高技术人才培训斗车篇

广州港集团有限公司 高技能人才培训 斗车篇 装载机散货作业 装载机主要进行散货 类作业，其中包括： 散煤、矿、散粮等。 装载机构成 主要部件 包括发动机，变矩器，变速箱，前、后驱动桥，简 称四大件 1. 发动机（选配上柴或潍柴等）。 2. 变矩器上有三个泵，工作泵（供应举升，反斗压 力油）转向泵（供应转向压力油）变速泵也称行走泵（ 供应变矩器，变速箱压力油），转向泵上还装有先导泵 （供应操纵阀先导压力油）。 3.工作液压油路，液压油箱，工作泵，多路阀，举 升油缸和翻斗油缸。 4. 行走油路：变速箱油底壳油，行走泵，一路进变 矩器一路进档位阀，变速箱离合器。 5. 驱动：传动轴，主差速器，轮边减速器。 6. 转向油路：油箱，转向泵，稳流阀（或者优先阀 ）转向器，转向油缸。 7. 变速箱有一体的（行星式）和分体的（定轴式） 两种。 柴油机节能技术 日趋严重的能源危机，成为全世界内燃机行 业关注的焦点，也使柴油机越来越受到用户青 睐。与汽油机相比柴油机有很多优势：能减少 20%25%的 CO2废气排放，车速较低时的加速 性能更有优势，平均燃油消耗低 25%30%，能 提供更多的驾驶乐趣。我们工程车辆上更是普 片采用柴油发动机，但是，与汽油机相比，柴 油机的排放控制又是一个难点。那现在有没有 办法解决呢，答案是肯定的，今天就给大家介 绍一种新的技术， 高压共轨技术 柴油机节能技术 高压共轨 (Common Rail)电喷技术是指在高压油泵、 压力传感器和电子控制单元 (ECU)组成的闭环系统中， 将喷射压力的产生和喷射过程彼此完全分开的一种供油 方式。该系统中有一条公共油管，用高压（或中压）输 油泵向共轨中泵油，用电磁阀进行压力调节并由压力传 感器反馈控制。有一定压力的柴油经共轨分别通向各缸 喷油器，喷油器上的电磁阀控制喷油正时和喷射量。喷 射压力或直接取决于共轨中的高压压力，或由喷嘴中增 压活塞对共轨来的压力予以增压。共轨式电控喷射系统 的喷射压力高且可控制，又可以实现喷油速率的柔性控 制，以满足排放法规的要求。 柴油机节能技术 现代柴油机对燃油喷射系统的要求有：高的喷射压力 且仔发动机全工况范围内实时可调；喷油定时灵活可调 ，喷油速率可柔性控制，包括：可控制喷油速率的形状 ，实现斜坡形，靴形及矩形喷油规律；可进行多段喷射 ，即预喷及多次预喷，后喷及多次后喷；高精度的油量 控制，包括预喷和后喷的控制精度；全电子控制；快速 的瞬间响应；较低的均衡驱动转矩。 共轨系统使柴油机的喷射系统和各种远程控制的功能 构成一个整体，同时提高燃烧过程设计的灵活性。共轨 系统的突出特点是：把喷射压力的产生与发动机的转速 及供油量分开，这样就能提高平均喷射压力。下面主要 介绍这个系统的三个方面特点。 柴油机节能技术 一、 共轨喷油系统的喷射压力控制 为了有效的控制和改善发动机燃烧过程，在降低柴 油机有害排放物的同时尽可能减少发动机经济性能的恶 化，提高喷射压力是基本的前提条件。新型发动机功率 密度的强化也是提高喷油压力的一个重要原因。现时世 界上三大主要公司的共轨喷油系统喷射压力的发展演变 过程。 BOSCH公司于 1997年开始大批量生产轿车和轻型 货车用共轨系统， 2001年开始生产第二代产品，喷射压 力从 135Mp提高到 160Mp，在 2004年大批量生产第三代 共轨喷油系统，喷油压力则进一步提高到 180Mp。