礦井采掘機(jī)械液壓系統(tǒng)常見故障分析及防治措施的研究

賈 強(qiáng)

（大同煤礦集團(tuán)有限責(zé)任公司王村煤業(yè)，山西大同 037000）

0 前言

采掘機(jī)械是煤礦日常生產(chǎn)作業(yè)必不可少的機(jī)械設(shè)備，但這些機(jī)械設(shè)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(huán)境較惡劣。且這些設(shè)備一般都為大功率設(shè)備、重載設(shè)備，不僅工作負(fù)荷大，而且易受到較強(qiáng)沖擊，以致這些采掘機(jī)械設(shè)備時常發(fā)生各種故障，特別是其液壓系統(tǒng)故障最為頻發(fā)。而一旦采掘設(shè)備液壓系統(tǒng)發(fā)生故障，不僅會影響到礦井正常生產(chǎn)，而且易引發(fā)各類安全隱患。對此，了解液壓系統(tǒng)主要組成及各部分的功能，分析礦井采掘機(jī)械液壓系統(tǒng)常見故障原因，并研究其故障處理措施，強(qiáng)化采掘機(jī)械液壓系統(tǒng)日常管理、維護(hù)工作也顯得越來越重要[1]。

1 液壓系統(tǒng)的主要功能及組成部分

在礦井采掘機(jī)械設(shè)備中，主要用液壓系統(tǒng)來給采掘機(jī)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(nèi)部壓力進(jìn)一步轉(zhuǎn)變?yōu)槟承┰O(shè)備的機(jī)械能，以更好的輔助人們進(jìn)行生產(chǎn)作業(yè)。在實際生產(chǎn)作業(yè)中，若采掘機(jī)械設(shè)備液壓系統(tǒng)發(fā)生故障，液壓系統(tǒng)也就無法產(chǎn)生足夠的動力來控制各部件動作。

一個完整的液壓系統(tǒng)大致有下列幾部分組成：

（1）動力部分。該部分主要把原動機(jī)具備的機(jī)械能逐步轉(zhuǎn)變?yōu)榫唧w的壓力能。如常見的液壓泵就是把電動機(jī)具有的機(jī)械能進(jìn)一步轉(zhuǎn)變?yōu)橐簤合到y(tǒng)壓力能的動力部分裝置。

（2）執(zhí)行部分。該部分可把液體的壓力具有的壓力能轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的機(jī)械能，再把該機(jī)械能傳遞給各動作元件。

（3）控制部分與調(diào)節(jié)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(tǒng)中借助這些閥門可對液體流動方向、壓力以及流量情況進(jìn)行控制，以使相關(guān)動作元件運動方向，速度以及力度均符合生產(chǎn)需求[2]。

（4）輔助元件部分。在液壓系統(tǒng)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(tǒng)正常運行必不可少的部件。

（5）液壓油部分。在液壓系統(tǒng)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(tǒng)常見故障原因分析

2.1 空氣、水進(jìn)入液壓系統(tǒng)

在液壓系統(tǒng)中裝設(shè)的液壓油一般具有的可壓縮性較小，通常液壓油產(chǎn)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(dá)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(tǒng)，其也會對液壓系統(tǒng)產(chǎn)生較大影響。在液壓油內(nèi)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(xiàn)穴蝕現(xiàn)象。當(dāng)液壓油流入高壓區(qū)，在高壓作用下又易擊碎這些氣泡，使液壓系統(tǒng)出現(xiàn)較大噪聲，同時也會釋放出較多熱量，使液壓系統(tǒng)局部出現(xiàn)過熱現(xiàn)象，損壞液壓元件。氣泡的破碎還易使工作機(jī)構(gòu)出現(xiàn)嚴(yán)重爬行現(xiàn)象，影響系統(tǒng)工作的安全性、穩(wěn)定性，易引發(fā)設(shè)備振動。此外，水進(jìn)入液壓系統(tǒng)，會造成液壓油出現(xiàn)乳化現(xiàn)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(tǒng)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(tǒng)的正常運行[3]。

2.2 油溫過高

通常液壓系統(tǒng)中所用液壓油的溫度應(yīng)以大于30℃小于50℃為宜，液壓油實際油溫不應(yīng)高于60℃。油溫過高可能會產(chǎn)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(jīng)節(jié)流小孔或系統(tǒng)縫隙閥芯的流量變大，這樣會降低之前已調(diào)整好的工作機(jī)構(gòu)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(jī)械磨損加大，同時在液壓油不是很干凈的情況下，更易引發(fā)各類故障。

（3）液壓油的油溫過高，還會加速密封裝置的變質(zhì)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(yán)重污染

