煤礦掘進機液壓傳動故障及處理探討

趙宇杰

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

引言

液壓系統(tǒng)是煤礦掘進機的重要組成部分，通過液壓傳動系統(tǒng)將機械能轉化為液壓油壓力能，達到驅動掘進機相關部件運行的目的。煤礦掘進機液壓系統(tǒng)龐大，回路復雜，元器件較多，液壓系統(tǒng)運行狀態(tài)直接影響到掘進機運行效率，在日常運行維護過程中，必須通過分析其液壓傳動系統(tǒng)運行原理及控制回路組成、故障發(fā)生程序等，結合故障表現(xiàn)形式，準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，保證掘進機液壓傳動系統(tǒng)正常運行。

1 煤礦掘進機液壓系統(tǒng)概述

煤礦掘進機液壓系統(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成。當前礦用掘進機液壓傳動系統(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，油缸和馬達回油至油箱，溢流閥主要為安全閥設計（見圖1-1）；半封閉系統(tǒng)下主液壓泵和補油泵同軸驅動，主液壓泵啟動后自行從油箱吸油，油缸和馬達回油至主液壓泵吸入口，并待油缸和馬達啟動后，由補油泵補充泄漏（見圖1-2）；閉式系統(tǒng)下主液壓泵與補油泵獨立驅動，馬達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油泵補油（見圖1-3）。

圖1 掘進機液壓傳動系統(tǒng)簡圖

2 煤礦掘進機液壓系統(tǒng)常見故障

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

1）液壓系統(tǒng)壓力故障。如遇液壓系統(tǒng)壓力故障，首先應當檢查液壓泵流量是否正常，若液壓泵油液無法正常輸出，則應進一步考慮液壓泵是否存在轉向錯誤導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）工作機構速度故障。液壓泵輸出流量降低至零流量，或系統(tǒng)泄漏，溢流閥設定值過低等均會造成工作機構靜止。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)出誤轉向。掘進機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，當液壓泵吸液高度較大，吸油管路過細，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質量問題也會誘發(fā)輸油管路震動和噪聲。

4）油溫過高。掘進機液壓泵運行壓力過大，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；當結束單個工段供油后如果液壓傳動系統(tǒng)中未設置卸荷回路，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，當油液粘度過大時也會加劇機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；無誤后開機試運轉，同時觀察液壓表讀數(shù)顯示情況，若仍無顯示，則應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，并視情況進行溢流閥清洗、修理或更換。

3.2 工作機構速度故障處理

及時供油，避免液壓泵輸出流量降低及系統(tǒng)泄漏，嚴格按照運行要求設定溢流閥參數(shù)值和吸油量，防止其發(fā)生誤轉向；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)，應加強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

結合以上對引發(fā)油溫過高原因的分析，應及時追加油量，并降低掘進機壓泵運行壓力，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，還應增加冷卻水系統(tǒng)。

3.5 加強安裝調試

為確保煤礦掘進機液壓傳動系統(tǒng)穩(wěn)定運行，除應在故障發(fā)生后采取針對性強的處理措施外，最重要的就是在掘進機液壓傳動系統(tǒng)安裝環(huán)節(jié)及運行過程中進行定期調試，將其液壓泵泵軸壓力值控制在允許受力范圍內[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，加強液壓缸設計及配管控制。

表1 煤礦掘進機液壓泵泵軸允許受力值

4 結論

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