关于掘进机液压系统故障的研究

郭开颜

（中煤第一建设有限公司机电管理部，河北邯郸 056002）

随着煤矿设备向自动化、智能化方向的发展已成趋势，近几年，功能完备、高效协作的煤矿巷道掘进机械化作业线的应用已经趋于成熟，极大提高了煤矿巷道掘进的效率和施工生产的安全性。但是，在推进煤矿巷道掘进机械化作业线的同时，设备的检修、维护压力越来越大。本文以掘进机为实例，对液压系统故障判断进行了研究。

1.掘进机液压系统故障维修

掘进机液压系统的故障，可根据掘进机液压系统的构成进行故障分类，主要分为负载敏感变量轴向柱塞泵、阀组、马达、液压油的故障，分类后故障判定和维修的难度会有很大的降低。现就以上分类进行研究论述。

1.1 负载敏感变量柱塞泵的故障判定与分析

（1）负载敏感变量柱塞泵（以下简称柱塞泵）是掘进机的动力输出元件，由电机驱动。柱塞泵安装有负载敏感压力阀（LRDS），控制柱塞泵的功率输出、压力切断和负载敏感压差，并设有负载反馈油路接口（LS口），其中，功率输出调整螺钉控制泵的最大功率，压力切断调整螺钉控制泵的最大输出压力，负载敏感压差调整螺钉控制泵的待命压力，负载反馈油路接口接收多路阀的压力反馈，并对泵进行输出控制。（2）柱塞泵内泄，故障现象是单个柱塞泵供油的液压执行元件动作缓慢，压力不足18MPa，甚至更低。此故障的判定方法：一是打开柱塞泵泄油口处的胶管，启动油泵查看泄油口处的喷油高度，经验判断喷油高度超过10cm；二是计算泄油率（固定转速下的每分钟泄油量/额定排量）；三是检查滤芯上是否有铜屑。造成此故障的原因是泵内间隙过大，密封不良，如配油盘磨损、划伤，端面漏油；变量机构中的单向阀密封面配合不好，泵体和配油盘的支承面有砂眼或研痕；柱塞磨损等。（3）柱塞泵输出压力过低，故障现象是柱塞泵供油的液压执行元件压力不能满足使用要求，此故障的判定方法一是调整敏感压力阀上压力切断调整螺钉控制泵的最大输出压力，配合调整多路阀的总溢流和最高工作压力；二是反馈油路出现问题，可把前后泵LS口胶管互调后，两泵同时工作，观察输出压力是否正常，记录分析两个泵的压力数据的逻辑关系；三是柱塞泵内泄严重；四是检查液压系统回油是否通畅；五是液压系统中单向阀、换向阀、油缸等有较大的泄漏。（4）柱塞泵噪声大，故障现象是柱塞泵噪声大，并伴随着振动。此故障的判定方法，一是针对机械振动和噪声，检查泵轴与电机轴不同心或顶死，旋转轴的轴承、联轴节损坏，泵的转动频率和压力阀的固有频率是否在相同时产生了共振；二是吸油过滤器堵塞，吸油不畅；三是吸油管路漏气或油位过低，泵有吸空现象；四是液压油中有气泡；五是敏感压力阀损坏，压力产生波动[1]。

1.2 阀组的故障判定与分析

（1）在判定阀组故障前，应了解阀组各接口的功能，以力士乐六联阀组为例，其上标有P、T、A、B、X、Y、M、LS等带字母的接口，另附带总溢流阀、LS溢流阀、流量调控阀、二次溢流阀等。P口为压力油进油口，T口为回油口，A、B口为执行元器件的进油或回油口，X口为先导阀组的供油口，Y口为泄油口，M口为压力表接口，LS口为反馈供油接口，总溢流阀控制整组阀的最高卸荷压力，LS溢流阀调控单联阀的最高卸荷压力，流量调控阀调控单联阀的流量，二次溢流阀控制单联阀的最大卸荷压力，一般略大于LS溢流阀的压力。（2）多路阀内泄严重，故障现象是多路阀控制的液压执行元件动作缓慢，压力不足18MPa，甚至更低。此故障的判定方法：一是确定柱塞泵正常后，检查多路阀泄油口（Y口）泄油量；二是通过调整多路阀压力，观察压力数据变化范围。（3）多路阀的压力不足，故障现象分为两种：一是多路阀上的单联阀组压力不足；二是调整组多路阀压力均不足。上述第一种现象的判定方法：一是调整单联阀组压力，若无变化，则抽出阀芯清洗或更换新阀芯；二是该单联阀组的先导控制回路故障；三是反馈油路出现故障，判定方法同柱塞泵反馈油路故障判断；四是单联阀组内泄严重。上述第二种现象的判定方法：一是柱塞泵压力压力不足；二是多路阀上的总溢流阀故障，通过调整总溢流阀的压力或者更换总溢流阀判定故障；三是该多路阀的先导控制回路故障；四是反馈油路出现故障，判定方法同柱塞泵反馈油路故障判断；四是多路阀内泄严重[2]。