第四 代共轨喷油系统的喷射压力将提高到 200Mp左右。 柴油机节能技术 二、喷油速率的控制 喷油速率是控制柴油机燃烧过程的重要参数。 由于电控喷射技术的不断发展，近年来许多喷 油系统实现叻诸如斜坡形、矩形、分段型、预 喷、后喷及多次预喷和后喷型喷油。共轨喷油 系统用多段喷射的方式来控制喷油速率，以此 控制燃烧速率，同时降低 Nox和 PM。多段喷射 主要是指一个喷油循环中有预喷、主喷或这两 个过程再加上后喷的喷油过程 柴油机节能技术 以五段喷射为例，各段喷射对燃烧和排放的作用如下： 柴油机节能技术 Pilot（引燃）喷射是相对于主喷射有较大的提前角的喷 射，由于预混合燃烧，使 PM（颗粒）和燃烧噪音降低 。 Pre（预喷）喷射定义为先于 Main（主喷）喷射的喷 射，与主喷的时间间隔很短（约小于 1ms），主要降低 Nox和噪声，过大的预喷射和时间间隔会造成 PM增加， 预喷射与主喷射尽可能的接近，会使 PM排放降低。 After（后喷）喷射是指主喷完成后比较接近主喷所进行 的喷射，其作用是促进扩散燃烧，降低在后燃烧期间所 产生的 PM。 Post（次后喷）喷射是相对于主喷射有较大 迟后角的喷射，使排气温度升高，激活催化器的催化作 用，降低 Nox或其他有害排放气体。还可以作为还原 Nox所需的碳氢化合物，促进 Nox的分解。 柴油机节能技术 三、共轨喷油系统执行器响应的速度控制 共轨喷油器电子执行器的响应速度对喷油过程有决 定性的影响。为提高喷油系统的响应速度，喷油控制阀 的行程必须限制在较小的范围内。目前应用的电子执行 器有两种结构，即电磁执行器和压电晶体执行器。第一 代喷油系统大部分采用电磁铁控制的执行器。第二代共 轨喷油系统已经有许多公司采用压电晶体执行器，如 BOSCH公司和 DENSO公司的共轨喷油系统。与常规电 磁执行器的响应特性相比，压电式执行器的响应速度明 显提高，为进一步改进喷油系统的控制柔性创造了条件 ，在每循环内实现更多的喷油次数。 柴油机节能技术 美国 Caterpillar公司 HEUI系统 该系统具有共轨式柴油机电控燃油喷 射系统的基本组成和结构，属第三代电控 共轨式燃油喷射系统。系统控制功能包括 ：燃油喷射控制、进气控制、起动控制、 故障自诊断、失效保护和应急备用，同时 还具有与其他控制系统进行数据传输的功 能。喷油量控制采用了压力控制方式，通 过由传感器、 ECU和执行元件等组成的控 制系统，对循环喷油量、喷油正时、喷油 速率和喷油压力进行控制。 柴油机节能技术 美国 Caterpillar公司 HEUI系统 高压机油泵 高压机油共轨 HEUI喷油器 燃油滤清器 输油泵 燃油箱 燃油回油管 ECU RPCV压力控制阀 机油泵 机油箱机油冷却器 机油滤清器 油压 300kPa 油压 200kPa 油压 4 23MPa 喷射压力可达 150MPa 低压燃油共轨 高压机油泵 高压机油共轨 喷油器 燃油滤清器 输油泵 燃油箱 燃油回油管 压力控制阀 机油泵 机油箱机油冷却器 机油滤清器 油压 油压 油压 喷射压力可达 低压燃油共轨 柴油机节能技术 美国 Caterpillar公司 HEUI系统 HEUI系统的特点： HEUI系统是一种中压共轨电控液压式喷射 系统，喷射压力在 150MP左右；系统共轨中采 用燃油和柴油机润滑油两条共轨，因此系统中 有润滑油和燃油两套油路；采用机油共轨油道 驱动燃油增压活塞，对燃油增压，实现高压喷 油；利用高速开关电磁阀控制共轨油道中机油 进出增压活塞，实现燃油压力的上升与下降， 从而实现喷油的定时控制；通过采用预喷射量 孔控制初期喷油率实现预喷；并且实现喷油压 力与柴油机转速和负荷无关。 