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摘 要：平朔集团公司目前的掘进机设备多已进入故障多发的维修周期，为了提高掘进机设备的使用效率，避免由于不必要磨损造成的维修的成本，实现“降成本、提效率、解难题、保安全、增效益”的目标，特提出“掘进机液压冷却系统优化改造”项目。
关键词：掘进机；液压系统；冷却系统；故障；优化
中图分类号：TD422.2 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2015）33-0010-02
掘进机是用于开凿井工矿地下巷道的工矿机器，是平朔集团公司各井工矿进行井下巷道成形作业的核心设备，目前平朔公司共有在册掘进机设备40余台。其中，在进行硬岩掘进作业中，使用最多的是由三一重装生产的EBZ260H型掘进机。
井工设备维修中心在开展掘进机维修的工作中，发现三一EBZ260H机型设备经常出现油泵高温甚至烧坏，以及回油过滤器组件过热变形甚至烧坏、密封件烧坏出现漏油、液压油污染严重的故障现象。经过对该机型设备的理论图纸进行研究以及对实物进行拆解检查后发现，是由于冷却系统设计存在缺陷造成，此后根据发现的设计缺陷进行了改造优化，有效避免了上述故障情况的出现。
1 液压冷却系统原理
掘进机主要由行走机构、工作机构、装运机构和转载机构组成，随着行走机构向前推进，工作机构中的截割头不断破碎土层、岩石，并将碎岩土运走。掘进机的九大主要功能动作中，除截割头旋转切割动作为电机驱动外，其余如一运刮板拉动、铲板星轮转动、行走履带转动、截割部升降、左右摆动及伸缩、铲板部支撑等关键功能动作，均为液压系统驱动。
掘进机液压系统的工作原理中，首先由油泵电机驱动，将电能转化为机械能；之后经过液压油泵运行，将机械能转化为液压能；液压能通过相互连接的管路，输送到各个驱动马达、液压油缸等工作部件，再经过各个驱动部件的运行，将液压能转化为机械能实现功能动作完
在各个能量转化中以及工作部件的运行中，均有能量消耗转化为热能，如图1所示，这就造成了作为液压能传递流质的液压油温度提高甚至达到过热高温。
液压系统油温过高的危害是非常严重的，主要有如下几点：
①油温增高后，液压油的粘度降低，泄露增加，液压容积效率降低；
②油温增高后，导致油膜强度降低，润滑性能下降，摩擦力增加，以致系统发热，进而形成恶性循环；
③高温时油液加速氧化，性能变坏，油液寿命降低；
④高温时液压元件发热变形，使热膨胀系数不同的运动产生间隙变化，甚至出现“卡死”的现象。
由于液压系统不可避免升温的原理以及高温造成的严重危害，在各类型采用液压驱动设计的机械设备中，必须配备有冷却部件来实现对液压油的冷却。在掘进机设备中，采用了设置冷却器实现冷却功能的方法。
①单个冷却器安装；
②冷却器组件安装。
2 改造优化防范
针对上述三一EBZ260H掘进机出现油温过高、油泵烧坏、过滤器芯烧坏、液压油污染严重，造成密封件烧坏出现漏油等故障现象。我们对设备基础设计图纸进行了研究，如图2所示。
通过分析可知，该机型设计的回油路径为一部分先通过回油滤芯再进入散热器冷却（路径A），另一部分直接回到油泵配套的回油组件（路径B），两条路径均未实现有效的冷却。其中路径A里，液压油未经冷却先进入回油滤芯，造成回油滤芯接触到高温油液，由于滤芯属于石棉网材质，在高温情况下容易出现融化变形，造成回油滤孔封堵，使液压油无法正常回流至油箱，油量短缺造成油泵出现空转出现高温进而导致烧坏；在路径B中，油液未经冷却直接进入回油组件，而油泵直接从该部位吸油运行，进一步造成油泵温度过高。
通过上述分析可知，原有液压冷却系统设计不合理是造成上述故障情况的根本原因。针对这些分析结论，我们队该系统进行了如下的改造升级，如图3所示。
改造思路为：针对路径A的设计，调整为先经过冷却器再进入回油滤芯，实现先冷却后过滤的合理设计，从而杜绝了高温油液对回油滤芯的损坏；针对路径B，在油泵配套回油组件前，加装一套冷却器，降低回油液的温度，从而实现油泵工作温度的合理控制。
