浅谈国产装载机液压系统可靠性问题

摘 要 针对工程机械系列产品中国产化程度最高的装载机，综合分析其液压系统等部件的状态概率数据，认为液压系统的可靠性是国产装载机的重要问题，有必要改进设计，并提出改进措施，将有利于改善液压系统工作的安全性和使用寿命。

关键词国产装载机；液压系统；可靠性

中图分类号 TP271+.31 文献标识码 A 文章编号 1671-489X（2008）10-0087-02

随着装载机广泛应用于机械工程，用于散状物料的铲、挖、装、运、卸等作业，清理或平整场地，装载机也作为机械类职业技术学院的重要教学设备，成为学生培训、实操、实习与教学研究、实践的必备装置。目前，国产化装载机控制了国内90%以上的市场份额，国产化程度也是工程机械系列产品中最高的产品。但是据国家工程机械质检中心统计，国产装载机的可靠性很低。各系统发生故障次数的比例分别为：液压系统39.7％，动力系统14.8％，传动系统及其他3.8％～8.7％。显然，液压系统故障占第一位。ZL50型装载机在国产机中具有代表性，产生的液压系统的可靠性问题也是有共性的。因此，本文探讨国产的ZL50型装载机液压系统的可靠性问题，以促进液压系统工作安全性的改善和使用寿命的提高。

1 国产装载机液压系统的可靠性问题

国产装载机工作装置液压系统属于多泵系统，由主泵2、转向泵17和辅助泵1组成2个液压回路（见表1）。系统由柴油发动机的动力通过变矩器上的分动齿轮带动3个油泵传动被动齿轮，再由油泵齿轮传动轴（3根）驱动3台液压泵供油。主泵专门向工作装置供油。铲斗转动滑阀3和动臂滑阀11采用串联供油系统，主泵通过滤油器来油先进入铲斗转动滑阀向铲斗液压缸9供油。只有当铲斗转动滑阀处于中位时，动臂滑阀才能和油路接通向动臂液压缸12供油。这样可防止因司机操作错误而造成转斗卸料时动臂自动降落等意外事故的发生。双作业安全阀10由过载阀和单向阀组成，其作用是：当铲斗液压缸封闭时，闭锁压力高的油打开过载阀卸油，另一侧油路上的单向阀打开向液压缸的低压腔补油，避免其内的油压过高；用来平衡动臂提升和下降时工作装置杆系的不协调现象。转向油泵向转向机构供油。司机操纵方向盘经转向器驱动一个液压阀13，液压阀控制转向油泵的油进入转向油缸15，通过转向传动装置带动铰接车架的车轮偏转一定角度。为了防止系统过载，转向油泵还设有安全阀16，主油泵设有安全阀4。

2 国产装载机液压系统可靠性问题的分析

采用修正算法计算系统的可靠度：

AS总（1）=AS35（1）•AS36（1）•AS37（1）=0.871；

PS总（2）= AS总（2）—AS总（1）=0.129。

进行结果分析，见表2。

国产装载机液压系统的可靠性还是比较低，有必要改进设计。根据工程机械产品的许用可靠度范围值为0.90～0.99 [4]，并且考虑到国产装载机可靠性较低的现状，故取其许用可靠度下限，即取装载机整机系统可靠度为0.90，再经可靠度分配计算，把整机系统可靠度0.9分配给各大子系统而得到液压子系统的可靠度值；可靠度值0.87是应用框图法，只对液压系统进行可靠性分析，得到液压子系统可靠度定量计算公式，再把此液压系统各部件的实际可靠性数据代入公式，计算得到装载机液压子系统的实际可靠度值。

液压系统的可靠度为0.973 1时，才能保证整机系统的可靠度满足0.9的要求，而实际计算得到的液压系统的可靠度只有0.87，由串联系统可靠度计算公式可知，串联系统可靠性小于或至多等于各串联单元可靠性的最小值，所以该可靠度值无法满足工程机械产品的许用可靠度范围值下限0.9的要求。

3 国产装载机液压系统可靠性问题的改进措施与意义

国产装载机液压系统的可靠性比较低，液压传动是以液体作为传递动力的介质，故容易产生泄漏，运行较长时间后，还容易出现过热，工作无力，内部元件损坏等故障。在使用过程中，液压系统出现泄漏同样是主要的故障。产生泄漏的原因从表面现象看，多为密封件老化、损坏、挤出、破裂、密封表面拉伤等。主要原因有：油液污染；密封表面粗糙；密封沟槽不合格；冲击和振动造成管接头松动；动密封件及配合件相互磨损（液压缸尤甚），间隙增大；油温过高；密封圈装配不良；橡胶密封件与液压油不相容而变质。泄漏的主要部位是管接头、密封件、元件接合面、壳体等。液压系统油温过高，有设计原因，也有加工制造和使用问题。

防止泄漏的措施有以下8条：

1）防止油液污染：液压系统中的液压泵的吸油口应安装精滤器，吸油口距油箱底部有一定距离；出油口应安装高压精滤器，过滤效果应符合系统工作要求，以防污物堵塞引起液压系统故障。

2）控制密封表面粗糙度：粗糙度过高或出现轴向划伤会发生泄漏；粗糙度过低，达到镜面时密封圈的唇边会刮去油膜，使油膜难以形成，密封唇口温升严重，加剧磨损。当液压缸、滑阀等的杆件出现轴向划伤时，轻者可用金相砂纸打磨，重者需电镀修复。

3）合理设计和加工密封沟槽：液压系统液压缸密封沟槽的设计加工的好坏，是减少泄漏、防止油封过早损坏的先决条件。

4）减少冲击和振动：使用减振支架固定所有管子以便吸收冲击和振动；采用带阻尼的换向阀，缓慢开关阀门，在液压缸端部设置缓冲装置（如单向节流阀）；使用低冲击阀或蓄能器来减少冲击。

5）合理设计安装板：当液压系统阀组或底板用螺栓固定在安装面上时，为了得到满意的初始密封和防止密封件被挤出沟槽，安装面要平整，密封面要求精加工，表面粗糙度要达到Ra 0.8 μm，平面度要达到0.01 mm/100 mm。

6）正确装配密封圈：应在其表面涂油，若须通过轴上的键槽、螺纹等开口部位，则使用引导工具，不用螺丝刀等金属工具，以免划伤密封圈造成漏油。

7）控制油温，防止密封件老化变质：应合理设计高效液压系统或设置冷却装置，使油液温度保持在65 ℃以下。

8）重视修理装配工艺：应强化液压系统防漏治漏的修理工艺，如阀杆、活塞表面、缸内壁的整体或局部可采用电刷镀、静电喷涂增厚后，再经车床切削加工到所需尺寸。

通过这些措施的实施，能有效改善国产装载机液压系统泄漏问题，保证油箱中的油位，防止液压泵可能吸入空气而产生的系统压力无法建立的情况的出现，从而促进各执行机构运行速度稳定，提高系统效率，防止因油温升高而造成的油液浪费、污染周围环境、增加停工时间、降低生产率、增加生产成本等现象的产生，减轻因故障部位的维修所产生的种种不便，消除影响系统工作的安全性和使用寿命的因素，保证国产装载机高效、平稳、连续运行。

参考文献

[1]周廷美,蓝悦明.机械零件与系统优化设计建模及应用[M].北京:化学工业出版社,2004

[2]高忠民.工程机械使用与维修[M].北京:金盾出版社,2002

[3]张全根,高衡.装载机[M].北京:中国建筑工业出版社,1978

[4]刘忠,杨国平.工程机械液压传动原理、故障、诊断与排除[M].北京:机械工业出版社,2005

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