提高坑道鉆機(jī)液壓系統(tǒng)可靠性方法淺析

1、提高坑道鉆機(jī)液壓系統(tǒng)可靠性方法淺析 隨著現(xiàn)代液壓技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展, 液壓系統(tǒng)的可靠性和元件壽命問題顯得更為突出和重要。而直接造成系統(tǒng)可靠性降低和元件壽命縮短的原因就是油液污染, 國內(nèi)外資料表明, 液壓系統(tǒng)的故障大約有 70%是由于油液污染造成的。坑道鉆機(jī)液壓系統(tǒng)主要由油箱、油箱附件、液壓閥、油路板、液壓缸、液壓泵及馬達(dá)組成。煤礦坑道鉆機(jī)由于其所使用的環(huán)境較一般液壓機(jī)械惡劣得多, 井下灰塵、水氣等污染物的入侵, 使得坑道鉆機(jī)液壓系統(tǒng)的故障時而發(fā)生。據(jù)統(tǒng)計, 煤炭科學(xué)西安研究院鉆機(jī)由污染造成的液壓元件和系統(tǒng)故障占整機(jī)總反饋的 70% 80%。如何降低污染對鉆機(jī)液壓系統(tǒng)的影響, 提高鉆機(jī)整體性能的可

2、靠性, 具有十分現(xiàn)實的意義。2、污染分析2.1污染物的來源在液壓系統(tǒng)的工作油液中, 凡是油液成分以外的任何物質(zhì)都認(rèn)為是污染物。液壓系統(tǒng)中有多種污染物, 最主要的是固體顆粒, 其次還有水、空氣、化學(xué)物質(zhì)、微生物和污染能量。主要來源有以下幾個方面:1) 系統(tǒng)內(nèi)原來殘留的污染物: 系統(tǒng)在加工、裝配、包裝、儲藏和運(yùn)輸過程中殘留的污染物, 比如加工殘留毛刺、金屬切屑、焊渣等。2) 系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中生成的污染物: 如元件磨損產(chǎn)生的固體顆粒, 腐蝕產(chǎn)生的顆粒物及油液氧化分解產(chǎn)生的有害化合物。3) 系統(tǒng)工作過程中從外界入侵的污染物: 如通過油箱呼吸孔和液壓缸活塞密封處從外界侵入的各種污染物, 及注油和維修過程中

3、帶入的污染物。2.2污染物的危害液壓系統(tǒng)受到污染后, 引起設(shè)備發(fā)生各種故障, 危害如下:1) 元件的污染磨損: 固體顆粒物進(jìn)入運(yùn)動副間隙內(nèi),對零件表面產(chǎn)生切削磨損或疲勞磨損。高速液流中的固體顆粒物對零件表面的沖擊引起的沖蝕磨損。2) 元件的堵塞和卡緊故障: 固體顆粒物堵塞液壓閥的間隙和孔口, 引起閥芯的阻滯和卡緊, 影響閥的工作性能,甚至導(dǎo)致動作失靈, 造成系統(tǒng)故障。3) 加速油液的性能劣化: 液壓系統(tǒng)油液的污染還會導(dǎo)致油液本身物理化學(xué)性能的劣化。侵入油液中的空氣會降低油液的體積彈性模量, 使系統(tǒng)響應(yīng)緩慢和失去剛度, 引起氣穴和汽蝕, 引起壓力沖擊、振動和噪聲, 加速油液變質(zhì), 降低油液潤滑性

4、。油液中的水會腐蝕金屬零件, 加速油液氧化變質(zhì), 而油液中的金屬微粒對油液氧化起著重要的催化作用。試驗表明, 當(dāng)油液中同時存在金屬顆粒和水時, 油液的氧化速度急劇增快, 鐵和銅的催化作用使油液氧化速度分別增加 10倍和 30倍。3、染控制措施液壓元件的工作壽命和可靠性主要在于元件的污染耐受度。工作液和顆粒污染物的性質(zhì)對它也有直接影響, 表示它們之間的關(guān)系。針對不同的污染物來源采取不同的控制措施, 液壓系統(tǒng)污染控制的目的是通過污染控制措施使系統(tǒng)油液的污染度與元件的污染耐受度達(dá)到合理平衡, 既要確保元件的壽命和可靠性又要降低為提高系統(tǒng)清潔度而增加的成本。為了有效控制液壓系統(tǒng)的污染, 污染控制措施主

5、要有以下幾個方面:1) 對元件和系統(tǒng)進(jìn)行清洗, 清除加工和組裝過程中的殘留污染物。2) 采取防止污染物侵入系統(tǒng)的措施, 控制從外界侵入的污染物。3) 在液壓系統(tǒng)中采用高效能的濾油器, 在工作過程中不斷濾除內(nèi)部產(chǎn)生的和外界侵入的污染物。由煤炭科學(xué)研究總院西安研究院研制開發(fā)的 zdy 系列履帶鉆機(jī)上采用了大量國外最先進(jìn)的液壓元件, 這些液壓元件在持續(xù)運(yùn)行過程中, 應(yīng)使用濾油器過濾工作油液, 保持油液污染度不超過 iso17/14, 約相當(dāng)于 nas1638的 8級。據(jù)資料表明,1984年對煤礦井下部分采煤機(jī)液壓系統(tǒng)油液污染度進(jìn)行的測試, 結(jié)果污染度均超過 nas16級 ( 25/23)。可見, 煤

