速器 油液过 滤器安装 不 当时， 损 坏 的密 封 圈进入 主油 道造成 档位离合 器加速磨 损 ， 每年 经 济损失达 3 0 4 0万元 。我们通过技术改进 ， 在油 液过滤器 的出油管路 上加装 一套滤 网， 彻 底解决 了因断裂的密封 圈堵塞油道事故 。焊渣来源 于制 造安装或维修 过程 中遗 留或不 规范操 作 ， 给元 器 件的伤 害较大 。尘埃为作 业 的 自然条 件恶 劣 ， 或 者是车辆维护 保养过 程 中带人 ， 严重 时造 成油 液 黏稠 ， 润滑性能降低 。 2 ． 2 液态污染物 主要来源于外界 的水分 和人 为错 添加或更换 了另类油 液 ， 以及 油冷却 器破损 所致 。油水 混合 作用经过 8周 后达到饱 和状 ， 含水 量超过 5 时 ， 危害是相当大 的， 会产生硫酸 和盐酸 ， 对零件有强 腐蚀作用； 水与油中添加剂产生沉淀物和胶质， 使 润滑和冷却效果变差 ； 低温工作条件下 ， 油液 中结 成微小冰粒 ， 堵 塞控 制元件 的间隙和 孑 L 口导 致故 障。 2 ． 3 气态污染物 空气是 液压 系统油箱 中油位 过低 ， 吸油 管接 头松动或破损 ， 密 封圈损坏 吸入 的。在 一个 标准 大气压下， 空气在油中的沉降度为 1 0 ， l 0 L油 液在大气环境下数天可溶解 1 L空气 ， 当压力减小 或温度升高时 ， 油中的空气分离 出来成为气泡 如 图 2所示 。 堪 压力／ MP a 图2 空气在各种液体中的溶解度 如果空气 占油液体积的 1 ， 则油液 的容积弹 性模量降低 到纯净 油液 的 3 5 ． 6 ， 还会 使温度升 高 ， 油液焦化变质 ， 产生振动 和噪声 。还 因为驾驶 员人为操作 因素导致 的油液 氧化变质 ， 如举 升手 柄长期置于“ 下 降” 位 ， 变 速器下 坡缓 行超过 3分 钟等 。 2 ． 4 污染能量 静 电引起的电化学腐蚀 ， 由油液中挥发 出来 的 碳氢化合物燃烧造成火灾 。2 0 0 4年我矿 两名维修 人员在更换前悬挂油液 时， 未能全部释放泡沫化油 液 ， 且未静置 3 0 分 钟以上 ， 发生一起充注工具的高 压软管爆炸 ， 造成一名驾驶员严重伤害事故。 3 油液污染的判定 在没有专业的仪器情况下， 现场对油液污染采 取经验辨别法。 3 ． 1 问 问车辆操作员 液压系统工作状况 ， 油液的更换 时间或之前系统做过何种调试， 更换零件与否 ， 问过 去发生过类似故障否 ， 怎样排除的。 3 ． 2 看 将任一系统液压油放置于洁净的容器 内， 外观 测定其污染度 1 的空气含量 能观察到微小气泡， 超过 2 9 ／ 6 油液 变为混浊状 ， 原因是冷却器破损泄漏 或错加了另类油液 ； 有晶莹闪亮悬浮物 ， 说明系统内 有液压元件磨损磨粒 ； 传动箱 T C 3 0动力施呈黑褐 色 ， 判定为摩擦 片磨损 ； 4 6 液压油呈红褐色 ， 判定 为温度过高氧化变质。 2 0 1 2 年 第 l期 矿用汽车 1 1 ★ 年会论文预登 ★ 3 ． 3 闻 用嗅觉辨别油液是否发臭变质 ， 橡胶件是否过 热发出特殊气 味等。 3 ． 4 对 比法 首选级别较高的油 ， 在 同类型同性能车辆上 与 厂家所推介 的油液进行使用周期 比较 ， 选用性价 比 优的液压油。 4 液压系统污染控制 控制油液污染 ， 温度升高 ， 系统泄漏 ， 防止振动 和噪声 ， 严格 日常点检和定修制度， 认真执行定期紧 固、 清洗 、 过滤器及滤芯更换制度， 建立液压设备技 术档案等手段 ， 可减少故障率。 4 ． I 液压系统使用和维护 4 ． 