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采煤机液压系统泄露相关 问题探讨 刘海燕 t h 西晋城煤业集团赵庄矿 山西晋城0 4 8 0 0 0 科 学论 坛 ● I [ 摘 要] 本文在分析泄露危害的基础上，以采煤机牵引部液压系统为研究对象，分析泄漏产生 的原因及对系统的影响，可为今后改进和设计类似的 液压系统提供理论依据，使液压元件与系统获得更好的工作性能。 [ 关键词] 采煤机液压系统泄露 中图分类号 V 2 3 3 ． 9 l 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 9 9 1 4 X 2 0 1 0 1 2 0 0 4 9 O 1 T引言 液压系统中的工作液体 ，是在液压元件包括管道 的容腔内流动或暂存 的，循环的工作液体理应限于在规定 的容腔内，然而由于压力、间隙等种 种原因，有部分液体超过容腔边界流出，液体的 “ 越 界流 出”现象称为 泄漏 。液压系统泄漏按表象可分为外泄漏和内泄漏；外泄漏影 响系统运转 效率、稳定性 、现场文明和增加耗油；内泄漏只影响系统运转效率和运行 稳定性；无论是系统外泄漏还是系统内泄漏都会增加系统故障，都必须加 以治理 I 。 2采煤机牵引部液压系统主要元件的泄漏 2 ． 1液 压泵 马达 的泄漏 此型采煤机牵引部液压系统中主泵和马达采用轴向柱塞式。液压泵 马 达 是牵引部液压系统主要的泄漏元件，柱塞与缸孔环形间隙流动泄漏流量 的计算 中泄漏流量公式的修正系数入的准确推 导，对柱塞泵 马达 效率的提 高，减少泄漏 的流 量至关重要 。 首先，柱塞泵 马达中柱塞与缸孔环形缝隙的泄漏流量分析 。 图 l柱塞泵 马达 中柱塞与缸孔环形缝隙的泄漏流量 柱塞与缸孔间的滑动是柱塞泵中一对主要摩擦副。由于柱塞与缸孔之环 形间隙很小 微米量级 ，其流动状态一般为小雷诺数层流，可按同心圆柱 环形间隙流动流量公式建立其泄漏模型。考虑柱塞缸 内压强是按照排油压强 和吸油压强交变的，如果吸油压强为大气压，则平均压强为排油压强的一 半，因此环形间隙流动流量公式为 * r , d A p 1 一 2 4f 止 ⋯ 式中，u 流体动力粘度， 6 柱塞与缸孔的半径间隙，P 吸排油的 压差 ，d 一柱塞截面直径 ，L 柱塞与缸孔见的密封长度。 采煤机液压泵 马达 采用轴 向柱塞式，其配流副、柱塞副配合精度要 求高，对油液污染 比较敏感。含有固体颗粒的油液进入配流副间隙时，由 于缸体相对于配油盘高速滑动 ，运动表面温度升高 ，油液中固体颗粒与两 运动表面相接触时易产生粘着磨损。对于目前常用 的平面配流盘 ，缸体受 颠覆力矩容易造成 “ 张口” ， 导致 缸体与配油盘之 问局 部金属接 触而研 盘，发生严重的滑动磨损。油液污染是造成柱塞泵 马达失效 的主要根 源。因此 ，对油液的污染进行有效控制方可提高采煤机液压系统主要液压 元件的工作可靠性。 2 ． 2斜盘式轴向柱塞泵主要泄漏分析 首先是柱塞泵发热大引起 的泄漏，柱塞泵发热大的原因主要有 2种 ①油温 过高②泵 内各运动副之问磨损严 重。液压系统或柱塞泵 内部泄 漏、冷却器失效或油液粘度过大是造成油温过高的主要原因。因加工、安 装精度低于设计要求，或因柱塞泵与柱塞孔 、配油盘与缸体等运动副之问 摩擦而发热 ，但这部分摩擦热远小于因运动副磨损造成 内泄时产生的热量。 其次，柱塞泵密封件失效或斜盘调整的倾角 n过小造成 的泄漏 。当柱 塞泵上的密封件失效、粗精滤油器堵塞或吸油 口部分露出油面，或泵在初 始工作时液压油未充满缸体，使泵 内混有气体，此时也将产生大的噪声和 压力波 动 。 第三 ，装配不当或磨损导致的泄漏。因装配不当或磨损使零件失效而 导致大量 内泄漏，而造成输出流量异常。