矿用卡车液压系统污染问题成因、后果及维修控制策略分析

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  摘 要:随着我国经济社会的不断发展,液压技术的应用在卡车方面较为广泛。由于露天煤矿的自然条件较差,矿用卡车在矿场中常年作业,其液压系统的维修和液压油的污染问题经常会被维修者和使用者忽视。导致液压系统因污染严重造成事故发生,零部件使用寿命大大减短,功能提前失效。为了提高矿用卡车的可靠性和利用率,需要对矿用卡车的液压系统进行科学、合理的维修,有效控制液压系统的污染问题。
  关键词:矿用卡车;液压系统;污染问题;原因;后果;维修控制;策略
  在我国大型矿山开发中,矿用卡车的应用是较为频繁的。随着我国科学技术的发展,将液压系统控制技术运用在矿用卡车中,极大提高了矿用卡车的工作效率。然而矿用卡车液压系统对于作业环境要求较为苛刻,在矿用卡车常年作业中经常会因为污染造成各种故障,为矿用卡车作业带来严重的影响。
  一、矿用卡车液压系统的组成部分及工作原理
  (一)矿用卡车液压系统的组成部分
  一个矿用卡车的液压系统是由动力原件、控制元件、执行元件、辅助元件和液压油五个部分组成的。其中液压系统对于污染的防护和处理市是较为重要的。为了保证矿用卡车液压系统的正常运转,需要采取针对性的措施,防止污染物侵入液压系统;将液压系统的油液进行过滤净化[1]。
  (二)矿用卡车液压系统的工作原理
  矿用卡车液压系统是通过提升转向、制动控制系统和一些其他系统(如,润滑、液压油冷却系统等)组成的。这些系统共用一个液压油箱,液压泵负责提供动力源,根据矿用卡车液压系统的需要,液压泵分别给制动、举升以及转向等供油。当矿用卡车启动时,柴油机与主力发电机进行耦合连接,同时进行运转。安装的主力发电机后面的传动轴通过万向连轴器驱动液压泵,迫使液压油通过过滤器进入液压泵,泵中的液压油经过高压过滤器后进入液压控制系统的元部件中,司机对矿用卡车进行操作时,会使液压系统中的液压元件运动,完成制动、转向等动作,液压油在液压系统中完成循环后经过过滤器再次回到液压油箱。矿用卡车启动后,液压系统会优先向转向、制动系统斤进行供油,当转向、制动系统的压力达到正常值,液压油将进入回油管路,回到液压油箱;当举升矿用卡车车厢时,液压油会全部进入举升油路,完成倾倒卸料的动作;降落矿用卡车车厢时,举升油路中的液压油通过回油管路、过滤器再次回到液压油箱中[2]。
  二、矿用卡车液压系统污染物的种类及来源
  (一)固态污染物
  固态污染物是一种较为常见的污染物,在矿用卡车液压系统中大多以颗粒状存在。主要来源于液压无件加工和装配过程中残留的金属铁屑、橡胶密封圈、管壁老化后的橡胶脱落物、焊渣、腐蚀剥落物、磨屑以及油液氧化、分解产生的沉淀物、从外界侵入的沙粒、尘埃等。
  (二) 液态污染物——水
  液态污染物主要来源于从卡车油孔吸入或通过油缸活塞杆密封等处,由于潮湿的空气凝聚形成的水珠和注油时带入的水。由于在液压油中水分含量较高,导致液压油孔乳化,严重削弱了润滑效果。同时进一步增加了有机酸对金属装置的腐蚀性,容易分解添加剂形成胶质物或沉淀物,导致液压油劣质化[3]。
  三、矿用卡车液压系统污染物的成因及后果分析
  (一)工作环境较差
  在进行运输作业时,由于矿产的工作环境较差,颗粒、粉尘污染较为严重后果,维修的场所也不够干净。矿用卡车维修拆装过程中,每一个环节都有可能导致液压系统被污染。例如,维修时将拆装下的管接头和管件等零部件随手乱放,装配过程中又不认真清洗;加油时不认真清洗油桶,导致油箱内掺杂赃物;换油或更换液压泵等液压元件时,不注意清洁油箱和管道等都会造成矿用卡车液压系统的污染、有严重的安全隐患。另外,矿用卡车的液压传动不同于机械传动,在高压场合工作时,由于液压元件的配合间隙原本就非常小(有的只有 0.001mm),导致油膜随着压力增大越来越薄,液压系统的抗污染的容忍力越差,一旦污染物进入液压系统,就会加速运动副磨损,发生系统内部动作粘滞或部件粘死的现象,堵住細小的控油管道。安全阀芯的落座是需要干净的环境,赃物的进入不能使安全阀芯落座,导致系统失去控制或内泄,降低矿用卡车液压元件的性能,缩短原件寿命[4]。
  (二)油液中污染的颗粒多
  自卸卡车转向系统使用的是压力补偿式柱塞泵,还有相应的举升泵和转向油缸等,但由于油液被颗粒污染,在液压元件运行过程中会导致配合面被划伤,增大泄漏量,严重会导致液压元件报废。
  (三)液压系统被水污染