柴油机节能技术 日本电装公司 ECD U2 系统 系统主要用于载重汽车装用的柴油机上， 日本日野汽车公司、三菱汽车公司和日产汽车 公司生产的载重汽车柴油机多数采用 ECD U2 系统。系统具有共轨式喷油系统的基本组成和 结构，属于第三代柴油机电控燃油喷射系统。 系统组成：由各种传感 器、 ECU、燃油压力控 制阀和三通电磁阀等组成的控制系统，对喷油 量、喷油正时、喷油速率和喷油压力进行时间 压力控制 。具体如下图所示 ： 柴油机节能技术 日本电装公司 ECD U2 系统 柴油机节能技术 日本电装公司 ECD U2 系统 日本电装公司 ECD-U2系统油路 柴油机节能技术 日本电装公司 ECD U2 系统 高压供油泵 结构和传统的直列 柱塞泵相似。 压力控制阀 PCV的 作用是通过调整供 油泵供入共轨内的 燃油量来调整共轨 内的燃油压力。 PCV阀断电和通电 的时刻决定了高压 供油泵向共轨内供入的燃油量。 柴油机节能技术 日本电装公司 ECD U2 系统 共轨（ Common-rail） 高压溢流阀常闭，当共轨内油压超过设定值时，阀门打开泄压。 燃油压力传感器检测共轨内的燃油压力。 溢流缓冲器通过高压油管与喷油器相连，可使共轨内和高压油管内 的油压波动减小，且一旦流出油量过多时，切断燃油通道，停止供 油。 柴油机节能技术 日本电装公司 ECD U2 系统 电控喷油器 二位三通阀工作原理 电磁阀通电，外阀上移打开泄油口，关闭进油口 ，液压活塞上方油泄压，针阀打开，喷油。 电磁阀断电，外阀落座，关闭泄油口，打开进油 口，液压活塞下移将针阀关闭，喷油结束。 装载机液压系统原理 在装载机使用过程中，液压系统故障发生率 比其它系统都要多，而且液压系统故障牵涉范 围广，结构复杂，液压元件精密度要求高，价 格较贵。所以在维修中对零件可用、可修、报 废的判断工作就显得尤其重要 我认为要想熟悉装载机的维修，就必须先透 彻地了解其各项系统每个部件的功能与作用， 并能做到了如指掌，遇到的故障才能迎刃而解 。装载机液压系统分三部分：第一是液力传动 系统；第二是液压工作系统；第三是液压转向 系统。 装载机液压系统原理 装载机液压系统原理 装载机液力传动系统工作原理： 图 1是变矩器与变速器油路原理图， 变矩器部分由粗滤器、行车油泵、精滤器 、进油阀、变矩器内部元件、回油阀、散 热器、四通阀等件组成。如图所示：油泵 从变速箱底部吸入传动油通过精滤器到进 油阀，而进油阀又分成三部份油路输送到 其它系统。第一部分油路去变矩器工作轮 进行补偿作用；第二路去变速箱控制档位 阀。 装载机液压系统原理 由于变矩器和变速箱共同组成一个循环油路系统 。工作时液力变矩器的三个工作叶片组成一个封闭的循 环油路，从发动机传来的动力经齿圈、泵轮壳传至泵轮 ，工作油液进入泵轮后，由于泵轮的旋转，油液因离心 的作用顺着泵轮叶片向外流动，从泵轮外缘出口流出进 入涡轮，冲击涡轮叶片从而使涡轮转动，这样发动机的 动力就从涡轮端输出。