煤礦掘進(jìn)機(jī)液壓傳動故障及處理探討

趙宇杰

（山西焦煤集團(tuán)西山煤電有限責(zé)任公司鎮(zhèn)城底礦， 山西 古交 030203）

引言

液壓系統(tǒng)是煤礦掘進(jìn)機(jī)的重要組成部分，通過液壓傳動系統(tǒng)將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為液壓油壓力能，達(dá)到驅(qū)動掘進(jìn)機(jī)相關(guān)部件運(yùn)行的目的。煤礦掘進(jìn)機(jī)液壓系統(tǒng)龐大，回路復(fù)雜，元器件較多，液壓系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)直接影響到掘進(jìn)機(jī)運(yùn)行效率，在日常運(yùn)行維護(hù)過程中，必須通過分析其液壓傳動系統(tǒng)運(yùn)行原理及控制回路組成、故障發(fā)生程序等，結(jié)合故障表現(xiàn)形式，準(zhǔn)確分析和判斷故障發(fā)生原因及可能故障點，采取有效的故障處理措施，保證掘進(jìn)機(jī)液壓傳動系統(tǒng)正常運(yùn)行。

1 煤礦掘進(jìn)機(jī)液壓系統(tǒng)概述

煤礦掘進(jìn)機(jī)液壓系統(tǒng)通常由控制元件、動力元件、執(zhí)行元件、輔助元件及液壓油等部分構(gòu)成。當(dāng)前礦用掘進(jìn)機(jī)液壓傳動系統(tǒng)主要包括開式系統(tǒng)、半封閉系統(tǒng)和閉式系統(tǒng)等形式，開式系統(tǒng)中液壓泵從油箱吸油，油缸和馬達(dá)回油至油箱，溢流閥主要為安全閥設(shè)計（見圖1-1）；半封閉系統(tǒng)下主液壓泵和補(bǔ)油泵同軸驅(qū)動，主液壓泵啟動后自行從油箱吸油，油缸和馬達(dá)回油至主液壓泵吸入口，并待油缸和馬達(dá)啟動后，由補(bǔ)油泵補(bǔ)充泄漏（見圖1-2）；閉式系統(tǒng)下主液壓泵與補(bǔ)油泵獨立驅(qū)動，馬達(dá)或油缸主要由主液壓泵供油，系統(tǒng)回油至主液壓泵后由補(bǔ)油泵補(bǔ)油（見圖1-3）。

圖1 掘進(jìn)機(jī)液壓傳動系統(tǒng)簡圖

2 煤礦掘進(jìn)機(jī)液壓系統(tǒng)常見故障

結(jié)合煤礦井下生產(chǎn)實際，掘進(jìn)機(jī)液壓傳動系統(tǒng)故障主要表現(xiàn)為機(jī)械故障和人為故障兩個方面，其中機(jī)械故障具體包括液壓系統(tǒng)壓力、機(jī)構(gòu)速度、噪聲震動、油溫過高等方面；而人為故障則包括機(jī)械管理不到位、操作不規(guī)范等方面。考慮到人為故障可以通過加強(qiáng)監(jiān)督管理、提升操作人員技術(shù)水平和安全意識等措施有效消除，故此處只分析機(jī)械故障。

1）液壓系統(tǒng)壓力故障。如遇液壓系統(tǒng)壓力故障，首先應(yīng)當(dāng)檢查液壓泵流量是否正常，若液壓泵油液無法正常輸出，則應(yīng)進(jìn)一步考慮液壓泵是否存在轉(zhuǎn)向錯誤導(dǎo)致其吸油回路阻力影響到液壓泵油液的正常排出。若液壓泵油液輸出正常但壓力存在問題時，則必須全面檢查各段回路管路和管路元件，鎖定油壓泄漏位置。液壓泵油液經(jīng)過溢流閥返回油箱時壓力過低，則可能的原因主要為主閥芯和先導(dǎo)閥存在銹蝕或臟污的情況下卡死于開口處，壓力回路與低壓回路短接，發(fā)生彈簧折斷以及阻尼小孔阻塞[1]。

2）工作機(jī)構(gòu)速度故障。液壓泵輸出流量降低至零流量，或系統(tǒng)泄漏，溢流閥設(shè)定值過低等均會造成工作機(jī)構(gòu)靜止。具體而言，液壓泵吸油量不符合要求時，油液粘度過大、油箱液面過低、油路泄漏等均影響液壓泵吸油量，使液壓泵表現(xiàn)出誤轉(zhuǎn)向。掘進(jìn)機(jī)因長時間使用而引發(fā)零部件磨損，影響密封效果，甚至引發(fā)吸油腔和壓油腔電路聯(lián)通以及液壓泵泄漏。溢流閥及其余控制閥閥芯銹蝕或卡死后也會造成壓力油流向低壓回路，影響系統(tǒng)壓力穩(wěn)定。

