1、工程机械液力传动系统油温过高原因分析及对策探讨设备管理与维修技术EquipmentManagementMaintenanceTechnology舜%0:一 t%工程机械液力传动系统油温过高原因分析及对策探讨王月(湖南省怀化路桥建设总公司,湖南怀化 418000)摘要:从液力传动油的选用,机械的操作使用和液力传动系统本身原因三个方面对工程机械液力传动系统产生油温过高的原因进行了探讨,提出合理选用传动油及定期维护以获得较好的粘温特性,建议合理操作以获得较高的传动效率,减少损失功率产生的内能.关键词:液力传动油;粘温特性;液力变矩器中图分类号:TU607 文献标识码:B 文章编号:1000033X(
2、2oo5)ol 一 005404Analysisanddiscussionofover-highoiltemperatureintheengineeringmachineryWANGYueHunanHuaiHuaRoadBridgeConstructionLtd.,Huaihua418000,China)Abstract:Thispaperdiscussesthereseasonsandcountermeasuresofover-highoiltemperatureintheengineeringmachineryfromthreeaspects:choiceoftransmissionoil
3、,operationofmachineryandhydraulicsystern.Itisadvancedthattransmissionoilshouldbechosenrationallyandmaintainedroutinelytogetoptimumviscositytemperatureproperty.Simultaneously,thereisaproposalthattherationaloperationshouldbepe 卜formedtogetgreattransmissionefficiencyanddecreaseheatenergyfrompowerlosing
4、.Keywords:hydraulicpressuretransmissionoil;viscositytemperatureproperty;hydraulicpressuremomenttransmitter现代工程机械广泛使用液力传动系统.即在发动机的动力输出端设置液力变矩器,然后再将动力输入到动力换档变速箱.在一定范围内,这种液力传动系统可适应外荷载的变化而自动变矩,并可稳定发动机在额定工况附近工作,提高工程机械的动力性和经济性液力变矩器在使用过程中,由于摩擦生热.系统油温有一定的增高是正常的.一般来说,液力变矩器的出口油温应该在 120以下,如超过此温度系统的油温就偏高了.以卡特彼勒
5、 980C 装载机为例.当液力传动系统油温达 120时,油温指示灯就开始闪动:当油温达到 139时,红色警告灯就亮了,这时操作者必须停止作业来查找原因液力传动系统油温过高,一方面使油液在高温时浓度变稀,粘度下降,使系统的润滑性能变差,导致其他传动件加速磨损;另一方面使系统的容积效率降低 .系统的压力上不去;再有液油本身长时间处于高温下 .易于变质老化,并且使与之有关的密封件也由于高温而加速老化,失去密封作用.所以液力传动系统油温过高对施工机械的危害极大,应该竭力避免.根据多年的在施工现场使用,管理工程机械的实践,就工程机械液力传动系统产生油温过高原因进行分析,同时对应该采取的措施对策进行探讨1