油液流经涡轮后在冲击导轮，由 于导轮是固定的，它便给予工作油液一定的反作用力矩 ，这个力矩与泵轮给予工作油液的力矩合在一起，全部 传递给涡轮，因此，从涡轮所获得的力矩要大于发动机 输入的力矩，这样便起到变扭矩的作用。使装载机可以 根据道路状况和铲装时阻力的大小，自动改变速度和牵 引力以适应各种工况，阻力增大时，速度减慢而牵引力 增大；反之，阻力减小时，速度加快牵引力也随之减小 ，这样一来变矩器就可以实现无级调节，起步平稳，无 冲击的传动作用。 装载机液压系统原理 变速箱油路由：手动档位阀、气动卸荷阀、分配阀 、蓄能阀、变速箱内各档位离合器总成、输入、输出轴 组成。在变速箱油路中，分配阀与档位阀叠加后安装在 变速箱右侧壳体上，由变矩器进油阀来的（ 1.47 1.86Mpa）压力油首先进入分配阀。分配阀起控制流量 和稳压作用，档位阀起改变行车速度和方向的作用。当 操纵方向和档位阀控制杆时，根据阀芯所处的位置，进 入阀体的压力油分别进入前进、后退离合器或档位离合 器推动活塞，使离合器结合，完成装载机前进后退或速 度的变换功能。制动刹车气压作用于切断阀的气缸，卸 荷活塞移动，方向及档位油路被切断，与回油路相通， 离合器压力消失，摩擦片分离脱开，实现动力切断。 装载机液压系统原理 装载机液压系统原理 装载机液压工作系统工作原理： 图 2是液压工作系统油路原理图，液压工作系统分两部 分油路构成：一部分是先导阀控制油路（低压）；另一 部分是工作主油路（高压）。液压工作系统由先导控制 阀、进油滤清器、工作齿轮泵、多路换向阀、安去阀、 动臂油缸、转斗油缸、过载补油阀、回油滤清器、油箱 等组成。工作原理如下： ZL50B装载机液压工作系统是 采用先导控制系统。先导阀内有转斗和动臂操纵杆，转 斗有前倾、中立、后倾三各位置，动臂操纵杆有提升、 中立、下降三个位置。当操纵杆在中立位置时，滑阀处 于起始位置，进油腔和回油腔均不相通，手动操纵阀处 于中立。 装载机液压系统原理 ZL50B装载机液压转向系统工作原理： 图 3是液压转向系统油路原理图。液压转向系统由 ：吸油滤清器、转向齿轮泵、优先阀、安全阀、转向器 、过载补油阀、转向油缸、散热器、油箱等组成。 工作原理如下：转向齿轮泵从工作油箱吸油，通 过辅助油管向优先阀供油，由于优先阀和转向器之间有 控制油管 1因而保证优先阀首先满足对转向器供油，多 余的油则和工作油合流。优先阀通过油管 2向转向器供 油，转向器根据工作需要（即对方向盘的操纵）通过油 管 3或 4向转向油缸大腔或小腔供油，使转向油缸伸长或 缩短，实现整机转向。其中转向油缸的回油经转向器通 过回油管 5经冷却器冷却后流回油箱，另外系统还设置 了一个安去阀和两个过载补油阀，安全阀的作用是限制 转向系统的最高压力，两个过载补油阀的作用是防止铲 斗遇到外来冲击载荷或其它机构产生干涉时，过载阀打 开起安全保护作用。补油阀是防止油缸某腔吸空而起补 油作用。 装载机液压系统原理 装载机常见故障 参照上述三个液压系统原理图，下面就列举一些我个人对 故障的诊断方法： 液力传动系统故障。 1、行车压力表显示不正常，指针振动大或压力过低导致行 车无力。 a.故障产生的原因：行车油液不足或行车油的运动粘 度不够。 排除方法：将油液送到润滑站检验，视情况更换或加足 8号液力传动油。 b.故障产生原因：行车粗滤器堵塞或吸入油管有发胀 现象，使吸油管道真空度加大，空气从油管接口进入系 统油路，因而产生气泡，又因气体存在可压缩性，故影 响了系统压力的稳定性。 