煤矿液压设备故障分析与对策
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作者: 郭守友
摘要：当前，煤矿采掘设备多数应用液压传动系统。由于液压传动在安装、使用保养与维护不当，漏油、液压冲击，造成工作阻力加大，动力下降。以采煤机液压系统管路为例，根据液压系统的工作压力及安装位置的不同，选用的有钢管、紫铜管、橡胶管、尼龙管等。这些管路一旦损坏漏油，则造成环境污染，影响系统功能的正常发挥。分析液压传动系统故障原因，提出了解决对策，确保液压系统使用安全。
关键词：煤矿 液压设备 故障分析
中图分类号：F27文献标志码：A文章编号：1673-291X（2011）27-0337-02
一、采煤机液压传动的特点
1.在液压传动系统中，压力大小受工作负荷的影响。工作阻力大，液压系统中压力就大，同时压力损失和泄漏也随之增大；液压传动系统主要管路连接、利用液压油传递动力，因此管路漏损将严重影响系统的性能；液压传动系统的工作介质是液压油，工作中油温变化对系统影响较大。油温的变化直接影响黏度的大小。
2.液压系统元件制造精度高、间隙小。多数配合为间隙配合，特别是液压泵和液压马达等主要元件，不仅有良好的密封、动作灵活，而且有些借助油膜以减少金属磨擦。这就要求液压油中不能有水分、空气及机械杂质等，否则将发生元件磨损、卡死故障。采煤机液压系统设有多种保护，因此系统内调定值一定要准确可靠，否则影响采煤机的使用性能。
二、液压系统安装过程质量控制
1.安装前部件检查。应保持系统零部件清洁，检查泵和马达以及油箱、管路、阀、接头等所有的系统部件质量完好，确保无损坏，无污染，阀块的加工部位的切屑要清理干净并进行清洗；检查液压油液是否污染度，避免任何污物进入油箱。加油时必须经过过滤器。
2.安装过程控制。禁止使用强力作用于液压设备系统，以避免使管路系统和元器件承受横向作用力及内部应力；严禁使用麻线，胶粘剂作为密封材料，否则会污染系统，并可能造成系统故障；正确布置软管，避免软管的扭转、憋劲、擦伤和磕碰；系统的连接一定要符合推荐标准，全部系统管路要连接和密封要可靠，无渗漏现象出现。
3.安装后运行调试。液压系统按要求安装完毕后，进行液压系统的调试。在调试前，液压油箱中要加入尽可能多的干净的液压油，同时要对泵、马达壳体、主系统管路等进行注油，主要是由于油的黏度大、管道长，油泵吸油管路中的空气排不出去，如果再加上调试下线时安装工人在30秒内将柴油机的速度从启动急升速到最高转速，补油泵的早期磨损不可避免。在系统最初启动时，应以转速尽可能低的方式启动原动机，直至建立起补油压力；要检查所有的管路和接头，确保无渗漏和松动现象，确保油箱不会进水和其他杂质。液压系统的安装与调试按照正确的操作方法进行，才能充分的保护泵、马达等液压元件，使其发挥其最大功能。
三、液压系统常见故障分析
（一）漏油的原因分析
1.液压管路质量不符合要求。在维修或更换液压管路时，如果在液压系统中安装了劣质的管路，由于其承压能力低、使用寿命短，使用时间不长就会出现漏油。硬质油管质量差的主要表现为管壁厚薄不均，使承载能力降低；劣质软管则主要是橡胶质量差、钢丝层拉力不足、编织不均，使承载能力不足，在压力油冲击下，易造成管路损坏而漏油。
2.管路安装不符合要求。管路弯曲不良。在装配硬管的过程中，应按规定弯曲半径使管路弯曲，否则会使管路产生不同的弯曲内应力，在油压的作用下逐渐产生渗漏。硬管弯曲半径过小，就会导致管路外侧管壁变薄，内侧管壁存在皱纹，使管路在弯曲处存在很大的内应力，强度大大减弱，在强烈振动或高压冲击时，管路就易产生横向裂纹而漏油；如果硬管弯曲部位出现较大的椭圆度，当管内油压脉动时就易产生纵向裂纹而漏油。软管安装时，若弯曲半径不符合要求或软管扭曲等，皆会引起软管破损而漏油。
3.管路安装固定不符合要求。在安装油管时，不顾管路的长度、角度、螺纹是否合适强行进行装配，使管路变形，产生安装应力，同时很容易碰伤管路，导致其强度下降；安装油管时不注意固定，拧紧螺栓时管路随之一起转动，造成管路扭曲或与别的部件相碰而产生摩擦，缩短管路的使用寿命；管路卡子固定有时过松，使管路与卡子间产生的摩擦、振动加强；有时过紧，使管路表面（特别是铝管）夹伤变形；这些情况都会使管路破损而漏油；管路接头紧固力矩严重超过规定，使接头的喇叭口断裂，螺纹拉伤、脱扣，导致严重漏油的事故。
4.液压管路疲劳破坏或老化。大量硬液压管路断口的观察和分析表明，硬管的破裂是一种疲劳破坏，所以在管路上必定存在交变载荷的作用。当液压系统工作时，液压管路要承受较高的压力，再加上压力不稳定产生的交变应力、设备振动而产生的振动应力、装配应力等的共同作用，使硬管在材料缺陷处、腐蚀点或损伤处产生应力集中现象，管路发生疲劳破坏断裂而漏油。对于橡胶管路则会从高温、高压、弯曲、扭曲严重的地方发生老化、变硬和龟裂，最后油管爆破而漏油。