1 ． 1 液压系统的检查 首先油位必须严格按操作手册说 明， 冷车或热 车都能符合规定 ， 防止气泡产生。工作过程 中产生 的高温使水分 、 空气与油液生成胶状氧化物， 使黏度 改变油液性能劣化变质 ， 元器件性能下降甚至失效。 转 向、 举升系统油温不得高于 6 0℃ ， 制动系统油温 不得超过 1 2 1℃， 否则查找原 因。测试有无异常的 振动 和噪声 。一般情 况下 ， 压 力 为 7 MP a时， 噪 声≤7 5 d B A， 1 4 MP a时 ， 噪声≤ 9 0 d B A； 检查 油箱、 油管及接头和执行元件 、 控制元件有无泄漏 ， 若有泄 漏发生 ， 是造成气 穴噪音 的主要原 因 如 图 3 。利 用周检的形式检查元件固定螺钉及接头； 过滤器、 油箱、 Z 1_ 3 8 ℃ 2 ℃ 0 5 1 0 1 5 混入空气量／ ％ 图3 空气混入量与噪音的关系 管路及 阀板 ； 紧固、 清洗 、 更换零件 ； 定期对液压泵 、 阀、 液压缸及元件性能进行测试 ， 油液抽样化验并按 期更换 。 4 ． 1 ． 2 泄漏与密封 工作压力 过高 ， 工作 温度过 高使 油液粘 度 降 低 ， 密封元 件老化 失效 ， 油 中杂质 损坏 密封件 ， 堵 塞小孔 、 卸荷 阀芯卡住 ； 密封元件选择不 当等是造 成泄漏 的主要 原 因， 应合理选 择密封 圈及 密封槽 尺寸 ； 正确调 节系统压 力 ， 尽量 减少 接头和 9 0 。 弯 头管路 ， 控制好 系统温度 等措 施可有 效 防止泄漏 发 生 。 密封件包 括衬垫 、 密封圈、 O形 圈、 U 形圈、 Y 形圈等 ， 种类繁多 ， 选择各异 见附表 。 附表常用密封材料及特性 ＼名称 丁 腈橡胶 氯 化 特 钢 石棉 天然橡胶 聚氯丁橡胶 硅 聚丙烯酸 聚四氟乙烯 腈橡胶 橡胶 抗拉强度 5 3 o o o 2 5 0 O ～ 4 5 0 0 4 o o o 3 5 0 0 2 O O ～ 4 5 0 I 8 00 2 oo o 2 o o o PS I 4 o o o 耐磨性 良 优 良 优 差 良 良 差 抗压强度 一般 良 优 优 良 良 优 差 最大延伸率 2 0 7 0 0 5 0 0 5 0 0 3 0 0 2 0 0 2 0 0 1 5 O 弹性 良 优 一般 优 良 特差 一般 特差 与油并存性 优 良 特差 一般 一般 优 优 优 优 最高温度 8 1 5 ℃ 1 7 7 ℃ 1 4 9 ℃ 1 4 9 ℃ 1 4 9 ℃ 2 0 4 ℃ 1 7 7 ℃ 2 8 8 ℃ 1 7 7 ℃ 最低温度 一1 8 ℃ 一1 8 ℃ 一4 ℃ 4 9 ℃ 一6 ℃ 一6 ℃ 一4 9 ℃ 存放性能 优 最佳 良 良 优 良 良 良 优 与水并存性 差 优 良 优 良 一般 一般 良 优 1 2 矿用汽车 2 0 1 2年第 1期 m ∞ ∞ 舳 加 一 v ∞ 罩 ★ 年会论文预登 ★ 材料和规格选择正确至关重要， 正确拧 紧螺栓 使密封性能更加 可靠 ， 千万注意不要使黄油、 机油、 冷却液或其它异物沾附在衬垫上 。康 明斯发动机所 用衬垫都覆盖一层防粘剂 ， 安装时尽量不要 随意涂 抹密封剂或黄油等物质 ， 油道也必须对正 。使用带 有“ 沉淀唇” 的密封圈时， 如曲轴前后密封圈及附件 驱动盘密封圈等 ， 轴的表面必须清洁干净 ， 不得有水 分、 灰尘等异物 ， 不得涂抹任何润滑油脂 ， 因为聚 四 氟乙烯密封圈 的材料和设计均需要一个 干燥 的表 面。发动机刚起动时， 一层 聚四氟 乙烯 薄膜被转移 到轴颈上面， 起到较好 的防漏密封。