朱碧霞

（東風(fēng)（十堰）汽車液壓動(dòng)力有限公司，十堰 442013）

汽車駕駛室液壓翻轉(zhuǎn)升降系統(tǒng)隨著整車駕駛室舒適性的增加，在商用載貨汽車上得到大量應(yīng)用，當(dāng)需要維修發(fā)動(dòng)機(jī)等底盤零部件時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)整車駕駛室的液壓翻轉(zhuǎn)升降功能。目前，商用車駕駛室液壓翻轉(zhuǎn)升降系統(tǒng)的應(yīng)用已經(jīng)趨于成熟，產(chǎn)品也得到廣大用戶的認(rèn)可，但該產(chǎn)品的系統(tǒng)維修及故障率還需進(jìn)一步改善，以某公司整車銷售數(shù)值為例，2011年8月份～2012年5月份，共10個(gè)月，合計(jì)售后返回3 306件，通過逐件模擬試驗(yàn)、拆解、分析，僅經(jīng)清洗、換油等就恢復(fù)使用功能的2 466件，占總返回件的74.6%。這部分總成件主要原因是系統(tǒng)混入空氣或氣泡后引起的客戶誤判或客戶不知道怎么處理最終強(qiáng)制換件造成的。因此，對(duì)汽車駕駛室液壓翻轉(zhuǎn)升降系統(tǒng)中混入空氣的預(yù)防和處理就迫在眉睫了。

1 液壓翻轉(zhuǎn)升降系統(tǒng)混入空氣的原因及途徑

1.1 汽車駕駛室液壓翻轉(zhuǎn)升降系統(tǒng)介紹

汽車駕駛室液壓翻轉(zhuǎn)升降系統(tǒng)由油泵總成 （手動(dòng)油泵或手電動(dòng)組合油泵）、油缸總成（單油缸或雙油缸）、連接管路三部分組成，在整車上通常選擇安裝在駕駛室左側(cè)/右側(cè)擋泥板附近 （見圖1和圖2），有的車型為了方便整車的布置，也會(huì)選擇在駕駛室腳踏板后面。無論哪種安裝方式對(duì)系統(tǒng)的維護(hù)都不是很方便，所以我們就需要結(jié)合該液壓產(chǎn)品的特性，從系統(tǒng)混入空氣角度分析，努力降低系統(tǒng)維修及故障率。

1.2 液壓翻轉(zhuǎn)升降系統(tǒng)內(nèi)部的氣體有兩種來源

（1）從外界被吸入到系統(tǒng)內(nèi)的，叫混入空氣。

（2）由于氣穴現(xiàn)象產(chǎn)生在液壓油中溶解空氣的分離。

1.3 混入空氣的原因

通常液壓油是含有吸水性的，內(nèi)含有微量水分。當(dāng)汽車駕駛室液壓翻轉(zhuǎn)升降系統(tǒng)運(yùn)行后停止工作時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)溫度會(huì)有所降低，空氣中的水氣凝結(jié)成水分子混入油中，將降低液壓油的粘度，并促使液壓油氧化變質(zhì)；當(dāng)液壓系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)油液被壓縮時(shí)，溫度升高，氣體的溶解度變小就會(huì)析出形成氣泡，或者當(dāng)系統(tǒng)油液經(jīng)過節(jié)流元件時(shí)，由于壓力瞬間變小，液壓油中含有的水分也會(huì)瞬間氣化，形成氣泡，使液壓油的潤滑性能變差還會(huì)產(chǎn)生氣蝕，引起系統(tǒng)發(fā)生噪聲、振動(dòng)等問題。

1.4 空氣混入的途徑

（1）翻轉(zhuǎn)升降系統(tǒng)液壓油泵吸油時(shí)，油罐中油面過低或吸油口未在油面以下造成吸油不暢、吸空而吸入空氣。

（2）液壓泵吸油管處的過濾網(wǎng)被雜質(zhì)、污物堵塞，或過濾網(wǎng)網(wǎng)孔太密吸油不暢形成局部真空，吸入空氣。

（3）油罐中吸油口與回油口相距太近，帶一定壓力的回油進(jìn)入油罐時(shí)飛濺、攪拌油液產(chǎn)生氣泡，氣泡來不及消泡就被吸入泵內(nèi)。

（4）回油管在油面以上，當(dāng)系統(tǒng)停止工作時(shí)，空氣從回油管逆流而入（當(dāng)泵內(nèi)有負(fù)壓時(shí)）。

（5）升降系統(tǒng)中各油管接頭、軟管連接處密封不嚴(yán)，或因振動(dòng)、松動(dòng)等原因，空氣乘隙而入。

（6）因密封破損、老化變質(zhì)或因密封質(zhì)量差、密封槽的加工不同心等原因，在有負(fù)壓的位置（例如液壓缸活塞桿、泵軸油封等處），由于密封失效，空氣便乘虛而入。

