煤矿掘进机液压传动故障及处理探讨

赵宇杰

（山西焦煤集团西山煤电有限责任公司镇城底矿， 山西 古交 030203）

引言

液压系统是煤矿掘进机的重要组成部分，通过液压传动系统将机械能转化为液压油压力能，达到驱动掘进机相关部件运行的目的。煤矿掘进机液压系统庞大，回路复杂，元器件较多，液压系统运行状态直接影响到掘进机运行效率，在日常运行维护过程中，必须通过分析其液压传动系统运行原理及控制回路组成、故障发生程序等，结合故障表现形式，准确分析和判断故障发生原因及可能故障点，采取有效的故障处理措施，保证掘进机液压传动系统正常运行。

1 煤矿掘进机液压系统概述

煤矿掘进机液压系统通常由控制元件、动力元件、执行元件、辅助元件及液压油等部分构成。当前矿用掘进机液压传动系统主要包括开式系统、半封闭系统和闭式系统等形式，开式系统中液压泵从油箱吸油，油缸和马达回油至油箱，溢流阀主要为安全阀设计（见图1-1）；半封闭系统下主液压泵和补油泵同轴驱动，主液压泵启动后自行从油箱吸油，油缸和马达回油至主液压泵吸入口，并待油缸和马达启动后，由补油泵补充泄漏（见图1-2）；闭式系统下主液压泵与补油泵独立驱动，马达或油缸主要由主液压泵供油，系统回油至主液压泵后由补油泵补油（见图1-3）。

图1 掘进机液压传动系统简图

2 煤矿掘进机液压系统常见故障

结合煤矿井下生产实际，掘进机液压传动系统故障主要表现为机械故障和人为故障两个方面，其中机械故障具体包括液压系统压力、机构速度、噪声震动、油温过高等方面；而人为故障则包括机械管理不到位、操作不规范等方面。考虑到人为故障可以通过加强监督管理、提升操作人员技术水平和安全意识等措施有效消除，故此处只分析机械故障。

1）液压系统压力故障。如遇液压系统压力故障，首先应当检查液压泵流量是否正常，若液压泵油液无法正常输出，则应进一步考虑液压泵是否存在转向错误导致其吸油回路阻力影响到液压泵油液的正常排出。若液压泵油液输出正常但压力存在问题时，则必须全面检查各段回路管路和管路元件，锁定油压泄漏位置。液压泵油液经过溢流阀返回油箱时压力过低，则可能的原因主要为主阀芯和先导阀存在锈蚀或脏污的情况下卡死于开口处，压力回路与低压回路短接，发生弹簧折断以及阻尼小孔阻塞[1]。

2）工作机构速度故障。液压泵输出流量降低至零流量，或系统泄漏，溢流阀设定值过低等均会造成工作机构静止。具体而言，液压泵吸油量不符合要求时，油液粘度过大、油箱液面过低、油路泄漏等均影响液压泵吸油量，使液压泵表现出误转向。掘进机因长时间使用而引发零部件磨损，影响密封效果，甚至引发吸油腔和压油腔电路联通以及液压泵泄漏。溢流阀及其余控制阀阀芯锈蚀或卡死后也会造成压力油流向低压回路，影响系统压力稳定。

3）噪声和震动故障。当油压中混入空气或液压泵流量脉动频率过大便会引发噪声和震动，且当其频率与管路、元件固有频率接近时，便会加大噪声和震动。具体而言，当液压泵吸液高度较大，吸油管路过细，液压油流动阻力将增大，油箱和外界空气并非联通状态，液压泵此时吸入液腔内的油液过少，则会因气蚀而造成油箱震动；吸油管密封不良，则吸油泵在吸收油料入泵时会将大量空气也同时吸入，同样会发生气蚀和震动[2]。此外，电机和液压泵并未同心安装，联轴器安装不牢固，管路中油料流动过快，柱塞卡死及困油等液压泵及马达质量问题也会诱发输油管路震动和噪声。

4）油温过高。掘进机液压泵运行压力过大，会加剧密封元件磨损，增大密封间隙，降低油液粘度，引发油液泄漏；当结束单个工段供油后如果液压传动系统中未设置卸荷回路，则高压油必将从溢流阀溢出，若此时执行元件未正常工作，则原压力作用于油泵后引发功率损失，并使油液过热。此外，当油液粘度过大时也会加剧机械摩擦损失和液压损失等功率损失，同样造成油温升高。

3 常见机械故障的处理

3.1 液压系统压力故障处理

在发生此类故障后不得拆卸液压系统，应先观察油箱油位是否低出液压刻度下限，并检查油泵和控制阀组是否发生漏油；无误后开机试运转，同时观察液压表读数显示情况，若仍无显示，则应由一人按下操作手柄并再次观察压力表，另一人同时沿顺时针扭动溢流阀调压螺栓，使溢流压力增大。若溢流压力增至最大时压力表仍无显示，则应将溢流阀拆下检查是否损坏以及密封圈塑料油封的完好情况，并视情况进行溢流阀清洗、修理或更换。

3.2 工作机构速度故障处理

及时供油，避免液压泵输出流量降低及系统泄漏，严格按照运行要求设定溢流阀参数值和吸油量，防止其发生误转向；通过定期检查避免吸油腔和压油腔电路联通及液压泵泄漏。

3.3 噪声震动故障处理

为避免噪声及震动故障的出现，应加强液压泵流量脉动频率控制，保证吸油管良好的密封性，避免其吸油过程中同时吸入大量空气；确保电机和液压泵同心安装，并定期检查联轴器等部件安装的牢固性。

3.4 油温过高处理

结合以上对引发油温过高原因的分析，应及时追加油量，并降低掘进机压泵运行压力，在液压传动系统中增加卸荷回路，降低油液黏度。除以上处理外，还应增加冷却水系统。

3.5 加强安装调试

为确保煤矿掘进机液压传动系统稳定运行，除应在故障发生后采取针对性强的处理措施外，最重要的就是在掘进机液压传动系统安装环节及运行过程中进行定期调试，将其液压泵泵轴压力值控制在允许受力范围内[3]，具体见表1。液压缸安装时必须考虑到其只承受额定轴向力，并且所承受的径向力十分有限的实际情况，加强液压缸设计及配管控制。

表1 煤矿掘进机液压泵泵轴允许受力值

4 结论

煤矿掘进机液压传动系统在运行过程中可能因为系统压力故障、工作机构速度、油温过高机噪声震动等原因引发传动系统机械故障，并且系统在机械能向液体压力能转换以及在液体压力能向机械能转换的两个过程中能量损失较大。通过应用本文所提出的煤矿掘进机液压传动故障处理措施，力求达到排除故障，保证掘进机实现稳定高效运行的目的。