掘進(jìn)機(jī)液壓系統(tǒng)常見故障分析及解決措施研究

閆 超

（潞安化工集團(tuán)高河能源有限公司， 山西 長治 046000）

引言

在掘進(jìn)機(jī)中液壓系統(tǒng)發(fā)揮著非常重要的作用，其可以為整機(jī)實(shí)現(xiàn)行走以及連續(xù)切割提供動力。通過調(diào)研現(xiàn)代煤礦工程基建選用的掘進(jìn)機(jī)，發(fā)現(xiàn)其具有功率大、高精度的特點(diǎn)，同時(shí)相對應(yīng)的液壓系統(tǒng)需要提升，可是在優(yōu)化的過程中也會引發(fā)其他相關(guān)系統(tǒng)出現(xiàn)故障。經(jīng)過大量的工程實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，液壓系統(tǒng)故障率不斷增加。為了能夠給生產(chǎn)作業(yè)提供有效的技術(shù)支撐，因此工作人員必須熟悉各種液壓系統(tǒng)，同時(shí)選用科學(xué)的故障排除方式，進(jìn)而能夠有效地保證液壓系統(tǒng)的穩(wěn)定性，最終可以有效地提升掘進(jìn)機(jī)的工作效率以及穩(wěn)定性。

1 掘進(jìn)機(jī)液壓系統(tǒng)概述

通常掘進(jìn)機(jī)內(nèi)部液壓系統(tǒng)包括如下幾個(gè)單元：第一，速度切換電磁閥單元；第二，行走溢流閥單元；第三，馬達(dá)。其中，速度切換閥主要用于調(diào)節(jié)速度，行走溢流閥和行走馬達(dá)可以實(shí)現(xiàn)設(shè)備以雙速的形式行走。馬達(dá)制動器主要用于調(diào)整液壓系統(tǒng)的啟停情況。馬達(dá)變速缸的變化情況能夠有效地改變掘進(jìn)機(jī)的工作速度。

2 掘進(jìn)機(jī)液壓系統(tǒng)的典型故障分析

1）液壓沖擊。當(dāng)掘進(jìn)機(jī)液壓系統(tǒng)處于啟停狀態(tài)時(shí)，其內(nèi)部動作單元以及相應(yīng)的油液在慣性的作用下導(dǎo)致動作發(fā)生變化，這時(shí)液體系統(tǒng)的油壓逐漸升高，最終可以表現(xiàn)出液壓沖擊的作用。通常該狀態(tài)下液壓值是常態(tài)下的三倍，同時(shí)出現(xiàn)比較明顯的噪聲污染，因此能夠引發(fā)液體系統(tǒng)內(nèi)部出現(xiàn)較大幅度的振動，長時(shí)間的工況調(diào)降將會導(dǎo)致管路出現(xiàn)破裂或者受損等。

2）油溫過高。通常油液的輔助以及潤滑作用能夠有效地提高掘進(jìn)機(jī)液壓系統(tǒng)的穩(wěn)定性，可是隨著油溫的升高，當(dāng)該溫度值升高到液壓散熱所能達(dá)到的極限值時(shí)，能導(dǎo)致液體油壓系統(tǒng)崩潰，更有甚者將會導(dǎo)致爆炸，同時(shí)由于油溫增加使得富集在機(jī)械內(nèi)部的油因溫度而蒸發(fā)，增加摩擦，降低系統(tǒng)的使用壽命。

3）噪聲過大。對掘進(jìn)機(jī)液壓硬件系統(tǒng)進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，硬件相對滯后，其在工作的過程中表現(xiàn)出較大的噪聲，這將導(dǎo)致液壓元件的使用壽命受到嚴(yán)重的影響。通過研究發(fā)現(xiàn)，噪聲主要來源于液壓形成的沖擊、氣穴以及相應(yīng)的氣蝕等。

4）元件卡緊。主要在如下幾個(gè)方面存在元件卡緊的現(xiàn)象：第一，活塞；第二，速度切換電磁閥閥芯；第三，潤滑閥閥芯等。元件卡緊是由于元件與液壓油的慣性以及相互作用力的沖擊。

5）元件爬行。由于液體系統(tǒng)在運(yùn)行的過程中，其運(yùn)轉(zhuǎn)速度表現(xiàn)出一定的差異性，因此制約著液體系統(tǒng)的安全運(yùn)行。經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn)該故障與系統(tǒng)潤滑效果不佳有關(guān)。當(dāng)有氣體進(jìn)入液壓泵中時(shí)，嚴(yán)重影響油壓的持續(xù)供給，最終影響元件的爬行效應(yīng)。

6）液壓系統(tǒng)泄漏。通常泄漏包括如下兩種：第一，當(dāng)液壓系統(tǒng)儲油密封不良時(shí)，將會出現(xiàn)油液泄漏；第二，當(dāng)液壓系統(tǒng)元件出現(xiàn)松動時(shí)，最終導(dǎo)致元件固定不到位。