2 混入空氣的危害

汽車駕駛室翻轉(zhuǎn)升降系統(tǒng)中混入空氣以后，因?yàn)榈蛪嚎諝獾目蓧嚎s性為油液的成千上萬倍，增大了油液的彈性，導(dǎo)致油氣混和液可壓縮性增大1 000倍，降低了系統(tǒng)的剛度，使作為動(dòng)力元件的油泵系統(tǒng)出現(xiàn)油泵吸油不充分，舉升次數(shù)增加，舉升時(shí)間延長；使作為執(zhí)行元件的油缸產(chǎn)生爬行導(dǎo)致舉升時(shí)間長，客戶不滿意；同時(shí)變質(zhì)油液破壞了系統(tǒng)工作的平穩(wěn)性，導(dǎo)致液體的不規(guī)則流動(dòng)，使駕駛室翻轉(zhuǎn)升降系統(tǒng)上升下降過程中出現(xiàn)液壓沖擊，俗稱“抖動(dòng)”現(xiàn)象，影響液壓翻轉(zhuǎn)升降系統(tǒng)的正常工作，顧客有不安全感。

液壓油中混入空氣后，氣泡集存在系統(tǒng)里，系統(tǒng)運(yùn)行中將氣泡循環(huán)進(jìn)入舉升油泵的油罐中，液體體積不限量增大，油氣混和液從油罐排氣口冒出，污染駕駛室油泵系統(tǒng)及整車外觀，最后導(dǎo)致油罐油液不足，影響液壓翻轉(zhuǎn)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

混入油液中的空氣在系統(tǒng)運(yùn)行的整個(gè)過程中受到突然壓縮時(shí)，還會(huì)產(chǎn)生局部高溫，使油液蒸發(fā)、氧化，致使油液變質(zhì)、變黑、油液受到污染；形成的氣泡在油液中擴(kuò)散后，使油液潤滑性能下降，化學(xué)的穩(wěn)定性惡化，加速了油的氧化和零件的銹蝕，降低系統(tǒng)使用壽命；同時(shí)由于油液中存在少量空氣，還將破壞液體流動(dòng)的連續(xù)性，在管路變徑處產(chǎn)生“氣塞”，使系統(tǒng)中單向閥、節(jié)流閥、液控閥等閥類部件無法發(fā)揮正常作用，最終導(dǎo)致整個(gè)舉升系統(tǒng)失效。

3 混入空氣的處理

駕駛室液壓翻轉(zhuǎn)升降系統(tǒng)中混入空氣，首先肯定會(huì)影響系統(tǒng)的壓力；當(dāng)油液中有氣泡時(shí)，執(zhí)行元件的動(dòng)作就不穩(wěn)定，有爬行現(xiàn)象產(chǎn)生，管路和設(shè)備會(huì)振動(dòng)，再就是對(duì)系統(tǒng)中液壓元件產(chǎn)生空氣腐蝕和干摩擦，影響元件的使用壽命，噪聲大，所以應(yīng)采取措施盡量避免。

3.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的防范措施

液壓翻轉(zhuǎn)升降系統(tǒng)中進(jìn)入空氣，在油液中形成氣泡，會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)壓力不穩(wěn)定，管路及設(shè)備振動(dòng)，因此在系統(tǒng)設(shè)計(jì)之初就實(shí)現(xiàn)DFMEA分析，并以防錯(cuò)的方式在系統(tǒng)展開的動(dòng)力及執(zhí)行元件方案中實(shí)現(xiàn)防護(hù)措施，具體如下。

