一、ZG3225LC-9C挖掘機液壓系統(tǒng)存在的問題及分析

1.ZG3225LC-9C挖掘機液壓系統(tǒng)存在的問題

2008年6月，常林股份公司推出了ZG3225LC-9C型液壓挖掘機。我們對2008年7月至2008年12月期間出廠的221臺整機就故障率進行了用戶回訪統(tǒng)計。統(tǒng)計結(jié)果顯示，ZG3225LC-9C液壓挖掘機平均使用5350小時后，液壓系統(tǒng)的效率明顯下降（具體表現(xiàn)為挖掘力明顯下降，經(jīng)測壓，壓力達不到系統(tǒng)設(shè)計壓力）。由于液壓系統(tǒng)主要元器件的單價較高，其使用壽命過短造成挖掘機的使用成本過高，直接影響到市場對ZG3225LC-9C型液壓挖掘機的認可度。為此，我們在專家組的指導下制定了重點解決ZG3225LC-9C液壓挖掘機液壓系統(tǒng)效率下降問題的工作計劃。

2.問題分析

首先，我們隨機調(diào)用一臺未出廠且通過調(diào)試的挖掘機進行了連續(xù)150小時的工作試驗。試驗之前，利用傳統(tǒng)排氣方法對液壓泵、馬達及油缸進行了充分的排氣。試驗結(jié)果主要反映出三方面問題。

（1）ZG3225LC-9C液壓挖掘機油溫偏高，大負荷工作時，液壓油油溫高于95℃，有時甚至高達100℃。

（2）液壓系統(tǒng)噪聲偏大。

（3）對從液壓油箱中抽出的液壓油進行試紙試驗，發(fā)現(xiàn)液壓油的品質(zhì)已經(jīng)下降。

針對上述三方面問題，我們通過對液壓油散熱器供應(yīng)商提供的ZG3225LC-9C型液壓挖掘機散熱器及液壓油箱的散熱功率計算分析，認為ZG3225LC-9C型液壓挖掘機現(xiàn)有的散熱系統(tǒng)完全滿足液壓系統(tǒng)的散熱需求。根據(jù)理論計算，當外部環(huán)境溫度為40℃時，系統(tǒng)正常熱平衡溫度為80℃。ZG3225LC-9C液壓挖掘機采用國際著名品牌的工作泵、行走及回轉(zhuǎn)馬達、主閥。這些挖掘機液壓元器件普遍為各挖掘機生產(chǎn)商使用，因此，這些液壓元器件本身的質(zhì)量應(yīng)該是可靠的。常林股份公司ZG3225LC-9C液壓挖掘機使用的液壓油為美孚抗磨液壓油，其質(zhì)量是有保證的。我們分析后認為，挖掘機工作環(huán)境惡劣，可能由于工作泵在工作過程中的吸空現(xiàn)象，及外界環(huán)境的污染物通過油箱蓋進入油箱，從而導致工作泵和行走馬達的柱塞磨損及氣蝕，進而造成容積效率下降，功率損耗增加，導致系統(tǒng)發(fā)熱量增加及系統(tǒng)噪聲加大，最終導致系統(tǒng)使用壽命降低。

3.問題驗證

為了驗證上述分析結(jié)論，決定對ZG3225LC-9C液壓挖掘機上更換下來的工作泵進行拆解驗證。通過拆解，發(fā)現(xiàn)工作泵柱塞缸體的磨損及氣蝕情況非常嚴重（見圖1、圖2、圖3）。

標準孔直徑31.21mm，磨損的孔直徑31.33mm。

4.解決措施

ZG3225LC-9C型液壓挖掘機泵、閥、馬達及管路已充分進行了排氣處理，所加注的液壓油已進行二次過濾，造成液壓系統(tǒng)油品污染及系統(tǒng)空氣含量高，導致液壓系統(tǒng)噪聲大。使用壽命低，是由于液壓油箱在挖掘機工作過程中吸入雜質(zhì)及液壓油箱負壓，工作泵吸油不充分造成的。具體解決措施如下：

（1）在液壓油箱的設(shè)計上采用同步排氣法，安裝同步排氣的裝置。

（2）同步排氣裝置上安裝集成空氣過濾器，充分過濾進入液壓油箱的外部空氣。

二、同步排氣法的運用

1.同步排氣裝置的結(jié)構(gòu)及安裝

同步排氣裝置通常安裝在液壓油箱上（圖4），一般由空氣過濾芯、進氣單向閥、排氣單向閥、加油過濾網(wǎng)四部分構(gòu)成（圖5），與油箱的連接方式有法蘭連接和螺紋連接兩種。

1—蓋形螺母 2—墊片a 3—六角螺母 4—墊片b 5—殼子

6—濾芯 7—底盤ASS’Y(包括進氣單向閥、排氣單向閥、加油過濾網(wǎng)）

8—法蘭盤ASS’Y(加油過濾網(wǎng))

