挖掘机液压系统压力损失原因分析及对策探讨

王龙 山重建机有限公司

一、前言

为了有效减少挖掘机液压系统的压力损失，提升挖掘机的工作效率和工作可靠性，就需要挖掘机液压系统运行在可靠的区间，认真分析液压系统损失的主要原因，并从油路设计、液压阀选择、管道尺寸、管道材料、液压油、液压油流速等方面想办法进行解决。

二、液压挖掘机损失

压力损失一直是液压挖掘机需要解决的问题。根据相关统计显示，柴油输出功率只有近百分之二十会转变成挖掘机的有用功率，大部分功率会损失在液压元件和节流调速控制装置当中。在工程机械使用的过程中，燃油成本会占到设备使用成本的百分之二十五左右，研究挖掘机液压系统压力损失损失问题具有非常现实的意义[1]。

三、挖掘机液压系统压力损失的主要原因

黏性流体在管道内流动的过程中，就会有阻力的产生，为了有效克服这一部分能量，经常会以压力损失的形式表现出来。压力损失产生的主要原因是液体本身具有一定的黏性，管道结构也相对比较复杂。通常来说，局部压力损失是挖掘机压力损失的重要组成部分。

沿程压力损失。液体在管道内部流动的过程中，由于液体与管壁之间具有黏附作用，流体质点之间也容易存在摩擦力，沿程会阻碍流体的运动，从而导致压力损失情况的发生。液体在不同的流动状态下，其沿程压力损失主要取决于液体的流速、黏性、管路的长度。在等断面管道当中，沿程损失主要与沿程分布大小和流程的长度成正比。

局部压力损失。如果液体流过截面突然变化的管道、弯头、接头，就会发生流体质点撞击的情况，最终导致漩涡、二次流以及流动分离现象的发生。由于液体的黏性作用，其内部质点之间容易发生摩擦和动量交换现象，对流体的运动造成比较大的阻碍作用，最终导致比较大的压力损失[2]。

总压力损失。液压系统管路系统总压力损失为管路上沿程压力损失、局部压力户和液压阀压力损失之和。很多文献在计算管路系统总压力损失的过程中，总是将各部分压力损失简单相加，但流体遇到局部阻力之后，需要在管道中流动一段距离才能保持稳定。如果液流不稳定时，又遇到了相互干扰的情况，阻力系数就会增加。为了有效解决这个问题，就要求在两个局部阻力之间管道长度大于20 倍管子的内径。

四、降低液压挖掘机液压系统压力损失的方法

从计算压力损失的公式上看，为了有效降低液压油的流速，就需要增大油管的内径，避免出现管道截面突然变化的情况，保证管道内壁的加工质量，避免出现管道内壁粗糙度过大情况的发生。此外，管道内部液体的流速也不应该过高。

对油路进行合理设计。在设计挖掘机油路的过程中，应该尽量减少对工艺孔的使用，避免出现深孔或者斜孔，这样可以有效避免涡流情况的发生。此外，对于两面对钻孔，其交接出的过流断面要比单独孔断面应该大一些。如果几个孔相互交叉，就需要合理对液体流向进行设计。

合理对管道尺寸、管道材料和液压流流速进行选择。管子的尺寸应该合理进行选择。如果液压油的流速比较稳定，管道直径过细，就会直接导致管内液体流速过高的现象，管道内部压力降和摩擦损失就会比较大，液压油温升情况比较严重。根据相关理论计算，如果管道内径减小一半，沿程压力损失就会增大16 倍。因此，在开展液压系统设计的过程中，应该合理对管径进行设计。管径不能设计过细，否则液体流动阻力就会相对比较大，还容易出现吸空和气蚀现象。

挖掘机的功率相对比较大，为了有效减少管壁的粗糙度，就应该尽量选择使用强度高、价格低、易于连接的无缝钢管。液压油的黏度也会造成液流压力损失，如果液油的粘度过大，就会导致较大的流动阻力。如果液压油的粘度过低，容易导致液压油泄漏情况的发生。因此，应该尽量选择粘度指数不低于90 度，粘温特性比较好的液压油，油流速度应该限制在3m/s。

对控制阀应该合理进行选择。液压挖掘机的液压系统主要由选择阀、溢流阀、单向阀和节流阀所组成。经过大量实验验证发现，油液流经挖掘机液压系统各阀件产生的压力损失与流经管道产生的压力损失要大很多。一台液压挖掘机内部至少有9 各控制阀，这样才能对挖掘机的动作进行控制。在实际设计液压管路的过程中，应该合理对液压阀进行选择，如果实际流量比理论流量大，由于液压阀中流速比较大，液体在流动过程中产生的阻力就会相对比较大。因此，在阀件选择的过程中，应该从满足挖掘机工作要求的情况下，尽量选择压降比较小的阀件[3]。

对管路进行合理进行安装。通过在吸油管路上安装滤油器，可以保证液压油的清洁程度，回油管路也应该伸到油箱液面之下，避免出现过大的阻力。油管也应该切成45度的斜面，这样也可以增加出口的面积。管路的配置也应该尽量合理，避免出现管道弯曲处压力损失过大的现象，避免管道弯曲严重情况的发生，避免出现折弯管道安装的情况，合理对接头和弯头数量进行设计。液压缸和液压马达作为挖掘机的核心执行元件，为了保证其工作的可靠性泄油管应该直接与油箱相通。

认真做好液压系统的维护工作。为了保证液压系统处于正常的工作状态，避免液压系统出现运行阻力过大的现象，应该认真做好液压系统的维护工作，定期检查液压回路是否和堵塞的现象，如果存在，应该及时进行疏通。此外，还应该减少液压管路系统是否存在故障，如果存在，应该及时进行解决，避免由于故障导致过大的压力损失。

五、结语

随着时代的不断发展，对各种挖掘机的应用不断增加。针对挖掘机液压系统压力损失的情况应该引起足够的重视，认真分析问题发生的原因，并及时开展针对性的解决措施，最大程度避免出现液压压力损失过大的现象，有效降低液压系统故障率和挖掘机使用成本。