工程機械液力傳動系統(tǒng)油溫過高的分析與控制探討

宋心賞，孫世強

（山推工程機械股份有限公司，山東 濟寧 272000）

1 油溫過高的表現(xiàn)

一般工況下，輪式裝載機變矩器的出口油溫應(yīng)為80～110℃，允許短時間達到110～120℃。一般路況下中速行駛3～4h，裝載機變矩器油溫應(yīng)該維持在70～80℃左右，最佳工作油溫約為85～95℃（見圖1）。

圖1 傳動效率的溫度外特性

液力傳動系統(tǒng)工作油溫過高的外部表現(xiàn)為：（1）油溫表指示超出允許區(qū)域；（2）液壓管路過熱，嚴重時產(chǎn)生橡膠氣味；（3）變速器體過熱，嚴重時產(chǎn)生油漆氣味。

內(nèi)部表現(xiàn)為：（1）系統(tǒng)傳動效率降低；（2）發(fā)動機燃油經(jīng)濟性降低；（3）傳動系統(tǒng)壽命降低。

2 原因分析

液力傳動系的工作油路是一個封閉和循環(huán)回路(見圖2)。其中熱源部件主要有變矩器、變速泵、變速器、離合器、閥等，散熱部件主要有變速器油底殼、濾清器、冷卻器、油管、閥等。

圖2 液力傳動系統(tǒng)循環(huán)工作回路

熱源部件和散熱部件發(fā)生故障，都可能引起整個變速循環(huán)系統(tǒng)產(chǎn)生過熱現(xiàn)象。工作油溫長時間過高，主要是下列三方面的原因。

2.1 匹配或設(shè)計不當

（1）傳動系統(tǒng)匹配不當。對于裝載機這樣的工程機械，由于變矩器和工作裝置液壓泵往往同時工作，工作裝置液壓泵所消耗的功率約占發(fā)動機功率的40%～60%。因此，確定變矩器的有效直徑D時，就不能按照發(fā)動機的全功率匹配，而應(yīng)與發(fā)動機的部分功率匹配。D值必須選取得當，如果D值過小，當裝載機在運輸工況時（這時工作裝置液壓泵不工作），動力系統(tǒng)在發(fā)動機的部分特性上工作，將降低發(fā)動機的動力性和經(jīng)濟性，容易造成變矩器過熱；如果D值過大，當裝載機在牽引工況時，不僅鏟斗動作緩慢，作業(yè)效率降低，甚至有可能迫使發(fā)動機熄火。裝載機的變矩器的有效直徑要比同功率推土機的變矩器有效直徑小（見圖3）。

圖3 液力變矩器和發(fā)動機共同工作的輸入特性曲線

（2）變矩器進出口油壓設(shè)計不當。變矩器的進口壓力閥調(diào)整壓力偏低、出口壓力閥調(diào)整過高，會使供給變矩器的油底殼液面下降，油量減少，致使變矩器的效率降低。同時，通往冷卻器的油量不夠，油溫將升高。發(fā)現(xiàn)油溫升高后可以斷開冷卻器油管，開機檢測工作油是否大量涌出。如果涌出油量太細，應(yīng)該檢查變矩器壓力閥是否失效或油路是否堵塞。

（3）冷卻效果欠佳或循環(huán)油量不夠。通常情況下，液力變矩器的功率損失約為發(fā)動機額定功率的15%～25%，這些功率損失將轉(zhuǎn)變成熱能，必須有足夠的油量和冷卻裝置吸收并散發(fā)這些熱量。如果循環(huán)油量不夠，油液循環(huán)次數(shù)增大，不能保證熱平衡，就會造成油溫過高。加大油門試機，如果液壓泵干磨發(fā)出嘯叫聲，可判定是變速器缺油。

（4）變速器油位設(shè)計過高。如果變速器油位過高，輸出軸齒輪高速攪拌油液，就會引起油溫在短時間（一般工況大約2～3h）內(nèi)迅速升高。借鑒國外成熟經(jīng)驗，傳統(tǒng)ZL40/50型裝載機用行星變速器新車加油量為45L。

2.2 整機出現(xiàn)故障

（1）工作泵、轉(zhuǎn)向泵串油，變速器油位過高。

（2）變速泵損壞，主動齒輪、自由齒輪和側(cè)板摩擦燒傷，大量生熱。

（3）變矩器渦輪組或泵輪損壞，摩擦大量生熱。

（4）變速器離合器分離不徹底。變速器變矩器油位過低，液壓泵吸空、燒傷，變速閥調(diào)壓彈簧或裝配墊片等損壞，各擋離合器損壞，都會導(dǎo)致離合器分離不暢，變速器、變矩器的工作油是連通的，所以當變速器經(jīng)常打滑分離不徹底時，造成摩擦產(chǎn)生熱量，致使油溫升高。

（5）大超越離合器損壞也會導(dǎo)致油溫升高。

（6）冷卻器的冷卻效果不好。變矩器的工作油液是利用發(fā)動機散熱器的冷卻水進行冷卻的，如果發(fā)動機的水溫過高，也會影響冷卻效果；如果水質(zhì)不良，使冷卻器中產(chǎn)生大量的水垢，也會影響冷卻效果。

（7）變矩器油冷卻器油道堵塞。變速器變速閥損壞導(dǎo)致變速閥桿卡死或變矩器油冷卻器油道堵塞，回油壓力過高，通往冷卻器的油量不夠，從而造成油溫過高。

2.3 操作或維護不當

（1）發(fā)動機油門操作不當影響變矩器傳動效率。操作裝載機作業(yè)或行駛時，如果長時間使用小油門或大油門工作或行駛，會造成變矩器長時間在低效率區(qū)域工作，損失功率部分將轉(zhuǎn)變成熱能使油溫升高（見圖3、圖4）。

圖4 液力變矩器的特性

（2）失速時間過長。對于裝載機來說，短時間的失速是允許的；但是，如果長時間失速，發(fā)動機的輸出功率全都變成熱能，導(dǎo)致變矩器的油溫很快升高（見圖4）。

（3）變矩器連續(xù)高負荷工作時間太長。

（4）所用的液力傳動油的型號不對或不同種類的油混用。裝載機常用6號或8號液力傳動油等油品作為變矩器的工作油，有些用戶為了管理方便，采用了柴油機油或液壓油。如果油的黏度太大，會使泵輪射向渦輪的油的速度降低，增大功率損失，同時會增大變矩器和渦輪的攪油損失，而使得油溫升高；如果油的黏度太小，泵輪和渦輪傳遞動力的效率降低，功耗轉(zhuǎn)化為熱能，也可能使油溫升高。

（5）加油量把握不準引起變速器油位過高。

3 結(jié)語

通過以上分析我們可以得出，造成工程機械液力傳動系統(tǒng)油溫過高的主要原因有傳動效率降低、燃油性能降低以及使用和維護多方面因素，在進行具體的的判斷和分析時，必須了解循環(huán)油路，從工作油的循環(huán)路徑按主次排除疑點，最后找到故障源。而防止液力傳動系統(tǒng)工作油溫過高的發(fā)生，應(yīng)主要通過合理匹配設(shè)計、規(guī)范操作和維護保養(yǎng)三個環(huán)節(jié)入手。