煤矿悬臂式掘进机液压系统探讨分析

刘根民

（同煤集团煤峪口矿，山西 大同037041）

1 引言

在煤矿生产作业中，掘进机是必不可少的生产作业机械装备，其中悬臂式掘进机是煤矿生产作业中常见的掘进机类型。随着对巷道掘进速度，掘进标准化的要求越来越高，对煤矿掘进机的要求也随之提高[1]。因此，对煤矿悬臂式掘进机进行研究便成为一个重要的课题。掘进机的诸多动作都是由液压系统来驱动实现的，本文对煤矿悬臂式掘进机液压系统进行探讨分析。

2 悬臂式掘进机液压系统工作原理

掘进机液压系统的动力部分主要分为2 部分，分别由两个变量泵来组合提供液压动力，具有恒功率、压力切断、负载敏感以及恒压力负载敏感功能[2]。第一部分，是由一个单泵来控制动力部分，负责掘进机的行走、截割、支撑以及铲板回路等，这些机构不能同时并行作业。第二部分，也是单泵控制动力部分，负责掘进机的装载马达、水泵马达和运输机马达的控制，因为这些马达需要并行作业，所以构成了一个多负载回路[3]。悬臂式掘进机主油路液压系统图见图1。

图1 悬臂式掘进机主油路液压系统图

3 悬臂式液压系统的元件功能

3.1 液压泵

液压泵依靠一个密封容积的变化形成压强差，进行吸油和压油。通过吸油和压油实现机械能向液压能的转换，为液压系统提供动力[4]。

3.2 液压马达

液压马达工作原理是将液压能转换成机械能。是在相关的机械部件上将液压力转换为转矩，利用液体的能量推动机械做功，输出机械能，完成液压能向机械能的转换。

3.3 液压泵的输入输出

掘进机的液压泵需要电机的驱动，再由液压泵将液压油输送到行走、截割、支撑以及铲板等各个部件。

3.4 液压控制阀组

控制阀组主要是用来控制马达转动、工作台转动、截割部的升降油缸的伸缩、支撑油缸的伸缩、铲板部件的升降以及星轮的转动等。

3.5 液压油缸

液压油缸是掘进机重要的动作执行部件。液压油缸是用来执行直线往复运动，特点是质量小，功率大，结构简单，便于换向，易实现远程控制[5]。同时在各个换向阀内都配有压力阀和溢流阀，用来监控油液的压力高低，进行安全保护，防止过载损坏。

3.6 液压油箱

液压油箱是液压系统的储存液压油的部件，还具有散热，释放气体等功能。液压系统的液压油如管理不善，很容易造成液压系统故障[6]。

掘进机液压原理见图2。

图2 掘进机液压原理

4 液压系统污染控制

煤矿悬臂式掘进机由于工作环境恶劣，处于潮湿、高温、多粉尘等环境中，经常发生故障，其故障主要是由于液压油被污染所造成的故障[7]。污染物主要来源于液压元件本身的原因(例如，在制造或装配过程中，产生的毛刺、焊渣、水分、灰尘等)、液压元件工作过程中，由于摩擦所产生的一些杂质、以及外部原因(例如，煤尘从液压油缸缸杆入侵、从空气滤清器入侵等)。

4.1 液压系统污染危害

煤矿悬臂式掘进机液压系统被污染后，造成相对较差的液压系统内部工作环境，导致液压元件损坏、堵塞、泄漏等，影响液压系统正常工作。

4.2 液压系统污染控制

通过建立数学模型分析可知，系统油液的清洁度由三个方面决定，一是系统油液初始污染度，二是过滤比，三是流量与油液的体积比[8]。油箱内油液污染度与V/Q 值的变化规律如图3 所示。为了提高油液的清洁度，可采取提高过滤器的过滤精度，增加过滤比，增大流量与油液的体积比等措施[9]。

图3 油箱内油液污染度与V/Q 值的变化规律

为了保障油液的清洁度，应采取以下措施：

（1） 根据煤矿悬臂式掘进机液压系统的要求，选用具有合理的过滤精度和过滤比的过滤器、合理的过滤回路。

（2）合理设计液压油箱。为了防止外部污染物入侵，要求油箱盖密封，配备有空气滤清器、自动排气阀等装置[10]。

（3）掘进机初期使用，由于各部件处于磨合期，会产生很多固体小颗粒，造成油液污染，因此需要及时更换滤芯。

（4）设定严格的管控制度，定期检查维护。

5 结束语

煤矿悬臂式掘进机在煤矿生产作业中是必不可少的通用机械装备，悬臂式掘进机是以液压为主要动力的机械装备，同时液压系统故障也是煤矿悬臂式掘进机常出现的故障。本文探讨分析了煤矿悬臂式掘进机的工作原理、工作元件以及由于液压系统污染所造成的故障。