（1）升降系統(tǒng)最高點(diǎn)設(shè)置排氣閥（見圖3），在必要時(shí)將系統(tǒng)中空氣排出；系統(tǒng)各元件連接應(yīng)保證密封，關(guān)鍵部位采用密封件，控制密封間隙，確保使用可靠性，同時(shí)防止空氣進(jìn)入系統(tǒng)；回油管路直接接入油箱的油面以下，增加回油過濾，設(shè)置回油背壓閥，使回油路有一定的背壓（見圖3），防止回油路油液排空?；芈分性O(shè)計(jì)節(jié)流孔、節(jié)流閥，在系統(tǒng)下降時(shí)使進(jìn)油腔壓力與回油腔壓力保持平衡（見圖4）；上升時(shí)采用差動(dòng)舉升原理（見圖5），保持進(jìn)油腔與回油腔油液相通，使進(jìn)油腔壓力與回油腔壓力保持一致，利用面積差實(shí)現(xiàn)駕駛室舉升（見圖6）；同時(shí)盡量拉開吸油口與回油口距離等設(shè)計(jì)，都可以避免吸入氣體，適當(dāng)減少油液中氣泡的產(chǎn)生。

（2）駕駛室液壓翻轉(zhuǎn)升降系統(tǒng)液壓油泵采用的是柱塞泵，其自吸能力差，應(yīng)使油泵吸油口有一定的正壓力，比如油泵吸油口設(shè)置在油罐的最低位，通常加裝過濾系統(tǒng)（見圖3），確保進(jìn)入系統(tǒng)的油液盡量清潔。

（3）汽車駕駛室翻轉(zhuǎn)升降系統(tǒng)油路盡量避免有急劇的直徑變化或直角轉(zhuǎn)彎，以免系統(tǒng)中空氣析出。通常在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中我們采用油液通徑φ3 mm以上，最小φ3 mm。在直角轉(zhuǎn)彎處采用剛性彎管設(shè)計(jì)，限制通徑大于等于φ3 mm；油泵的吸油通徑和連接管路均選用φ3 mm以上，可以確保吸油的通暢性和避免管路的急劇變化。

（4）增大油箱體積，有利于油液中氣泡的上升，避免系統(tǒng)運(yùn)行中出現(xiàn)吸空現(xiàn)象，消除空氣的存在。按以往經(jīng)驗(yàn)，通常油箱總?cè)莘e為有效需油量的1.2～1.3倍，需求油量是有效容積的75%以下為最佳。以某公司整車為例，駕駛室液壓翻轉(zhuǎn)升降系統(tǒng)采用單缸差動(dòng)舉升，其油罐容積計(jì)算過程如下：

駕駛室舉升油缸，缸筒內(nèi)徑D=φ45 mm，活塞桿直徑d=32 mm，油缸的行程L=630 mm，油缸行程走完所需的油量

駕駛室舉升油泵油罐（見圖7）的容積

式中：S上為油罐上底面積、S下為油罐下底面積、H為油罐高。

吸油高度5.5 mm，則吸油面孔以下的容積為：

式中：S為吸油截面積，h為吸油高度。

油罐內(nèi)有4條筋，算有效容積時(shí)必須去掉筋所占的體積，其中一個(gè)筋的截面積為83.2 mm2，其他三個(gè)筋的截面積為43.3 mm2，則筋所占的容積為：

油罐內(nèi)裝有凸輪機(jī)構(gòu) （見圖8），其體積V3=1710×14=23ml

根據(jù)加油過程中的損耗量大約50 ml，建議油泵一次加油量Q為594 ml。

不算加油過程中的損耗，油泵油罐液面以上的空間占加油后整個(gè)油罐容積的比率η1=（793.8-544-50）÷793.8=25.2%，計(jì)算加油過程中的損耗，液面以上的空間占整個(gè)油罐容積的比率η2=（793.8-544）÷793.8=31.5%，也就是說嚴(yán)格按需求加油量加油，油罐液面以上的空間占整個(gè)油罐的比率在25%～35%之間，符合經(jīng)驗(yàn)值。當(dāng)然，如成本、空間允許，油罐設(shè)計(jì)時(shí)，盡量增大需求液面以上的空間占整個(gè)油罐容積的比率，效果會(huì)更好。

3.2 裝配及使用過程的防范措施

液壓系統(tǒng)在整車裝配、連管、使用中因其特殊性最容易進(jìn)入空氣，因此需要格外注意并引起重視。

（1）在駕駛室液壓翻轉(zhuǎn)升降系統(tǒng)中，要檢查作為動(dòng)力系統(tǒng)的油泵吸油管路有沒有泄漏，如果有，在管路吸空的時(shí)候，也會(huì)有空氣進(jìn)入管路。

（2）駕駛室液壓翻轉(zhuǎn)升降系統(tǒng)在整車廠安裝時(shí)，由于是分部件安裝再進(jìn)行連管，因此在連接管路時(shí)，也很容易進(jìn)入空氣。通常按照?qǐng)D9單油缸翻