1.3 马达的故障判定与分析

（1）在判定马达故障前，应了解阀组个接口的功能，马达主要有三个接口，分别是A口、B口和泄油口，A口、B口对应连接多路阀上的A口、B口接出的油管，是马达的进油口和回油口；泄油口接马达的泄油管路。（2）马达内泄严重，故障现象是马达的压力和转速明显下降。此故障的判定方法是打开马达的泄油口观察泄油量，正常情况下马达基本没有泄油量或有少许的泄油，若泄油量呈喷射状或者溢满泄油口成抛物线状流出，则为内泄严重。

1.4 液压油的故障判定与分析

液压油相关的故障判定。与液压油相关的故障主要有液压油变质、有杂质、油位过低、有气泡、温度过高。液压油变质，主要现象是液压油颜色发生变化，有乳白色、褐色、黑色；液压油有杂质，主要现象是悬浮物、沉淀物；油位过低，是指液压油箱油位低于说明书规定值；有气泡，是指液压油悬浮有气泡时，被吸入液压系统；温度过高，是指液压油温度高于70℃。在液压油变质、有杂质的情况下，液压系统内各元件会出现磨损、卡滞现象，导致液压油乳化的主要原因是液压油混进水，应排查冷却器、过滤器、油箱上各元件等可能的进水地点；油位过低时，会造成液压油温度过高或泵吸空，应及时补油；有气泡时，会造成泵、马达的柱塞磨损，阀组、油缸的动作不灵敏，液压系统压力波动，导致液压油产生气泡的主要原因是油位低或者吸油管件及密封处漏气；温度过高时，会加大泵、阀组、马达的内泄量，加快液压油变质和密封件的老化，导致液压油温度过高的原因主要是液压元件内泄、油位低、冷却系统工作不正常、溢流阀动作不正常[3]。

1.5 液压系统故障维修时的主体思路及注意事项

（1）液压系统在故障判断时，要系统分析，统计数据，按一定的逻辑顺序精查故障。首先要了解故障现象，掌握各执行元件的压力、速度、泄油量等相关数据，采取由执行部件到控制部件再到动力输出部件的故障判定方法，或者采取顺序相反的故障判定方法，在遇到已经发生过的故障时，可采取经验判断法，直接定位到具体部件，进行故障判定；二是整组多路阀故障、单联多路阀故障、泵头阀、先导阀、平衡阀、梭阀、张紧阀等部件及其组成元件的故障；三是马达、油缸、管路、液压油等其他部件的故障。各部件故障类型主要现象有内泄、卡滞、机械元件损坏、密封老化、压力和流量调整不匹配、系统存在空气、管路接错、油位过低等。

（2）液压系统在维修时，还需要注意以下事项，以免造成液压系统的次生故障。液压系统在维修时的注意事项一是严禁在没有进行故障数据分析的情况下，直接调整负载敏感压力阀；二是防止杂物混入液压油内；三是拆开的液压元件（泵、阀、马达、高压胶管）必须用螺塞将油口堵住或用洁净的塑料袋包好，以防进入杂质；四是按规定更换过滤器；五是油冷却器内确保有足够的冷却水通过，以防止油温的异常上升。

2.结论

掘进机液压系统故障判断的关键是掌握液压系统运行的数据和各元器件的功能，熟悉各元器件的分布与连接，结合液压系统的原理图，逻辑分析可能存在的故障点，采取排除法、关键元器件故障判定、元器件置换法等故障判断逻辑思维。面对维修技术的岗位人员短缺的状况，应注重岗位技术培训，聘请专业讲师、维修骨干技术人员，精讲液压系统理论和实践知识，并创建理论和实践经验共享交流平台，促进维修技术岗位人员的成才。