通过这一改造，大大降低了油泵、回油滤芯、各类密封件的非正常损坏，避免了油液的非正常污染减少液压油更换频率，提高了设备的运行效率，累计可节约成本费用约80万元。
3 冷却系统的测试优化改造
冷却系统是掘进机的一个重要设计功能，起到对掘进机电机、泵站等驱动部件的冷却功能，是我部日常进行掘进机维修工作的一个重要方面。所以在掘进机修复完成后，需对冷却系统进行专项的测试检查，确保冷却效果良好方能交付出厂。
在过去进行冷却测试中，冷却用水直接连接水管，排水进入下水管道，造成用水量较大，无法实现循环复用，存在一定浪费。在当前公司节能创效、降本增效的背景下，我部通过集体分析研究，探索出利用循环测试水箱进行冷却测试的方案。
通过自主设计、加工循环用水箱，加装配套水泵，设置专用进出水管路接头等，实现测试时的水循环。
通过采用循环水箱的设计来进行通水冷却测试，实现了冷却水的往复循环再利用，可以有效节约测试用水，降低维修所用的材料成本。每年预计可节约成本费用约5万元。
4 液压系统的日常维护
①液压油散热器。为了使液压油得到最佳的冷却效果，散热器必须保持清洁，每工作500 h要清洗一次；
②回油滤芯；
③吸油滤芯；
④空气滤清器；
⑤液压系统用油：造成液压系统故障的原因，其中70%是由于液压油管理不善，因此，如能充分的注意管理，则可减少液压系统内故障的发生。有关液压油的管理。
⑥液压油的更换。方法：拆下回油过滤器顶盖即可加油。
5 结 语
在掘进机新产品的开发中需要更多高质量的市场信息、市场研究、市场分析，倾听用户的的声音，寻求客户意见，获取正确的市场信息，是产品开发进行前必须的准备；必须对设计理念进行论证，对产品的定位进行有效的评价，在开发过程中实现创新；必须以高新技术的含量作为新产品市场竞争取胜关键的新产品开发理念。
参考文献：
[1] 许栋刚，李智华.G571DW型采煤机调高液压系统的改进[J].煤矿机械，2014，（1）.
[2] 谢俊芬，庞新宇.采煤机液压系统常见故障分析与处理[J].煤炭技术，2015，（6）.
关键词：掘进机；液压系统；冷却系统；故障；优化
中图分类号：TD422.2 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2015）33-0010-02
掘进机是用于开凿井工矿地下巷道的工矿机器，是平朔集团公司各井工矿进行井下巷道成形作业的核心设备，目前平朔公司共有在册掘进机设备40余台。其中，在进行硬岩掘进作业中，使用最多的是由三一重装生产的EBZ260H型掘进机。
井工设备维修中心在开展掘进机维修的工作中，发现三一EBZ260H机型设备经常出现油泵高温甚至烧坏，以及回油过滤器组件过热变形甚至烧坏、密封件烧坏出现漏油、液压油污染严重的故障现象。经过对该机型设备的理论图纸进行研究以及对实物进行拆解检查后发现，是由于冷却系统设计存在缺陷造成，此后根据发现的设计缺陷进行了改造优化，有效避免了上述故障情况的出现。
1 液压冷却系统原理
掘进机主要由行走机构、工作机构、装运机构和转载机构组成，随着行走机构向前推进，工作机构中的截割头不断破碎土层、岩石，并将碎岩土运走。掘进机的九大主要功能动作中，除截割头旋转切割动作为电机驱动外，其余如一运刮板拉动、铲板星轮转动、行走履带转动、截割部升降、左右摆动及伸缩、铲板部支撑等关键功能动作，均为液压系统驱动。
掘进机液压系统的工作原理中，首先由油泵电机驱动，将电能转化为机械能；之后经过液压油泵运行，将机械能转化为液压能；液压能通过相互连接的管路，输送到各个驱动马达、液压油缸等工作部件，再经过各个驱动部件的运行，将液压能转化为机械能实现功能动作完
在各个能量转化中以及工作部件的运行中，均有能量消耗转化为热能，如图1所示，这就造成了作为液压能传递流质的液压油温度提高甚至达到过热高温。
