礦山機(jī)械中液壓機(jī)械傳動(dòng)應(yīng)用中的分析

姚強(qiáng)　張會(huì)改

【摘 要】液壓傳動(dòng)是用液體作為工作介質(zhì)來傳遞能量和進(jìn)行控制的傳動(dòng)方式。在無級(jí)自動(dòng)變速傳動(dòng)中，液壓傳動(dòng)以其能容量大、體積小、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小、操作靈活且能實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)無級(jí)變速等特點(diǎn)。在礦山機(jī)械、農(nóng)用車輛等機(jī)械中得到了較為廣泛的應(yīng)用。隨著該種傳動(dòng)技術(shù)的不斷完善，液壓機(jī)械傳動(dòng)將逐漸成為礦山機(jī)械中應(yīng)用最為廣泛的傳動(dòng)模式。本文主要是通過對(duì)液壓機(jī)械傳動(dòng)的主要特點(diǎn)、傳動(dòng)機(jī)理以及在礦山機(jī)械中的應(yīng)用情況進(jìn)行分析，明確其在礦山機(jī)械應(yīng)用中的作用，并提出了一些自我的看法。

【關(guān)鍵詞】礦山機(jī)械；液壓傳動(dòng)；應(yīng)用

1.液壓機(jī)械傳動(dòng)特點(diǎn)

現(xiàn)階段多數(shù)的大型礦山機(jī)械主要采用的是液力機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)。為了有效提升系統(tǒng)工作效率，在實(shí)現(xiàn)節(jié)約能源的同時(shí)，提升機(jī)械的傳動(dòng)性能與操作靈活性，較為理想的方法是將傳統(tǒng)的有級(jí)變速發(fā)展成為無級(jí)變速傳動(dòng)。而液壓機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的應(yīng)用有效的提升了整個(gè)系統(tǒng)的操作性能，且傳動(dòng)效率較高，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)有級(jí)傳動(dòng)應(yīng)用過程中存在的不足，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)變速換擋。工作時(shí)平穩(wěn)性好，易實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)和安全保護(hù)。液壓傳動(dòng)比機(jī)械傳動(dòng)操縱更簡(jiǎn)單而且省力，本身可以當(dāng)作潤(rùn)滑油，潤(rùn)滑液壓元件各部位，延長(zhǎng)了元件的使用壽命，減輕了機(jī)械的維護(hù)與保養(yǎng)。

液壓傳動(dòng)也存在一些缺點(diǎn)：

在與零件或機(jī)件的結(jié)合處，液壓油的滲漏難以避免，會(huì)影響運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性，降低傳動(dòng)效率。漏油會(huì)引起能量的損失，是液壓傳動(dòng)的主要損失。當(dāng)液壓油受污染時(shí)，會(huì)堵塞液壓元件的通道，這是液壓系統(tǒng)發(fā)生故障的主要原因。

2.液壓傳動(dòng)的基本原理

液壓傳動(dòng)和氣壓傳動(dòng)稱為流體傳動(dòng)，是根據(jù)17世紀(jì)帕斯卡提出的液體靜壓力傳動(dòng)原理而發(fā)展起來的一門新興技術(shù)，是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中廣為應(yīng)用的一門技術(shù)。如今，流體傳動(dòng)技術(shù)水平的高低已成為一個(gè)國(guó)家工業(yè)發(fā)展水平的重要標(biāo)志。

液壓系統(tǒng)利用液壓泵將原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為液體的壓力能，通過液體壓力能的變化來傳遞能量，經(jīng)過各種控制閥和管路的傳遞，借助于液壓執(zhí)行元件（液壓缸或馬達(dá)）把液體壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，從而驅(qū)動(dòng)工作機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)和回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。其中的液體稱為工作介質(zhì)，一般為礦物油，它的作用和機(jī)械傳動(dòng)中的皮帶、鏈條和齒輪等傳動(dòng)元件相類似。

液壓機(jī)械系統(tǒng)主要由：動(dòng)力元件（油泵）、執(zhí)行元件（油缸或液壓馬達(dá)）、控制元件（各種閥）、輔助元件和工作介質(zhì)等五部分組成。