6、礦井下的惡劣的工況, 對鉆機(jī)液壓系統(tǒng)的影響是不能忽視的。為了使鉆機(jī)更好地適應(yīng)煤礦井下的特殊環(huán)境, 提高鉆機(jī)液壓系統(tǒng)可靠性, 從鉆機(jī)的設(shè)計、生產(chǎn)、維修各個環(huán)節(jié)都能充分考慮污染對鉆機(jī)液壓系統(tǒng)性能的影響。根據(jù)污染控制措施, 在鉆機(jī)液壓系統(tǒng)污染控制方面采取了以下措施:3.1液壓系統(tǒng)油箱清潔度控制煤礦坑道鉆機(jī)液壓系統(tǒng)中, 油箱、郵箱附件及管路污染是導(dǎo)致液壓系統(tǒng)故障的主要來源。通常油箱、油箱附件、管路、集成塊等非標(biāo)結(jié)構(gòu)件污染物較多, 且不容易清洗,對液壓系統(tǒng)造成的危害最為嚴(yán)重。綜合分析造成鉆機(jī)污染的各種原因, 在油箱的設(shè)計和加工過程中提出了新的設(shè)計理念和加工工藝方法。3.1.1油箱的設(shè)計老式分體式鉆機(jī)油箱

7、采用單一紙式濾油器 ,而新式履帶鉆機(jī)分別采用了容量更大的濾油器和磁性濾油器 。考慮到煤礦井下大量的煤塵入侵液壓系統(tǒng),普通濾油器不能滿足對污染物的容納, 選用了更大容量的濾油器。鉆機(jī)在工作過程中由于齒輪摩擦產(chǎn)生大量的鐵屑,配油套與主軸之間的磨損產(chǎn)生大量的銅屑。為了避免這些固體顆粒堵塞和卡緊液壓元件, 并由此產(chǎn)生對油液的催化作用, 在液壓系統(tǒng)中第一次使用了磁性濾油器。目前普遍采用的油箱都是通過呼吸孔與外界大氣相通,當(dāng)油箱內(nèi)液面下降時外界空氣被吸入油箱, 這樣不可避免地帶入大氣中的塵埃和濕氣, 使系統(tǒng)油液受到污染。在油箱呼吸孔處裝設(shè)空氣濾清器可以有效防止外界污染物的侵入?？諝鉃V清器有金屬網(wǎng)式和纖維濾

8、材式等形式。在選用空氣濾清器時, 其過濾精度一般應(yīng)不低于系統(tǒng)中的精濾油器, 對于一般液壓系統(tǒng)可選用 5 20lm。在老式分體式鉆機(jī)中, 使用的是 ef4- 50空氣濾清器, 其空氣過濾精度01105mm, 油的過濾精度 125lm。新型履帶鉆機(jī)采用 quq系列空氣 濾清器, 其過濾 精度 0104mm, 油的過 濾精度125lm。液壓系統(tǒng)油液中的水分主要來自油箱吸入的潮濕空氣,因此在油箱設(shè)計中為油箱呼吸孔安裝帶干燥器的空氣濾清器。對于油箱內(nèi)懸浮在油液中的氣泡, 在進(jìn)入液壓泵吸油口前可通過濾網(wǎng)去除, 除氣效率與濾網(wǎng)的網(wǎng)孔大小、布置角度以及油液通過濾網(wǎng)的速度有關(guān)。濾網(wǎng)目數(shù)一般在 60目以上, 目數(shù)

9、愈高, 除氣效率愈高。濾網(wǎng)傾角 20b時除氣效果最佳。在履帶鉆機(jī)的設(shè)計中放置了專門用于過濾空氣的過濾網(wǎng), 用于過濾油液中的氣泡, 效果明顯。經(jīng)過改進(jìn)后的油箱, 發(fā)現(xiàn)油箱底部出現(xiàn)鐵屑和吸油口濾油器堵塞的現(xiàn)象明顯減少。3.1.2油箱的加工工藝油箱不同于一般構(gòu)件, 既要在加工過程中提高零件的清潔度, 而且還要避免二次污染。制定以下工藝流程: 部件焊接打磨試漏部件噴沙清理焊渣第一次清洗噴防銹漆裝配前二次清洗。3.1.3液壓系統(tǒng)管路與接頭經(jīng)過改進(jìn)后的履帶鉆機(jī)管路系統(tǒng)均采用錐面密封, 鉆機(jī)搬遷時不需要拆卸管路, 代替老式鉆機(jī)的 / o0 型密封圈的端面密封。該密封形式能極大程度的減少由于高壓導(dǎo)致密封圈損壞

10、發(fā)生的頻率, 降低外界污染物對系統(tǒng)的侵害。3.2元件和系統(tǒng)的清洗控制液壓元件在經(jīng)過加工、裝配或維修等每一個工藝環(huán)節(jié)后都不可避免地殘留污染物, 因而必須采取有效的凈化措施, 使元件達(dá)到符合要求的清潔度。清潔度不符合要求的元件裝入系統(tǒng)后, 在液流沖刷和機(jī)械振動等作用下, 元件內(nèi)部固有的污染物釋放到油液中, 使系統(tǒng)受到污染。元件在裝配完成后需要進(jìn)行最后的清洗, 以達(dá)到產(chǎn)品出廠清潔度的要求。用流通法對鉆機(jī)的液壓系統(tǒng)進(jìn)行清洗, 所謂流通法就是通過液流對元件內(nèi)部殘留污染物的沖刷作用, 使污染物從附著表面脫離并釋放出來。為獲得最佳的效果,應(yīng)采用低粘度油液, 并盡可能提高液流速度和適當(dāng)增高油液溫度, 以保證液流充分的紊流狀態(tài)。對此采用專門的清洗機(jī), 選用 22號 l- hl或 l - hm 液壓油進(jìn)行清洗。在清洗過程中, 使