淺談國產裝載機液壓系統可靠性問題

摘 要 針對工程機械系列產品中國產化程度最高的裝載機，綜合分析其液壓系統等部件的狀態概率數據，認為液壓系統的可靠性是國產裝載機的重要問題，有必要改進設計，并提出改進措施，將有利于改善液壓系統工作的安全性和使用壽命。

關鍵詞國產裝載機；液壓系統；可靠性

中圖分類號 TP271+.31 文獻標識碼 A 文章編號 1671-489X（2008）10-0087-02

隨著裝載機廣泛應用于機械工程，用于散狀物料的鏟、挖、裝、運、卸等作業，清理或平整場地，裝載機也作為機械類職業技術學院的重要教學設備，成為學生培訓、實操、實習與教學研究、實踐的必備裝置。目前，國產化裝載機控制了國內90%以上的市場份額，國產化程度也是工程機械系列產品中最高的產品。但是據國家工程機械質檢中心統計，國產裝載機的可靠性很低。各系統發生故障次數的比例分別為：液壓系統39.7％，動力系統14.8％，傳動系統及其他3.8％～8.7％。顯然，液壓系統故障占第一位。ZL50型裝載機在國產機中具有代表性，產生的液壓系統的可靠性問題也是有共性的。因此，本文探討國產的ZL50型裝載機液壓系統的可靠性問題，以促進液壓系統工作安全性的改善和使用壽命的提高。

1 國產裝載機液壓系統的可靠性問題

國產裝載機工作裝置液壓系統屬于多泵系統，由主泵2、轉向泵17和輔助泵1組成2個液壓回路（見表1）。系統由柴油發動機的動力通過變矩器上的分動齒輪帶動3個油泵傳動被動齒輪，再由油泵齒輪傳動軸（3根）驅動3臺液壓泵供油。主泵專門向工作裝置供油。鏟斗轉動滑閥3和動臂滑閥11采用串聯供油系統，主泵通過濾油器來油先進入鏟斗轉動滑閥向鏟斗液壓缸9供油。只有當鏟斗轉動滑閥處于中位時，動臂滑閥才能和油路接通向動臂液壓缸12供油。這樣可防止因司機操作錯誤而造成轉斗卸料時動臂自動降落等意外事故的發生。雙作業安全閥10由過載閥和單向閥組成，其作用是：當鏟斗液壓缸封閉時，閉鎖壓力高的油打開過載閥卸油，另一側油路上的單向閥打開向液壓缸的低壓腔補油，避免其內的油壓過高；用來平衡動臂提升和下降時工作裝置桿系的不協調現象。轉向油泵向轉向機構供油。司機操縱方向盤經轉向器驅動一個液壓閥13，液壓閥控制轉向油泵的油進入轉向油缸15，通過轉向傳動裝置帶動鉸接車架的車輪偏轉一定角度。為了防止系統過載，轉向油泵還設有安全閥16，主油泵設有安全閥4。

2 國產裝載機液壓系統可靠性問題的分析

采用修正算法計算系統的可靠度：

AS總（1）=AS35（1）#8226;AS36（1）#8226;AS37（1）=0.871；

PS總（2）= AS總（2）—AS總（1）=0.129。

進行結果分析，見表2。

國產裝載機液壓系統的可靠性還是比較低，有必要改進設計。根據工程機械產品的許用可靠度范圍值為0.90～0.99 [4]，并且考慮到國產裝載機可靠性較低的現狀，故取其許用可靠度下限，即取裝載機整機系統可靠度為0.90，再經可靠度分配計算，把整機系統可靠度0.9分配給各大子系統而得到液壓子系統的可靠度值；可靠度值0.87是應用框圖法，只對液壓系統進行可靠性分析，得到液壓子系統可靠度定量計算公式，再把此液壓系統各部件的實際可靠性數據代入公式，計算得到裝載機液壓子系統的實際可靠度值。

液壓系統的可靠度為0.973 1時，才能保證整機系統的可靠度滿足0.9的要求，而實際計算得到的液壓系統的可靠度只有0.87，由串聯系統可靠度計算公式可知，串聯系統可靠性小于或至多等于各串聯單元可靠性的最小值，所以該可靠度值無法滿足工程機械產品的許用可靠度范圍值下限0.9的要求。

