礦山機(jī)械中液壓機(jī)械傳動(dòng)的應(yīng)用探討

陸清林

摘 要

隨著機(jī)械傳動(dòng)技術(shù)的不斷發(fā)展，液壓傳動(dòng)模式在礦山機(jī)械領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用，具有轉(zhuǎn)動(dòng)慣量與體積小、操作靈活、容量大、自動(dòng)化程度高、變速平穩(wěn)等優(yōu)勢(shì)。在實(shí)際應(yīng)用中，使得礦山機(jī)械燃料燃燒更為充分，有效提升了礦山機(jī)械傳動(dòng)效率與運(yùn)行穩(wěn)定性，展露出極為廣闊的應(yīng)用前景。因此，為充分發(fā)揮液壓機(jī)械傳動(dòng)應(yīng)用效能，本文對(duì)礦山機(jī)械中液壓機(jī)械傳動(dòng)應(yīng)用現(xiàn)狀開(kāi)展探討，并提出有效應(yīng)用策略，以供參考。

關(guān)鍵詞

礦山機(jī)械;液壓機(jī)械傳動(dòng);應(yīng)用策略

中圖分類(lèi)號(hào)： TD40 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457 . 2020 . 17 . 33

1 液壓機(jī)械傳動(dòng)概述

1.1 傳動(dòng)機(jī)理

液壓機(jī)械傳動(dòng)作為一種全新的傳動(dòng)方式，以液體作為主要工作介質(zhì)，對(duì)能量進(jìn)行傳遞、控制，利用液體壓力進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換。在礦山機(jī)械領(lǐng)域中，液壓機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)/無(wú)級(jí)變速器主要由調(diào)速機(jī)構(gòu)、變速機(jī)構(gòu)以及匯流機(jī)構(gòu)加以構(gòu)成。在系統(tǒng)運(yùn)行中，發(fā)動(dòng)機(jī)裝置同時(shí)傳輸機(jī)械動(dòng)力以及液壓動(dòng)力。其中機(jī)械動(dòng)力經(jīng)由離合器裝置向行星架進(jìn)行傳遞，液壓動(dòng)力則經(jīng)由液壓傳動(dòng)裝置向太陽(yáng)輪進(jìn)行傳遞。隨后，差動(dòng)輪系統(tǒng)對(duì)機(jī)械動(dòng)力、液壓動(dòng)力進(jìn)行合成，再將合成動(dòng)力經(jīng)由齒輪圈進(jìn)行傳遞。在系統(tǒng)準(zhǔn)備模式下，對(duì)離合器下達(dá)脫開(kāi)/閉合控制指令，經(jīng)由液壓傳動(dòng)輸出合成動(dòng)力，進(jìn)而使得機(jī)械工作狀態(tài)切換為準(zhǔn)備微動(dòng)狀態(tài)。最后，調(diào)整離合器工作狀態(tài)，對(duì)液壓馬達(dá)裝置進(jìn)行江蘇處理，從而降低設(shè)備轉(zhuǎn)速，借助機(jī)械動(dòng)力以傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力。在馬達(dá)開(kāi)展正反方向回轉(zhuǎn)動(dòng)作時(shí)，將實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)輸出功率，實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速傳動(dòng)的應(yīng)用目的。

1.2 傳動(dòng)特點(diǎn)

（1）高傳動(dòng)效率。在傳動(dòng)電力傳動(dòng)方式中，原動(dòng)機(jī)開(kāi)展旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，系統(tǒng)的實(shí)際傳動(dòng)效率較低。而對(duì)液壓機(jī)械傳動(dòng)方式的應(yīng)用，可以將原動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而提升系統(tǒng)傳動(dòng)效率。同時(shí)，將液壓功率流與機(jī)械傳動(dòng)流進(jìn)行并聯(lián)/合成傳動(dòng)，在大幅提高裝載作業(yè)量的同時(shí)，也使得礦山機(jī)械燃料得以充分燃燒，達(dá)到了資源的高效利用。