則油罐的有效容積

油泵油罐需加注油量為兩部分，一部分為油泵油缸之間油管之間的油量Q2，另外一部分為駕駛室舉升所需的油量Q1。以兩根連接油管各長2100米，油管通徑φ4為例轉(zhuǎn)升降系統(tǒng)連管圖和圖10雙油缸翻轉(zhuǎn)升降系統(tǒng)連管圖所示連接油管，連接時(shí)按以下步驟操作來避免進(jìn)氣。

（3）將油泵的A口和B口按要求連接油管，然后手動(dòng)泵的換向手柄放到垂直狀態(tài) （駕駛室翻轉(zhuǎn)狀態(tài)）再上下?lián)u動(dòng)油泵的搖臂，目測(cè)油管另一頭有液壓油流出。

（4）然后將油管與油缸的A口、B口連接，正常翻轉(zhuǎn)駕駛室過重心至上止點(diǎn)，松開連接油缸的B口管接頭，使油缸B腔空氣排出，然后擰緊管接頭；接著使油泵手柄放到水平狀態(tài) （駕駛室回落狀態(tài)），上下?lián)u動(dòng)油泵搖臂，使駕駛室落下，此時(shí)油缸A腔氣體自動(dòng)排出。

按上方法反復(fù)運(yùn)作2～3次。

（5）液壓系統(tǒng)本身會(huì)有殘留雜質(zhì)，如制造、裝配過程中產(chǎn)生的，若未得到徹底清除會(huì)造成系統(tǒng)污染，因此在系統(tǒng)裝配前采用氫氧爆破工序消除零部件內(nèi)部交叉孔毛刺，再進(jìn)行超聲波清洗，嚴(yán)格控制零部件清潔度；加入系統(tǒng)的油液須經(jīng)過濾設(shè)備再次過濾，可有效控制油液質(zhì)量；進(jìn)入總成裝配時(shí)設(shè)立干凈、獨(dú)立封閉的操作區(qū)域，操作人員嚴(yán)格執(zhí)行清潔度控制手段，以確保整個(gè)系統(tǒng)的清潔。

（6）在主機(jī)廠裝配整車時(shí)，油缸、油泵安裝到指定位置后，連接油管和舉升控制器前，請(qǐng)注意必須先向油罐加注液壓油，－10℃以下環(huán)境使用10#地面航空液壓油；－10℃以上環(huán)境使用L－HV32#抗磨液壓油，避免溫差變化較大時(shí)氣泡的產(chǎn)生。加油前使用200目以上的不銹鋼過濾網(wǎng)對(duì)油進(jìn)行過濾。并且注意，在油罐未加油之前不要啟動(dòng)電動(dòng)舉升控制器，否則會(huì)造成電動(dòng)泵吸入空氣，導(dǎo)致駕駛室翻轉(zhuǎn)上升下降速度緩慢。

（7）定期清洗液壓系統(tǒng)、必要時(shí)更換液壓油，防止過濾系統(tǒng)、節(jié)流孔等阻塞引起油液中空氣析出。一般情況下，建議每月至少使用一次，每半年更換一次油液；環(huán)境惡劣地區(qū)建議每周至少使用一次，每季更換一次油液。必要時(shí)每天清理電動(dòng)泵總成、手動(dòng)油泵總成、油缸總成表面，尤其是進(jìn)排氣塞O型圈處的污物，確保油泵總成上進(jìn)排氣塞的通氣孔暢通。

4 結(jié)束語

汽車駕駛室液壓翻轉(zhuǎn)升降系統(tǒng)在使用中還將面臨更復(fù)雜的使用環(huán)境，因此，應(yīng)該詳細(xì)了解現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，結(jié)合液壓翻轉(zhuǎn)升降系統(tǒng)采用的原理，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)判斷、現(xiàn)場(chǎng)解決，并不斷進(jìn)行歸納、總結(jié)，以PDCA模式循環(huán)，落實(shí)到系統(tǒng)DFMEA中，才能使駕駛室液壓翻轉(zhuǎn)升降系統(tǒng)的故障得到有效遏制和解決；把事前防錯(cuò)和事后經(jīng)驗(yàn)充分融合起來，方能確保系統(tǒng)在整車上穩(wěn)定、可靠的使用，發(fā)揮其在整車上的真正作用。

［1］中國機(jī)械工程學(xué)會(huì)設(shè)備與維修工程分會(huì).液壓與氣動(dòng)設(shè)備維修問答 ［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2011.