排除方法：拆粗滤器检查，清洗。检查各管路接头位置 有无裂纹和砂眼更换内部和外部发胀的吸油管及 “O”型 密封圈，并按要求力矩扭紧各部位螺丝。 装载机常见故障 c.故障产生原因：行车齿轮泵的泄漏损失，齿 轮泵在使用了一定时间后，由于长期受到油压 的冲击力，齿轮泵主动轴与从动轴产生径向和 轴向磨损，当磨损达到一定程度时，泵内泄漏 加剧，油压输出随即降低。 排除方法：对只有轻微扫膛的泵（划痕 0.1mm或划痕长度超过内壁 1/3周长的应报 废，在修复或安装使用前应对泵注入一定的传 动油，防止反动机着车瞬间泵缺油而损坏，同 时将压力调至 1.47 1.87Mpa范围之内。 装载机常见故障 d. 故障产生原因：变矩器进油调压阀弹簧变 软，或阀芯卡滞，回位难，影响了系统压力。 排除方法：清洗调压阀，保持阀芯活动自如 ，调整弹簧的弹力，确保压力达到正常范围之 内。 e. 故障产生原因：变速箱离合器进油轴端盖油 环磨损，以及离合器压板活塞密封环磨损。 排除方法：拆检变速箱修复或更换进油端盖 ，更换离合器轴头和压板活塞密封环。 装载机常见故障 2、行车压力显示正常，但行车无力 故障产生的原因：变矩器内部泄漏损失严重， 输出动力不足。 排除方法：分解变矩器，检查泵轮、涡轮、导 轮的配合情况，更换泵轮座与涡轮轴的密封油 环，泵轮座的密封环槽直径磨损量超过 1mm时 则予以更换处理。修复后的变矩器内腔的补偿 油压调至 0.25 0.35Mpa如果该压力过低会使工 作轮产生气蚀现象，压力过高油液泄漏量加大 ，容易发热会影响变矩器的正常工作，该压力 在回油阀处调整。 装载机常见故障 b. 故障产生的原因：变速箱各档位离合器打滑，分 离不彻底或有卡滞现象，以及档位阀至离合器活塞油路 有堵塞情况。 排除方法：首先检查档位阀至各档位离合器轴孔油路 ，确认无堵塞后，在吊变速箱分解各档位离合器，更换 所有波型弹簧，从动摩擦片厚度达到 2.7mm以下的都要 求更换。同时确保主、从动摩擦片无变形扭曲现象，安 装前各档位离合器要用压缩空气吹干净，保持活塞的清 洁和油路的畅通，离合器活塞安装后应转动自如，同时 ，各档离合器主、从动片数量按书本所述的数量进行分 配，离合片过多会出现卡滞发热现象，过少则会出现离 合器打滑，影响变速箱的性能。 装载机常见故障 液压工作系统故障 : 1、 工作系统压力正常，升降动作正常，反斗动作 失灵。 故障原因：对于两个动作中有一个正常一个失 灵，可能是控制反斗的先导控制油路或控制反 斗的多路换向阀芯有故障造成。 排除方法：通过调换升降和反斗先导控制油路 ，若故障不变则属于多路换向阀阀芯卡住或弹 簧折断造成，所以更换反斗阀芯回位弹簧就可 以排除故障。 装载机常见故障 2、工作油泵噪音大。 故障原因：进油管路或滤清器阻塞，油箱上部 真空度螺栓未拧紧。 排除方法：进油管内部发胀和滤清器阻塞形成 管道较大的真空度，空气从油管接头进入系统 油道运行，产生较大内摩擦力，从而产生噪音 ，要求清洗滤清器更换吸油管和压力油。同时 紧固压力油箱上部真空度螺栓，杜绝空气从这 个地方进入的可能性。 装载机常见故障 3、变速箱油液增多。 故障产生原因：工作齿轮泵窜油。 排除方法：因为工作齿轮泵安装在变矩 器上，考泵轮外壳带动旋转，而工作齿轮 泵轴端骨架油封损坏工作油就会窜入变矩 器流入变速箱，造成油液增多，分解齿轮 泵检修，按维修标准进行