（2）自動(dòng)變速換擋。在液壓機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)行中，系統(tǒng)具備無(wú)間隙傳動(dòng)功能、傳動(dòng)過(guò)程較為平穩(wěn)、操作省力，工作人員無(wú)須手動(dòng)開(kāi)展變速調(diào)節(jié)工作，既大幅提高了機(jī)械工作效率，同時(shí)，也降低了人為因素對(duì)礦山機(jī)械傳動(dòng)效率與作業(yè)安全的影響。此外，在保證系統(tǒng)傳動(dòng)效率與平穩(wěn)性的同時(shí)，可高速啟動(dòng)與頻繁轉(zhuǎn)向，實(shí)現(xiàn)大范圍無(wú)級(jí)調(diào)速（傳動(dòng)比高達(dá)1：1000），充分滿(mǎn)足了礦山機(jī)械設(shè)備需要。

（3）響應(yīng)速度快。與傳統(tǒng)電力傳動(dòng)方式相比，液壓馬達(dá)裝置的力矩慣量比較大，加速性能良好。以同等功率的液壓馬達(dá)與電動(dòng)機(jī)為例，電動(dòng)機(jī)往往需要數(shù)秒鐘才能加速至預(yù)定數(shù)值，而液壓馬達(dá)僅需0.1s左右，具有良好的動(dòng)態(tài)特性。

2 液壓機(jī)械傳動(dòng)在礦山機(jī)械中的應(yīng)用現(xiàn)狀

2.1 工作溫度高

在液壓機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)用中，工作溫度異常升高故障的主要影響因素與故障成因?yàn)椋豪鋮s器/油管路堵塞、壓力調(diào)定值過(guò)大、機(jī)械內(nèi)部出現(xiàn)內(nèi)泄現(xiàn)象、油黏度過(guò)高、磨損程度過(guò)于嚴(yán)重等等。其中，冷凝器堵塞故障問(wèn)題最為常見(jiàn)。以摩擦損失為例，在液壓機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)行中，能量需要經(jīng)過(guò)多次轉(zhuǎn)換，實(shí)際傳動(dòng)效率普遍為0.75-0.8，將產(chǎn)生一定程度的機(jī)械摩擦損失、壓力損失以及容積損失。因此，在系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間、高負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)下，機(jī)械摩擦損失不斷累積加大，部分元件出現(xiàn)嚴(yán)重磨損腐蝕現(xiàn)象。此外，由于液壓機(jī)械系統(tǒng)的主要工作介質(zhì)為液體，在系統(tǒng)工作溫度過(guò)高或過(guò)低時(shí)，將會(huì)對(duì)系統(tǒng)的工作性能與效率造成影響，液壓傳動(dòng)存在一定的困難。

2.2 油液泄露

在液壓機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，時(shí)常出現(xiàn)油液泄露運(yùn)行故障，這一故障問(wèn)題的出現(xiàn)成因包括，更換閥裝置損壞、接頭松動(dòng)脫落、元件相對(duì)運(yùn)動(dòng)表面結(jié)構(gòu)過(guò)度磨損等等，進(jìn)而對(duì)機(jī)械內(nèi)部結(jié)構(gòu)的密封性造成不利影響，最終引發(fā)油液泄露問(wèn)題的出現(xiàn)。

2.3 系統(tǒng)動(dòng)作與壓力故障

常見(jiàn)液壓機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)作故障為，油液黏度過(guò)高/過(guò)低，抑或是出現(xiàn)機(jī)械內(nèi)部泄露等故障，進(jìn)而導(dǎo)致系統(tǒng)部分元件的工作效率降低、動(dòng)作緩慢。而由于液體具有可壓縮性特征，如果系統(tǒng)出現(xiàn)機(jī)械內(nèi)部泄露故障，將使得液壓傳動(dòng)無(wú)法保證嚴(yán)格的傳動(dòng)比。系統(tǒng)壓力故障指，電磁閥的電磁鐵等部件出現(xiàn)運(yùn)行故障，進(jìn)而導(dǎo)致液壓機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)難以在常規(guī)壓力條件下正常運(yùn)行。系統(tǒng)壓力故障問(wèn)題的主要影響因素包括油箱油位、閥門(mén)設(shè)定值等等。

