ZL50系列装载机液压系统高温故障的诊断

1.液压系统油温过高的原因

1）液压系统设计不合理，造成先天性不足。ZL50系列装载机液压系统中未安装液压油冷却装置，系统散热仅靠油箱和管路来完成，且油箱总容积也太小，使得散热面积太小，而管路散热十分有限，如果环境温度较高，则很难降低系统温度。

2）工作环境温度过高。装载机液压系统最佳工作油温区间为35～55℃，允许最大工作温度为65～70℃。而在炎热的夏天，在停机状态时，系统的温度就已接近40℃，当开始工作时，油温很快超过设计性能指标。油温高，使系统油液黏度下降，破坏了液压元件运动副间油膜，致使金属直接接触，机械运转噪声不断增大，同时增加磨损，导致液压元件出现其他故障和增大泄漏，降低效率，从而又进一步使系统升温。由于温度的继续升高，油液变得更稀，磨损、泄漏更大，则系统温度更加升高，形成恶性循环。

2.排除高温故障措施

液压系统内部增加一个冷却器，从而可加大冷却系统的散热面积。冷却器一般安装在液压系统的总回油管或溢流阀的回油管路中，特别是后者，油液在这些地方发热量最大，对ZL50系列装载机的油路系统进行技术改造时，就将冷却器安装在溢流阀的回油管路中，如图8-36所示。新增冷却器的容量可通过以下系统热平衡计算确定。

图8-36 冷却器的安装方法

（1）系统发热功率的计算 根据现场油液的温升现状，采用测量法，可按下式求出系统的发热功率。即

式中 P₁——发热功率（kW）；

V——原油箱的有效容积（L），取V=300L；

T——计算温升的加热时间（h），现场测试T=1h；

Δt——油液温升（℃），取Δt=50℃；

Cρ——油液的比热容与密度之积（W·h/L），Cρ=0.47W·h/L。

考虑油箱等的散热作用，应将上述计算结果再加上23%的修正值，故液压系统总发热功率为P₁=8.7kW。

（2）热平衡的计算 该液压系统工作油液的设计温度为60～70℃。若从增大冷却器散热能力、降低系统工作油温出发，使系统的发热量全部由冷却器进行散热，则冷却器的散热面积可按下式计算

式中 P₂——冷却器的散热功率（W），取P₁=P₂；

K——冷却器的传热系数[W/（m²·K）]，取下限值，K=35W/（m²·K）；

Δt_m——油和空气之间的平均温度差（K）。

又因为

式中 t₁——冷却器液压油入口温度；(www.xing528.com)

t₂——冷却器液压油出口温度；

t₁′——冷却介质入口温度；

t₂′——冷却介质出口温度。

故得Δt_m=25℃。

将P₂、K、Δt_m值代入式（8-2），则所需总散热面积A=9.9m²。

该机原油箱有效散热面积约为1.9m²，所以需新增加8m²的散热面积，就足以满足系统的工作要求。新增加的冷却器选型为。

（3）冷却器风扇驱动功率的计算 选用轴流式风扇。风扇的风量应根据新增冷却器的散热量来计算，风扇的风量为

式中 q_Q——风扇的风量（m³/s）；

P₃——冷却器的散热功率（W），按散热面积等值分配，新增冷却器的散热器功率P₃=7kW；

C_p——空气的空压比热容[W·h/（kg·℃）]，取C_p=0.28W·h/（kg·℃）；

ρ——空气的密度（kg/m³），取ρ=1.29kg/m³；

Δt——散热温差（℃），取Δt=10℃。

故得q_Q=0.54m³/s。

又因为风扇的驱动功率表达式为

式中 P₄——风扇的驱动功率（kW）；

Δp_a——自由排风时的风压（Pa），一般可取Δp_a=100～1000Pa，本文选取Δp_a=500Pa；

η——轴流式风扇的效率，取η=0.4。

故得P₄=0.7kW。

按上述所提出的排除高温故障的措施，先后对4台ZL50系列装载机液压油路进行了技术改造，经施工中实际应用，均能保持系统油温在70℃以下，能连续正常工作，故障处理效果较好。