礦山機(jī)械中液壓機(jī)械傳動的應(yīng)用探討

陸清林

摘 要

隨著機(jī)械傳動技術(shù)的不斷發(fā)展，液壓傳動模式在礦山機(jī)械領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用，具有轉(zhuǎn)動慣量與體積小、操作靈活、容量大、自動化程度高、變速平穩(wěn)等優(yōu)勢。在實際應(yīng)用中，使得礦山機(jī)械燃料燃燒更為充分，有效提升了礦山機(jī)械傳動效率與運(yùn)行穩(wěn)定性，展露出極為廣闊的應(yīng)用前景。因此，為充分發(fā)揮液壓機(jī)械傳動應(yīng)用效能，本文對礦山機(jī)械中液壓機(jī)械傳動應(yīng)用現(xiàn)狀開展探討，并提出有效應(yīng)用策略，以供參考。

關(guān)鍵詞

礦山機(jī)械;液壓機(jī)械傳動;應(yīng)用策略

中圖分類號： TD40 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457 . 2020 . 17 . 33

1 液壓機(jī)械傳動概述

1.1 傳動機(jī)理

液壓機(jī)械傳動作為一種全新的傳動方式，以液體作為主要工作介質(zhì)，對能量進(jìn)行傳遞、控制，利用液體壓力進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換。在礦山機(jī)械領(lǐng)域中，液壓機(jī)械傳動系統(tǒng)/無級變速器主要由調(diào)速機(jī)構(gòu)、變速機(jī)構(gòu)以及匯流機(jī)構(gòu)加以構(gòu)成。在系統(tǒng)運(yùn)行中，發(fā)動機(jī)裝置同時傳輸機(jī)械動力以及液壓動力。其中機(jī)械動力經(jīng)由離合器裝置向行星架進(jìn)行傳遞，液壓動力則經(jīng)由液壓傳動裝置向太陽輪進(jìn)行傳遞。隨后，差動輪系統(tǒng)對機(jī)械動力、液壓動力進(jìn)行合成，再將合成動力經(jīng)由齒輪圈進(jìn)行傳遞。在系統(tǒng)準(zhǔn)備模式下，對離合器下達(dá)脫開/閉合控制指令，經(jīng)由液壓傳動輸出合成動力，進(jìn)而使得機(jī)械工作狀態(tài)切換為準(zhǔn)備微動狀態(tài)。最后，調(diào)整離合器工作狀態(tài)，對液壓馬達(dá)裝置進(jìn)行江蘇處理，從而降低設(shè)備轉(zhuǎn)速，借助機(jī)械動力以傳遞發(fā)動機(jī)動力。在馬達(dá)開展正反方向回轉(zhuǎn)動作時，將實時調(diào)節(jié)輸出功率，實現(xiàn)無級變速傳動的應(yīng)用目的。

1.2 傳動特點

（1）高傳動效率。在傳動電力傳動方式中，原動機(jī)開展旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，系統(tǒng)的實際傳動效率較低。而對液壓機(jī)械傳動方式的應(yīng)用，可以將原動機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運(yùn)動，進(jìn)而提升系統(tǒng)傳動效率。同時，將液壓功率流與機(jī)械傳動流進(jìn)行并聯(lián)/合成傳動，在大幅提高裝載作業(yè)量的同時，也使得礦山機(jī)械燃料得以充分燃燒，達(dá)到了資源的高效利用。

（2）自動變速換擋。在液壓機(jī)械傳動系統(tǒng)運(yùn)行中，系統(tǒng)具備無間隙傳動功能、傳動過程較為平穩(wěn)、操作省力，工作人員無須手動開展變速調(diào)節(jié)工作，既大幅提高了機(jī)械工作效率，同時，也降低了人為因素對礦山機(jī)械傳動效率與作業(yè)安全的影響。此外，在保證系統(tǒng)傳動效率與平穩(wěn)性的同時，可高速啟動與頻繁轉(zhuǎn)向，實現(xiàn)大范圍無級調(diào)速（傳動比高達(dá)1：1000），充分滿足了礦山機(jī)械設(shè)備需要。

（3）響應(yīng)速度快。與傳統(tǒng)電力傳動方式相比，液壓馬達(dá)裝置的力矩慣量比較大，加速性能良好。以同等功率的液壓馬達(dá)與電動機(jī)為例，電動機(jī)往往需要數(shù)秒鐘才能加速至預(yù)定數(shù)值，而液壓馬達(dá)僅需0.1s左右，具有良好的動態(tài)特性。

