段建宏 吳 軍

（中煤平朔集團(tuán)有限公司，山西 朔州036000）

0 引言

掘進(jìn)機(jī)是用于開(kāi)鑿平直地下巷道的工礦機(jī)器，是平朔公司各井工礦進(jìn)行井下巷道成形作業(yè)的核心設(shè)備，目前平朔公司共有在冊(cè)掘進(jìn)機(jī)設(shè)備47臺(tái)。

行走機(jī)構(gòu)、工作機(jī)構(gòu)、裝運(yùn)機(jī)構(gòu)和轉(zhuǎn)載機(jī)構(gòu)這4 個(gè)部分組成了掘進(jìn)機(jī)，其中行走機(jī)構(gòu)和工作機(jī)構(gòu)在技術(shù)的推進(jìn)下，發(fā)揮著關(guān)鍵性的作用。掘進(jìn)機(jī)的九大主要功能動(dòng)作中，除截割頭旋轉(zhuǎn)切割動(dòng)作為電機(jī)驅(qū)動(dòng)外，其余如一運(yùn)溜槽拉動(dòng)、鏟板星輪轉(zhuǎn)動(dòng)、行走履帶轉(zhuǎn)動(dòng)、截割部升降及左右擺動(dòng)、鏟板部支撐及伸縮等關(guān)鍵功能動(dòng)作均為液壓系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)。掘進(jìn)機(jī)采用液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)，具有如下優(yōu)點(diǎn)：便于調(diào)速且調(diào)速范圍較大；體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊，能傳遞較大的力和扭矩；工作平穩(wěn)、反應(yīng)快，便于操作；可實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)，確保安全生產(chǎn)等。

通過(guò)上述分析我們可以發(fā)現(xiàn)，在掘進(jìn)機(jī)操作、保養(yǎng)維護(hù)以及維修工作中，液壓系統(tǒng)是相當(dāng)重要的部分。下面我們以平朔公司目前常用的三一重裝EBZ160型掘進(jìn)機(jī)為例，就掘進(jìn)機(jī)液壓系統(tǒng)的工作原理、各液壓元件的工作原理以及日常維護(hù)事項(xiàng)進(jìn)行分析研究。

1 掘進(jìn)機(jī)液壓系統(tǒng)的組成

本文以三一EBZ160型掘進(jìn)機(jī)為例，就其主要結(jié)構(gòu)功能和技術(shù)參數(shù)這兩個(gè)部分來(lái)分析液壓系統(tǒng)，具體情況如下：

（1）液壓油箱的設(shè)計(jì)容積量為500L，其中的液壓輔件包括呼吸器、主回油過(guò)濾器、液位液溫計(jì)等。

（2）行走馬達(dá)為軸向柱狀，在行走減速器的作用下驅(qū)動(dòng)整機(jī)行走。

（3）驅(qū)動(dòng)油缸的主要功能為上、下、左、右移動(dòng)及伸縮作用。

（4）在壓力油的驅(qū)動(dòng)下，星輪馬達(dá)帶動(dòng)星輪轉(zhuǎn)動(dòng)，裝載物料。

（5）在壓力油的驅(qū)動(dòng)下，一運(yùn)馬達(dá)帶動(dòng)一運(yùn)轉(zhuǎn)動(dòng)，運(yùn)輸物料。

（6）驅(qū)動(dòng)油缸的主要作用是實(shí)現(xiàn)鏟板的升降和后支承腿的升降。

（7）完成一運(yùn)刮板鏈的漲緊和履帶的漲緊。

（8）主泵在原裝進(jìn)口的變量斜盤式柱塞雙泵的作用下，為主油路及控制油路提供液壓油源。

（9）在先導(dǎo)閥的操作控制下，位于操作臺(tái)內(nèi)的主閥使各個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)產(chǎn)生相應(yīng)動(dòng)作。

掘進(jìn)機(jī)液壓原理如圖1所示。

2 掘進(jìn)機(jī)各液壓元件功能

2.1 液壓泵及液壓馬達(dá)

2.1.1 液壓泵

圖1 掘進(jìn)機(jī)液壓原理

液壓泵是靠密封容積的變化來(lái)實(shí)現(xiàn)吸油和壓油功能的，通過(guò)吸油和壓油的過(guò)程，將外部機(jī)械能轉(zhuǎn)化為液壓能，為液壓系統(tǒng)提供動(dòng)力，液壓泵是整個(gè)液壓系統(tǒng)的關(guān)鍵。目前平朔公司使用的三一掘進(jìn)機(jī)大多采用德國(guó)力士樂(lè)品牌的變量泵，其具有性能好、功能多，負(fù)載敏感、恒功率、壓力截?cái)唷⒋鼔毫Γǖ蛪盒」β市逗桑?，使用壽命長(zhǎng)、效率高、故障率低等優(yōu)點(diǎn)，從而為整個(gè)液壓系統(tǒng)的高效可靠運(yùn)行奠定了基礎(chǔ)。

