煤礦懸臂式掘進機液壓系統探討分析

劉根民

（同煤集團煤峪口礦，山西 大同037041）

1 引言

在煤礦生產作業中，掘進機是必不可少的生產作業機械裝備，其中懸臂式掘進機是煤礦生產作業中常見的掘進機類型。隨著對巷道掘進速度，掘進標準化的要求越來越高，對煤礦掘進機的要求也隨之提高[1]。因此，對煤礦懸臂式掘進機進行研究便成為一個重要的課題。掘進機的諸多動作都是由液壓系統來驅動實現的，本文對煤礦懸臂式掘進機液壓系統進行探討分析。

2 懸臂式掘進機液壓系統工作原理

掘進機液壓系統的動力部分主要分為2 部分，分別由兩個變量泵來組合提供液壓動力，具有恒功率、壓力切斷、負載敏感以及恒壓力負載敏感功能[2]。第一部分，是由一個單泵來控制動力部分，負責掘進機的行走、截割、支撐以及鏟板回路等，這些機構不能同時并行作業。第二部分，也是單泵控制動力部分，負責掘進機的裝載馬達、水泵馬達和運輸機馬達的控制，因為這些馬達需要并行作業，所以構成了一個多負載回路[3]。懸臂式掘進機主油路液壓系統圖見圖1。

圖1 懸臂式掘進機主油路液壓系統圖

3 懸臂式液壓系統的元件功能

3.1 液壓泵

液壓泵依靠一個密封容積的變化形成壓強差，進行吸油和壓油。通過吸油和壓油實現機械能向液壓能的轉換，為液壓系統提供動力[4]。

3.2 液壓馬達

液壓馬達工作原理是將液壓能轉換成機械能。是在相關的機械部件上將液壓力轉換為轉矩，利用液體的能量推動機械做功，輸出機械能，完成液壓能向機械能的轉換。

3.3 液壓泵的輸入輸出

掘進機的液壓泵需要電機的驅動，再由液壓泵將液壓油輸送到行走、截割、支撐以及鏟板等各個部件。

3.4 液壓控制閥組

控制閥組主要是用來控制馬達轉動、工作臺轉動、截割部的升降油缸的伸縮、支撐油缸的伸縮、鏟板部件的升降以及星輪的轉動等。

3.5 液壓油缸

液壓油缸是掘進機重要的動作執行部件。液壓油缸是用來執行直線往復運動，特點是質量小，功率大，結構簡單，便于換向，易實現遠程控制[5]。同時在各個換向閥內都配有壓力閥和溢流閥，用來監控油液的壓力高低，進行安全保護，防止過載損壞。

3.6 液壓油箱

液壓油箱是液壓系統的儲存液壓油的部件，還具有散熱，釋放氣體等功能。液壓系統的液壓油如管理不善，很容易造成液壓系統故障[6]。

掘進機液壓原理見圖2。

圖2 掘進機液壓原理

4 液壓系統污染控制

煤礦懸臂式掘進機由于工作環境惡劣，處于潮濕、高溫、多粉塵等環境中，經常發生故障，其故障主要是由于液壓油被污染所造成的故障[7]。污染物主要來源于液壓元件本身的原因(例如，在制造或裝配過程中，產生的毛刺、焊渣、水分、灰塵等)、液壓元件工作過程中，由于摩擦所產生的一些雜質、以及外部原因(例如，煤塵從液壓油缸缸桿入侵、從空氣濾清器入侵等)。

4.1 液壓系統污染危害

煤礦懸臂式掘進機液壓系統被污染后，造成相對較差的液壓系統內部工作環境，導致液壓元件損壞、堵塞、泄漏等，影響液壓系統正常工作。

4.2 液壓系統污染控制

通過建立數學模型分析可知，系統油液的清潔度由三個方面決定，一是系統油液初始污染度，二是過濾比，三是流量與油液的體積比[8]。油箱內油液污染度與V/Q 值的變化規律如圖3 所示。為了提高油液的清潔度，可采取提高過濾器的過濾精度，增加過濾比，增大流量與油液的體積比等措施[9]。

圖3 油箱內油液污染度與V/Q 值的變化規律

為了保障油液的清潔度，應采取以下措施：

（1） 根據煤礦懸臂式掘進機液壓系統的要求，選用具有合理的過濾精度和過濾比的過濾器、合理的過濾回路。

（2）合理設計液壓油箱。為了防止外部污染物入侵，要求油箱蓋密封，配備有空氣濾清器、自動排氣閥等裝置[10]。

（3）掘進機初期使用，由于各部件處于磨合期，會產生很多固體小顆粒，造成油液污染，因此需要及時更換濾芯。

（4）設定嚴格的管控制度，定期檢查維護。

5 結束語

煤礦懸臂式掘進機在煤礦生產作業中是必不可少的通用機械裝備，懸臂式掘進機是以液壓為主要動力的機械裝備，同時液壓系統故障也是煤礦懸臂式掘進機常出現的故障。本文探討分析了煤礦懸臂式掘進機的工作原理、工作元件以及由于液壓系統污染所造成的故障。