  水污染会造成液压油强度降低,产生泡沫和乳化变质,加快有机酸对金属的腐蚀作用,分解添加剂,导致产生沉淀物和胶质物等污染物,加速液压油的劣化;水与油中的硫和氯会发生化学反应产生硫酸和盐酸,使矿用卡车的液压元件发生腐蚀磨损;低温条件时,水会结成微小的冰粒,堵塞流量放大阀和分油阀的间隙和孔口,发生机械事故[5]。
  (四)矿用卡车液压系统污染共性
  当矿用卡车液压系统受到污染时,会出现一个共性的问题,“油温高”。油温过高会降低液压油的粘度,增加矿用卡车液压元件与系统运行油泄漏量,快速消耗液压油中的添加剂。降低液压油品的自我防御能力,导致液压油的粘度不够,引起机械发生故障,严重影响着矿用卡车的工作效率。矿用卡车液压系统受到污染后,高温现象会导致矿用卡车出现一系列不良的因素:
  1.高温会使液压油的黏稠度降低
  液压油温过高会导致液压油的粘稠度降低,造成举升泵等液压元件和液压系统内液压油的泄露量加剧,降低了转向制动泵与举升泵的容积效率;液压油的粘稠度降低会让原本调节好的工作速度发生变化,增大油液经过节流小孔或隙缝式阀口的流量,影响矿用卡车的工作稳定性,降低工作精准度;液压油的粘稠度降低会将润滑油膜变薄,增加机械运动表面的磨损程度,容易发生故障[6]。   2.高温会使液压油的氧化速度加快
  液压油温过高会将加速液压油的氧化速度,导致油液发生变质,降低油液的使用周期。产生的沉淀物会堵塞缝隙和小孔,影响着液压系统的正常运行。
  (五)矿用卡车中的漏油概念
  根据正常情况下,机械液压系统中的工作流体在也液压管部和部件中流动。但实际情况中,由于压力差的影响,容器内部会有少量的液体从高压或低压的情况进入大气,被称为泄漏。一般情况下,在机械设备中不应流出的材料或流体流出造成的损坏,为泄漏。造成机械液压系统的泄漏原因较多,主要泄漏原因为清关控制和水利冲击、温度上升等。由于液压油在液压系统中占据非常重要的位置,及时液压系统的介质有时液压元件的润滑剂,因此当液压系统泄漏后,会造成一系列的危害:
  1.对机器性能的影响
  液压系统的泄漏会造成压力的损失,导致液压系统的工作速度降低,严重影响到机械性能,泄露也会使外部污垢侵入液压系统,造成矿用卡车液压系统的污染,影响设备的使用;
  2.施工对象的损失
  液压油的泄漏会造成环境污染,影响工程的整体质量,造成人力与时间的浪费;
  3.液压油损失
  矿用卡车使用的液压油较贵,价格与食用油相似,液压系统的泄漏会增加成本,浪费资源。
  4. 加热系统
  液压系统的泄漏伴随着加热系统和电力系统的运行,很容易造成高温引起火灾,严重威胁人们的生命安全和工程质量[7]。
  四、矿用卡车液压系统污染控制与维修措施
  矿用卡车的液压系统污最关键的是工作介质的污染,涉及到加油环节、维修与保养的环节、换油环节等过程。若想要有效的控制矿业卡车的液压系统污染问题,需要构建明确的制度,设置矿用卡车的维修档案,减少故障发生的概率。
  (一)合理选择适合的液压油
  根据矿场的工作环境和矿用卡车的实际系统设定情况,科学合理的选择液压油的种类。依据矿用卡车系统的工作壓力、分析工作环境的温度参数和液压元件运行的速度和实际负荷,选择液压油粘温性突出,润滑性、防腐性良好、化学性质稳定且杂质较少适合矿用卡车液压系统的油[8]。
  (二)加强液压油在添加过程中的污染控制
  在矿用卡车应用过程中,需要经常对液压油液面高度进行检查,如果发现液面高度较低,就及时进行加油,确保所加油液与原油液的类型一致。在油箱加油时,必须要对油液进行沉淀,设置专用滤网进行过滤,保证所使用的加油器具和加油过程的干净、清洁。加油过程中尽量避开尘土较多的时间段和环境。
  (三)加强换油过程中的污染控制
  在矿用卡车运行一段时间后会导致液压油的油性指标降低,因此,需要定期对矿用卡车的油液进行液压油指标化验,并且根据化验结果确定换油的时间。在进行换油工作时,先要确认原油完全放尽,对液压系统进行彻底的清洗,加入新液压油时要充分对新油进行沉淀和过滤(新油的污染问题往往被卡车操作人员、维修人员所忽视),并选择较为干净的换油环境[9]。
  1.液压系统清洗的意义
  在矿用卡车液体系统中,首要工作条件是清洁,字啊新设备运行之前或设备经过大修之后,液态系统的污染是不可避免的,进行管道安装过程中,都有可能将污染物带入系统中,及时新的油液也会含有一些污染。如果发现污染物必须将其尽快滤出,避免系统发生故障。系统清洗的目的就是最大限度地减少设备早期运行故障,提高油液的清洁度,保持油液的污染耐受程度,延长原件的使用寿命,保证液态系统的正常安全运行。为节省工作时间,和临时配管材料,可利用工作泵站本身的正式的电气保护和系统中循环冷却、内循环过滤功能使管道的系统冲洗效果更好更快。
