煤礦液壓設備故障分析與對策

摘要：當前，煤礦采掘設備多數應用液壓傳動系統。由于液壓傳動在安裝、使用保養與維護不當，漏油、液壓沖擊，造成工作阻力加大，動力下降。以采煤機液壓系統管路為例，根據液壓系統的工作壓力及安裝位置的不同，選用的有鋼管、紫銅管、橡膠管、尼龍管等。這些管路一旦損壞漏油，則造成環境污染，影響系統功能的正常發揮。分析液壓傳動系統故障原因，提出了解決對策，確保液壓系統使用安全。

關鍵詞：煤礦 液壓設備 故障分析

中圖分類號：F27文獻標志碼：A文章編號：1673-291X（2011）27-0337-02

一、采煤機液壓傳動的特點

1.在液壓傳動系統中，壓力大小受工作負荷的影響。工作阻力大，液壓系統中壓力就大，同時壓力損失和泄漏也隨之增大；液壓傳動系統主要管路連接、利用液壓油傳遞動力，因此管路漏損將嚴重影響系統的性能；液壓傳動系統的工作介質是液壓油，工作中油溫變化對系統影響較大。油溫的變化直接影響黏度的大小。

2.液壓系統元件制造精度高、間隙小。多數配合為間隙配合，特別是液壓泵和液壓馬達等主要元件，不僅有良好的密封、動作靈活，而且有些借助油膜以減少金屬磨擦。這就要求液壓油中不能有水分、空氣及機械雜質等，否則將發生元件磨損、卡死故障。采煤機液壓系統設有多種保護，因此系統內調定值一定要準確可靠，否則影響采煤機的使用性能。

二、液壓系統安裝過程質量控制

1.安裝前部件檢查。應保持系統零部件清潔，檢查泵和馬達以及油箱、管路、閥、接頭等所有的系統部件質量完好，確保無損壞，無污染，閥塊的加工部位的切屑要清理干凈并進行清洗；檢查液壓油液是否污染度，避免任何污物進入油箱。加油時必須經過過濾器。

2.安裝過程控制。禁止使用強力作用于液壓設備系統，以避免使管路系統和元器件承受橫向作用力及內部應力；嚴禁使用麻線，膠粘劑作為密封材料，否則會污染系統，并可能造成系統故障；正確布置軟管，避免軟管的扭轉、憋勁、擦傷和磕碰；系統的連接一定要符合推薦標準，全部系統管路要連接和密封要可靠，無滲漏現象出現。

3.安裝后運行調試。液壓系統按要求安裝完畢后，進行液壓系統的調試。在調試前，液壓油箱中要加入盡可能多的干凈的液壓油，同時要對泵、馬達殼體、主系統管路等進行注油，主要是由于油的黏度大、管道長，油泵吸油管路中的空氣排不出去，如果再加上調試下線時安裝工人在30秒內將柴油機的速度從啟動急升速到最高轉速，補油泵的早期磨損不可避免。在系統最初啟動時，應以轉速盡可能低的方式啟動原動機，直至建立起補油壓力；要檢查所有的管路和接頭，確保無滲漏和松動現象，確保油箱不會進水和其他雜質。液壓系統的安裝與調試按照正確的操作方法進行，才能充分的保護泵、馬達等液壓元件，使其發揮其最大功能。

三、液壓系統常見故障分析

（一）漏油的原因分析

1.液壓管路質量不符合要求。在維修或更換液壓管路時，如果在液壓系統中安裝了劣質的管路，由于其承壓能力低、使用壽命短，使用時間不長就會出現漏油。硬質油管質量差的主要表現為管壁厚薄不均，使承載能力降低；劣質軟管則主要是橡膠質量差、鋼絲層拉力不足、編織不均，使承載能力不足，在壓力油沖擊下，易造成管路損壞而漏油。

2.管路安裝不符合要求。管路彎曲不良。在裝配硬管的過程中，應按規定彎曲半徑使管路彎曲，否則會使管路產生不同的彎曲內應力，在油壓的作用下逐漸產生滲漏。硬管彎曲半徑過小，就會導致管路外側管壁變薄，內側管壁存在皺紋，使管路在彎曲處存在很大的內應力，強度大大減弱，在強烈振動或高壓沖擊時，管路就易產生橫向裂紋而漏油；如果硬管彎曲部位出現較大的橢圓度，當管內油壓脈動時就易產生縱向裂紋而漏油。軟管安裝時，若彎曲半徑不符合要求或軟管扭曲等，皆會引起軟管破損而漏油。

3.管路安裝固定不符合要求。在安裝油管時，不顧管路的長度、角度、螺紋是否合適強行進行裝配，使管路變形，產生安裝應力，同時很容易碰傷管路，導致其強度下降；安裝油管時不注意固定，擰緊螺栓時管路隨之一起轉動，造成管路扭曲或與別的部件相碰而產生摩擦，縮短管路的使用壽命；管路卡子固定有時過松，使管路與卡子間產生的摩擦、振動加強；有時過緊，使管路表面（特別是鋁管）夾傷變形；這些情況都會使管路破損而漏油；管路接頭緊固力矩嚴重超過規定，使接頭的喇叭口斷裂，螺紋拉傷、脫扣，導致嚴重漏油的事故。

4.液壓管路疲勞破壞或老化。大量硬液壓管路斷口的觀察和分析表明，硬管的破裂是一種疲勞破壞，所以在管路上必定存在交變載荷的作用。當液壓系統工作時，液壓管路要承受較高的壓力，再加上壓力不穩定產生的交變應力、設備振動而產生的振動應力、裝配應力等的共同作用，使硬管在材料缺陷處、腐蝕點或損傷處產生應力集中現象，管路發生疲勞破壞斷裂而漏油。對于橡膠管路則會從高溫、高壓、彎曲、扭曲嚴重的地方發生老化、變硬和龜裂，最后油管爆破而漏油。