5.液压油的污染及管路表面污染。当液压油受到污染时，会使油管受到磨损和腐蚀，加速管路的破裂而漏油，而且这种损坏不易被发现，危害更加严重。由于液压系统容易被污染，含有固体污染物的液压油类似于研磨金属加工面所使用的研磨剂，增加了油液和管路内壁的摩擦。而且通常固体污染物颗粒的硬度比导管内壁材料的硬度高得多，这样就加速了导管内壁的磨损，甚至划伤内壁。特别是当液体的流速高且不稳定（流速快和压力脉动大）时，就会使导管内壁的材料受到冲击而剥落。此外，管路的外表面经常会沾上水分、油泥和尘土，如果保护层破坏，就很容易产生腐蚀，导致强度下降，直至从高温、高压、弯曲、扭曲严重处发生爆破油。
（二）漏油故障的对策
液压管路虽然承受的压力高，工作环境恶劣，但是漏油故障是可以预防和避免的，在使用和维修中应采取以下预防措施。
1.认真检查管路质量，严禁使用不合格管路。在维修时，对新更换的管路，应认真检查生产的厂家、日期、批号、规定的使用寿命和有无缺陷，不符合规定的管路坚决不能使用。使用时，要经常检查管路是否有磨损、腐蚀现象；使用过程中橡胶软管一经发现严重龟裂、变硬或鼓泡现象，就应立即更换。
2.正确安装管路，严禁违规装配。安装软管拧紧螺纹时，注意不要扭曲软管，可在软管上画一条彩线观察；软管直线安装时要有30%左右的长度余量，以适应油温、受拉和振动的需要；软管弯曲处，弯曲半径要大于9倍软管外径，弯曲处到管接头的距离至少等于6倍软管外径；橡胶软管最好不要在高温有腐蚀气体的环境中使用；如系统软管较多，应分别安装管夹加以固定或者用橡胶板隔开。
3.正确安装硬管的管路。硬管管路的安装应横平竖直，尽量减少转弯，并避免交叉；转弯处的半径应大于油管外径的3～5倍；长管道应用标准管夹固定牢固，以防振动和碰撞；管夹相互间距离应符合规定，对振动大的管路，管夹处应装减振垫；在管路与机件连接时，先固定好辅件接头，再固定管路，以防管路受扭，切不可强行安装。
（三）液压冲击原因分析
液压系统管路内流动的液体常常会因很快的换向和阀口的突然关闭，在管路内形成一个很高的压力峰值，形成液压冲击。
1.液压冲击的危害。冲击压力可高达正常工作压力的3~4倍，使液压系统中的元件、管道、仪表等遭到破坏；液压冲击使压力继电器误发信号，干扰液压系统的正常工作，影响液压系统的工作稳定性和可靠性；液压冲击引起震动和噪声、连接件松动，造成漏油、压力阀调节压力改变。
2.液压冲击产生的原因。管路内阀口快速关闭，管路内就会产生液压冲击；运动部件在高速运动中突然被制动。如油缸活塞在行程中途突然停止或反向，主换向阀换向过快，活塞在缸端停滞或反向，均会产生压力冲击。
3.防止液压冲击的方法。对于阀口突然关闭产生的压力冲击，应减慢换向阀的关闭速度，即延长换向时间。例如采用直流电磁阀比交流的液压冲击要小，或采用带阻尼的电液换向阀可通过调节阻尼以及控制通过先导阀的压力和流量来减缓主换向阀阀芯的换向（关闭）速度。液压换向阀也与此类似；增大管径，减小流速，从而可减小流速的变化值，以减小缓冲压力；缩短管长，避免不必要的弯曲；采用软管也可获得良好效果；在滑阀完全关闭前减缓液体的流速。如改进换向阀阀控制边的结构（在阀芯的棱边上开长方形或V型槽或做成锥形截流锥面），液压冲击可大为减小。
4.防止液压突然制动。对于运动部件突然被制动、减速或停止产生的液压冲击应在油缸的行程终点采用减速阀，由于缓慢关闭油路而缓解了液压冲击；在油缸端部设置缓冲装置装置（如单向节流阀）控制油缸端部的排油速度，使活塞运动到缸端停止时，平稳无冲击；在油缸回油控制油路中设置平衡阀和背压阀，以控制快速下降或水平运动的前冲冲击，并适当调高背压压力；采用橡胶软管吸收液压冲击能量；在易产生液压冲击的管路上，设置蓄能器，以吸收冲击压力；采用带阻尼的液压换向阀，并调大阻尼值，即关小两端的单向节流阀；重新选配活塞或更换活塞密封圈，并适当降低工作压力，可减轻或消除液压冲击现象。
5.加强使用维护，严禁污染液压系统。在日常维护工作中，不得随意踩踏、拉压管路，更不允许用金属工具敲打管路，以防出现机械损伤；对露天停放的液压机械或液压设备，应加盖蒙布，做好防尘、防雨雪工作，雨雪过后应及时进行除水、晾晒和除锈；要经常擦去管路表面的油污和尘土，防止管路腐蚀；油液添加和部件拆装时，要严把污染关口，防止将杂物、水分带入系统中。此外，一定要防止有害的溶剂和液体洒在导管上。
[责任编辑 魏杰]
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