3）噪聲和震動故障。當(dāng)油壓中混入空氣或液壓泵流量脈動頻率過大便會引發(fā)噪聲和震動，且當(dāng)其頻率與管路、元件固有頻率接近時，便會加大噪聲和震動。具體而言，當(dāng)液壓泵吸液高度較大，吸油管路過細(xì)，液壓油流動阻力將增大，油箱和外界空氣并非聯(lián)通狀態(tài)，液壓泵此時吸入液腔內(nèi)的油液過少，則會因氣蝕而造成油箱震動；吸油管密封不良，則吸油泵在吸收油料入泵時會將大量空氣也同時吸入，同樣會發(fā)生氣蝕和震動[2]。此外，電機(jī)和液壓泵并未同心安裝，聯(lián)軸器安裝不牢固，管路中油料流動過快，柱塞卡死及困油等液壓泵及馬達(dá)質(zhì)量問題也會誘發(fā)輸油管路震動和噪聲。

4）油溫過高。掘進(jìn)機(jī)液壓泵運(yùn)行壓力過大，會加劇密封元件磨損，增大密封間隙，降低油液粘度，引發(fā)油液泄漏；當(dāng)結(jié)束單個工段供油后如果液壓傳動系統(tǒng)中未設(shè)置卸荷回路，則高壓油必將從溢流閥溢出，若此時執(zhí)行元件未正常工作，則原壓力作用于油泵后引發(fā)功率損失，并使油液過熱。此外，當(dāng)油液粘度過大時也會加劇機(jī)械摩擦損失和液壓損失等功率損失，同樣造成油溫升高。

3 常見機(jī)械故障的處理

3.1 液壓系統(tǒng)壓力故障處理

在發(fā)生此類故障后不得拆卸液壓系統(tǒng)，應(yīng)先觀察油箱油位是否低出液壓刻度下限，并檢查油泵和控制閥組是否發(fā)生漏油；無誤后開機(jī)試運(yùn)轉(zhuǎn)，同時觀察液壓表讀數(shù)顯示情況，若仍無顯示，則應(yīng)由一人按下操作手柄并再次觀察壓力表，另一人同時沿順時針扭動溢流閥調(diào)壓螺栓，使溢流壓力增大。若溢流壓力增至最大時壓力表仍無顯示，則應(yīng)將溢流閥拆下檢查是否損壞以及密封圈塑料油封的完好情況，并視情況進(jìn)行溢流閥清洗、修理或更換。

3.2 工作機(jī)構(gòu)速度故障處理

及時供油，避免液壓泵輸出流量降低及系統(tǒng)泄漏，嚴(yán)格按照運(yùn)行要求設(shè)定溢流閥參數(shù)值和吸油量，防止其發(fā)生誤轉(zhuǎn)向；通過定期檢查避免吸油腔和壓油腔電路聯(lián)通及液壓泵泄漏。

3.3 噪聲震動故障處理

為避免噪聲及震動故障的出現(xiàn)，應(yīng)加強(qiáng)液壓泵流量脈動頻率控制，保證吸油管良好的密封性，避免其吸油過程中同時吸入大量空氣；確保電機(jī)和液壓泵同心安裝，并定期檢查聯(lián)軸器等部件安裝的牢固性。

3.4 油溫過高處理

結(jié)合以上對引發(fā)油溫過高原因的分析，應(yīng)及時追加油量，并降低掘進(jìn)機(jī)壓泵運(yùn)行壓力，在液壓傳動系統(tǒng)中增加卸荷回路，降低油液黏度。除以上處理外，還應(yīng)增加冷卻水系統(tǒng)。

3.5 加強(qiáng)安裝調(diào)試

為確保煤礦掘進(jìn)機(jī)液壓傳動系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，除應(yīng)在故障發(fā)生后采取針對性強(qiáng)的處理措施外，最重要的就是在掘進(jìn)機(jī)液壓傳動系統(tǒng)安裝環(huán)節(jié)及運(yùn)行過程中進(jìn)行定期調(diào)試，將其液壓泵泵軸壓力值控制在允許受力范圍內(nèi)[3]，具體見表1。液壓缸安裝時必須考慮到其只承受額定軸向力，并且所承受的徑向力十分有限的實際情況，加強(qiáng)液壓缸設(shè)計及配管控制。

表1 煤礦掘進(jìn)機(jī)液壓泵泵軸允許受力值

4 結(jié)論

煤礦掘進(jìn)機(jī)液壓傳動系統(tǒng)在運(yùn)行過程中可能因為系統(tǒng)壓力故障、工作機(jī)構(gòu)速度、油溫過高機(jī)噪聲震動等原因引發(fā)傳動系統(tǒng)機(jī)械故障，并且系統(tǒng)在機(jī)械能向液體壓力能轉(zhuǎn)換以及在液體壓力能向機(jī)械能轉(zhuǎn)換的兩個過程中能量損失較大。通過應(yīng)用本文所提出的煤礦掘進(jìn)機(jī)液壓傳動故障處理措施，力求達(dá)到排除故障，保證掘進(jìn)機(jī)實現(xiàn)穩(wěn)定高效運(yùn)行的目的。