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液压油箱的喷油故障分析及排除

作者: 大兰液压-标 编辑: DL-TGB 来源: 大兰液压 发布日期: 2022.03.04
信息摘要:
液压油箱的喷油故障分析及排除

一.简介

液压油箱溢油现象时有发生,严重时会出现液压油从油箱加油口或通气孔向外喷射的现象。这种喷油现象的发生,不仅会浪费油液、污染环境、影响工作效率,而且对于采用液压转向的轮式车辆会造成不堪设想的后果。因此,对“喷油”原因进行探讨分析,对于机器的使用保养及改进设计都是很有意义的。

二.“喷油”原因分析

图2所示为某国D7推土机液压系统图,下面以该系统为例来讨论油箱油面的波动和平衡问题。

液压系统图

如图2所示的油箱,一般来说油液并不完全充满油箱,液面上部的空间由于通气孔的作用,全部为空气填充。工作时,液压泵出多少油液,回油量也有多少,油箱油面处于动态平衡。如果由于某种原因(如系统原来未充满油,或工作油温升高等)使回油量少于或多于出油量,油箱油面将下降或上升。但是,这种油面的波动一般是微量的或缓慢的,在通气孔作用下,油箱内外不至于产生明显的压力差,油面能平衡在某一水平面上而不致溢出或使吸油困难。

如果在某一瞬间,回油量大大多于出油量,使油面迅速上升,此时理想情况是将油箱内空气排出一部分,使油面平衡在新的水平上。但是,如果油面上升的速度极快,使箱内空气来不及排出,就会出现油液和空气一起排出而形成喷油。或者,油面上升速度虽不够快,但是若箱内空气排完后油面仍然继续上升,会出现溢油现象。由此可见,在某一段时间内回油量大大超过出油量是产生“喷油”的原因所在。那么,是什么原因使回油量大大多于出油量呢,我们注意到,液压系统在安全溢流阀打开或换向阀换向时,存在高压区突然与回油道相通的情形,此时高压区的油液迅速冲回油箱,油液从高压突然降为低压,将会因油质不同出现如下两种情况。

1、若系统中油液的可压缩性极小。压力突然降低所引起油液体积的增加甚微,液压泵和通气孔的作用足“使油箱内外压力及时平衡,系统保持正常工作状态。

2、若系统中油液的可压缩性较大。由于油液从高压突然降为低压,流回到油箱的油液就在油箱内急剧膨胀,使箱内油液体积迅速增加,液压泵和通气孔的调整作用已不能适应这样的增加速度,从而导致油箱内的压力在一定程度上高于大气压力,即油箱出现内高外低的压力差。在此压力差的作用下,油箱内的油液就混同空气一起从通气孔排出。当压力差较小回油速度较慢时,就出现溢油现象;当压力差较大回油速度较快时,就呈现喷油现象。而且,此时原高压腔就像蓄能器一样,不断地给油箱输入受到高度压缩的油液,使喷油得以持续,直至压力差为零才停止,但此时油箱内实际所剩油液已不多了。

根据液压油的性质可知,油品的可压缩性是很小的,一般情况下可以忽略不计。但是,如果油液中含有大量气泡,则情况就大不相同了。这时,油液的可压缩性将大大增加,因为气体的可压缩性在常态下比油品约大1万倍。由此我们可以得出结论:液压油中含有大量气泡,是产生“喷油”的根本原因。

液压系统虽有差异,但系统中产生气泡的原因却基本相同,归纳起来,主要有下述三种途径:

1、空气直接混入油液中。例如回油口高出油面时,回油将气泡直接带人油液,被液压泵吸人系统中。另外,在管接头及液压元件密封不良处,若出现局部真空,也会使空气进入系统。

