鏟運機液壓系統(tǒng)故障分析與排除

1  電動鏟運機液壓系統(tǒng)液壓油

電動鏟運機是由行走系統(tǒng)、鏟裝工作機構、轉(zhuǎn)向機構、卷纜裝置、制動系統(tǒng)及電控系統(tǒng)六部分組成。除電器系統(tǒng)外,每一部分都是由液壓傳動和機械裝置組成的。因此,鏟運機液壓系統(tǒng)運行的好壞,是電動鏟運機正常運行的關鍵。液壓元件的消耗占鏟運機備件消耗的80%以上。而液壓元件的損壞大多數(shù)是因為液壓系統(tǒng)的故障造成的,而鏟運機液壓系統(tǒng)能否正常運轉(zhuǎn),決定于對液壓油的正確使用。鏟運機廠家

某型電動鏟運機行走系統(tǒng)由靜液壓傳動裝置驅(qū)動，采用N68抗磨液壓油，工作系統(tǒng)采用N46機械油。技術指數(shù)見表1。

鏟運機

從液壓油的技術指標來看,是適用于電動鏟運機液壓標準的。但在實際工作中,液壓油時常出現(xiàn)乳化變質(zhì)、雜質(zhì)增多等現(xiàn)象。使泵、馬達等液壓元件損壞頻繁,效率降低,造成備件、油料消耗增大,增加出礦成本,影響企業(yè)效益。下面就這一現(xiàn)象進行分析,并提出對策,防止液壓油污染、乳化變質(zhì),提高鏟運機效率。

2  液壓油污染及乳化的原因分析

液壓油污染及乳化的原因很多,井下電動鏟運機的工作環(huán)境比較惡劣,液壓油受到污染及乳化的程度格外嚴重。

1)自然乳化。由于油品儲存不當,存放時間過長,雖然還未使用,但有些經(jīng)化驗粘度變稠,酸值變化較大;油本身自然老化,已經(jīng)或接近變質(zhì)報廢。不能使用,即使使用,也很快失效、乳化。

2)機械雜質(zhì)。主要在運輸、使用過程中混入沙粒、銹皮、金屬末屑、礦粉等,沉淀或懸浮于液壓油中,對液壓元件的磨損危害極大。如泵、馬達、油缸等液壓元件的摩擦面產(chǎn)生磨損,造成液壓元件損壞、漏油,機械效率降低。機械雜質(zhì)和磨屑還會堵塞油路,影響液壓元件正常工作。雜質(zhì)降低油品氧化安定性,加速油品乳化變質(zhì)。

機械雜質(zhì)的產(chǎn)生有多方面的原因:（1）油液在裝卸和運輸過程中混入。由于井下鏟運機工作環(huán)境差,運油、裝油等工作路途遠,在加油過程中,油具不清潔造成礦粉、巖粉、銹片等進入液壓油;（2）在檢修過程中,維修人員在檢修更換液壓元件時,周圍環(huán)境清理不干凈,礦粉、巖粉、銹片或金屬碎屑等隨工件進入液壓油;（3）進入液壓系統(tǒng)的機械雜質(zhì),在液壓系統(tǒng)摩擦面間造成磨粒磨損和犁溝效應,引起表面材料的脫落,進一步加劇了機械雜質(zhì)的增多;（4）系統(tǒng)中,各濾油器損壞或失效,造成懸浮在液壓油的機械雜質(zhì)不能及時被過濾。

3)水分。液壓油中如果有水分,油中的表面活性物質(zhì)就會吸附在油、水界面上,形成保護膜,嚴重破壞油的張力,降低油品抗乳化能力,減弱油膜強度,降低潤滑效果,加速油品氧化。水同油中氧化產(chǎn)生的有機酸結合,會嚴重腐蝕液壓元件結合面。而對液壓油來說,由于其中的添加劑大部分為金屬鹽類,遇水就會產(chǎn)生水解反應,使添加劑失效,產(chǎn)生沉淀。含有水的油在高溫下會汽化,不但破壞油膜,還會造成液壓沖擊。含水的油經(jīng)過液壓元件高壓(37MP)、高速的剪切、聚合、劇烈振動,容易產(chǎn)生乳化。若水分超過0.1%,油品大量乳化變質(zhì),使油品失去粘性,降低傳遞動力的作用,失去潤滑性能。粘度降低,會增大摩擦面的磨損。井下鏟運機液壓油中水分是由下列原因造成的:1巷道或回采工作面積水較多,頂板淋水大,鏟運機通過時,有淋水沖洗油箱蓋板,當油箱蓋板緊固螺絲松動、橡膠密封墊密封不嚴或老化時,蓋板上的積水漏進油箱內(nèi),形成游離水;2散熱器片太臟,油垢太厚,散熱效果不好,液壓系統(tǒng)的熱量散發(fā)不出來,導致油箱的油溫升高,箱內(nèi)的空氣膨脹,從油箱排出。冷卻時外面潮濕空氣進入帶進水分,混入油中。如此反復水分逐漸增多。