7）氣穴和氣蝕。當(dāng)液壓系統(tǒng)運(yùn)行的過程中，假如不能對分離油水的壓力進(jìn)行有效的控制，那么當(dāng)壓力值超過設(shè)定值時(shí)，將會出現(xiàn)氣穴、氣蝕問題，因此將會導(dǎo)致油壓系統(tǒng)出現(xiàn)不能持續(xù)供應(yīng)油液的現(xiàn)象，與此同時(shí)還會出現(xiàn)噪聲以及影響液壓系統(tǒng)元件的使用情況。

3 故障排除措施

1）減緩液壓沖擊。當(dāng)發(fā)生液壓沖擊時(shí)，普遍存在噪聲污染問題，該現(xiàn)象將導(dǎo)致液壓系統(tǒng)出現(xiàn)嚴(yán)重的振動，從而極易損壞零部件以及導(dǎo)致管路破損等。由此可以看出，需要設(shè)置一個(gè)系統(tǒng)減緩液壓沖擊的影響，比如可以在液壓系統(tǒng)中設(shè)置蓄能器，這樣能夠有效地維持行走溢流閥運(yùn)行的穩(wěn)定性。

2）控制油溫。可以使用信號式溫度計(jì)對油溫進(jìn)行監(jiān)測，從而能夠?qū)崟r(shí)了解油溫的變化情況。假如油液系統(tǒng)的溫度出現(xiàn)異常的情況，那么將可能導(dǎo)致出現(xiàn)爆炸現(xiàn)象。因此借助油溫計(jì)監(jiān)測油溫的變化情況，從而保證油箱的穩(wěn)定性。假如超出閉值則適當(dāng)放油，偏低則添油。與此同時(shí)，還必須密切關(guān)心以及監(jiān)測檢查冷卻系統(tǒng)的運(yùn)行情況，進(jìn)而可以提升系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

3）降低噪聲污染。當(dāng)出現(xiàn)噪聲污染時(shí)，通常必須考慮沖擊壓以及氣穴的影響，同時(shí)需要對液壓設(shè)備進(jìn)行有效的優(yōu)化，通?？梢园惭b消音器，這樣能夠有效降低噪聲污染，不僅可以給工作人員營造良好的工作環(huán)境，而且可以提高液壓系統(tǒng)的使用年限。

4）改良元件裝置。對于元件卡緊問題，可以借助元件裝置改進(jìn)來優(yōu)化此類型的故障。通?？梢栽O(shè)置均壓槽，進(jìn)而可以有效地維持受力均衡問題。與此同時(shí)，必須對元件質(zhì)量進(jìn)行檢查，對于不合格的元件可以添加一定的潤滑油。

5）防止系統(tǒng)泄漏。對液壓系統(tǒng)元件進(jìn)行全面的檢查，從而能夠有效地掌握元件中的質(zhì)量情況，是否存在松動與管路破裂問題。當(dāng)發(fā)現(xiàn)存在異常問題時(shí)，必須采取相應(yīng)的措施。諸如固定元件是否松動、管路是否存在未焊透、凹坑等。假如液壓系統(tǒng)出現(xiàn)漏油的現(xiàn)象時(shí)，必須對漏油的原因進(jìn)行分析，接著有針對性地解決問題。假如焊接管存在漏油的現(xiàn)象，通常可以選用高分子復(fù)合材料進(jìn)行焊封堵。假如在密封件位置出現(xiàn)漏油，那么可以選用耐油橡膠棒實(shí)施密封。假如漏油發(fā)生在螺栓與管子螺紋位置處，那么必須將螺栓進(jìn)行密封。通?？梢赃x用高分子復(fù)合材料，比如在螺母位置均勻噴灑福世藍(lán)脫模劑，緊接著采用固定措施。

6）避免發(fā)生氣穴和氣蝕現(xiàn)象。當(dāng)發(fā)生氣穴以及氣蝕時(shí)，可以通過調(diào)整油管泵吸油管的管徑。同時(shí)可以采取一定的方式防止油與空氣接觸，從而能夠有效地降低氣蝕的概率。

4 液壓系統(tǒng)故障的主要影響

液壓系統(tǒng)故障率相對復(fù)雜，主要表現(xiàn)在如下幾個(gè)方面：第一，液壓油質(zhì)量欠佳；第二，外界環(huán)境影響；第三，人員操作不當(dāng)?shù)?。具體的解決方案如下所示：

1）燃油質(zhì)量，由于液壓油在液壓系統(tǒng)中扮演著非常重要的角色，可以實(shí)現(xiàn)能量傳遞、潤滑以及防腐蝕等效果，因此在對掘進(jìn)機(jī)液壓系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)的過程中必須認(rèn)真檢查油的質(zhì)量，也可以從源頭方面避免液壓系統(tǒng)出現(xiàn)故障問題。