5.液壓油的污染及管路表面污染。當液壓油受到污染時，會使油管受到磨損和腐蝕，加速管路的破裂而漏油，而且這種損壞不易被發現，危害更加嚴重。由于液壓系統容易被污染，含有固體污染物的液壓油類似于研磨金屬加工面所使用的研磨劑，增加了油液和管路內壁的摩擦。而且通常固體污染物顆粒的硬度比導管內壁材料的硬度高得多，這樣就加速了導管內壁的磨損，甚至劃傷內壁。特別是當液體的流速高且不穩定（流速快和壓力脈動大）時，就會使導管內壁的材料受到沖擊而剝落。此外，管路的外表面經常會沾上水分、油泥和塵土，如果保護層破壞，就很容易產生腐蝕，導致強度下降，直至從高溫、高壓、彎曲、扭曲嚴重處發生爆破油。

（二）漏油故障的對策

液壓管路雖然承受的壓力高，工作環境惡劣，但是漏油故障是可以預防和避免的，在使用和維修中應采取以下預防措施。

1.認真檢查管路質量，嚴禁使用不合格管路。在維修時，對新更換的管路，應認真檢查生產的廠家、日期、批號、規定的使用壽命和有無缺陷，不符合規定的管路堅決不能使用。使用時，要經常檢查管路是否有磨損、腐蝕現象；使用過程中橡膠軟管一經發現嚴重龜裂、變硬或鼓泡現象，就應立即更換。

2.正確安裝管路，嚴禁違規裝配。安裝軟管擰緊螺紋時，注意不要扭曲軟管，可在軟管上畫一條彩線觀察；軟管直線安裝時要有30%左右的長度余量，以適應油溫、受拉和振動的需要；軟管彎曲處，彎曲半徑要大于9倍軟管外徑，彎曲處到管接頭的距離至少等于6倍軟管外徑；橡膠軟管最好不要在高溫有腐蝕氣體的環境中使用；如系統軟管較多，應分別安裝管夾加以固定或者用橡膠板隔開。

3.正確安裝硬管的管路。硬管管路的安裝應橫平豎直，盡量減少轉彎，并避免交叉；轉彎處的半徑應大于油管外徑的3～5倍；長管道應用標準管夾固定牢固，以防振動和碰撞；管夾相互間距離應符合規定，對振動大的管路，管夾處應裝減振墊；在管路與機件連接時，先固定好輔件接頭，再固定管路，以防管路受扭，切不可強行安裝。

（三）液壓沖擊原因分析

液壓系統管路內流動的液體常常會因很快的換向和閥口的突然關閉，在管路內形成一個很高的壓力峰值，形成液壓沖擊。

1.液壓沖擊的危害。沖擊壓力可高達正常工作壓力的3~4倍，使液壓系統中的元件、管道、儀表等遭到破壞；液壓沖擊使壓力繼電器誤發信號，干擾液壓系統的正常工作，影響液壓系統的工作穩定性和可靠性；液壓沖擊引起震動和噪聲、連接件松動，造成漏油、壓力閥調節壓力改變。

2.液壓沖擊產生的原因。管路內閥口快速關閉，管路內就會產生液壓沖擊；運動部件在高速運動中突然被制動。如油缸活塞在行程中途突然停止或反向，主換向閥換向過快，活塞在缸端停滯或反向，均會產生壓力沖擊。

3.防止液壓沖擊的方法。對于閥口突然關閉產生的壓力沖擊，應減慢換向閥的關閉速度，即延長換向時間。例如采用直流電磁閥比交流的液壓沖擊要小，或采用帶阻尼的電液換向閥可通過調節阻尼以及控制通過先導閥的壓力和流量來減緩主換向閥閥芯的換向（關閉）速度。液壓換向閥也與此類似；增大管徑，減小流速，從而可減小流速的變化值，以減小緩沖壓力；縮短管長，避免不必要的彎曲；采用軟管也可獲得良好效果；在滑閥完全關閉前減緩液體的流速。如改進換向閥閥控制邊的結構（在閥芯的棱邊上開長方形或V型槽或做成錐形截流錐面），液壓沖擊可大為減小。

4.防止液壓突然制動。對于運動部件突然被制動、減速或停止產生的液壓沖擊應在油缸的行程終點采用減速閥，由于緩慢關閉油路而緩解了液壓沖擊；在油缸端部設置緩沖裝置裝置（如單向節流閥）控制油缸端部的排油速度，使活塞運動到缸端停止時，平穩無沖擊；在油缸回油控制油路中設置平衡閥和背壓閥，以控制快速下降或水平運動的前沖沖擊，并適當調高背壓壓力；采用橡膠軟管吸收液壓沖擊能量；在易產生液壓沖擊的管路上，設置蓄能器，以吸收沖擊壓力；采用帶阻尼的液壓換向閥，并調大阻尼值，即關小兩端的單向節流閥；重新選配活塞或更換活塞密封圈，并適當降低工作壓力，可減輕或消除液壓沖擊現象。

5.加強使用維護，嚴禁污染液壓系統。在日常維護工作中，不得隨意踩踏、拉壓管路，更不允許用金屬工具敲打管路，以防出現機械損傷；對露天停放的液壓機械或液壓設備，應加蓋蒙布，做好防塵、防雨雪工作，雨雪過后應及時進行除水、晾曬和除銹；要經常擦去管路表面的油污和塵土，防止管路腐蝕；油液添加和部件拆裝時，要嚴把污染關口，防止將雜物、水分帶入系統中。此外，一定要防止有害的溶劑和液體灑在導管上。

[責任編輯 魏杰]