焦瑞科

（山西高平科興牛山煤業(yè)有限公司，山西 高平 048400）

引言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，工業(yè)技術(shù)水平也在不斷的飛速發(fā)展，各種新技術(shù)，新方法開始大量應(yīng)用于采礦機(jī)械設(shè)備中。由于液壓傳動(dòng)技術(shù)具有小體積、易控制、并且大功率等優(yōu)點(diǎn)，人們開始在采礦機(jī)械設(shè)備中大量應(yīng)用液壓傳動(dòng)系統(tǒng)。而井下礦山工作環(huán)境差，粉塵多、溫度高，很容易使液壓系統(tǒng)發(fā)生故障。如何在惡劣的環(huán)境下發(fā)揮液壓設(shè)備功效、降低故障率就成為迫在眉睫的問題。

1 采礦機(jī)械液壓系統(tǒng)失效原因分析

引起液壓系統(tǒng)失效的原因大致可以分為三類：污染、過熱和泡沫。這三類問題都對(duì)液壓系統(tǒng)的失效有著致命的影響，特別是污染現(xiàn)象導(dǎo)致的影響最為惡劣。任意一個(gè)方面出現(xiàn)問題，都會(huì)影響到液壓系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)效率。下面主要針對(duì)這三個(gè)方面進(jìn)行全面的分析和闡述［1］。

1.1 煤礦機(jī)械液壓系統(tǒng)污染的種類及其來源

導(dǎo)致液壓系統(tǒng)出現(xiàn)故障的主要污染源有固體污染物、液體污染物、氣體污染物。

1）固體污染物主要有粉塵、棉絨、鐵銹、水垢等，這些污染物主要是在由于清洗、修理和組裝不當(dāng)從外部帶入液壓系統(tǒng)造成的。這些污染物一旦被帶入液壓系統(tǒng)后，會(huì)隨著液壓油的流動(dòng)而流動(dòng)，隨著時(shí)間的推移，日積月累沉淀下來的這些污染物很容易導(dǎo)致液壓系統(tǒng)發(fā)生阻塞。

2）液體污染物主要是一些氧化物、水、酸、可溶性和不可溶性添加劑的退化產(chǎn)品，以及各種清洗劑等。這些污染物很容易氧化腐蝕液壓系統(tǒng)的各種元件和零部件，導(dǎo)致這些元件和零部件發(fā)生損壞，以致整個(gè)機(jī)械系統(tǒng)出現(xiàn)癱瘓的狀態(tài)。其中水還很容易使液壓系統(tǒng)中的液壓發(fā)生稀釋，導(dǎo)致液壓油發(fā)生乳化變質(zhì)，從而影響液壓油的潤(rùn)滑和防腐防銹能力［2］。

3）氣體污染物主要是從大氣中混入的空氣或者從其他介質(zhì)中混入的氣體，這些氣體往往是在液壓設(shè)備調(diào)試過程中，或者是液壓設(shè)備密封設(shè)備發(fā)生破壞時(shí)混入的。一旦液壓系統(tǒng)某個(gè)部位混入氣體后，會(huì)導(dǎo)致整個(gè)液壓系統(tǒng)的壓力發(fā)生變化，嚴(yán)重影響到液壓設(shè)備的動(dòng)力和設(shè)備的穩(wěn)定性。

1.2 液壓系統(tǒng)產(chǎn)生過熱的原因及后果

如果液壓系統(tǒng)溫度超出最高極限，會(huì)直接導(dǎo)致液壓系統(tǒng)的液壓油發(fā)生變質(zhì)，會(huì)使液壓油變稠密，一旦液壓油發(fā)生變質(zhì)會(huì)影響到液壓系統(tǒng)的填充材料和密封材料，會(huì)導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)發(fā)生失效。液壓油的粘溫特性曲線詳見下頁(yè)圖1。除此之外若液壓系統(tǒng)長(zhǎng)期工作在過熱的環(huán)境下，還會(huì)使液壓系統(tǒng)各個(gè)元件的老化速度加快，導(dǎo)致系統(tǒng)的使用壽命大大縮短，增加設(shè)備的維修保養(yǎng)費(fèi)用。

液壓系統(tǒng)產(chǎn)生過熱的原因主要有液壓油的黏度和型號(hào)與液壓系統(tǒng)不匹配；液壓系統(tǒng)超負(fù)荷工作，液壓元件之間的磨損力加大；液壓油被污染，導(dǎo)致液壓油的油質(zhì)發(fā)生變化，再者空氣的進(jìn)入也是導(dǎo)致液壓系統(tǒng)產(chǎn)生過熱現(xiàn)象的重要原因［3］。

圖1 液壓油的粘溫特性曲線圖

液壓油黏度與溫度的關(guān)系為：

式中：v40溫度為40℃時(shí)液壓油的運(yùn)動(dòng)黏度，mm2／s；t為溫度，℃；n為指數(shù)。

從液壓油的粘溫特性曲線圖和液壓油黏度與溫度的關(guān)系式可知：隨著液壓油的溫度升高，液壓油的粘度會(huì)越來越低，這樣往往會(huì)造成液壓油的內(nèi)部泄露增大，液壓的量會(huì)減少，潤(rùn)滑效果降低會(huì)使液壓元件老化加快，整個(gè)液壓系統(tǒng)壽命縮短。