2.1.2 液壓馬達(dá)

液壓馬達(dá)的工作原理可以視為液壓泵反過(guò)程，其作用是在相關(guān)機(jī)械工作部件上實(shí)現(xiàn)液壓力對(duì)軸產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。液壓泵把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為流體的能量，液壓馬達(dá)則利用流體的能量去推動(dòng)機(jī)械做功，輸出機(jī)械能，實(shí)現(xiàn)機(jī)械能向液壓能的轉(zhuǎn)化。

2.1.3 液壓泵的能量輸入和輸出

EBZ160 型掘進(jìn)機(jī)液壓泵需要電機(jī)驅(qū)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)功率為75kW，其在油泵的作用下將壓力油分別送到截割部、鏟板部、第一運(yùn)輸機(jī)、行走部、后支承部的各液壓馬達(dá)和油缸。整機(jī)共有9個(gè)油缸，都裝有安全平衡閥。液壓系統(tǒng)空載運(yùn)行時(shí)，液壓泵軸端軸承處在摩擦的作用下溫度會(huì)達(dá)到55～80 ℃，這屬于正常現(xiàn)象。

2.2 液壓先導(dǎo)操作臺(tái)

2.2.1 操作臺(tái)

液壓操作臺(tái)是掘進(jìn)機(jī)進(jìn)行工作的控制部分。其上裝有兩組五聯(lián)換向閥，通過(guò)手柄完成各油缸及液壓馬達(dá)的動(dòng)作，并可實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速；操作臺(tái)上有兩個(gè)壓力表可顯示各系統(tǒng)的壓力值。

2.2.2 液壓控制閥組

EBZ160掘進(jìn)機(jī)上裝有兩組五聯(lián)換向閥，一大一小，小五聯(lián)閥安裝在大五聯(lián)閥上部。大五聯(lián)閥的5組閥片從左到右依次控制一運(yùn)馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)、回轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)、截割升降油缸伸縮、左行走馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)及右行走馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)；小五聯(lián)閥的5組閥片從左到右依次控制后支撐油缸伸縮、鏟板部升降、左鏟板星輪轉(zhuǎn)動(dòng)、右鏟板星輪轉(zhuǎn)動(dòng)及截割伸縮油缸伸縮。

控制閥的工作原理：當(dāng)閥芯處于中位時(shí)，馬達(dá)或油缸兩腔與回油連通，制動(dòng)器處于制動(dòng)狀態(tài)，馬達(dá)或油缸不動(dòng)作。當(dāng)閥芯處于上或下位（工作位置）時(shí)，壓力液體進(jìn)入馬達(dá)或油缸，制動(dòng)器解除制動(dòng)，馬達(dá)正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，油缸伸出或縮回。以行走馬達(dá)為例，若左、右行走馬達(dá)同時(shí)朝一個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)可使機(jī)器前進(jìn)或后退，若左、右行走馬達(dá)只有一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)可使機(jī)器轉(zhuǎn)大彎，若左、右行走馬達(dá)一正一反轉(zhuǎn)動(dòng)可使機(jī)器轉(zhuǎn)小彎。為了使各油缸運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，在各油缸的進(jìn)出油口處都設(shè)置了平衡閥，以減少各油缸工作過(guò)程中的振動(dòng)。

2.2.3 液壓系統(tǒng)圖

掘進(jìn)機(jī)簡(jiǎn)化液壓系統(tǒng)控制示意圖如圖2所示。

圖2 掘進(jìn)機(jī)簡(jiǎn)化液壓系統(tǒng)控制示意圖

2.3 液壓油缸

2.3.1 液壓油缸

液壓油缸是液壓系統(tǒng)的執(zhí)行元件之一，是掘進(jìn)機(jī)中的重要液壓動(dòng)作執(zhí)行部件，它與液壓馬達(dá)統(tǒng)稱為液動(dòng)機(jī)。液壓油缸用來(lái)執(zhí)行直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，其特點(diǎn)是質(zhì)量輕、功率大、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維修方便、運(yùn)動(dòng)慣性小，可以頻繁換向，易于實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。為了防止油缸過(guò)負(fù)荷而造成的損壞，在各換向閥內(nèi)部都附帶有過(guò)載溢流閥。

掘進(jìn)機(jī)設(shè)備中多使用單桿油缸，即只在活塞一邊有桿，其具有供油流量相同、往返速度不同，供油壓力相同、往返出力不同，可組成差動(dòng)缸，出力大、強(qiáng)度高、活塞桿外露、適應(yīng)惡劣環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)。

