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现代公路施工机械广泛使用液压传动系统,即在发动机的动力输出端设置液力变矩器,然后再将动力输出到动力换档变速箱。在一定范围内,这种液力传动系统可适应外荷载的变化而自动变矩,并可稳定发动机在额定工况附近工作,提高公路施工机械的动力性和经济性。

  液力变矩器在使用过程中,由于摩擦生热,系统油温有一定的增高是正常的。一般来说,液力变矩器的出口油温应该在120℃以下,如超过此温度,系统的油温就偏高了。以卡特彼勒980C装载机为例,当液力传动系统油温达120℃时,油温指示灯开始闪动;当油温达到139℃时,红色警示灯就亮了,这时操作者必须停止作业,查找原因。

  液力传动系统油温过高,一方面使油液浓度变稀,粘度下降,系统的润滑性能变差,导致其它传动件加速磨损;另一方面使系统的容积效率降低,系统压力上不去;再者油液本身长时间处于高温下,易于变质老化,并使与之有关的密封件也因高温而加速老化,失去密封作用。所以,液力传动系统油温过高对公路工程施工机械的危害极大,应该竭力避免。

  根据笔者几年在施工现场使用、管理公路施工机械的实践,现就液力传动油的选用、机械的操作使用和液力传动系统本身的某些原因,对公路施工机械液力传动系统产生油温过高的原因进行分析,并探讨应采取的措施和对策。

  1 液力传动油的选用

  液力传动油的选用不当是造成液力传动系统油温过高的主要原因之一。现代公路施工机械的功率越来越大,并且现场作业条件恶劣,工作负荷变化大而频繁,液力传动系统油温的变化幅度一般从70℃到140℃,有时甚至达150℃,因此对液力传动油的要求也越来越高。

  液力传动油亦称自动变速器油,国外称ATF油。它的功用是作为液力变矩器动液能传递的介质,液压控制线路和伺服机构静液能传递的介质,换档轴承和齿轮负荷齿面的润滑剂,湿式离合器滑动—摩擦能传递的介质以及液冷或气冷系统的传热介质。

  为满足不同工况的需要,要求工作油粘度随温度变化很小。低温时,粘度应不太高,以保持较高的传动效率和提高低温启动性能。一般,液力传动工作油运动粘度υ50=55~54mm2/s。粘温性,一般要求υ50/υ100的比值愈小愈好,一般小于4.5(如8#液力传动油则小于3.60);如用粘度指数表示,粘度指数要求大于170(国外已达210),高粘度指数意味着粘度随温度变化较小。

  液力传动系统在工作时的工作温度允许值可达70℃~110℃,若长时间在低效区工作,甚至可达120℃左右。所以,液力传动工作油的闪点应大于180℃,不得低于155℃。工作油的凝点随不同地区和季节而异,一般均高于-20℃。如果工作油中发现水溶性酸碱,将对金属起强烈的腐蚀作用,此时必须更换工作油。此外,对临界载荷值,抗氧化安定性,抗乳化性,抗泡性,含水量及含机械杂质等,均应按有关性能指标给予保证。

指标项目 N32 N46 N46D N68
6号 8号    
运动粘度,mm2/s,40℃ 32 46 46 68
运动粘度,mm2/s,50℃ 18~32 27~32    
运动粘度,mm2/s,100℃ 6 8 8 9
低温粘度,-20℃,mm2/s     ≤2000  
粘度指数(Ⅵ) 170 170 170 170
凝点,℃,不高于 -35 -25 -50 -25
闪点(开口),℃,不低于 160 155 155 155
抗氧化性,h,不低于 1000 1000 1000 1000
防锈性 通过 通过 通过 通过
铜片腐蚀,100℃,3h 合格 合格 合格 合格
抗泡性,93℃,ml,不大于 5% 5% 5% 5%
抗乳化性,(40-37-3),min 30 30 30 30
用途 工程机械 轿车 寒区轿车 拖拉机
相当国外液力油类水分、机械杂质、水溶性酸碱等指标与其他液压油相同 PTF-2 PTF-1   PTF-3

  美国材料和试验学会、石油学会把液力传动油分为三类。PTF-1型:对低温粘度要求较高、较严,对抗磨性、抗泡性也要求严格;PTF-2型:对抗磨、极压性要求高,适用于重负荷的全自动和半自动液力传动系统,对低温流动性的要求则放宽;PTF-3型:适用于低速、高负荷机械,对抗磨性要求高,对低温粘度也要求严格。

  我国现已生产两种液力传动油。过去曾按100℃运动粘度分为6号和8号,现在分为N32#(相当原6号变矩器油)、N46#(相当于原8号变矩器油)、N46D#普通液力油和N68#抗磨液力油(表1所示)。N32#液力传动油用于内燃机车、越野车、工程机械等,颜色为浅黄色透明液体,相当于国外的PTF-2型。这种油主要以22#汽轮机油为基础,再加入其它添加剂制成。它的特点是较高的负荷,对极压、抗磨要求较高,而对低温粘度要求不高。N46#液力传动油用于高速小轿车等,颜色为红色透明液体,又称红液力油。它相当于国外PTF-1型,对低温粘度要求较高,目的是要保证有良好的低温启动性能。这种油是以低粘度精制分馏油作基础油,然后再加入其它添加剂制成。

  工作油在使用过程中的状态经常发生变化,应经常观察,防止使用变质油液。对于工作油气泡、水油混合物、污染等要特别注意。工作油的使用期取决于其清洁程度,它与机器作业条件、工作油质量、油温和过滤精度有关。新油,过滤精度40μm时,使用时间100h后要更换;过滤精度20μm时,使用500h后即应更换;而对于工程机械来说,每次换油时间约为1000h。对于液力变矩器的最高液温规定不超过120℃;当液温超过规定值时,即应卸载进行空运转,待液温正常后再作业;必要时要检查过热原因并予以排除。

  更换工作油要注意以下几点:液力系统放油时,油应该是温的,同时更换或清洗所有的滤清器、滤网,检查工作油中有否金属渣粒或高温作业产生出来的炭积物;变速箱放油,首先分别取下变速箱管接头处及壳底的放油塞,排除系统的油后再装上放油塞,然后取下滤清器,在不挥发的矿物油里用软毛刷清洗;液力元件放油指的是部分油要排入变速箱里,只要挪开液力油的进油管,启动发动机,以1000r/min的转速运转20~30s即可。液力系统注油,是通过变速箱加油孔注入后启动发动机,在变速箱空档怠速运转3min后,加足所规定的油。

  此外,在实际工作中,有人强调系统的润滑性和密封性,以为选择液力传动油的粘度越高越好,而不考虑环境、工作压力的大小,运动速度的高低,便以高粘度的润滑油来替代,这是不合适的。液力传动油的粘度太大,在系统内流动的摩阻自然大,不仅会造成大的功率损失,并且油温也会升高。

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