礦井采掘機械液壓系統常見故障分析及防治措施的研究

賈 強

（大同煤礦集團有限責任公司王村煤業，山西大同 037000）

0 前言

采掘機械是煤礦日常生產作業必不可少的機械設備，但這些機械設備大多都是在陰暗潮濕、粉塵濃度較高、瓦斯氣體較濃的井下工作，工作環境較惡劣。且這些設備一般都為大功率設備、重載設備，不僅工作負荷大，而且易受到較強沖擊，以致這些采掘機械設備時常發生各種故障，特別是其液壓系統故障最為頻發。而一旦采掘設備液壓系統發生故障，不僅會影響到礦井正常生產，而且易引發各類安全隱患。對此，了解液壓系統主要組成及各部分的功能，分析礦井采掘機械液壓系統常見故障原因，并研究其故障處理措施，強化采掘機械液壓系統日常管理、維護工作也顯得越來越重要[1]。

1 液壓系統的主要功能及組成部分

在礦井采掘機械設備中，主要用液壓系統來給采掘機械的換擋動作、離合器動作以及剎車動作提供動力，可把液體的內部壓力進一步轉變為某些設備的機械能，以更好的輔助人們進行生產作業。在實際生產作業中，若采掘機械設備液壓系統發生故障，液壓系統也就無法產生足夠的動力來控制各部件動作。

一個完整的液壓系統大致有下列幾部分組成：

（1）動力部分。該部分主要把原動機具備的機械能逐步轉變為具體的壓力能。如常見的液壓泵就是把電動機具有的機械能進一步轉變為液壓系統壓力能的動力部分裝置。

（2）執行部分。該部分可把液體的壓力具有的壓力能轉變為相應的機械能，再把該機械能傳遞給各動作元件。

（3）控制部分與調節部分。這些部分主要為一些控制閥門，如常見的控制液體流向的閥門、控制液體壓力的閥門以及控制液體流量的閥門等。在液壓系統中借助這些閥門可對液體流動方向、壓力以及流量情況進行控制，以使相關動作元件運動方向，速度以及力度均符合生產需求[2]。

（4）輔助元件部分。在液壓系統中油箱（儲存油）、油管（輸送油）、濾油器（過濾油）、蓄能器（儲存壓力）以及壓力表（測量壓力）等這些都屬于輔助元件，它們都是液壓系統正常運行必不可少的部件。

（5）液壓油部分。在液壓系統中各種能量的傳遞主要通過液壓油，常見的液壓油大致可分為3大類：乳化液、礦物油以及合成油，每種油所起的主要作用也各有不同。

2 液壓系統常見故障原因分析

2.1 空氣、水進入液壓系統

在液壓系統中裝設的液壓油一般具有的可壓縮性較小，通常液壓油產生的影響可大致忽略。低壓空氣卻具有較大的可壓縮性，其壓縮性可達到液壓油的1 000倍左右。這樣即使有很少的空氣混入液壓系統，其也會對液壓系統產生較大影響。在液壓油內部溶解的部分空氣，在外部壓力較低的情況下，易從液壓油中逐步溢出，形成氣泡，出現穴蝕現象。當液壓油流入高壓區，在高壓作用下又易擊碎這些氣泡，使液壓系統出現較大噪聲，同時也會釋放出較多熱量，使液壓系統局部出現過熱現象，損壞液壓元件。氣泡的破碎還易使工作機構出現嚴重爬行現象，影響系統工作的安全性、穩定性，易引發設備振動。此外，水進入液壓系統，會造成液壓油出現乳化現象，影響液壓油的實際潤滑性，使油的酸值增大，易腐蝕液壓系統的泵元件與閥元件，縮短這些元件的壽命，最終影響液壓系統的正常運行[3]。