1.3 采礦液壓系統(tǒng)泡沫出現(xiàn)的原因

泡沫是液壓系統(tǒng)中進(jìn)入空氣后，空氣和油產(chǎn)生混合后產(chǎn)生的。隨著時(shí)間的日積月累，大量的空氣和泡沫會(huì)結(jié)合產(chǎn)出油泡沫。如果液壓系統(tǒng)中，油泡沫過多，當(dāng)油被壓縮時(shí)，由于油中已經(jīng)混有大量的空氣，空氣也會(huì)收到壓縮，空氣受到壓縮后溫度會(huì)升高，就像發(fā)動(dòng)機(jī)的缸體一樣，液壓系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生過熱現(xiàn)象。再者一旦液壓油中混入空氣后液壓油泵的容積能力會(huì)減少，系統(tǒng)達(dá)不到額定的動(dòng)力。液體提供動(dòng)力和所需要的能量關(guān)系為：

式中：W 為壓縮液體所需要的能量，J；p0為系統(tǒng)初始?jí)毫?，Pa；v0為壓縮前初始體積，m3；v為壓力為p時(shí)的體積，m3；dv為液體體積的被壓縮量；β為壓縮率。

從上式可知：油泡增多，能量損失W 會(huì)增大。

2 采礦液壓系統(tǒng)失效的解決對(duì)策

通過以上對(duì)采礦機(jī)械液壓系統(tǒng)失效原因的分析，便可根據(jù)這些失效原因，對(duì)癥下藥解決這些問題，具體的解決對(duì)策主要有以下幾點(diǎn)：

1）對(duì)影響液壓系統(tǒng)性能的污染物的定期清理。從前面的分析得知，污染物的侵入會(huì)對(duì)液壓系統(tǒng)產(chǎn)生嚴(yán)重的影響，針對(duì)此種情況在對(duì)液壓系統(tǒng)進(jìn)行維修保養(yǎng)之際，必須對(duì)液壓設(shè)備的污染物滲入現(xiàn)象加以堅(jiān)決清理，主要的應(yīng)對(duì)措施便是要“勤”，要制定合理科學(xué)的清理計(jì)劃，其中在清理的過程中不但要對(duì)液體污染物加以清理，而且要對(duì)表面的固體污染物也要加以清理，以防這些固體污染物通過縫隙流入到整個(gè)液壓系統(tǒng)中，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)造成破壞影響。

2）要定期更換液壓油。液壓油在惡劣的環(huán)境下很容易發(fā)生乳化和變質(zhì)，影響到系統(tǒng)的正常運(yùn)行。對(duì)于這樣的問題，工作維修人員要制定出合理的維修計(jì)劃，要定期對(duì)液壓系統(tǒng)的液壓油進(jìn)行更換，以確保整個(gè)液壓系統(tǒng)不會(huì)由于液壓油的乳化或變質(zhì)，造成整個(gè)液壓系統(tǒng)的失效。另外在更換液壓油的過程中，工作人員一定要把液壓系統(tǒng)中廢舊的液壓油清理干凈后再注入新油，嚴(yán)禁新油和舊油混搭使用，如果在更換液壓油的過程中發(fā)現(xiàn)機(jī)器元件部位有液壓油的沉淀物后一定要擦拭干凈或者用專用的清洗液清洗干凈后，方可注入新油。

3）要定期更換密封元件。密封元件是在整個(gè)液壓系統(tǒng)中防止液壓系統(tǒng)漏油的主要部件，由于它比較脆弱，很容易受到固體污染物或液壓系統(tǒng)高溫的影響出現(xiàn)損壞現(xiàn)象，一點(diǎn)液壓系統(tǒng)密封元件發(fā)生損壞時(shí)，會(huì)直接導(dǎo)致空氣進(jìn)入整個(gè)液壓系統(tǒng)中，這樣不但會(huì)使整個(gè)液壓系統(tǒng)的動(dòng)力減退，而且會(huì)進(jìn)一步引起許多其他問題。在使用液壓系統(tǒng)的過程中，工作人員一定要定期地對(duì)液壓系統(tǒng)的密封部件進(jìn)行定期的檢查，一旦發(fā)現(xiàn)有損壞的，一定要及時(shí)更換，以防止由于液壓系統(tǒng)密封問題而引起的液壓系統(tǒng)故障的進(jìn)一步惡化［4］。

3 結(jié)語

通過系統(tǒng)分析能夠清晰地了解到導(dǎo)致系統(tǒng)出現(xiàn)失效現(xiàn)象的主要原因就是由于過熱現(xiàn)象、污染物現(xiàn)象、泡沫現(xiàn)象。而要切實(shí)有效地解決系統(tǒng)失效的問題主要從兩個(gè)方面進(jìn)行入手：第一個(gè)方面就是針對(duì)系統(tǒng)工作失效的具體原因來處理。定期對(duì)液壓系統(tǒng)污染物進(jìn)行清理，及時(shí)更換液壓油密封件，避免液壓系統(tǒng)中污染物造成堵塞現(xiàn)象或者是由于填料以及氣體的進(jìn)入而引發(fā)失效現(xiàn)象；第二個(gè)方面就是強(qiáng)化系統(tǒng)的維護(hù)、保養(yǎng)，定期進(jìn)行檢查，第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)問題所在，從而解決問題。

［1］ 韓文欽，周金宇，孫奎洲.失效模式相關(guān)的機(jī)械結(jié)構(gòu)可靠性的 Copu－la分析方法［J］.中國(guó)機(jī)械工程，2011（3）：50－51.

［2］ 樊懷磊.DW型礦用單體液壓支柱密封結(jié)構(gòu)的改進(jìn)［J］.中州煤炭，2009（2）：30－31.

［3］ 朱志堅(jiān)，米特哈特.氣泡對(duì)液壓系統(tǒng)的危害及防范措施［J］.液壓與氣動(dòng)，2002（1）：40－41.

［4］ 劉天順，鄒光瑞.淺談液壓油的污染與過濾［J］.山西機(jī)械，2001（4）：80－81.