2、溶解于油液中的空气分离出来混入液压系统。实验表明,油品中溶解有一定量的空气,常态下在矿物油中空气的溶解量可达6%~12%(按体积计),常用液压油中空气的溶解量一般为9%-10%。根据亨利定律,气体在油中的可溶性与绝对压力成正比。溶有大量空气的高压液体,在通过系统中的液压缸、阀和其他元件时,如果产生较大的压力降,就会使空气溶解度产生较大的下降而出现过饱和状态,将使大量的空气释出,生成气泡,并同液体一起回到油箱。在液压油箱里,由于液压油与空气的剧烈搅拌,造成空气机械地混人系统。

3、系统中局部压力低于油液的饱和蒸气压力时,油液发生汽化,从油中分离出气泡。

由上述三种途径产生的气泡,在高压区时,溶解于油液中的一部分气泡,迅速破裂又凝结成液体而造成噪声、振动、气蚀等;还有一部分气泡残留在高压区受到高度压缩,且在高压区因安全阀打开或换向阀换向等缘故,突然与回油道接通时,这些残留的气泡就会随同油液一起冲回油箱,并在箱内膨胀,造成油面上升,甚至出现喷油现象。

吸油道示意图

三.“喷油”故障处理实例

例1:对D7推土机推土板液压系统喷油的分析和排除。

故障表现:该机在修复液压泵后,进行推土板的沉降试验时,从油箱加油盖上的通气孔往外喷油,状如喷泉,残留在油箱内的油液含有大量肉眼可见的气泡,而且油温比一般工作情况时还高。

原因分析及处理:该液压系统参见图2所示。

对于故障经仔细检查分析后,发现进油管道拐弯太多,尤其有一拐弯处为了布置与安装方便,采用了胶管连接[如图3(a)所示],使该处出现较大的缩径节流现象。我们认为胶管拐弯处是问题症结所在,该处不仅会出现较高的真空度而使空气分离释出,并且会在胶管与钢管连接处渗入空气。据此,我们将吸入管道进行了改造,主要是:①改用钢管拐弯;②为方便安装仍保留了胶管连接,但将连接部位移至直线处。改造后的吸油管道如图3(b)所示,喷油故障得到排除,液压系统工作正常。

例2:对依发W50LA型汽车液压转向系统油箱喷油的分析与排除。

故障表现:汽车在运行中,油箱内工作油液突然冲开塑料盖往外喷出。

原因分析及处理:依发W50LA型汽车液压转向系统图,如图4所示。经检查分析后认为是回油口处的滤油器出了问题。因为滤油器堵塞会在该处引起较大的压力降,且出现局部真空,造成大量气泡。这些气泡随油液一起回到油箱,有的叉被吸人系统中。经多次循环,系统内的含气量不断增加,到了一定程度,当安全溢流阀打开时,被高度压缩的气泡就连同油液一起冲回油箱并在箱内膨胀,造成冲盖喷盖。另外,原机规定液压油的更换周期是24000km,而依发W50LA型汽车很多是行驶20000km后就发生“喷油”。这表明工作油液经长期使用发生变质,其抗泡沫性变差,也是产生“喷油”的原因之一。据此,经过认真清洗滤油器后,更换工作油液,“喷油”故障即排除,工作恢复正常。

液压转向系统图

四.预防“喷油”的措施

1、在结构方面的措施。

①在滤油器置于回油道上时,建议在设置旁通阀的同时,再设置滤油器堵塞警报装置,以便能适时清洗滤油器。

②尽量减少管道的急拐弯。

③建议在油箱内设置带有网眼的挡板,以避免回油剧烈地与空气搅混,并有助于气泡破裂,不再进入系统。

2、在使用方面的措施。

①制定严格的保修制度,定期对液压系统进行保养,保证系统的油液畅通。

②严格注意吸油管道连接处的密封。

③应选用抗泡沫性能好的油液作工作油液,特别是进口机型,往往要选用代用油,就更应注意选取工作油液。

实际上在要发生“喷油”之前,由于已有一定量的气泡混于系统中,系统中先有一段时间的振动,噪声和执行元件动作迟缓等症状后才会发生“喷油”。因此,在使用中司机若发现有这些异常情况,应立即停止使用,仔细检查保养,这也是防止喷油发生的一项有效措施。

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-----责任编辑:大兰企划部

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