三一重裝EBZ260型掘進機液壓系統的改造優化

摘 要：平朔集團公司目前的掘進機設備多已進入故障多發的維修周期，為了提高掘進機設備的使用效率，避免由于不必要磨損造成的維修的成本，實現“降成本、提效率、解難題、保安全、增效益”的目標，特提出“掘進機液壓冷卻系統優化改造”項目。

關鍵詞：掘進機；液壓系統；冷卻系統；故障；優化

中圖分類號：TD422.2 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2015）33-0010-02

掘進機是用于開鑿井工礦地下巷道的工礦機器，是平朔集團公司各井工礦進行井下巷道成形作業的核心設備，目前平朔公司共有在冊掘進機設備40余臺。其中，在進行硬巖掘進作業中，使用最多的是由三一重裝生產的EBZ260H型掘進機。

井工設備維修中心在開展掘進機維修的工作中，發現三一EBZ260H機型設備經常出現油泵高溫甚至燒壞，以及回油過濾器組件過熱變形甚至燒壞、密封件燒壞出現漏油、液壓油污染嚴重的故障現象。經過對該機型設備的理論圖紙進行研究以及對實物進行拆解檢查后發現，是由于冷卻系統設計存在缺陷造成，此后根據發現的設計缺陷進行了改造優化，有效避免了上述故障情況的出現。

1 液壓冷卻系統原理

掘進機主要由行走機構、工作機構、裝運機構和轉載機構組成，隨著行走機構向前推進，工作機構中的截割頭不斷破碎土層、巖石，并將碎巖土運走。掘進機的九大主要功能動作中，除截割頭旋轉切割動作為電機驅動外，其余如一運刮板拉動、鏟板星輪轉動、行走履帶轉動、截割部升降、左右擺動及伸縮、鏟板部支撐等關鍵功能動作，均為液壓系統驅動。

掘進機液壓系統的工作原理中，首先由油泵電機驅動，將電能轉化為機械能；之后經過液壓油泵運行，將機械能轉化為液壓能；液壓能通過相互連接的管路，輸送到各個驅動馬達、液壓油缸等工作部件，再經過各個驅動部件的運行，將液壓能轉化為機械能實現功能動作完

在各個能量轉化中以及工作部件的運行中，均有能量消耗轉化為熱能，如圖1所示，這就造成了作為液壓能傳遞流質的液壓油溫度提高甚至達到過熱高溫。

液壓系統油溫過高的危害是非常嚴重的，主要有如下幾點：

①油溫增高后，液壓油的粘度降低，泄露增加，液壓容積效率降低；

②油溫增高后，導致油膜強度降低，潤滑性能下降，摩擦力增加，以致系統發熱，進而形成惡性循環；

③高溫時油液加速氧化，性能變壞，油液壽命降低；

④高溫時液壓元件發熱變形，使熱膨脹系數不同的運動產生間隙變化，甚至出現“卡死”的現象。

由于液壓系統不可避免升溫的原理以及高溫造成的嚴重危害，在各類型采用液壓驅動設計的機械設備中，必須配備有冷卻部件來實現對液壓油的冷卻。在掘進機設備中，采用了設置冷卻器實現冷卻功能的方法。

①單個冷卻器安裝；

②冷卻器組件安裝。

2 改造優化防范

針對上述三一EBZ260H掘進機出現油溫過高、油泵燒壞、過濾器芯燒壞、液壓油污染嚴重，造成密封件燒壞出現漏油等故障現象。我們對設備基礎設計圖紙進行了研究，如圖2所示。

通過分析可知，該機型設計的回油路徑為一部分先通過回油濾芯再進入散熱器冷卻（路徑A），另一部分直接回到油泵配套的回油組件（路徑B），兩條路徑均未實現有效的冷卻。其中路徑A里，液壓油未經冷卻先進入回油濾芯，造成回油濾芯接觸到高溫油液，由于濾芯屬于石棉網材質，在高溫情況下容易出現融化變形，造成回油濾孔封堵，使液壓油無法正常回流至油箱，油量短缺造成油泵出現空轉出現高溫進而導致燒壞；在路徑B中，油液未經冷卻直接進入回油組件，而油泵直接從該部位吸油運行，進一步造成油泵溫度過高。

通過上述分析可知，原有液壓冷卻系統設計不合理是造成上述故障情況的根本原因。針對這些分析結論，我們隊該系統進行了如下的改造升級，如圖3所示。

改造思路為：針對路徑A的設計，調整為先經過冷卻器再進入回油濾芯，實現先冷卻后過濾的合理設計，從而杜絕了高溫油液對回油濾芯的損壞；針對路徑B，在油泵配套回油組件前，加裝一套冷卻器，降低回油液的溫度，從而實現油泵工作溫度的合理控制。

通過這一改造，大大降低了油泵、回油濾芯、各類密封件的非正常損壞，避免了油液的非正常污染減少液壓油更換頻率，提高了設備的運行效率，累計可節約成本費用約80萬元。

3 冷卻系統的測試優化改造

冷卻系統是掘進機的一個重要設計功能，起到對掘進機電機、泵站等驅動部件的冷卻功能，是我部日常進行掘進機維修工作的一個重要方面。所以在掘進機修復完成后，需對冷卻系統進行專項的測試檢查，確保冷卻效果良好方能交付出廠。

在過去進行冷卻測試中，冷卻用水直接連接水管，排水進入下水管道，造成用水量較大，無法實現循環復用，存在一定浪費。在當前公司節能創效、降本增效的背景下，我部通過集體分析研究，探索出利用循環測試水箱進行冷卻測試的方案。

通過自主設計、加工循環用水箱，加裝配套水泵，設置專用進出水管路接頭等，實現測試時的水循環。

通過采用循環水箱的設計來進行通水冷卻測試，實現了冷卻水的往復循環再利用，可以有效節約測試用水，降低維修所用的材料成本。每年預計可節約成本費用約5萬元。

4 液壓系統的日常維護

①液壓油散熱器。為了使液壓油得到最佳的冷卻效果，散熱器必須保持清潔，每工作500 h要清洗一次；

②回油濾芯；

③吸油濾芯；

④空氣濾清器；

⑤液壓系統用油：造成液壓系統故障的原因，其中70%是由于液壓油管理不善，因此，如能充分的注意管理，則可減少液壓系統內故障的發生。有關液壓油的管理。

⑥液壓油的更換。方法：拆下回油過濾器頂蓋即可加油。

5 結 語

在掘進機新產品的開發中需要更多高質量的市場信息、市場研究、市場分析，傾聽用戶的的聲音，尋求客戶意見，獲取正確的市場信息，是產品開發進行前必須的準備；必須對設計理念進行論證，對產品的定位進行有效的評價，在開發過程中實現創新；必須以高新技術的含量作為新產品市場競爭取勝關鍵的新產品開發理念。

參考文獻：

[1] 許棟剛，李智華.G571DW型采煤機調高液壓系統的改進[J].煤礦機械，2014，（1）.

[2] 謝俊芬，龐新宇.采煤機液壓系統常見故障分析與處理[J].煤炭技術，2015，（6）.