3 國產裝載機液壓系統可靠性問題的改進措施與意義

國產裝載機液壓系統的可靠性比較低，液壓傳動是以液體作為傳遞動力的介質，故容易產生泄漏，運行較長時間后，還容易出現過熱，工作無力，內部元件損壞等故障。在使用過程中，液壓系統出現泄漏同樣是主要的故障。產生泄漏的原因從表面現象看，多為密封件老化、損壞、擠出、破裂、密封表面拉傷等。主要原因有：油液污染；密封表面粗糙；密封溝槽不合格；沖擊和振動造成管接頭松動；動密封件及配合件相互磨損（液壓缸尤甚），間隙增大；油溫過高；密封圈裝配不良；橡膠密封件與液壓油不相容而變質。泄漏的主要部位是管接頭、密封件、元件接合面、殼體等。液壓系統油溫過高，有設計原因，也有加工制造和使用問題。

防止泄漏的措施有以下8條：

1）防止油液污染：液壓系統中的液壓泵的吸油口應安裝精濾器，吸油口距油箱底部有一定距離；出油口應安裝高壓精濾器，過濾效果應符合系統工作要求，以防污物堵塞引起液壓系統故障。

2）控制密封表面粗糙度：粗糙度過高或出現軸向劃傷會發生泄漏；粗糙度過低，達到鏡面時密封圈的唇邊會刮去油膜，使油膜難以形成，密封唇口溫升嚴重，加劇磨損。當液壓缸、滑閥等的桿件出現軸向劃傷時，輕者可用金相砂紙打磨，重者需電鍍修復。

3）合理設計和加工密封溝槽：液壓系統液壓缸密封溝槽的設計加工的好壞，是減少泄漏、防止油封過早損壞的先決條件。

4）減少沖擊和振動：使用減振支架固定所有管子以便吸收沖擊和振動；采用帶阻尼的換向閥，緩慢開關閥門，在液壓缸端部設置緩沖裝置（如單向節流閥）；使用低沖擊閥或蓄能器來減少沖擊。

5）合理設計安裝板：當液壓系統閥組或底板用螺栓固定在安裝面上時，為了得到滿意的初始密封和防止密封件被擠出溝槽，安裝面要平整，密封面要求精加工，表面粗糙度要達到Ra 0.8 μm，平面度要達到0.01 mm/100 mm。

6）正確裝配密封圈：應在其表面涂油，若須通過軸上的鍵槽、螺紋等開口部位，則使用引導工具，不用螺絲刀等金屬工具，以免劃傷密封圈造成漏油。

7）控制油溫，防止密封件老化變質：應合理設計高效液壓系統或設置冷卻裝置，使油液溫度保持在65 ℃以下。

8）重視修理裝配工藝：應強化液壓系統防漏治漏的修理工藝，如閥桿、活塞表面、缸內壁的整體或局部可采用電刷鍍、靜電噴涂增厚后，再經車床切削加工到所需尺寸。

通過這些措施的實施，能有效改善國產裝載機液壓系統泄漏問題，保證油箱中的油位，防止液壓泵可能吸入空氣而產生的系統壓力無法建立的情況的出現，從而促進各執行機構運行速度穩定，提高系統效率，防止因油溫升高而造成的油液浪費、污染周圍環境、增加停工時間、降低生產率、增加生產成本等現象的產生，減輕因故障部位的維修所產生的種種不便，消除影響系統工作的安全性和使用壽命的因素，保證國產裝載機高效、平穩、連續運行。

參考文獻

[1]周廷美，藍悅明.機械零件與系統優化設計建模及應用[M].北京:化學工業出版社，2004

[2]高忠民.工程機械使用與維修[M].北京:金盾出版社，2002

[3]張全根，高衡.裝載機[M].北京:中國建筑工業出版社，1978

[4]劉忠，楊國平.工程機械液壓傳動原理、故障、診斷與排除[M].北京:機械工業出版社，2005