2）液壓溫度對液壓系統(tǒng)的影響，由于油液質(zhì)量欠佳極易引起液壓系統(tǒng)溫度升高，從而導(dǎo)致油的黏著性大大降低，導(dǎo)致潤滑油厚度不能滿足元件工作的需要，降低油泵的工作效率。從液壓元件的角度進(jìn)行分析，當(dāng)液壓油處于高溫狀態(tài)時(shí)往往表現(xiàn)出熱脹冷縮的現(xiàn)象，從而導(dǎo)致配件間隙減小，導(dǎo)致元件失靈。與此同時(shí)當(dāng)密封元件出現(xiàn)變形時(shí)，將導(dǎo)致出現(xiàn)漏油的現(xiàn)象，進(jìn)而降低了整機(jī)的效率。

3）水分對液壓系統(tǒng)的影響，水分占比能夠有效地提升液壓系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。假如該數(shù)值超過0.05%，那么將導(dǎo)致液壓油越來越渾濁，更有甚者對金屬產(chǎn)生腐蝕。此外，當(dāng)含水量相對較高時(shí)，將會導(dǎo)致油品出現(xiàn)乳化的現(xiàn)象，從而使得潤滑油的作用大打折扣。

4）空氣對液壓系統(tǒng)的影響，當(dāng)密封系統(tǒng)出現(xiàn)問題時(shí)，常常出現(xiàn)空氣混入的現(xiàn)象，若壓力經(jīng)減壓閥降低，將導(dǎo)致空氣從油中釋放出來，從而導(dǎo)致出現(xiàn)氣穴與氣蝕等現(xiàn)象。與此同時(shí)還出現(xiàn)一定的振動，導(dǎo)致出現(xiàn)較大的噪聲污染。

5）顆粒物對液壓系統(tǒng)的影響，通常表現(xiàn)為兩個(gè)方面：第一，內(nèi)部存在污染，假如液壓油出現(xiàn)氧化的情況，將導(dǎo)致出現(xiàn)油泥的現(xiàn)象，進(jìn)而降低油的質(zhì)量，從而導(dǎo)致液壓系統(tǒng)出現(xiàn)故障。第二，外部污染，比如元件在加工時(shí)可能會出現(xiàn)部分金屬屑等。液壓油受到污染之后大大削弱了液壓系統(tǒng)的性能，當(dāng)元件在工作的過程中，金屬雜質(zhì)在摩擦副的作用下產(chǎn)生較大的磨損，由此可以看出在油液中的金屬屑會引發(fā)液壓系統(tǒng)出現(xiàn)故障，導(dǎo)致出現(xiàn)氧化，同時(shí)由于油泥與雜質(zhì)混合，久而久之混合物將會變成較大的固體，從而導(dǎo)致油管出現(xiàn)堵塞。經(jīng)過探究發(fā)現(xiàn)該故障的形成機(jī)理比較復(fù)雜，因此在排查故障的過程中需要工作人員認(rèn)真檢查，同時(shí)導(dǎo)致排除故障時(shí)間比較長。

6）油液中混入雜質(zhì)對液壓系統(tǒng)的影響，由于油液質(zhì)量對液壓質(zhì)量會產(chǎn)生非常重要的作用，不能使用其他油品替代。當(dāng)液壓系統(tǒng)中加入了其他油品，將導(dǎo)致其他液壓油的性能發(fā)生改變，同時(shí)導(dǎo)致系統(tǒng)故障頻發(fā)。假如油液內(nèi)清凈分散劑用量相對豐富，那么將會削弱液壓油的乳化性，進(jìn)而使得水不能從油中分離出來，從而降低了潤滑油的性能，最終導(dǎo)致零部件出現(xiàn)腐蝕的現(xiàn)象[1-2]。

5 結(jié)語

在井下施工的過程中，掘進(jìn)機(jī)是不可或缺的設(shè)備，而掘進(jìn)機(jī)中液壓系統(tǒng)扮演著非常重要的角色，該系統(tǒng)是否能夠正常工作將對掘進(jìn)機(jī)的整體性能起著決定性的作用。因此，必須選用有效的方式才可以優(yōu)化液壓系統(tǒng)，從而能夠提高零部件的質(zhì)量，進(jìn)而可以有效地提高掘進(jìn)機(jī)的工作質(zhì)量。因此，相關(guān)工作人員必須認(rèn)真學(xué)習(xí)掘進(jìn)機(jī)液壓系統(tǒng)的相關(guān)知識，從而能夠?qū)^掘進(jìn)機(jī)的系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)，為硬件系統(tǒng)提供高質(zhì)量的服務(wù)。