3.液壓機(jī)械在應(yīng)用中的問題以及解決措施

液壓系統(tǒng)由于具有動(dòng)力大，傳動(dòng)平穩(wěn)，噪聲低等優(yōu)點(diǎn)，因而，在礦山機(jī)械中得到廣泛應(yīng)用。由于礦山機(jī)械在使用過程中的液壓系統(tǒng)泵站集中，執(zhí)行機(jī)構(gòu)點(diǎn)多面廣，系統(tǒng)壓力高、流量大、閥控制多，各機(jī)構(gòu)所處的環(huán)境受溫度、水蒸氣、粉塵和振動(dòng)的影響較大，故液壓系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。若出現(xiàn)故障，將會(huì)直接影響其工作效率，且液壓系統(tǒng)的故障具有隱蔽性、交錯(cuò)性、隨機(jī)性和差異性等特點(diǎn)。因此，對(duì)礦山機(jī)械液壓系統(tǒng)常見問題進(jìn)行調(diào)查，梳理與總結(jié)，以及對(duì)故障診斷技術(shù)與方法的合理選用等，對(duì)液壓系統(tǒng)故障的快速診斷與維修顯得尤為重要。

3.1溫度過高

系統(tǒng)產(chǎn)生溫度過高的主要原因有：（1）冷卻器或吸油管路堵塞；（2）油粘度過高；（3）內(nèi)泄嚴(yán)重；（4）泵修理后性能差及油位低；（5）壓力調(diào)定過大；（6）摩擦損失大。相應(yīng)解決方法如為：1）對(duì)冷凝器或吸油管路選用合適的介質(zhì)進(jìn)行高溫、高壓清洗，沖洗過程中要用外力不斷反復(fù)錘打管壁、以便更好地震落除去殘留管壁的殘?jiān)?、雜物。2）排空油箱，根據(jù)工作情況，選用相應(yīng)對(duì)粘度液壓油。3）查尋油箱漏油處，可能是油位太低，應(yīng)把油位加到正常位置。4）如果是單向泵，則可能是由于接線錯(cuò)誤而導(dǎo)致泵的旋向不對(duì)，此時(shí)應(yīng)改變接線，調(diào)整泵的旋向。5）泵內(nèi)可能有沉渣，應(yīng)進(jìn)行清洗排渣。6）由于磨粒磨損、疲勞磨損、粘著磨損和腐蝕及侵蝕磨損而造成的泵元件嚴(yán)重磨損或損壞，此時(shí)應(yīng)更換泵元件或更換泵。

3.2油液泄漏

造成油液泄漏的主要原因有：（1）油溫、油壓過高；（2）接頭松動(dòng)或密封失效；（3）工件相對(duì)運(yùn)動(dòng)表面過度磨損；（4）閥等元件失效。 相應(yīng)處理方法為：1）油溫過高參照上面介紹。2）擰緊油管接頭并檢查是否扣環(huán)或者更換密封。3）研磨修復(fù)磨損表面或者更換磨損嚴(yán)重的元件。4）更換閥等失效元件。

3.3振動(dòng)和噪聲

產(chǎn)生振動(dòng)或噪聲的主要原因有：（1）系統(tǒng)進(jìn)入氣或出現(xiàn)空穴現(xiàn)象；（2）零部件出現(xiàn)松動(dòng)或磨損；（3）機(jī)械系統(tǒng)引起的振動(dòng)；（4）油流漩渦、油面過低；（5）元件堵塞或阻力太大；（6）壓力和流量脈動(dòng)大；（7）閥門和缸體收到堵塞，泵校正不當(dāng)或油粘度大。

3.4系統(tǒng)無壓力或者壓力不足

系統(tǒng)無壓力或者壓力不足，主要原因有：（1）油箱油位過低；（2）油液粘度過高；（3）油溫過高；（4）接頭或密封泄漏；（5）泵轉(zhuǎn)向不對(duì)；（6）電機(jī)故障；（7）主泵或馬達(dá)泄漏過大；（8）溢流閥調(diào)定值低或失效；（9）泵堵塞或損壞；（10）閥工作失效。