液压系统油温过高的危害是非常严重的，主要有如下几点：
①油温增高后，液压油的粘度降低，泄露增加，液压容积效率降低；
②油温增高后，导致油膜强度降低，润滑性能下降，摩擦力增加，以致系统发热，进而形成恶性循环；
③高温时油液加速氧化，性能变坏，油液寿命降低；
④高温时液压元件发热变形，使热膨胀系数不同的运动产生间隙变化，甚至出现“卡死”的现象。
由于液压系统不可避免升温的原理以及高温造成的严重危害，在各类型采用液压驱动设计的机械设备中，必须配备有冷却部件来实现对液压油的冷却。在掘进机设备中，采用了设置冷却器实现冷却功能的方法。
①单个冷却器安装；
②冷却器组件安装。
2 改造优化防范
针对上述三一EBZ260H掘进机出现油温过高、油泵烧坏、过滤器芯烧坏、液压油污染严重，造成密封件烧坏出现漏油等故障现象。我们对设备基础设计图纸进行了研究，如图2所示。
通过分析可知，该机型设计的回油路径为一部分先通过回油滤芯再进入散热器冷却（路径A），另一部分直接回到油泵配套的回油组件（路径B），两条路径均未实现有效的冷却。其中路径A里，液压油未经冷却先进入回油滤芯，造成回油滤芯接触到高温油液，由于滤芯属于石棉网材质，在高温情况下容易出现融化变形，造成回油滤孔封堵，使液压油无法正常回流至油箱，油量短缺造成油泵出现空转出现高温进而导致烧坏；在路径B中，油液未经冷却直接进入回油组件，而油泵直接从该部位吸油运行，进一步造成油泵温度过高。
通过上述分析可知，原有液压冷却系统设计不合理是造成上述故障情况的根本原因。针对这些分析结论，我们队该系统进行了如下的改造升级，如图3所示。
改造思路为：针对路径A的设计，调整为先经过冷却器再进入回油滤芯，实现先冷却后过滤的合理设计，从而杜绝了高温油液对回油滤芯的损坏；针对路径B，在油泵配套回油组件前，加装一套冷却器，降低回油液的温度，从而实现油泵工作温度的合理控制。
通过这一改造，大大降低了油泵、回油滤芯、各类密封件的非正常损坏，避免了油液的非正常污染减少液压油更换频率，提高了设备的运行效率，累计可节约成本费用约80万元。
3 冷却系统的测试优化改造
冷却系统是掘进机的一个重要设计功能，起到对掘进机电机、泵站等驱动部件的冷却功能，是我部日常进行掘进机维修工作的一个重要方面。所以在掘进机修复完成后，需对冷却系统进行专项的测试检查，确保冷却效果良好方能交付出厂。
在过去进行冷却测试中，冷却用水直接连接水管，排水进入下水管道，造成用水量较大，无法实现循环复用，存在一定浪费。在当前公司节能创效、降本增效的背景下，我部通过集体分析研究，探索出利用循环测试水箱进行冷却测试的方案。
通过自主设计、加工循环用水箱，加装配套水泵，设置专用进出水管路接头等，实现测试时的水循环。
通过采用循环水箱的设计来进行通水冷却测试，实现了冷却水的往复循环再利用，可以有效节约测试用水，降低维修所用的材料成本。每年预计可节约成本费用约5万元。
4 液压系统的日常维护
①液压油散热器。为了使液压油得到最佳的冷却效果，散热器必须保持清洁，每工作500 h要清洗一次；
②回油滤芯；
③吸油滤芯；
④空气滤清器；
⑤液压系统用油：造成液压系统故障的原因，其中70%是由于液压油管理不善，因此，如能充分的注意管理，则可减少液压系统内故障的发生。有关液压油的管理。
⑥液压油的更换。方法：拆下回油过滤器顶盖即可加油。
5 结 语
在掘进机新产品的开发中需要更多高质量的市场信息、市场研究、市场分析，倾听用户的的声音，寻求客户意见，获取正确的市场信息，是产品开发进行前必须的准备；必须对设计理念进行论证，对产品的定位进行有效的评价，在开发过程中实现创新；必须以高新技术的含量作为新产品市场竞争取胜关键的新产品开发理念。
参考文献：
[1] 许栋刚，李智华.G571DW型采煤机调高液压系统的改进[J].煤矿机械，2014，（1）.
[2] 谢俊芬，庞新宇.采煤机液压系统常见故障分析与处理[J].煤炭技术，2015，（6）.