如配油盘上 的定位孔未与油泵端 盖上的定位销对正或因泵内的定心弹簧失效导致柱塞不回程或回程不够，都 将影响缸体与配油盘之间的密封性，造成配油盘高低压腔相贯通而影响泵的 正常吸排油等等 。 2 ． 3采煤机牵引部机液伺服机构 采煤机的伺服机构的设计采用了正开口伺服滑阀，并在阀的回油 口处设 置固定阻尼孔。实践证明，该伺服机构存在 以下问题 ①采用正开 口伺服 阀，虽然可增大伺服系统的阻尼 比，改善了系统的动态性能，但是伺服阀 零位泄漏量较大。②采用正开口阀降低了伺服系统的静态刚度，同时还带 来阀的非线性流量增益和压力增益较低，以及稳态液动力变化等问题，影 响了伺服系统的工作性能。③伺服阀的回油 口安装阻尼孔对增大系统的阻尼 系数起 了一定作用 。现场生产实践提供 资料表 明，由于井下工作环境差， 采煤机牵引部油液污染严重，阻尼孔直接与油池相通，阻尼孔 常被堵塞。 阻尼孔堵塞造成伺服系统的瞬态响应速度变慢。当采煤机牵引部外负载骤增 时，由于牵 引速度得不到及 时调节 ，使液压传动系统产生很大压力冲击 ， 严重 影响机器寿命 。 2 4 其它元件的泄漏 1 控制阀磨损产生的泄漏 。控制阀的刃边磨损，滑 阀的径 向磨损、 液压缸的柱塞和缸筒 内壁的磨损及各元件中运动部件间的磨损都是造成泄漏 的直接原 因。实践表明 ，油液污染是造成磨损加剧 的主要原 因。 2 液压缸加工要求对减小油液泄漏的作用。液压系统 中常用的执行元 件是活塞式液压缸 。根据工作负载、运动要求，在保 证缸筒和活塞杆强 度，并且依据 国标确定液压缸 的结构和尺寸的情况下，密封部位加工质量 和密封对运行中的泄漏影响至关重要。一般情况下，密封表面应有适当的 粗糙度，保证正常工作时滑动表面与密封件形成一层起润滑作用的压力油 膜，减小密封圈的磨损。密封表面的粗糙度越 小，运动中形成的压力油膜 越均匀，密封件磨损量越小 。但当表面粗糙度太大时又不能保证密封。因 此，密封表面应有适 当的表面粗糙度 ，通常静密封表面和动密封表面的R a 分别为 1 ． 6 3 ． 2 u in 和 0 ． 4 O ． 8 p m 。 3 压力冲击对油液泄漏的影响 液压系统 中由于频繁换向，在较高压 力下突然启动油泵或关闭阀门及缸体快速动作都会造成瞬时峰值压力高达工 作压力的好几倍，有时足 以使密封装置、管道或其他液压元件损坏而造成 泄漏 运动部件突然制动所产生的液压冲击力和震动使工件加工尺寸不准， 甚至造成刀具破坏 、工件 报废 。 4 密封元件对液压系统油液泄漏的影响。密封性能的好坏直接影响 着液压系统的工作性能。此采煤机液压系统 中常用的密封圈为 “ 0”型。 。 ⋯ 0 型密封圈结构简单，密封性能 良好 ，动摩擦阻力小，安装方便，成 本低廉 ，广泛用于中低压直线往复运动 、回转运动的动密封和无相对运动 的静 密封 元件中，用于外径密封和 内径 密封都可保证 良好 的密封 效果 。 ⋯ 0’型密封圈属于挤压密封 ，它靠压缩密封圈产生的圆弹力给密封接触面 一一 定压力，当系统压力增大时，液压力使 ⋯ 0 型密封 圈挤 向沟槽 的低压 一 侧，使密封 变形加大，密封接触面积增大，堵塞油液不能流向低压区 而达不到密封 目的。密封圈压缩量大小直接影响密封性能和密封圈使用寿 命 。预压缩量太 小，密封 性能不好 ，容易泄漏 ；太大 ，压缩压力增加 ， 摩擦力增大 ，运动时密封圈容易在沟槽 中产生扭 曲加快磨损，缩短寿命 。 结语 液压系统 的泄漏不仅造成油源资源损失，环境污染，停机损失，而且 还使系统的功率损失，效率下降，工作可靠性降低。随着采煤机向大型、高 压化方向发展，泄漏控制已成为采煤机液压系统的研究重点之～，本文的研 究对于采煤机泄露问题具有一定作用。 参考 文献 [ 1 ]徐福革． 综掘机液压系统的泄漏及预防[ J ] ．煤炭技术， 2 0 0 8 ， 2 7 7 ． [ 2 ] 于丽． 关于工程机械液压系统的泄露 问题研究[ J ] ． 中国科技信息， 2 0 0 7 3 ． 科技 博览l 4 9