2.4 震動(dòng)噪聲故障

液壓機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)與各類(lèi)礦山機(jī)械設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中，往往會(huì)產(chǎn)生一定分貝的噪音，并保持適當(dāng)震動(dòng)頻率。但在系統(tǒng)出現(xiàn)零部件松動(dòng)、空穴現(xiàn)象、機(jī)械內(nèi)部流入空氣或是元件堵塞等問(wèn)題時(shí)，不但會(huì)對(duì)液壓機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)行情況造成影響，同時(shí)，也將產(chǎn)生較高分貝的噪聲。

3 液壓機(jī)械傳動(dòng)在礦山機(jī)械中的應(yīng)用策略

3.1 提升動(dòng)力合成設(shè)備運(yùn)行效率

在液壓機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中所配置動(dòng)力合成設(shè)備的運(yùn)行效率有所不足、存在一定的優(yōu)化空間。因此，應(yīng)加強(qiáng)液壓機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)中動(dòng)力合成設(shè)備的運(yùn)行效率，基于礦山機(jī)械設(shè)備配置結(jié)構(gòu)、運(yùn)行特點(diǎn)，適當(dāng)調(diào)節(jié)礦山機(jī)械的運(yùn)行速率與動(dòng)力合成設(shè)備運(yùn)行速率，以實(shí)現(xiàn)對(duì)液壓機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)最優(yōu)運(yùn)行狀態(tài)的穩(wěn)定保持。

3.2 做好系統(tǒng)溫控工作

針對(duì)系統(tǒng)異常溫度問(wèn)題，在礦山機(jī)械設(shè)備與系統(tǒng)運(yùn)行中，工作人員應(yīng)定期對(duì)系統(tǒng)/設(shè)備工作溫度加以檢測(cè)，在所檢測(cè)溫度過(guò)高時(shí)，應(yīng)及時(shí)開(kāi)展故障診斷與檢修工作，或是對(duì)液壓機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)行壓力進(jìn)行調(diào)整。同時(shí)，在不影響液壓傳動(dòng)系統(tǒng)與礦山機(jī)械設(shè)備運(yùn)行前提下，科學(xué)采取降溫措施。降溫措施分為主動(dòng)降溫與被動(dòng)降溫。主動(dòng)降溫措施包括，采用背壓閥液壓系統(tǒng)、更換限壓式變量泵、適當(dāng)減少油管長(zhǎng)度與彎曲處、對(duì)所添加油液進(jìn)行過(guò)濾處理（去除雜質(zhì)）。而被動(dòng)降溫措施為，增設(shè)回路旁路散熱系統(tǒng)或液壓伺服控制型冷卻系統(tǒng)、安裝水冷/風(fēng)冷冷卻機(jī)。

3.3 加強(qiáng)冷卻器維護(hù)保養(yǎng)工作力度

在液壓機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)行中，時(shí)常出現(xiàn)冷卻器堵塞問(wèn)題，并以此為誘因引發(fā)系統(tǒng)工作溫度升高等一系列問(wèn)題的出現(xiàn)。針對(duì)這一問(wèn)題，應(yīng)加強(qiáng)冷卻器維修保養(yǎng)工作開(kāi)展力度，定期對(duì)冷卻器裝置的運(yùn)行情況進(jìn)行檢查，及時(shí)發(fā)現(xiàn)與解決所存在故障問(wèn)題、質(zhì)量隱患。當(dāng)冷卻器設(shè)備的單次工作時(shí)間較長(zhǎng)或是設(shè)備使用年限超過(guò)一定標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，適當(dāng)提高冷卻器設(shè)備維修保養(yǎng)工作開(kāi)展頻率，并對(duì)部分老化元件或整體設(shè)備進(jìn)行更換。此外，定期對(duì)冷卻器設(shè)備與管道內(nèi)部所積聚雜質(zhì)進(jìn)行清除，并使用相應(yīng)工具對(duì)冷卻器結(jié)構(gòu)進(jìn)行反復(fù)敲打，從而有效清除頑固污漬。