4)溫度。溫度對液壓油性能的影響很敏感,溫度升高油的粘度降低,其抗氧化安定性、抗乳化能力都會大幅度下降。造成液壓油老化變質(zhì)。溫度升高的原因:①油的粘度太高,內(nèi)摩擦阻力太大,液壓油在工作中自身產(chǎn)生的熱量太多;②油質(zhì)變壞,阻力增大;③冷卻器的散熱效果不好,污垢太多,不能及時散熱;④泵、馬達等液壓元件磨損造成內(nèi)漏,產(chǎn)生熱量增多,使溫度上升;⑤由于油箱液面太低、吸漏氣進入空氣、入口濾油器堵塞產(chǎn)生空蝕現(xiàn)象等原因,使液壓回路進入空氣,在回路中產(chǎn)生液壓沖擊、振動,并使溫度上升。

3  鏟運機液壓系統(tǒng)正常運行的措施

1)建立嚴格的設備用理制度。包括油品保管制度;司機加油、換油規(guī)定;換油周期和油質(zhì)取樣化驗時間;油質(zhì)考核辦法等,做到有獎有罰、獎罰嚴明。

2)成立鏟運機專業(yè)修理組,專門對鏟運機泵、馬達、油缸等重要液壓元件進行修理和管理。禁止其他人員修理,以液壓元件的質(zhì)量和清潔度。

3)對每臺鏟運機使用泵、馬達、液壓油的情況,跟蹤調(diào)查,做好數(shù)據(jù)統(tǒng)計和異常分析,建立檔案,為液壓系統(tǒng)的動態(tài)管理提供依據(jù)。

4)新進液壓油加油前必須化驗,用濾油機過濾。倒裝油桶時,盛油工具必須清潔,實行專人專管,分桶管理,桶外貼好標簽,做到專桶專用避免混桶。

5)司機和保機人員,每班檢查油箱上蓋螺絲是否松動及密封情況,防止淋水滲入。工作前要先用風或其它方法清理散熱器表面的灰塵,確保散熱器效果良好。采掘工作面水分大時,每班開動前要從油箱下口放出游離水,以防止水份混入油中,減少油品老化、乳化。

6)定期清理加油濾網(wǎng),吸、回油濾網(wǎng)。保持濾網(wǎng)清潔,規(guī)定液壓油每月過濾一次,3個月取樣化驗一次,化驗結果符合標準的可繼續(xù)使用,反之限期過濾或更換。

7)規(guī)定更換新油時,要先清洗全部液壓系統(tǒng),注油后打開回油接頭,待殘留油液排靜后再緊好油箱回接頭。

8)由于鏟運機液壓系統(tǒng)使用N46機械油和N68抗磨液壓油,N46機械油的抗乳化、抗氧化能力較差,在井下惡劣環(huán)境下極易乳化。為此,將其改為N68抗磨液壓油,提高了工作系統(tǒng)液壓油的性能,也防止出現(xiàn)兩種油混用的危險。

9)由于液壓油中經(jīng)常有金屬碎屑混入其中,磨損液壓元件,為此,在油箱中的回油口與吸油口之間安裝一塊磁鐵,以將金屬碎屑吸附清出,減輕了吸油濾網(wǎng)的阻力。

10)為避免司機用鏟斗鏟運或破碎大塊,造成超負荷運行,增設壓力繼電器。同時調(diào)整鏟運機液壓系統(tǒng)的工作壓力,以其正常使用。

11)有計劃的開展技術培訓,做好司機和維修人員的思想教育和技術教育工作,使他們掌握鏟運機液壓系統(tǒng)使用和維護的技術、用油質(zhì)量要求,加油、換油的注意事項和程序。

12)加強細化鏟運機使用備件材料管理,承包到機臺與個人經(jīng)濟利益掛鉤。提高經(jīng)濟意識,轉(zhuǎn)變觀念,樹立市場經(jīng)濟管理思想。

