電牽引采煤機液壓系統(tǒng)故障分析與改進(jìn)

劉宇光

摘要：采煤機的液壓系統(tǒng)是采煤機整機的一個重要部件，其主要作用是將機械能轉(zhuǎn)變?yōu)橐簤耗埽瑸椴擅簷C的調(diào)高系統(tǒng)提供液壓動力；同時為行走部件的制動提供控制油路。我公司電牽引采煤機的常見故障中，液壓系統(tǒng)故障占有相當(dāng)大的比重。而這其中，電磁溢流閥的故障為最多，約占50%以上。因此，減少電磁溢流閥的故障就成為采煤機質(zhì)量提升的關(guān)鍵所在，本文就此對電磁溢流閥故障的優(yōu)化改進(jìn)做出介紹。

關(guān)鍵詞：電磁溢流閥故障；過濾器；油液污染

1 電牽引采煤機液壓系統(tǒng)工作原理

電牽引采煤機液壓系統(tǒng)主要包括調(diào)高系統(tǒng)和制動系統(tǒng)兩個部分（如圖1）。采煤機的液壓系統(tǒng)由電機驅(qū)動液壓泵將機械能轉(zhuǎn)換成液壓力，用先導(dǎo)電磁溢流閥控制整個系統(tǒng)壓力，一路油液通過手液動換向閥驅(qū)動采煤機的左右調(diào)高油缸控制采煤機的滾筒升降；另外一路油液經(jīng)過減壓閥減壓后再通過剎車電磁閥控制采煤機的制動。最終油液通過精過濾器返回油箱。

2 故障分析

根據(jù)市場調(diào)研電牽引采煤機的故障中，調(diào)高液壓系統(tǒng)故障占有相當(dāng)大的比重，主要有：電磁溢流閥故障、油缸故障、調(diào)高泵故障、液壓鎖故障等。電磁溢流閥的故障為最多，占調(diào)高液壓系統(tǒng)故障的50%以上。由于井下工作環(huán)境差，油液容易被污染，電磁溢流閥阻尼孔又太小，致使經(jīng)常發(fā)生電磁溢流閥阻塞現(xiàn)象，使得調(diào)高液壓系統(tǒng)不能正常工作。所以油液的清潔度成為導(dǎo)致調(diào)高系統(tǒng)故障的主要原因。根據(jù)我們的調(diào)查結(jié)果，我們對導(dǎo)致油液清潔度差的原因進(jìn)行了深入的探討，經(jīng)過整理之后得到如下重點原因：

（1）人員對油品清潔度的重要性不夠重視。由于井下環(huán)境差，液壓油容易被污染，井下工作人員不能及時檢測油液清潔度。

（2）設(shè)備磨損雜質(zhì)進(jìn)入系統(tǒng)。由于機械設(shè)備長時間的工作，液壓元件會有一定程度的磨損，磨損下來的雜質(zhì)會隨油液的流動進(jìn)入油箱，造成油液的污染。

（3）液壓元件裝配前清理不徹底。液壓元件在裝配前應(yīng)對元件進(jìn)行徹底清理，然后再安裝。如清理不徹底，裝配時殘留下的雜質(zhì)就會進(jìn)入系統(tǒng)，導(dǎo)致發(fā)生故障，這也成為系統(tǒng)初期使用時發(fā)生故障的主要原因。

（4）井下空氣污染嚴(yán)重。井下空氣中含有大量的灰塵，這些灰塵會通過泵站中的空氣過濾器和油箱中的一些縫隙進(jìn)入油箱，從而污染油液。

（5）工作條件的限制。過濾器濾芯是保證油品質(zhì)量的重要因素，需要根據(jù)使用時間的長短、使用環(huán)境的好壞定期更換。但由于采煤機泵站安裝空間狹小、井下拆裝不便，定期更換濾芯存在一定的難度。

3 解決措施

分析以上導(dǎo)致油液清潔度差的原因，想要采取措施均存在一定難度。所以要想更好地解決溢流閥堵塞的問題，只能通過其他途徑來解決。我們QC小組，通過大家的集思廣益，找到了解決的方法：“在油液進(jìn)入電磁溢流閥之前加一個高壓過濾器”，由于這種只針對進(jìn)入電磁溢流閥的油液進(jìn)行過濾的過濾器工作負(fù)荷低，從而延長了使用壽命，很好地避免了井下環(huán)境限制，更換濾芯不易的難題。但受到井下采煤機泵站的空間限制，市面上找不到滿足連接尺寸和外形尺寸的過濾器。針對這種情況，我們單獨設(shè)計了一個合適的過濾器。

4 過濾器的設(shè)計

過濾器設(shè)計的核心是設(shè)計滿足額定流量、外形尺寸要求的濾芯。過濾器的工作能力，取決于濾芯的有效工作面積、濾芯本身的性能、油液的粘度與溫度、過濾前后的壓力差以及油中固體顆粒的含量。過濾器出入口的壓差越大，阻力越小時，過濾器的出油能力越大，油液流經(jīng)濾芯的速度越低，表面壓力越小，則過濾精度越高。應(yīng)盡可能選擇液壓阻力小的濾芯，以延長濾芯的清理周期。過濾器的設(shè)計主要根據(jù)工作壓力、額定流量、過濾精度要求選擇濾芯材料，按所要求的流量及選擇的濾芯材料來計算過濾面積。根據(jù)電牽引采煤機泵站的額定流量和有限的空間，最終選用單位濾油能力較大的線隙式濾芯。

濾芯的有效過濾面積A

A=QμaΔp×104（mm2）

式中Q=80L/min泵站的供油流量

μ=4.14×102Pa·s油的動力粘度（46#液壓油）

△p=100000Pa壓力差

a= 10L/cm2濾芯材料的單位濾油能力（采用線隙式濾芯）

最終求得A=5520 cm2

根據(jù)濾網(wǎng)的面積我們就設(shè)計出了一個專用的過濾器濾芯，從而也得到了一個滿足要求的過濾器。圖2是改進(jìn)后的閥組設(shè)計效果圖。

5 結(jié)語

根據(jù)調(diào)研結(jié)果，在電磁溢流閥前增加我們設(shè)計的專用過濾器后，有效地減少了采煤機的故障率，對增強我公司采煤機在煤礦行業(yè)中的競爭力起到了積極的作用。

參考文獻(xiàn)：

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