2 液壓機(jī)械傳動在礦山機(jī)械中的應(yīng)用現(xiàn)狀

2.1 工作溫度高

在液壓機(jī)械傳動系統(tǒng)應(yīng)用中，工作溫度異常升高故障的主要影響因素與故障成因為：冷卻器/油管路堵塞、壓力調(diào)定值過大、機(jī)械內(nèi)部出現(xiàn)內(nèi)泄現(xiàn)象、油黏度過高、磨損程度過于嚴(yán)重等等。其中，冷凝器堵塞故障問題最為常見。以摩擦損失為例，在液壓機(jī)械傳動系統(tǒng)運(yùn)行中，能量需要經(jīng)過多次轉(zhuǎn)換，實際傳動效率普遍為0.75-0.8，將產(chǎn)生一定程度的機(jī)械摩擦損失、壓力損失以及容積損失。因此，在系統(tǒng)長時間、高負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)下，機(jī)械摩擦損失不斷累積加大，部分元件出現(xiàn)嚴(yán)重磨損腐蝕現(xiàn)象。此外，由于液壓機(jī)械系統(tǒng)的主要工作介質(zhì)為液體，在系統(tǒng)工作溫度過高或過低時，將會對系統(tǒng)的工作性能與效率造成影響，液壓傳動存在一定的困難。

2.2 油液泄露

在液壓機(jī)械傳動系統(tǒng)運(yùn)行過程中，時常出現(xiàn)油液泄露運(yùn)行故障，這一故障問題的出現(xiàn)成因包括，更換閥裝置損壞、接頭松動脫落、元件相對運(yùn)動表面結(jié)構(gòu)過度磨損等等，進(jìn)而對機(jī)械內(nèi)部結(jié)構(gòu)的密封性造成不利影響，最終引發(fā)油液泄露問題的出現(xiàn)。

2.3 系統(tǒng)動作與壓力故障

常見液壓機(jī)械傳動系統(tǒng)動作故障為，油液黏度過高/過低，抑或是出現(xiàn)機(jī)械內(nèi)部泄露等故障，進(jìn)而導(dǎo)致系統(tǒng)部分元件的工作效率降低、動作緩慢。而由于液體具有可壓縮性特征，如果系統(tǒng)出現(xiàn)機(jī)械內(nèi)部泄露故障，將使得液壓傳動無法保證嚴(yán)格的傳動比。系統(tǒng)壓力故障指，電磁閥的電磁鐵等部件出現(xiàn)運(yùn)行故障，進(jìn)而導(dǎo)致液壓機(jī)械傳動系統(tǒng)難以在常規(guī)壓力條件下正常運(yùn)行。系統(tǒng)壓力故障問題的主要影響因素包括油箱油位、閥門設(shè)定值等等。

2.4 震動噪聲故障

液壓機(jī)械傳動系統(tǒng)與各類礦山機(jī)械設(shè)備運(yùn)行過程中，往往會產(chǎn)生一定分貝的噪音，并保持適當(dāng)震動頻率。但在系統(tǒng)出現(xiàn)零部件松動、空穴現(xiàn)象、機(jī)械內(nèi)部流入空氣或是元件堵塞等問題時，不但會對液壓機(jī)械傳動系統(tǒng)的運(yùn)行情況造成影響，同時，也將產(chǎn)生較高分貝的噪聲。

3 液壓機(jī)械傳動在礦山機(jī)械中的應(yīng)用策略

3.1 提升動力合成設(shè)備運(yùn)行效率

在液壓機(jī)械傳動系統(tǒng)運(yùn)行過程中所配置動力合成設(shè)備的運(yùn)行效率有所不足、存在一定的優(yōu)化空間。因此，應(yīng)加強(qiáng)液壓機(jī)械傳動系統(tǒng)中動力合成設(shè)備的運(yùn)行效率，基于礦山機(jī)械設(shè)備配置結(jié)構(gòu)、運(yùn)行特點，適當(dāng)調(diào)節(jié)礦山機(jī)械的運(yùn)行速率與動力合成設(shè)備運(yùn)行速率，以實現(xiàn)對液壓機(jī)械傳動系統(tǒng)最優(yōu)運(yùn)行狀態(tài)的穩(wěn)定保持。

3.2 做好系統(tǒng)溫控工作

針對系統(tǒng)異常溫度問題，在礦山機(jī)械設(shè)備與系統(tǒng)運(yùn)行中，工作人員應(yīng)定期對系統(tǒng)/設(shè)備工作溫度加以檢測，在所檢測溫度過高時，應(yīng)及時開展故障診斷與檢修工作，或是對液壓機(jī)械傳動系統(tǒng)的運(yùn)行壓力進(jìn)行調(diào)整。同時，在不影響液壓傳動系統(tǒng)與礦山機(jī)械設(shè)備運(yùn)行前提下，科學(xué)采取降溫措施。降溫措施分為主動降溫與被動降溫。主動降溫措施包括，采用背壓閥液壓系統(tǒng)、更換限壓式變量泵、適當(dāng)減少油管長度與彎曲處、對所添加油液進(jìn)行過濾處理（去除雜質(zhì)）。而被動降溫措施為，增設(shè)回路旁路散熱系統(tǒng)或液壓伺服控制型冷卻系統(tǒng)、安裝水冷/風(fēng)冷冷卻機(jī)。