3.4 液壓機(jī)械傳動(dòng)診斷方法

為及時(shí)發(fā)現(xiàn)液壓機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)所存在故障隱患，一方面需加強(qiáng)系統(tǒng)與礦山機(jī)械設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)工作力度，另一方面，也需靈活運(yùn)用各項(xiàng)液壓機(jī)械傳動(dòng)診斷方法。而主要診斷方法如下。

（1）儀器診斷。工作人員使用相關(guān)儀器工具，對(duì)礦山機(jī)械與液壓機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的震動(dòng)方式/頻率、系統(tǒng)運(yùn)行壓力、液體流量與流速等數(shù)據(jù)加以測(cè)定，進(jìn)而判斷是否存在故障隱患，具體故障類(lèi)別與范圍。

（2）主觀診斷。工作人員對(duì)液壓機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)行工況加以檢查，依據(jù)自身工作經(jīng)驗(yàn)判斷系統(tǒng)故障類(lèi)別、鎖定大體故障范圍，為后續(xù)故障診斷與檢修工作的開(kāi)展提供方向。例如，在液壓機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)出現(xiàn)噪聲震動(dòng)故障問(wèn)題時(shí)，工作人員可將故障范圍與成因鎖定為零部件松動(dòng)、空穴現(xiàn)象、機(jī)械內(nèi)部流入空氣或是元件堵塞，針對(duì)性開(kāi)展故障排查工作。

（3）模型診斷。配置傳感器等裝置，并采用動(dòng)態(tài)測(cè)試技術(shù)，以獲取液壓機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)運(yùn)行情況，以及礦山機(jī)械的實(shí)時(shí)運(yùn)行參數(shù)。隨后，在其基礎(chǔ)上構(gòu)建診斷模型，直觀化呈現(xiàn)所存在的故障問(wèn)題。

3.5 健全液壓機(jī)械傳動(dòng)檢修工作體系

企業(yè)與工作人員應(yīng)全面掌握常見(jiàn)液壓機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)故障問(wèn)題的主要成因與針對(duì)性控制措施，構(gòu)建健全的液壓機(jī)械傳動(dòng)檢修工作體系，為液壓機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)檢修工作的開(kāi)展提供明確參照，最大程度發(fā)揮液壓機(jī)械傳動(dòng)方式的應(yīng)用效能。例如在系統(tǒng)溫度過(guò)高時(shí)，及時(shí)開(kāi)展冷卻器設(shè)備檢修工作，對(duì)設(shè)備與管道進(jìn)行敲打處理、清晰殘?jiān)越鉀Q冷卻器堵塞問(wèn)題。而在出現(xiàn)油液泄露問(wèn)題時(shí)，檢修人員順序?qū)Ω鼡Q閥裝置工況、元件表面磨損程度、接頭緊固性進(jìn)行檢查，及時(shí)采取相應(yīng)解決措施，如對(duì)元件表面磨損處進(jìn)行研磨、修復(fù)處理。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，對(duì)液壓機(jī)械傳動(dòng)方式的應(yīng)用，有效實(shí)現(xiàn)了較大范圍內(nèi)無(wú)級(jí)變速與平穩(wěn)換擋，并使得系統(tǒng)的傳動(dòng)效率與傳動(dòng)能力有了大幅度的提升。因此，企業(yè)與工作人員應(yīng)液壓機(jī)械傳動(dòng)方式的傳動(dòng)機(jī)理與主要特點(diǎn)加以深入了解，積極解決系統(tǒng)在應(yīng)用過(guò)程中所存在的故障問(wèn)題，不斷提升礦山機(jī)械的整體運(yùn)行水平。

參考文獻(xiàn)

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