在液壓系統(tǒng)中，進(jìn)行能量傳遞的借助主要為油，當(dāng)人們在選用了合適的潤滑油后，應(yīng)長期確保液壓油足夠干凈，謹(jǐn)防各類雜質(zhì)混入液壓油。基于液壓傳動系統(tǒng)中裝設(shè)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(zhì)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(xiàn)象。此外，液壓系統(tǒng)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(zhì)易堵塞這些孔隙，造成液壓系統(tǒng)無法正常運行。如液壓油中含有的雜質(zhì)堵塞油泵吸油口的過濾器后，會大幅增大吸油阻力，引發(fā)油泵出現(xiàn)較大噪聲與嚴(yán)重振動現(xiàn)象，影響油泵正常工作。此外應(yīng)液壓系統(tǒng)中的很多密封元件都為橡膠材質(zhì)，遭到污染的液壓油，也會嚴(yán)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(tǒng)正常工作[5]。

3 液壓系統(tǒng)故障的預(yù)防及維修措施

礦井采掘機(jī)械液壓系統(tǒng)發(fā)生故障后，一方面會影響機(jī)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(chǎn)作業(yè)中，在液壓系統(tǒng)故障剛剛發(fā)生的初期，時常不會對液壓系統(tǒng)形成較大影響，而當(dāng)液壓系統(tǒng)運行一段時間后，故障的影響就會較明顯了，且液壓系統(tǒng)故障經(jīng)常會出現(xiàn)幾個一同發(fā)生的情況。對此，在液壓系統(tǒng)日常運行作業(yè)中，人們必須針對液壓系統(tǒng)常見故障原因，想方設(shè)法地做好液壓系統(tǒng)故障的預(yù)防及維修工作。具體可應(yīng)用下列方式來預(yù)防及維修液壓系統(tǒng)故障。

3.1 防止空氣、水進(jìn)入液壓系統(tǒng)

通過上述分析可知，若液壓系統(tǒng)中進(jìn)入了空氣、水，液壓系統(tǒng)便易出現(xiàn)較大噪聲，系統(tǒng)嚴(yán)重發(fā)熱以及出現(xiàn)穴蝕現(xiàn)象等。基于對空氣進(jìn)入液壓系統(tǒng)原因的深入分析，可從下述3個方面著手來防止采掘機(jī)械液壓系統(tǒng)中進(jìn)入空氣、水。

（1）應(yīng)定期詳細(xì)檢查液壓系統(tǒng)郵箱中的油量情況，應(yīng)確保郵箱中具有足夠的油量，謹(jǐn)防空氣、水等物質(zhì)借助郵箱流入采掘機(jī)械液壓系統(tǒng)。

（2）確保液壓系統(tǒng)具有較好的密封性，且使系統(tǒng)壓力應(yīng)盡量一直高于大氣壓力。

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

3.2 防止液壓油出現(xiàn)油溫過高現(xiàn)象

采掘機(jī)械液壓系統(tǒng)中裝設(shè)的液壓油不易溫度過高，通常其油溫應(yīng)低于60℃，否則會嚴(yán)重影響液壓系統(tǒng)的正常運行，在實際生產(chǎn)作業(yè)中，人們可借助下列4種方法來處理液壓系統(tǒng)液壓油油溫過高問題。

（1）對油箱中液壓油的油液高度進(jìn)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(yīng)對液壓設(shè)備中潛存的各種污染物進(jìn)行及時清理，確保液壓系統(tǒng)中相關(guān)液壓設(shè)備的干凈、清潔，以更好地輔助系統(tǒng)散熱。

（2）適當(dāng)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(yīng)確保液壓系統(tǒng)可長期穩(wěn)定工作。

（3）在進(jìn)行液壓油選擇作業(yè)時，應(yīng)格外注意液壓油的濃度問題，應(yīng)以液壓油系統(tǒng)的實際運行需求，科學(xué)、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(dá)標(biāo)。

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

3.3 做好液壓系統(tǒng)污染的防治工作

采掘機(jī)械液壓系統(tǒng)的安全高效運行，離不開液壓系統(tǒng)的有效潤滑作用。對此，必須做好液壓系統(tǒng)污染的防治工作，特別應(yīng)重視防治好液壓油的污染問題，確保所用的液壓油質(zhì)量達(dá)標(biāo)，清潔度達(dá)標(biāo)。具體在日常生產(chǎn)作業(yè)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(yīng)重點做好液壓油存儲過程中、液壓油添加作業(yè)中以及日常拆裝液壓系統(tǒng)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(tǒng)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(shè)備等裝置來更好地防治液壓系統(tǒng)中的液壓油污染問題[8]。

4 結(jié)束語

總之，在礦井采掘機(jī)械日常生產(chǎn)作業(yè)中，造成液壓系統(tǒng)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(tǒng)運行現(xiàn)狀出發(fā)，充分做好礦井液壓系統(tǒng)的日常管理運行維護(hù)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(tǒng)故障問題，才能更好地保障礦井采掘機(jī)械的安全、高效運行。