3.3 加強(qiáng)冷卻器維護(hù)保養(yǎng)工作力度

在液壓機(jī)械傳動系統(tǒng)運(yùn)行中，時常出現(xiàn)冷卻器堵塞問題，并以此為誘因引發(fā)系統(tǒng)工作溫度升高等一系列問題的出現(xiàn)。針對這一問題，應(yīng)加強(qiáng)冷卻器維修保養(yǎng)工作開展力度，定期對冷卻器裝置的運(yùn)行情況進(jìn)行檢查，及時發(fā)現(xiàn)與解決所存在故障問題、質(zhì)量隱患。當(dāng)冷卻器設(shè)備的單次工作時間較長或是設(shè)備使用年限超過一定標(biāo)準(zhǔn)時，適當(dāng)提高冷卻器設(shè)備維修保養(yǎng)工作開展頻率，并對部分老化元件或整體設(shè)備進(jìn)行更換。此外，定期對冷卻器設(shè)備與管道內(nèi)部所積聚雜質(zhì)進(jìn)行清除，并使用相應(yīng)工具對冷卻器結(jié)構(gòu)進(jìn)行反復(fù)敲打，從而有效清除頑固污漬。

3.4 液壓機(jī)械傳動診斷方法

為及時發(fā)現(xiàn)液壓機(jī)械傳動系統(tǒng)所存在故障隱患，一方面需加強(qiáng)系統(tǒng)與礦山機(jī)械設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)工作力度，另一方面，也需靈活運(yùn)用各項液壓機(jī)械傳動診斷方法。而主要診斷方法如下。

（1）儀器診斷。工作人員使用相關(guān)儀器工具，對礦山機(jī)械與液壓機(jī)械傳動系統(tǒng)的震動方式/頻率、系統(tǒng)運(yùn)行壓力、液體流量與流速等數(shù)據(jù)加以測定，進(jìn)而判斷是否存在故障隱患，具體故障類別與范圍。

（2）主觀診斷。工作人員對液壓機(jī)械傳動系統(tǒng)的運(yùn)行工況加以檢查，依據(jù)自身工作經(jīng)驗判斷系統(tǒng)故障類別、鎖定大體故障范圍，為后續(xù)故障診斷與檢修工作的開展提供方向。例如，在液壓機(jī)械傳動系統(tǒng)出現(xiàn)噪聲震動故障問題時，工作人員可將故障范圍與成因鎖定為零部件松動、空穴現(xiàn)象、機(jī)械內(nèi)部流入空氣或是元件堵塞，針對性開展故障排查工作。

（3）模型診斷。配置傳感器等裝置，并采用動態(tài)測試技術(shù)，以獲取液壓機(jī)械傳動系統(tǒng)的動態(tài)運(yùn)行情況，以及礦山機(jī)械的實時運(yùn)行參數(shù)。隨后，在其基礎(chǔ)上構(gòu)建診斷模型，直觀化呈現(xiàn)所存在的故障問題。

3.5 健全液壓機(jī)械傳動檢修工作體系

企業(yè)與工作人員應(yīng)全面掌握常見液壓機(jī)械傳動系統(tǒng)故障問題的主要成因與針對性控制措施，構(gòu)建健全的液壓機(jī)械傳動檢修工作體系，為液壓機(jī)械傳動系統(tǒng)檢修工作的開展提供明確參照，最大程度發(fā)揮液壓機(jī)械傳動方式的應(yīng)用效能。例如在系統(tǒng)溫度過高時，及時開展冷卻器設(shè)備檢修工作，對設(shè)備與管道進(jìn)行敲打處理、清晰殘渣，以解決冷卻器堵塞問題。而在出現(xiàn)油液泄露問題時，檢修人員順序?qū)Ω鼡Q閥裝置工況、元件表面磨損程度、接頭緊固性進(jìn)行檢查，及時采取相應(yīng)解決措施，如對元件表面磨損處進(jìn)行研磨、修復(fù)處理。

4 結(jié)語

綜上所述，對液壓機(jī)械傳動方式的應(yīng)用，有效實現(xiàn)了較大范圍內(nèi)無級變速與平穩(wěn)換擋，并使得系統(tǒng)的傳動效率與傳動能力有了大幅度的提升。因此，企業(yè)與工作人員應(yīng)液壓機(jī)械傳動方式的傳動機(jī)理與主要特點加以深入了解，積極解決系統(tǒng)在應(yīng)用過程中所存在的故障問題，不斷提升礦山機(jī)械的整體運(yùn)行水平。

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