6、 液力传动油的选用及维护液力传动油选用不当是造成液力传动系统油温过高的主要原因之一.现代工程机械的功率越来越大.并且现场作业条件恶劣,工作负荷变化大而频繁,液力传动系统油温的变化幅度一般从 70到 140.有时甚至达到 150,因此对液力传动油的要求也越来越高.1.1 液力传动油的工作要求液力传动油亦称自动变速器油,国外 UqATF 油他的功用是作为液力变矩器动液能传递的介质,液压控制线路和伺服机构静液能传递的介质,换档轴承和齿轮负荷齿面的润滑剂,湿式离合器滑动一摩擦能传递的介质以及液冷或气冷系统的传热介质奄RMCM20.05 一E1 一靖设备管理与维修技术EquipmentManagemen
7、tMaintenanceTechnology为满足不同工况的需要,要求工作油粘度随温度变化很小.低温时,粘度应不太高.以保持较高的传动效率和提高低温启动性能.一般液力传动工作油运动粘度 V50=5554cst.粘温性.一般要求 V50/V100 的比值越小越好,一般小于 4.5f 如 8 液力传动油则小于3.60);如用粘度指数表示,粘度指数要求大于 170(mb已达 210),高粘度指数意味着粘度随温度变化较小.液力传动系统在工作时的工作温度允许值可达7Occ110.若长时间在低效区工作.甚至可达120左右.所以.液力传动工作液的闪点应大于180.不得低于 155oC.工作液的凝点随不同地区
8、和季节而异.一般均高于一 2O.酸值一般应低于0.15mgKOH/g.过高会加剧金属的腐蚀:但也不能太低.因为液力传动工作中有些添加剂本身就是由高分子有机酸组成.会使工作液的酸值提高.如果工作液中发现水溶性酸碱.则将对金属起强烈的腐蚀作用,此时必须更换工作液.L#I-. 对临界载荷值,抗氧化安定性,抗乳化性,抗泡性,含水量及含机械杂质等,均要按有关性能指标给予保证.1.2 液力传动油的分类及选用美国材料和试验学会,石油学会把液力传动油分为三类.PTF 一 1 型:对低温粘度要求较高,较严,对抗磨性,抗泡性也要求严格.PTF 一 2 型:对抗磨,极压性要求高.适用于重负荷的全自动和半自动液力传动
9、系统,对低温流动性的要求则放宽.PTF 一 3 型:适用于低速,高负荷的机械对抗磨性要求高.对低温粘度也要求严格.中国现已生产两种液力传动油.过去按 100时的运动粘度分为 6 号和 8 号.现在分为 N32“(相当原 6 号变矩器油),N46“(相当原 8 号变矩器油),N46D* 普通液力油-N68“ 抗磨液力油(如表 1 所示).N32“号液力传动油用于内燃机车,越野车,工程机械等,颜色为浅黄色透明液体.相当于国外的 PTF 一 2 类.主要以 22*汽轮机油为基础.再加入其他添加剂制成.他的特点是较高的负荷.对极压,抗磨要求较高,而对低温粘度要求不高.N46“号液力传动油用于高速小轿车
10、等,颜色为红色透明液体.又称红液力油.相当于国外 PTF 一 1 类,对低温粘度要求较高.目的是要保证有良好的低温启动性能.这种油是以低粘度精制分馏油作基础油,然后再加入其他添加剂制成.1.3 工作油的维护工作油在使用过程中的状态经常发生变化.应经常观察.防止使用变质油液.对于工作油气泡,水油混表 1 中国液力传动油的主要参考质量指标新 N32*N46“N46DN68*指标项目旧 6 号 8 号运动粘度.厘斯.4032464668运动粘度.厘斯.50l83227-32运动粘度.厘斯.1006889低温粘度,一 20,不大于 2OH00粘度指数 f)l70l70l70l70凝点 PC.不高于-3
11、5-25-50-25闪点 f 开 M)/c.不低于 l60l55l55155抗氧化性/h.不低于 l000l000l0OH0l0()0防锈性通过通过通过通过铜片腐蚀 0oo.3h)合格合格合格合格抗泡性(93C)/mL.不大于 5%5%5%5%抗乳化性 f40.37.3)/min30303030用途工程机械轿车寒区轿车拖拉机相当国外液力油类水分,机械杂质,水溶性酸碱等 PTF.2PTF.1PrF.3指标与其他液压油相同合物,污染等要特别注意.工作油的使用期取决于他的清洁程度.他与机器作业条件,工作油质量,油温和过滤精度有关.新油过滤精度 40Ixm 时,使用 100h 后要更换;过滤精度 20
