劉根民

（同煤集團(tuán)煤峪口礦，山西 大同037041）

1 引言

在煤礦生產(chǎn)作業(yè)中，掘進(jìn)機(jī)是必不可少的生產(chǎn)作業(yè)機(jī)械裝備，其中懸臂式掘進(jìn)機(jī)是煤礦生產(chǎn)作業(yè)中常見的掘進(jìn)機(jī)類型。隨著對巷道掘進(jìn)速度，掘進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)化的要求越來越高，對煤礦掘進(jìn)機(jī)的要求也隨之提高[1]。因此，對煤礦懸臂式掘進(jìn)機(jī)進(jìn)行研究便成為一個重要的課題。掘進(jìn)機(jī)的諸多動作都是由液壓系統(tǒng)來驅(qū)動實(shí)現(xiàn)的，本文對煤礦懸臂式掘進(jìn)機(jī)液壓系統(tǒng)進(jìn)行探討分析。

2 懸臂式掘進(jìn)機(jī)液壓系統(tǒng)工作原理

掘進(jìn)機(jī)液壓系統(tǒng)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(fù)載敏感以及恒壓力負(fù)載敏感功能[2]。第一部分，是由一個單泵來控制動力部分，負(fù)責(zé)掘進(jìn)機(jī)的行走、截割、支撐以及鏟板回路等，這些機(jī)構(gòu)不能同時(shí)并行作業(yè)。第二部分，也是單泵控制動力部分，負(fù)責(zé)掘進(jìn)機(jī)的裝載馬達(dá)、水泵馬達(dá)和運(yùn)輸機(jī)馬達(dá)的控制，因?yàn)檫@些馬達(dá)需要并行作業(yè)，所以構(gòu)成了一個多負(fù)載回路[3]。懸臂式掘進(jìn)機(jī)主油路液壓系統(tǒng)圖見圖1。

圖1 懸臂式掘進(jìn)機(jī)主油路液壓系統(tǒng)圖

3 懸臂式液壓系統(tǒng)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(qiáng)差，進(jìn)行吸油和壓油。通過吸油和壓油實(shí)現(xiàn)機(jī)械能向液壓能的轉(zhuǎn)換，為液壓系統(tǒng)提供動力[4]。

3.2 液壓馬達(dá)

液壓馬達(dá)工作原理是將液壓能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能。是在相關(guān)的機(jī)械部件上將液壓力轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)矩，利用液體的能量推動機(jī)械做功，輸出機(jī)械能，完成液壓能向機(jī)械能的轉(zhuǎn)換。

3.3 液壓泵的輸入輸出

掘進(jìn)機(jī)的液壓泵需要電機(jī)的驅(qū)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(dá)轉(zhuǎn)動、工作臺轉(zhuǎn)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(zhuǎn)動等。

3.5 液壓油缸

液壓油缸是掘進(jìn)機(jī)重要的動作執(zhí)行部件。液壓油缸是用來執(zhí)行直線往復(fù)運(yùn)動，特點(diǎn)是質(zhì)量小，功率大，結(jié)構(gòu)簡單，便于換向，易實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制[5]。同時(shí)在各個換向閥內(nèi)都配有壓力閥和溢流閥，用來監(jiān)控油液的壓力高低，進(jìn)行安全保護(hù)，防止過載損壞。

3.6 液壓油箱

液壓油箱是液壓系統(tǒng)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(tǒng)的液壓油如管理不善，很容易造成液壓系統(tǒng)故障[6]。

掘進(jìn)機(jī)液壓原理見圖2。

圖2 掘進(jìn)機(jī)液壓原理

4 液壓系統(tǒng)污染控制

煤礦懸臂式掘進(jìn)機(jī)由于工作環(huán)境惡劣，處于潮濕、高溫、多粉塵等環(huán)境中，經(jīng)常發(fā)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(chǎn)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(chǎn)生的一些雜質(zhì)、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(tǒng)污染危害

煤礦懸臂式掘進(jìn)機(jī)液壓系統(tǒng)被污染后，造成相對較差的液壓系統(tǒng)內(nèi)部工作環(huán)境，導(dǎo)致液壓元件損壞、堵塞、泄漏等，影響液壓系統(tǒng)正常工作。

4.2 液壓系統(tǒng)污染控制

通過建立數(shù)學(xué)模型分析可知，系統(tǒng)油液的清潔度由三個方面決定，一是系統(tǒng)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(nèi)油液污染度與V/Q 值的變化規(guī)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(nèi)油液污染度與V/Q 值的變化規(guī)律

為了保障油液的清潔度，應(yīng)采取以下措施：

（1） 根據(jù)煤礦懸臂式掘進(jìn)機(jī)液壓系統(tǒng)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(shè)計(jì)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(jìn)機(jī)初期使用，由于各部件處于磨合期，會產(chǎn)生很多固體小顆粒，造成油液污染，因此需要及時(shí)更換濾芯。

（4）設(shè)定嚴(yán)格的管控制度，定期檢查維護(hù)。

5 結(jié)束語

煤礦懸臂式掘進(jìn)機(jī)在煤礦生產(chǎn)作業(yè)中是必不可少的通用機(jī)械裝備，懸臂式掘進(jìn)機(jī)是以液壓為主要動力的機(jī)械裝備，同時(shí)液壓系統(tǒng)故障也是煤礦懸臂式掘進(jìn)機(jī)常出現(xiàn)的故障。本文探討分析了煤礦懸臂式掘進(jìn)機(jī)的工作原理、工作元件以及由于液壓系統(tǒng)污染所造成的故障。