  2.循环冲洗的步骤
  循环冲洗一般分为,控制阀架到油缸和油马达支管道的冲洗和液压泵站到控制阀架主管道的冲洗。按照管道冲洗的精冲要求又分为,中间管道的粗冲洗和所有管道的精冲洗。液压泵站到主管道的冲洗连接回路比较简单,只需要将主管道的尾端进行连接。清洗步骤可如以下几方面进行:
  (1)将管道密封严实
  未安装敏感元件之前,需要将管道以及对污染物不敏感的原件进行装配,并用跨接代替敏感元件,连接液压回路,并且冲液加压,按照规定冲洗,达到标准清洁度。
  (2)跳过敏感元件进行回路冲洗
  进行回路冲洗时,要尽可能的减少流动阻力,避免脏油经过冲洗过的干净管道,对于较复杂的系统,可以选择先从支管冲洗到主管的回路冲洗,隔开支路与主管道,再进行主管道的冲洗,冲洗回路的回油路上,安装滤油器或滤网。
  (3)冲洗以间歇运动为主
  在冲洗液压泵时,为了提高冲洗效果,应该以间歇冲洗为主,一般为10~30 min,在间歇时间内检测冲洗的效果。为了有利于管内壁的附着物脱落,可选择用木棒敲击管道,连续或间歇敲击。
  3.洗过程中还应该注意
  (1)在进行冲洗过程中油箱要封闭,减少空气中的颗粒或灰尘进入油箱;
  (2)在冲洗油箱时,应该使用带过滤器的加油小车,更好的过滤油桶中的污染物;
  (3)更换滤芯时暂停冲洗泵,避免将杂质带入油桶中;
  (4)定期对油桶进行排空和排污,确保液压系统能够及时排出污染物和气体;
  (5)在冲洗的前期,油中的水分蒸发,保证良好的循环冲洗压力和流量。
  (四)加强维修过程中污染控制
  在矿用卡车液压系统故障维修过程中,由于维修人员在进行维修时不注意管理周围的环境,引起液压系统污染,造成维修过程中出现新的故障。若要避免这一问题,首先要加强维修人员污染控制的意识,选择干净的维修场地,对拆卸的液压元件进行认真先清洗,然后使用压缩空气吹干,并注意用贴布袋或塑料堵塞各孔口,防止污染物的进入。安装连接完成后分次对系统内部进行清洗,投入使用。矿用卡车在进行大修或更换重要元件时(例如:电动轮、液压泵),每运行一个班次,应该更换一次高压滤芯。然后再连续运行三个班次再更换一次滤芯,保证矿用卡车液压系统有足够的清洁度和无污染[10]。   (五)液压油温过高的具体措施
  1.加强矿用卡车的保养工作
  在矿场运用的卡车中,需要定期对液压系统油脂进行保养,根据工作环境和其他因素对液态系统进行彻底清除,对高、低压滤芯进行定时更换。
  2.选择合适的零部件
  在选择部件时要选择耐高温、抗磨损、抗老化的密封件,其配件性能的使用需要符合相应的要求。
  3.增强设备的检查工作
  每日对矿用卡车进行点检工作,矿用卡车运行前对其部件进行详细的检查,是否有磨损或损坏的现象。对于有损的零部件进行及时的更换,避免阀类、缸类相关的部件磨损,减少液压系统的内泄。
  4.使用部件达到规范标准
  对制动转向蓄能器进行检测,保持转向蓄能器预充氮气压力和制动蓄能器预充氮气压达一定标准。
  5.提高设备检修质量
  设备在运行时间过长时,会导致设备老化程度严重,各类零部件的磨损程度较为严重,密封老化等现象。在日常维修的过程中,需要根据各个部件的使用情况和磨损程度,加强设备整体的检修质量,提高零部件的工作性能[11]。
  结束语:
  综上所述,矿用卡车液压系统的污染问题需要及时进行控制和处理,能够大大减少液压系统存在的故障,提高液压系统的工作效率和质量。本文简述了矿用卡车液压系统是由动力原件、控制元件、执行元件、辅助元件和液压油五部分组成;提出了矿用卡车液压系统污染物主要由固态污染物和液态污染物造成的;分析了矿用卡车液压系统污染物的成因及后果,主要是由工作环境差、液压油中污染物较多、液压系统被水污染等,描述了矿用卡车液压系统污染的共性“油温高”;提出矿用卡车液压系统污染控制与维修措施包括:选择合适的液压油、加强液压油在添加过程中的污染控制、换油过程中的污染控制和维修过程中污染控制以及提出液壓油温过高的具体措施,矿用卡车的保养工作、选择合适的零部件、增强设备的检查工作、标准使用部件、提高设备检修质量。加强落实日常对矿用卡车的管理与检修制度,保障矿用卡车液压系统运行的稳定性和可靠性。
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