12、m 时,使用 500h 后即应更换,此后对于工程机械来说.每次换油时间约为 1000h.酸值达到 2mgKOH/g 时.必须更换.对于液力偶合器连续运行的最高液温规定为 9O左右:而对于液力变矩器的最高液温规定不超过 120.当液温超过规定值时,应即卸载进行空运转.待液温正常后再作业,必要时要检查过热原因并予以排除.工作液更换要注意以下几点:液力系统放油时,油应该是温的.同时更换或清洗所有的滤清器,滤网,检查工作液中是否有金属渣粒或高温作业产生出来的碳积物:变速箱放油.首先分别取下变速箱管接头处及壳底的放油塞.排除系统的油后再装上放油塞,然后取下滤清器在不挥发的矿物油里用软毛刷清洗;液力元件放
13、油指的是部分油要排到变速箱里.只要挪开液力油的进油管.起动发动机.以 1000r/min 的转速运转 2030s 即可: 液力系统注油.是通过变速箱加油孔注入后起动发动机.在变速箱空档怠速运转 2min 之后,加足所规定的油即成.另外还有一点,在实际工作中,有人强调系统的润滑性和密封性,以为选择液力传动油的粘度越高越好,而不考虑环境,工作压力的大小,运动速度的高低.便以高粘度的润滑油代替,这是不合适的.液力传动油的粘度太大,在系统内流动的摩擦阻力仓RM 一CM 2O05-一撕i5箭管理维修技术EquipmentManagementMaintenanceTechnology也大.不仅会造成大的功
14、率损失,并且油温也会升高.2 工程机械的操作使用对油温的影响由于工程机械的负荷变化较大,其液力传动系统的油温问题与操作使用有十分密切的关系.液力传动系统的油液作为变矩器的介质,在传递扭矩的过程中会产生一定的升温.为了使油温控制在一定的范围,设计了冷却系统.使其散热降温,即液力传动系统在某一时间内所产生的热量与在同一时间内所散发的热量相平衡.系统的油温就控制在一定的范围内,这是设计制造上要解决的问题.如果机械的负荷变化不大,操作使用对其液力传动系统的油温问题就不那么突出.但对于工程机械而言,操作使用对液力传动系统的油温问题的影响很大下面以推土机为例,来说明操作使用对液力传动系统温升的影响.推土机
15、的基本作业是由铲土,运土,卸上和空载回驶 4 个过程组成 1 个工作循环,在 1 个操作正常的工作循环中,液力传动系统的油温与时问的关系如图 l 所示f图 1 正常工作循环液力传动系统油温与时间关系图 1 表示推土机正常工作一段时问后.液力传动系统在一个工作循环中所产生的热量与所散发出的热量相平衡时,其系统温度与时间的关系曲线.a 为铲土工况,b-c 为运土工况,c d 为卸土工况,da 为空载回驶工况,ar-b 为再一次的铲土工况推土机在铲土工况中,由于铲刀受到很大的阻力,机械前进很慢.甚至停止不动,而操作者为了使铲刀易于铲入土中,必须加大油门提高发动机的转速.这时,液力变矩器泵轮的转速与发
16、动机同步,涡轮却因后面机械传动系统的阻力作用转动的很慢,甚至停止.此时,变矩器输出的扭矩最大,而效率最低,甚至为零.这时发动机输入的功率便在变矩中大部分或全部转化为热量,使变矩器的油液温度急剧升高.而推土机在运土,卸土,空载回驶工况中,机械受到的阻力减小,变矩器涡轮的转速提高.特别是卸土工况时,因为变矩器后的机械传动被短时切断,涡轮有可能与泵轮同步,这样发热量就更小.就整个液力传动系统而言,运土,卸土,空载回驶工况对铲土工况而言是散热过程.如果推土机的工作对象不变,操作者操作方法不变,液力传动系统的油温就能保持在某一个范围内,如图 1 所示.由此可见.对推土机而言.铲土工况所用时间的长短,占整