还应安装导 向 套 ， 注意密封圈上左旋或右旋标记 ， 不得错装 。 O形圈的选用应根据零件号 ， 型号不对会硬化 脆裂 。O形圈外表不对称 、 不规则往往是 由于被泡 涨或硬化引起的。柴油、 润滑油 、 冷却液或空气中的 砂粒 ， 金属屑使 O形圈表面变粗糙 ， 安装时不能扭 曲、 缠绕 ， 拉长是造成永久损害导致严重泄漏 ， 应在 0形圈表面涂抹薄薄一层润滑油 、 植物油或肥皂水 ， 不得涂抹黄油 ， 否则 占据 了 O形 圈的膨胀空 问， 影 响密封 。Y形圈属于单 向密封 ， 安装 时唇 口应 向压 力侧 ， 不能装反。正确使用和装配可消除 Y形圈密 封偏磨 、 裂纹、 漏油、 尘埃损坏、 根部磨损 、 挤出、 翻转 等故障发生。U 形圈密封效果好 ， 但很容易 翻转 ， 适用于压力和速度低 的液压缸 中的密封， U形圈装 人部位应正确倒角， 防止装入时拉伤而漏油， 它与Y 形圈一样属单向密封 ， 唇 口也应面向压力油腔。 4 ． 1 ． 3 油液的选择 液压油要有合适的粘度， 粘度随温度变化小， 有 良好的润滑性 ， 防腐和化学稳定性 ， 杂质少、 闪点高、 凝固点低等基本要求。温度高、 压力大应选择粘度 较高的油， 温度低、 压力小， 选用粘度较低的液压油。 我矿现有运行矿用汽车 6 1 辆 ， 其中 T E RE X 3 3 0 7型 2 7辆 ， O 7 A 型 5辆 ， 0 7 B型 5辆 ， TR 6 0型 1 4辆 ， B J Z 3 3 6 4型 l O辆 ， 除 T R6 0 其余车辆转向和举升系 统均使用运动粘度为 2 7 3 3 mm ＼ S的 4 6 抗磨液 压油 ； T R6 0 举升、 转向和传动箱使用高品质工程机 械变速箱油一D o n d x动力施 TC 3 0 产地＼ 香港青衣 巷 ； 6 1 辆车均使用浙江嘉兴市生产 的壳牌 劲霸 1 5 W- 4 0 AP I C G - 4 ＼ C F - 4 ＼ C F标准， 欧洲汽车制造商 协会认可 AC E A发动机机油。实践证明， 选择 了高 品质的油液 ， 使换油周期均延长 了 5 0 ～8 0 h ， 年经 济效益在 5 万元以上。 4 ． 1 ． 4 液压系统使用和维护要注意的问题 1 起动前 ， 液位应在油面计最高位 ， 起动后油 温正常后 ， 左右转 动两 圈方 向盘 ， 举升 车厢往 复一 次 ， 选档手柄通过所有档位一遍 ， 此时各系统液位应 在油位计 中位 。 2 液压泵 、 阀磨损或损坏 ， 必须更换油液 ， 并彻 底清洗油箱及管路 ， 更换滤芯 。 3 正确操纵设备是防止油温升高的重要手段 ， 严格执行 驾驶员手册 中的内容。 4 入 口过滤器堵塞 ， 吸入阻力增加 ， 溶解在油 中的空气分离 出来 ， 产生空蚀现象。容易产生空穴 现象 的区域在液压泵 的吸油腔 ， 油流经狭小 的缝隙 的节流 口， 因为流速增高 ， 压力降低 ， 溶于油中的空 气即从油液中游离出来形成气泡。所以， 不要盲 目 在人 口处添加过滤器， 避免油道狭窄或急转弯 ， 以防 止产生低压区。 5 在连续运转、 高温、 潮湿、 灰尘多的地方， 应 缩短换油周期 。 4 ． 2 预防性维修保证液压系统可靠性和耐久性 解决早发 性故障较为容易 ， 采取重新安装 、 调 试、 局部改进或更换元件的方法 ， 对于突发性故障能 直观判断和快速排除。渐发性故障需有预见性， 维 修过程以预防为主。 4 ． 2 ． 