2.2 油溫過高

通常液壓系統中所用液壓油的溫度應以大于30℃小于50℃為宜，液壓油實際油溫不應高于60℃。油溫過高可能會產生下列不良影響：

（1）過高的油溫會降低油的載度，易造成流經節流小孔或系統縫隙閥芯的流量變大，這樣會降低之前已調整好的工作機構的實際運行速度。

（2）過高的油溫不宜形成潤滑油膜，會降低潤滑油膜厚度，使兩個相互接觸存在相對運動的部件機械磨損加大，同時在液壓油不是很干凈的情況下，更易引發各類故障。

（3）液壓油的油溫過高，還會加速密封裝置的變質老化速度，影響密封裝置的實際密封性能，縮短密封裝置的使用壽命[4]。

2.3 液壓油嚴重污染

在液壓系統中，進行能量傳遞的借助主要為油，當人們在選用了合適的潤滑油后，應長期確保液壓油足夠干凈，謹防各類雜質混入液壓油。基于液壓傳動系統中裝設的各類泵類元件及閥類元件，都有較高的配合精度，兩相對運動的物體表面間間隙較小，若液壓油中存在雜質便易劃傷部件表面，把配合表面間的精度及光潔度破壞掉，甚至造成部件間的卡阻現象。此外，液壓系統中所用的液壓元件一般也存在很多阻尼孔，也有一些縫隙式閥芯裝置，液壓油中所含的雜質易堵塞這些孔隙，造成液壓系統無法正常運行。如液壓油中含有的雜質堵塞油泵吸油口的過濾器后，會大幅增大吸油阻力，引發油泵出現較大噪聲與嚴重振動現象，影響油泵正常工作。此外應液壓系統中的很多密封元件都為橡膠材質，遭到污染的液壓油，也會嚴重腐蝕這些橡膠元件，會使這些元件變脆，易破碎，形成微小顆粒，最終也易堵塞閥芯，影響液壓系統正常工作[5]。

3 液壓系統故障的預防及維修措施

礦井采掘機械液壓系統發生故障后，一方面會影響機械正常運行，另一方面還易威脅施工人員人身安全。一般在實際生產作業中，在液壓系統故障剛剛發生的初期，時常不會對液壓系統形成較大影響，而當液壓系統運行一段時間后，故障的影響就會較明顯了，且液壓系統故障經常會出現幾個一同發生的情況。對此，在液壓系統日常運行作業中，人們必須針對液壓系統常見故障原因，想方設法地做好液壓系統故障的預防及維修工作。具體可應用下列方式來預防及維修液壓系統故障。

3.1 防止空氣、水進入液壓系統

通過上述分析可知，若液壓系統中進入了空氣、水，液壓系統便易出現較大噪聲，系統嚴重發熱以及出現穴蝕現象等。基于對空氣進入液壓系統原因的深入分析，可從下述3個方面著手來防止采掘機械液壓系統中進入空氣、水。

（1）應定期詳細檢查液壓系統郵箱中的油量情況，應確保郵箱中具有足夠的油量，謹防空氣、水等物質借助郵箱流入采掘機械液壓系統。

（2）確保液壓系統具有較好的密封性，且使系統壓力應盡量一直高于大氣壓力。

（3）可給液壓系統油箱裝設一合適的排水閥與排氣閥，可通過裝設的排水閥與排氣閥來有效排出部分進入液壓系統的水與空氣[6]。

3.2 防止液壓油出現油溫過高現象

采掘機械液壓系統中裝設的液壓油不易溫度過高，通常其油溫應低于60℃，否則會嚴重影響液壓系統的正常運行，在實際生產作業中，人們可借助下列4種方法來處理液壓系統液壓油油溫過高問題。

（1）對油箱中液壓油的油液高度進行定期檢查，以確保油液充足，可起到較好的冷卻潤滑作用，同時應對液壓設備中潛存的各種污染物進行及時清理，確保液壓系統中相關液壓設備的干凈、清潔，以更好地輔助系統散熱。

（2）適當降低油泵裝置及背壓閥元件的壓力，在降壓的過程中及降壓后都應確保液壓系統可長期穩定工作。

（3）在進行液壓油選擇作業時，應格外注意液壓油的濃度問題，應以液壓油系統的實際運行需求，科學、合理地選用液壓油，以確保所選的液壓油在濃度方面及粘稠度方面都充分達標。

（4）可給采掘設備液壓系統裝設必要的液壓系統冷卻裝置。在遇到液壓油溫度過高的情況時，應及時啟動該冷卻裝置，以有效降低液壓系統液壓油油溫[7]。

3.3 做好液壓系統污染的防治工作

采掘機械液壓系統的安全高效運行，離不開液壓系統的有效潤滑作用。對此，必須做好液壓系統污染的防治工作，特別應重視防治好液壓油的污染問題，確保所用的液壓油質量達標，清潔度達標。具體在日常生產作業中，可借助下列兩種措施來防治液壓油的污染。

（1）造成液壓油污染的原因有很多，在這些原因中，應重點做好液壓油存儲過程中、液壓油添加作業中以及日常拆裝液壓系統時的防污染工作，通過做好這方面的工作，可有效防治液壓油的污染問題。

（2）基于完全避免液壓油的污染問題較難，在液壓系統日常運行中，可通過做好對液壓油的過濾工作，如可借助過濾器及過濾清洗設備等裝置來更好地防治液壓系統中的液壓油污染問題[8]。

4 結束語

總之，在礦井采掘機械日常生產作業中，造成液壓系統污染的原因多種多樣，而在這些原因中，很多原因都是無法避免的。對此必須從礦井液壓系統運行現狀出發，充分做好礦井液壓系統的日常管理運行維護工作，把該檢查的都檢查到位，把該清理的都清理干凈。只有這樣才能更好地防治液壓系統故障問題，才能更好地保障礦井采掘機械的安全、高效運行。