17、个工作循环时问比例的大小,对液力传动系统油温高低有决定性的影响.如能缩短铲土时问,即缩短变矩器在低效下工作的时间,液力传动系统的油温就不会大幅度的提高.这有个操作使用的问题,当推土机在硬土上进行铲土作业.或铲刀碰上树根或大石头等障碍时,铲土工况的时间就长,并且涡轮转速降低的很历害.液力传动系统油温上升的很快,就一个工作循环来说.产生的热量大于散发的热量,持续工作下去,整个系统的油温就会过高.如图 2 所示.图 2 特殊 m 况时系统油温与时间关系因此,操作使用对液力传动系统油温的影响很大,这里存在着一个按机械性能参数合理安排作业对象的问题,也有一个工作在比较恶劣工况下如何操作机械的问题.如推土
18、机在坚硬的作业面进行铲土作业时.如果强迫机械完成不能胜任的工作.就会出现液力传动系统油温过高的现象,甚至造成液压元件的损坏.这时可预先加以松土,或在工作时尽量使铲土时问减少.或增加机械的休息时问等.有些人认为,液力传动机械不存在过载问题,这是一个误解,过载会引起油温过高,油温过高,不仅油质变坏,而且引起积碳,使密封泄油管路不通畅,引起泵轮壳密封处压力增高.导致泵轮壳密封的失效或完全报废.操作者应掌握上述的原理,在操作实践中,改进操作方法,尽量减少铲土时机械受到的阻力,就能在很大程度上防止液力传动系统油温过高3 液力传动系统本身的一些原因在液力传动系统中由于本身组成构件而产生油温过高的原因主要有
19、:变速箱变速制动片滑摩,液力传动油油位不当,机件异常磨损等.3.1 变速箱换档制动片滑摩产生过热变速箱换档制动片滑摩产生的热量是液力传动系统油温过热的另一个主要原因.变速箱换档制动片在开始接全与开始分离的瞬间有极短时间的滑摩.这是机械无法克服的.为此液力传动油就起了润滑与冷却的作用,换句话说,滑摩产生的热量要传递到液力传动油中.如滑摩时间太长,液力传动油的工作温度就会迅设箭管理与维修技术EquipmentManagementMaintenanceTechnology速升高.造成变速箱换档制动片滑摩时间较长的原因主要有 3 个:一是摩擦制动片磨损严重.摩擦力减小 .扭矩大时,无法达到完成接合的作
20、用;二是换档工作液压缸的压力达不到规定的压力,致使制动片无力被夹紧:三是传动油过滤器阻塞,油路不畅,流量不足,压力建立迟缓.3.2 液力传动油油位不当液力传动系统的工作油液规定有一定的数量.而在系统中直接参加流动的油液只是其中很小的一部分,大部分储备在油池里,这些油除补充流动中的消耗,还可调节油温.因此,在一定的前提下.工作油液的储备多一点是有好处的.但是如果油面太高,淹没了各种驱动机件,特别是各种齿轮,导致由于摩阻增大.反而使油温上升.在工程机械上.工作油液的液面是用油尺来检查的,油位不能太低.也不宜过高.3.3 机件异常摩擦使油温上升液力传动系统的工作油液所要润滑和冷却的机件很多,这些传动
21、件除了正常配合(或啮合)摩擦产生热量外.个别传动件在修理后.也可能由于加工装配发生变化而出现烧蚀现象.也有一些机件长期使用后,因为某种原因发生定位变动.如笔者单位曾发生过 D75S 装载机的变矩器由于涡轮轴承松旷,造成泵轮与涡轮直接摩擦这种接触摩擦会产生局部高温,从而影响系统内液力传动油的温度.4 结语(1)实践表明, 选用适当的液力传动油以满足不同工况的需要,可以将工作温度控制在允许值范围内.使液力传动油获得比较理想的粘温特性.这样有利于保持较高的传动效率和高温启动性:同时对于液力传动油的清洁维护,检查,更换及提高粘温特性也具有很重要的意义,过期变质的油液往往会改变系统的酸度.从而也改变了油液的粘度.使工作温度超出规定值(2)在操作实践中,工程机械的操作方法直接影响到整机工作装置的受载问题,非法操作会导致变矩器的输出扭矩最大.输出的机械效率急剧下降.这样发动机的输入功率绝大部分都被液力传动油自身消耗掉转化为内能.最终导致系统温度超出规定值.有时可能会损坏液压元件.更有甚者会导致整个系统崩溃,使得设备瘫痪甚至报废.(3)由于工程机械属于重载工作设备,并且设备本身可能会有一些缺陷.如工作装置之间或机件之间的相对滑摩运动,液力传动油散热状态不理想以及油池