3.5壓力和流量的不穩(wěn)定

壓力和流量不穩(wěn)定的主要原因有：（1）個(gè)別葉片在轉(zhuǎn)子槽內(nèi)間隙大，高壓油向低壓腔流動(dòng)；（2）油液過臟，個(gè)別葉片在轉(zhuǎn)子槽內(nèi)卡住；（3）個(gè)別柱塞與缸體間隙大，漏油大；（4） 結(jié)構(gòu)因素；（5）供油波動(dòng)與吸氣現(xiàn)象。

3.6工作機(jī)構(gòu)動(dòng)作不穩(wěn)定

工作機(jī)構(gòu)動(dòng)作不穩(wěn)定產(chǎn)生的原因及處理辦法為：（1）空氣進(jìn)入系統(tǒng)。此時(shí)應(yīng)檢查油位與密封的完好性。（2）潤(rùn)滑不良，磨擦阻力增大，此時(shí)應(yīng)改善潤(rùn)滑條件，清除臟物。（3）壓力過低或系統(tǒng)壓力脈沖過大，不足以克服外界阻力，此時(shí)應(yīng)檢查溢流閥的調(diào)定值是否符合要求，不符合要求應(yīng)進(jìn)行調(diào)整；節(jié)流管道壁上堆積油液雜質(zhì)或者節(jié)流閥的泄漏導(dǎo)致的不穩(wěn)定，此時(shí)應(yīng)清洗或修理節(jié)流閥。

3.7牽引力過小

液壓系統(tǒng)發(fā)生此故障的主要原因是主油路壓力低。檢查內(nèi)容及處理方法為：（1）檢查系統(tǒng)是否漏油，如漏油可擰緊接頭，更換密封件或管件。（2）馬達(dá)或主泵泄漏嚴(yán)重，可更換馬達(dá)或主泵。（3）冷卻不良致使油溫過高，須調(diào)整冷卻水量或水壓至定值。（4）安全閥調(diào)定值不能滿足工況，可重新調(diào)定。（5）補(bǔ)油量不足，可能是輔助泵泄漏量大，需更換新的。

4.在機(jī)械應(yīng)用中的故障診斷技術(shù)與方法

4.1主觀診斷技術(shù)

主觀診斷技術(shù)是目前解決液壓機(jī)械故障最有效、較常見的一種技術(shù)，主要包括：直接經(jīng)驗(yàn)法、邏輯分析法、參數(shù)測(cè)量法、故障樹分析法等。（1）直接經(jīng)驗(yàn)法。（2）邏輯分析法。（3）參數(shù)測(cè)量法。（4）故障樹分析法。

4.2儀器診斷技術(shù)

儀器診斷主要是根據(jù)液壓系統(tǒng)的流量、壓力、溫度、振動(dòng)、噪聲、油的污染、泄漏、執(zhí)行部件的速度、力矩等，通過儀器顯示或計(jì)算機(jī)運(yùn)算得出判斷結(jié)果。診斷儀器有通用型、專用型、綜合型，其發(fā)展方向是非接觸式、便攜式、多功能和智能化。包括鐵譜記錄法、振動(dòng)診斷法、聲學(xué)診斷法、熱力學(xué)診斷法等。

4.3數(shù)學(xué)模型診斷技術(shù)

數(shù)學(xué)模型診斷技術(shù)是指首先用一定的數(shù)學(xué)手段來描述系統(tǒng)某些特征量在頻率、相位、幅值及相關(guān)性上與故障之間的關(guān)系，然后通過測(cè)量、分析、處理這些信號(hào)來判斷故障源發(fā)生部位。其實(shí)質(zhì)是以動(dòng)態(tài)測(cè)試技術(shù)和傳感器技術(shù)為手段，以信號(hào)處理與建模處理為基礎(chǔ)的診斷技術(shù)。主要包括功能診斷法、信號(hào)時(shí)-頻域診斷法、隨機(jī)信號(hào)頻率響應(yīng)法等。

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