2.同步排氣裝置的基本原理

圖6中，A部分為同步排氣裝置的工作原理圖。當液壓系統(tǒng)中回到液壓油箱的液壓油體積大于液壓油泵在相同時間內(nèi)從油箱吸油體積時，油箱內(nèi)部形成正壓力，當壓力超過0.3公斤時，油箱內(nèi)空氣從同步排氣裝置的排氣單向閥中排出。系統(tǒng)初啟動時，油箱液面下降，液壓油箱上同步排氣裝置的進氣單向閥開啟，保證油箱與大氣相通，減小吸油阻力。通過安裝液壓油箱同步排氣裝置，系統(tǒng)正常工作時保持液壓油箱0.3公斤背壓，有利于減小吸油阻力，從而避免液壓系統(tǒng)中工作泵的吸空。同時，由于同步排氣裝置中設(shè)置了空氣過濾及加油過濾網(wǎng)，這樣就保證了外界環(huán)境中的污染物不能進入油箱。

3.同步排氣裝置的設(shè)計原則

一般情況下，同步排氣裝置在工作時，空氣流速越低，抗污染過濾能力及液壓油箱背壓的保證就越好。故在設(shè)計時，空氣流量應(yīng)為油泵排量的1.5倍左右。如果空氣流量小于油泵排量的1.5倍，液壓油箱中的空氣將不能及時與外界空氣進行交換，導致液壓油箱油溫升高，油箱內(nèi)形成油氣。當液壓系統(tǒng)中回到液壓油箱的液壓油體積大于液壓油泵在相同時間內(nèi)的從油箱吸油體積時，油箱內(nèi)部形成正壓力，當壓力超過0.3公斤時，油氣會從排氣單向閥中排出，排除的油氣冷卻附著在液壓油箱上，不但對環(huán)境造成了污染，而且遇到火源時還容易著火，引起安全事故。

對于工程機械、車輛、移動機械，以及需要具有壓力的液壓系統(tǒng)，可采用帶預(yù)壓空氣的同步排氣裝置。常林股份公司ZG3225LC-9C液壓挖掘機采用的同步排氣裝置中的單向閥能保持油箱的預(yù)定壓力，同時提高了油泵的吸入性能，維持油箱內(nèi)液體平衡，避免了油箱內(nèi)液體因震蕩或擺動而產(chǎn)生工作泵的吸空等問題，從而延長了挖掘機液壓系統(tǒng)的使用壽命。

4.維護與保養(yǎng)

同步排氣裝置同樣需要定期維護與保養(yǎng)，否則會引起一些意想不到的故障，如油溫升高、工作泵吸空等現(xiàn)象。在使用一定的時間后，濾芯上逐漸黏上塵埃，因而使空氣阻力增加。當阻塞面積過大時，可采用反吹法減小空氣阻力。如果嚴重時，需更換濾芯。常林股份公司ZG3225LC-9C液壓挖掘機采用的同步排氣裝置使用法蘭連接，并帶有保險鏈以預(yù)防跌落和丟失。具體參數(shù)為：過濾精度40μm、加油網(wǎng)直徑38mm、長100mm、空氣預(yù)壓0.35bar，1bar=105Pa。

三、安裝同步排氣裝置的挖掘機試驗跟蹤調(diào)查

1.安裝同步排氣裝置挖掘機液壓系統(tǒng)油溫測試

雖然所測液壓油溫超過理論油溫平衡點80℃，專家組經(jīng)過分析認為這是由于環(huán)境溫度、系統(tǒng)本身元器件節(jié)流以及理論計算與實際情況有偏差等因素造成的，且液壓油溫仍然處于正常范圍，所以挖掘機完全可以正常工作。

2.安裝同步排氣裝置挖掘機市場跟蹤

根據(jù)對2010年3月至2010年4月期間出廠的152臺ZG3225LC-9C型液壓挖掘機（安裝了同步排氣裝置）用戶回訪的統(tǒng)計，其挖掘機平均使用6923小時后，液壓系統(tǒng)的效率才出現(xiàn)明顯下降，比未安裝同步排氣裝置的挖掘機平均增加了1573小時。

四、結(jié)論

通過對改進后的常林股份公司ZG3225LC-9C液壓挖掘機進行試驗及后期出廠產(chǎn)品的跟蹤調(diào)查，在液壓油箱上安裝使用同步排氣裝置可明顯降低液壓系統(tǒng)油泵的吸空現(xiàn)象，降低工作液壓油受污染程度，進而減小了系統(tǒng)噪聲，延長了液壓系統(tǒng)使用壽命，證明了同步排氣裝置的有效性。目前，常林股份公司已經(jīng)在壓路機和平地機上推廣使用同步排氣裝置。

另外，在跟蹤調(diào)查過程中也發(fā)現(xiàn)，同步排氣裝置的維護與保養(yǎng)非常重要，如果不注意維護保養(yǎng)，同步排氣裝置的使用效果就會明顯下降。

（作者單位：周小偉，江蘇省常州技師學院；

黃紅武，常州林業(yè)機械股份有限公司）