4  液壓系統(tǒng)的故障分析

1）轉(zhuǎn)向液壓系統(tǒng)的故障

轉(zhuǎn)向液壓系統(tǒng)常見的故障有轉(zhuǎn)向油缸不動作，系統(tǒng)壓力過低，系統(tǒng)壓力不穩(wěn)定和外部泄漏等。

轉(zhuǎn)向油缸不動作主要原因是油箱液壓油太少，轉(zhuǎn)向控制閥失效。油質(zhì)被污染，閥體內(nèi)有雜物，使油路堵塞，閥芯磨損腐蝕。彈簧疲勞折斷，閥體安裝時產(chǎn)生變形，造成轉(zhuǎn)向閥閥芯不能移動。轉(zhuǎn)向泵齒輪嚴重磨損，或者轉(zhuǎn)向泵傳動裝置損壞，轉(zhuǎn)向泵不能輸出壓力油。轉(zhuǎn)向油缸活塞密封件損壞，失去密封作用。油缸臂磨損拉傷，有溝槽，內(nèi)泄量很大。吸，壓力及管接頭損壞漏油。處理這一故障時，先檢查油箱是否無油或油太少，根據(jù)實際情況給油箱加油。檢查油泵及傳動裝置，查看油泵齒輪磨損情況，傳動裝置是否損壞。油泵磨損應進行修理，磨損嚴重時及時更換。疏通整個油路，清洗轉(zhuǎn)向閥閥芯及相關液壓元件，閥芯磨損進行打磨修整，彈簧疲勞折斷應更換彈簧，轉(zhuǎn)向缸活塞密封件損壞，油缸拉傷應更換新件。

轉(zhuǎn)向液壓系統(tǒng)壓力過低主要原因是轉(zhuǎn)向泵發(fā)生故障，油泵輸出的液壓油達不到額定壓力。轉(zhuǎn)向閥中的閥開啟壓力過低，或者閥芯損傷，出油口處于常開狀態(tài)，管路元件損壞漏油，系統(tǒng)壓力建立不起來。處理故障時檢查油泵是否正常，如果油泵損壞，應進行修理或更換。轉(zhuǎn)向閥壓力設定值不正確，

重新調(diào)整閥壓力，使壓力達到15.0MPa，閥損壞應及時更換。管路元件破損漏油，更換O型密封圈和相應管路元件。

轉(zhuǎn)向系統(tǒng)壓力不穩(wěn)定主要原因是液壓油中含有空氣，油路侵人雜質(zhì)，造成油液污染，系統(tǒng)中液壓元件本身工作不穩(wěn)定。處理故障時，先檢查液壓油路，對油路進行排氣，如果油質(zhì)污染，清洗閥體等液壓元件，排放和洗滌系統(tǒng)油路，更換原有液壓油。液壓油的粘度過高或過低，更換推薦粘度的液壓油。

液壓系統(tǒng)外部泄漏主要是密封圈損壞，失去密封作用。液壓元件損壞，或者閥體出現(xiàn)氣孔。處理故障時，拆卸清洗液壓元件，核對密封圈是否符合標準，更換損壞密封圈和閥體。

2）大臂/鏟斗液壓系統(tǒng)故障

大臂l鏟斗液壓系統(tǒng)常見的故障有舉升油缸不動作，舉升油缸動作過慢，舉升油缸產(chǎn)生波動或沖擊，舉升大臂不能落下，鏟斗油缸無動作，鏟斗油缸動作過慢，鏟斗油缸動作時產(chǎn)生波動或沖擊等。

舉升油缸不動作主要原因是油箱油位過低，油泵供給油量不足，油泵不工作，不能輸出壓力油，系統(tǒng)閥壓力調(diào)節(jié)不當或已經(jīng)損壞，使舉升系統(tǒng)壓力達不到要求。舉升油缸活塞密封件損壞，造成油缸內(nèi)泄很大，外部破損，油缸無來油或來油不足，鏟斗中裝載量超過油缸舉升能力。處理故障時，檢查油箱油童，如果油位太低，應把液壓油加到規(guī)定油位。油泵損壞，進行修理，修理后達不到要求應更換。系統(tǒng)閥壓力調(diào)整不當，重新調(diào)閥，使系統(tǒng)壓力達到21.0MPa。如果油缸活塞密封件損壞，管路破損漏油，應更換密封件和。