1 准确分析故障原因 对于新设 备发生故 障， 主要原 因在于设计 、 制 造、 使用及系统污染造成， 若是老龄设备， 主要是因 为液压元件和油液各项技术参数的劣化， 是磨损、 腐 蚀 、 疲劳、 老化 、 污染 的渐进过程， 液压缸等元件内泄 漏增加使温度升高等故障显现出来； 密封件老化随 时间加剧， 泄漏更甚 ； 弹簧疲劳或失效使控制元件失 去作用 。 4 ． 2 ． 2 故障预防 不管是有规律 的振动和噪音 ， 液压冲击， 爬 行、 泄漏 、 高温等系列共性 问题 ， 还是使用和维护不当， 装配工艺差等人为 因素造成 的故障， 液压系统污染 控制是重中之重。 应首先考虑油液性质及其对系统 的要求和影响 ， 下转第 2 0页 2 0 1 2 年 第 1期 矿用汽a Y - 1 3 ★使用与维修★ TR6 0矿 用汽车 QS K1 9 发 动机 启动 开关装置的改进 攀钢集团矿业公司朱家包包铁矿汽运车间 李忠明 刘晓平 蒲峻清 【 摘要】T R 6 0自卸矿用汽车是内蒙古北方重型汽车股份有限公司 以下简称北方股份 于 2 0 0 6 年生产的新型矿用汽车， 该型矿用汽车采用了新技术、 新工艺， 降低了柴油单耗， 满足矿山生 产环保要求。但还存在 Q S K 1 9 发动机启动开关位置设计不合理， 为此经过实际操作， 对启动开关 位置进行改进。 关键词 改进隐患安全操作 1 启动开关原理 我 矿有北方 股份 生产 的 0矿 用 自卸车 1 4 台， 该车辆 自重 4 1 t ， 载重 5 5 t ， 总重量 9 6 t 。采用康 明斯电喷柴油发动机， 电气 系统采用 2 4 V 电源 ， 负极 接地 ， 启动开关有四个位置， “ O ” 位为断电； “ ’ 位为将 2 4 V电源加载到 主线 ； “ 1 ” 位为将2 4 V电源从 主线 到动力模块 ； “ 2 ” 位为通过空档、 启动继 电器到启动 机 。 2 启动开关位置需改进的原因 车辆 出厂时 ， 启动 开关 的位 置安装 在驾驶 室 中央控制台的左侧 如图1 所示 靠近驾驶员臀部 上接第 1 3页 正确选择过滤器和净化方式， 禁止使用劣质滤芯和胡 乱改装系统结构 ； 系统清洗是堵住污染源的最佳途径， 采用水、 酸陛或碱性清洗剂、 清洗油， 还应一边清洗一 边敲打或晃动箱体， 使吸附在器件内壁的污染颗粒、 油 漆、 氧化皮等物质脱落， 再用同类油液清洗 ， 直到符合 标准为止； 正确选择液压泵可以有效消除噪音、 振动和 温升， 必须考虑最大工作压力； 转速和流量 ； 压力冲击 耐受性； 污染耐受度； 使用寿命； 液压系统温度； 可维修 性； 安装方式； 与系统的相容性； 经济性等因素。必须 严格按保养说明书按期更换液压油及滤芯， 清洗系统； 规范驾驶操作行为； 定期检查油冷却器和油温传感器 及线路， 确保油温在正常工作范围内。 5 结束语 通过对液压系统污染分析 ， 找到污染物的源头 ， 对分析故障排除隐患起到了事半功倍的效果 。消除 人为不 良习惯 ， 运行成本费用逐年下降 。正确使用 和维护液压设备 ， 使车辆操纵性 、 安全性、 运转性和 经济性有了可靠保证。 参考文献 [ 1 1康明斯柴油发动机故障分析内参资料 ．陕西省工程机 械研究所 ． 1 9 9 8 ． 0 2 ． E 2 3张应龙 ． 液压维修技术问答 ．北京 化学工业出版社， 2 0 08 ．0 5． E 3 3齐晓杰 ．汽车液压、 液力与气压传动 ．北京 化学工业 出版社， 2 0 0 7 ． 0 9 ． E 4 3燕烈航 ． 液压系统污染控制 ．北京 国防工业 出版社， 2 O l O ． 0 6 ． 收稿 日 期 2 0 1 1 0 5 2 3 2 O 矿用汽车 2 0 1 2 年 第 1期