關于掘進機液壓系統(tǒng)故障的研究

郭開顏

（中煤第一建設有限公司機電管理部，河北邯鄲 056002）

隨著煤礦設備向自動化、智能化方向的發(fā)展已成趨勢，近幾年，功能完備、高效協(xié)作的煤礦巷道掘進機械化作業(yè)線的應用已經趨于成熟，極大提高了煤礦巷道掘進的效率和施工生產的安全性。但是，在推進煤礦巷道掘進機械化作業(yè)線的同時，設備的檢修、維護壓力越來越大。本文以掘進機為實例，對液壓系統(tǒng)故障判斷進行了研究。

1.掘進機液壓系統(tǒng)故障維修

掘進機液壓系統(tǒng)的故障，可根據(jù)掘進機液壓系統(tǒng)的構成進行故障分類，主要分為負載敏感變量軸向柱塞泵、閥組、馬達、液壓油的故障，分類后故障判定和維修的難度會有很大的降低?，F(xiàn)就以上分類進行研究論述。

1.1 負載敏感變量柱塞泵的故障判定與分析

（1）負載敏感變量柱塞泵（以下簡稱柱塞泵）是掘進機的動力輸出元件，由電機驅動。柱塞泵安裝有負載敏感壓力閥（LRDS），控制柱塞泵的功率輸出、壓力切斷和負載敏感壓差，并設有負載反饋油路接口（LS口），其中，功率輸出調整螺釘控制泵的最大功率，壓力切斷調整螺釘控制泵的最大輸出壓力，負載敏感壓差調整螺釘控制泵的待命壓力，負載反饋油路接口接收多路閥的壓力反饋，并對泵進行輸出控制。（2）柱塞泵內泄，故障現(xiàn)象是單個柱塞泵供油的液壓執(zhí)行元件動作緩慢，壓力不足18MPa，甚至更低。此故障的判定方法：一是打開柱塞泵泄油口處的膠管，啟動油泵查看泄油口處的噴油高度，經驗判斷噴油高度超過10cm；二是計算泄油率（固定轉速下的每分鐘泄油量/額定排量）；三是檢查濾芯上是否有銅屑。造成此故障的原因是泵內間隙過大，密封不良，如配油盤磨損、劃傷，端面漏油；變量機構中的單向閥密封面配合不好，泵體和配油盤的支承面有砂眼或研痕；柱塞磨損等。（3）柱塞泵輸出壓力過低，故障現(xiàn)象是柱塞泵供油的液壓執(zhí)行元件壓力不能滿足使用要求，此故障的判定方法一是調整敏感壓力閥上壓力切斷調整螺釘控制泵的最大輸出壓力，配合調整多路閥的總溢流和最高工作壓力；二是反饋油路出現(xiàn)問題，可把前后泵LS口膠管互調后，兩泵同時工作，觀察輸出壓力是否正常，記錄分析兩個泵的壓力數(shù)據(jù)的邏輯關系；三是柱塞泵內泄嚴重；四是檢查液壓系統(tǒng)回油是否通暢；五是液壓系統(tǒng)中單向閥、換向閥、油缸等有較大的泄漏。（4）柱塞泵噪聲大，故障現(xiàn)象是柱塞泵噪聲大，并伴隨著振動。此故障的判定方法，一是針對機械振動和噪聲，檢查泵軸與電機軸不同心或頂死，旋轉軸的軸承、聯(lián)軸節(jié)損壞，泵的轉動頻率和壓力閥的固有頻率是否在相同時產生了共振；二是吸油過濾器堵塞，吸油不暢；三是吸油管路漏氣或油位過低，泵有吸空現(xiàn)象；四是液壓油中有氣泡；五是敏感壓力閥損壞，壓力產生波動[1]。

1.2 閥組的故障判定與分析

（1）在判定閥組故障前，應了解閥組各接口的功能，以力士樂六聯(lián)閥組為例，其上標有P、T、A、B、X、Y、M、LS等帶字母的接口，另附帶總溢流閥、LS溢流閥、流量調控閥、二次溢流閥等。P口為壓力油進油口，T口為回油口，A、B口為執(zhí)行元器件的進油或回油口，X口為先導閥組的供油口，Y口為泄油口，M口為壓力表接口，LS口為反饋供油接口，總溢流閥控制整組閥的最高卸荷壓力，LS溢流閥調控單聯(lián)閥的最高卸荷壓力，流量調控閥調控單聯(lián)閥的流量，二次溢流閥控制單聯(lián)閥的最大卸荷壓力，一般略大于LS溢流閥的壓力。（2）多路閥內泄嚴重，故障現(xiàn)象是多路閥控制的液壓執(zhí)行元件動作緩慢，壓力不足18MPa，甚至更低。此故障的判定方法：一是確定柱塞泵正常后，檢查多路閥泄油口（Y口）泄油量；二是通過調整多路閥壓力，觀察壓力數(shù)據(jù)變化范圍。（3）多路閥的壓力不足，故障現(xiàn)象分為兩種：一是多路閥上的單聯(lián)閥組壓力不足；二是調整組多路閥壓力均不足。上述第一種現(xiàn)象的判定方法：一是調整單聯(lián)閥組壓力，若無變化，則抽出閥芯清洗或更換新閥芯；二是該單聯(lián)閥組的先導控制回路故障；三是反饋油路出現(xiàn)故障，判定方法同柱塞泵反饋油路故障判斷；四是單聯(lián)閥組內泄嚴重。上述第二種現(xiàn)象的判定方法：一是柱塞泵壓力壓力不足；二是多路閥上的總溢流閥故障，通過調整總溢流閥的壓力或者更換總溢流閥判定故障；三是該多路閥的先導控制回路故障；四是反饋油路出現(xiàn)故障，判定方法同柱塞泵反饋油路故障判斷；四是多路閥內泄嚴重[2]。