舉升油缸動作過慢主要原因是油缸供油不足，油缸密封件損壞，液壓油泄漏，系統(tǒng)油路受阻，液壓油流動不暢。系統(tǒng)閥或油缸過載閥調(diào)節(jié)不當，大臂構件發(fā)生變形，無活動間隙，缺少潤滑，舉升臂鉸銷損壞，運動件之間產(chǎn)生擠壓摩擦。處理故障時，先檢查油箱油位，油位過低應添加液壓油。油泵損壞進行修理更換。清洗液壓油路和油箱，更換損壞的密封件。系統(tǒng)閥或油缸過載閥壓力不合要求，重新調(diào)整系統(tǒng)閥，使系統(tǒng)壓力為21.0MPa，油缸過載閥壓力為24.0MPa。舉升臂鉸銷損壞應更換，缺乏潤滑的地方加注潤滑油，大臂構件發(fā)生變形，拆卸下來進行校正。

舉升油缸產(chǎn)生沖擊波動是由于液壓系統(tǒng)進人了空氣，活塞桿彎曲，缸筒變形或活塞拉傷。處理這種故障，檢查油箱油位，油量不夠應加滿。接頭、管路及油缸密封處進氣，根據(jù)需要進行修理，更換密封件。對損壞的油缸和活塞桿進行修理。

舉升大臂無負載時不能落下，主要原因是油缸發(fā)生故障，大臂構件產(chǎn)生變形，無活動間隙，缺少潤滑，舉升臂鉸銷損壞。

處理故障時，拆卸變形大臂進行校正，更換損壞的鉸銷，缺少潤滑的部位加注潤滑油。

鏟斗油缸的故障原因和處理措施與舉升油缸故障相似。

3）制動系統(tǒng)故障

制動系統(tǒng)常見故障有制動不動作，制動系統(tǒng)壓力不足，蓄能器和充壓閥故障等。

制動不動作是由于液壓油箱油位過低，油泵喪失作用，不能輸出足量的壓力油，吸、壓力及管接頭損壞漏油。處理故障時，檢查液壓油箱的油量，油量不夠加油。修理損壞的油泵，更換破損密封件和其它元件。

制動系統(tǒng)壓力不足是由于油泵發(fā)生故障，系統(tǒng)閥開啟;壓力調(diào)整不當，系統(tǒng)泄漏等造成的。處理故障時，聲查油泵損壞情況，修理損壞零件，如果復價值應更換新件。系統(tǒng)閥開啟壓力如果過低，重新調(diào)整閥壓力設定值為16.0MPa，、接頭破損漏油應更換新件。

蓄能器故障常常會出現(xiàn)蓄能器不能充油，充油時間過長，充力不高頻繁充油等現(xiàn)象。其主要原因是油箱油位太低，液壓泵故障，蓄能器氣囊充氣壓力不當，蓄能器管路及接頭處漏油或堵塞。處理故障時，檢查液壓油箱的油位，油位過低應加油。蓄能器預充氣壓力過高或過低，把預充壓力調(diào)整到6.2MPa，修理損壞的油泵，更換破損密封件和。

充壓閥故障是由于閥芯磨損或卡住，O形圈老化破損，充壓閥彈簧疲勞折斷，過濾器雜質(zhì)過多，堵塞油路等造成的。處理故障時，檢查閥芯磨損情況，如果閥芯磨損超出極限應更換，過濾器粉塵過多，清洗過濾器濾芯，檢查充壓閥彈簧彈力，彈力不合標準應更換。

卷纜液壓系統(tǒng)主要故障是卷纜卷不動，其原因是液壓油箱無油或油位過低，卷纜油泵損壞，不能正常供油，卷纜閥、及接頭漏油或堵塞。

卷纜馬達發(fā)生故障，馬達軸承嚴重磨損或損壞，不能正常運轉(zhuǎn)。處理故障時，根據(jù)油箱油位進行加油，清洗卷纜液壓系統(tǒng)的濾芯和油路，油液正常流動。檢查系統(tǒng)壓力，電纜卷人時壓力為8.6MPa，電纜放出時壓力為6.4MPa，如果壓力不符合標準值要及時調(diào)整。卷纜閥、卷纜馬達出現(xiàn)故障，進行修理，損壞嚴重要更換。

4）其它故障

液壓油中氣泡過多，主要是由于油的等級或粘度不適當，大量的油繞過溢流閥。處理故障時，將液壓油全部放掉，再加入適當?shù)囊簤河?。如果溢流閥壓力調(diào)整值過低，按規(guī)定調(diào)整溢流閥，無法修復時應更換。

液壓系統(tǒng)油溫過高，這主要是由于連續(xù)高壓力作業(yè)，油從溢流閥繞過油的等級或粘度不對，液壓泵損壞。處理故障時，將液壓系統(tǒng)中的油全部放掉，換用適當粘度的油，修復損壞的油泵，改正作業(yè)方法，限制在高壓力下長時間作業(yè)。