2.3.2 安全閥件

壓力閥件是液壓系統(tǒng)中的重要組成元件，在這樣一個(gè)大的整體系統(tǒng)中，壓力控制閥簡(jiǎn)稱壓力閥，指的就是控制油液壓力高低的液壓閥。它是利用在閥芯上的液壓力和彈簧力相平衡這個(gè)原理來(lái)工作的，其主要作用為對(duì)液壓系統(tǒng)定壓及進(jìn)行安全保護(hù)。而溢流閥的最大作用是維持定壓，它常用于節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)中，和流量控制閥配合以調(diào)節(jié)進(jìn)入系統(tǒng)的流量，并保持系統(tǒng)的壓力基本恒定。用于過(guò)載保護(hù)的溢流閥一般稱為安全閥，它具有定壓精度高，靈敏度高，工作穩(wěn)定，密封性能優(yōu)良、泄漏小等優(yōu)點(diǎn)。

2.4 液壓油箱及過(guò)濾器

2.4.1 液壓油箱

液壓油箱是整個(gè)液壓系統(tǒng)工作中所需流體介質(zhì)的儲(chǔ)存部件，與液壓泵相連接，并配備有液壓輔助元件。其具備貯存供系統(tǒng)循環(huán)所需的油液，散發(fā)系統(tǒng)工作時(shí)所產(chǎn)生的熱量，釋放混在油液中的氣體，為系統(tǒng)中元件的安裝提供位置等功能。

2.4.2 液壓油

掘進(jìn)機(jī)液壓系統(tǒng)出現(xiàn)故障受到諸多因素的干擾，但主要原因是對(duì)液壓油管理不善，這就要求工作人員加強(qiáng)對(duì)液壓系統(tǒng)的管理，從而有效避免液壓系統(tǒng)故障的發(fā)生。以下總結(jié)了幾點(diǎn)管理辦法：

（1）避免液壓油內(nèi)出現(xiàn)任何雜物。

（2）油質(zhì)問(wèn)題導(dǎo)致的后果較為嚴(yán)重，一旦發(fā)現(xiàn)，應(yīng)盡快更換新油。

（3）按指示規(guī)定及時(shí)更換過(guò)濾器。

（4）在油量方面，要保證油箱內(nèi)的油達(dá)到規(guī)定油量。

（5）保證油冷卻器內(nèi)有足夠的冷卻水通過(guò)，以防止油溫異常上升。

（6）為了實(shí)現(xiàn)防雜質(zhì)進(jìn)入的目標(biāo)，在拆卸的過(guò)程中，液壓元件（泵、閥、高壓膠管）必須用螺塞將油口堵住或用潔凈的塑料袋包好。更換油泵或拆泵吸油管時(shí)，必須將吸油過(guò)濾器濾芯拔出一段，使吸油過(guò)濾器中自封閥封閉，以免油箱中油液從吸油口流出。

2.4.3 液壓過(guò)濾器

過(guò)濾器安裝在液壓油箱內(nèi)，主要起濾去雜質(zhì)，保護(hù)油的清潔，進(jìn)而保護(hù)液壓元件和系統(tǒng)的功能，是重要的液壓系統(tǒng)組成元件。根據(jù)回路和系統(tǒng)特點(diǎn)，掘進(jìn)機(jī)設(shè)置有吸油過(guò)濾、系統(tǒng)進(jìn)油過(guò)濾、系統(tǒng)回油過(guò)濾、旁路過(guò)濾等。

3 液壓系統(tǒng)原理總結(jié)

根據(jù)上述關(guān)于掘進(jìn)機(jī)液壓系統(tǒng)原理的分析和研究，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期現(xiàn)場(chǎng)工作經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，筆者整理出了一套學(xué)習(xí)和維護(hù)液壓系統(tǒng)的口訣：

液壓傳動(dòng)原理要點(diǎn)

泵閥管路缸馬達(dá)，形成容積且密封，

絕對(duì)密封不現(xiàn)實(shí)，存在泄漏情理通。

油泵供油進(jìn)其中，去掉泄漏有余剩，

流量積累生壓力，馬達(dá)油缸負(fù)載動(dòng)，

液體受壓還流動(dòng)，正是液壓在傳動(dòng)。

對(duì)缸馬達(dá)多供油，運(yùn)動(dòng)加快意料中，

壓力流量同作用，液壓傳動(dòng)兩特征。

液體流動(dòng)有阻力，克服阻力壓差生。

流量壓力和壓差，弄清關(guān)系特有用，

掌握原理并不難，深造當(dāng)然能成功。