1.3 馬達的故障判定與分析

（1）在判定馬達故障前，應了解閥組個接口的功能，馬達主要有三個接口，分別是A口、B口和泄油口，A口、B口對應連接多路閥上的A口、B口接出的油管，是馬達的進油口和回油口；泄油口接馬達的泄油管路。（2）馬達內泄嚴重，故障現(xiàn)象是馬達的壓力和轉速明顯下降。此故障的判定方法是打開馬達的泄油口觀察泄油量，正常情況下馬達基本沒有泄油量或有少許的泄油，若泄油量呈噴射狀或者溢滿泄油口成拋物線狀流出，則為內泄嚴重。

1.4 液壓油的故障判定與分析

液壓油相關的故障判定。與液壓油相關的故障主要有液壓油變質、有雜質、油位過低、有氣泡、溫度過高。液壓油變質，主要現(xiàn)象是液壓油顏色發(fā)生變化，有乳白色、褐色、黑色；液壓油有雜質，主要現(xiàn)象是懸浮物、沉淀物；油位過低，是指液壓油箱油位低于說明書規(guī)定值；有氣泡，是指液壓油懸浮有氣泡時，被吸入液壓系統(tǒng)；溫度過高，是指液壓油溫度高于70℃。在液壓油變質、有雜質的情況下，液壓系統(tǒng)內各元件會出現(xiàn)磨損、卡滯現(xiàn)象，導致液壓油乳化的主要原因是液壓油混進水，應排查冷卻器、過濾器、油箱上各元件等可能的進水地點；油位過低時，會造成液壓油溫度過高或泵吸空，應及時補油；有氣泡時，會造成泵、馬達的柱塞磨損，閥組、油缸的動作不靈敏，液壓系統(tǒng)壓力波動，導致液壓油產生氣泡的主要原因是油位低或者吸油管件及密封處漏氣；溫度過高時，會加大泵、閥組、馬達的內泄量，加快液壓油變質和密封件的老化，導致液壓油溫度過高的原因主要是液壓元件內泄、油位低、冷卻系統(tǒng)工作不正常、溢流閥動作不正常[3]。

1.5 液壓系統(tǒng)故障維修時的主體思路及注意事項

（1）液壓系統(tǒng)在故障判斷時，要系統(tǒng)分析，統(tǒng)計數(shù)據(jù)，按一定的邏輯順序精查故障。首先要了解故障現(xiàn)象，掌握各執(zhí)行元件的壓力、速度、泄油量等相關數(shù)據(jù)，采取由執(zhí)行部件到控制部件再到動力輸出部件的故障判定方法，或者采取順序相反的故障判定方法，在遇到已經發(fā)生過的故障時，可采取經驗判斷法，直接定位到具體部件，進行故障判定；二是整組多路閥故障、單聯(lián)多路閥故障、泵頭閥、先導閥、平衡閥、梭閥、張緊閥等部件及其組成元件的故障；三是馬達、油缸、管路、液壓油等其他部件的故障。各部件故障類型主要現(xiàn)象有內泄、卡滯、機械元件損壞、密封老化、壓力和流量調整不匹配、系統(tǒng)存在空氣、管路接錯、油位過低等。

（2）液壓系統(tǒng)在維修時，還需要注意以下事項，以免造成液壓系統(tǒng)的次生故障。液壓系統(tǒng)在維修時的注意事項一是嚴禁在沒有進行故障數(shù)據(jù)分析的情況下，直接調整負載敏感壓力閥；二是防止雜物混入液壓油內；三是拆開的液壓元件（泵、閥、馬達、高壓膠管）必須用螺塞將油口堵住或用潔凈的塑料袋包好，以防進入雜質；四是按規(guī)定更換過濾器；五是油冷卻器內確保有足夠的冷卻水通過，以防止油溫的異常上升。

2.結論

掘進機液壓系統(tǒng)故障判斷的關鍵是掌握液壓系統(tǒng)運行的數(shù)據(jù)和各元器件的功能，熟悉各元器件的分布與連接，結合液壓系統(tǒng)的原理圖，邏輯分析可能存在的故障點，采取排除法、關鍵元器件故障判定、元器件置換法等故障判斷邏輯思維。面對維修技術的崗位人員短缺的狀況，應注重崗位技術培訓，聘請專業(yè)講師、維修骨干技術人員，精講液壓系統(tǒng)理論和實踐知識，并創(chuàng)建理論和實踐經驗共享交流平臺，促進維修技術崗位人員的成才。