（神华神东煤炭集团公司 设备管理中心 719315）
摘要：本总结了锚杆钻机液压系统常见的故障，例如系统工作压力异常、液压泵站噪声大、液压油温过高、摆线马达密封漏油等，分析了故障原因并提出改进方案，以降低钻机的故障率、提高其可靠性。
关键词：锚杆钻机 液压系统 可靠性 措施
引言
目前，锚杆钻机主要用于公路、铁路的隧道修建，水利基础工程建设、煤矿巷道支护建设及危岩体锚固工程，还应用于城市建筑地基深基坑支护、建筑工程孔、爆破孔和隧道工程管棚建设的支护。随着国民经济建设，对于锚杆钻机的需求也越来越大，对液压系统的要求也越来越高。锚杆支护是近年来发展较快的一种井巷支护方法，通过锚入围岩内的锚杆，改善围岩本身的力学状态，使支护体与围岩本身形成一个统一的能够承受载荷的结构体，从而提高岩体自身的强度，阻止或延缓围岩的变形发展，有效地保持围岩的完整性和巷道断面形状。锚杆钻机是锚杆支护施工中的关键施工设备。按传动方式来分，锚杆钻机分为气动锚杆机和液压锚杆机。
液压锚杆钻机具有安全防爆，结构合理、操作方便、功率大、效率高、使用寿命长、省力等优点，故障率极低，且操作方便，可在各种岩石硬度的巷道内实现高速高质量的钻进工作，在有压缩空气的巷道内使用可以节能增效，在没有敷设压风管路的巷道内是用户的必备设备，在综掘巷道内可与综掘机配套使用，其在神东矿区得到广泛的应用。液压锚杆钻机由主机、操纵机构和泵站组成，为全液压驱动方式，各部分由高压胶管连接，液压系统中的支掌缸完成主机在巷道中的支撑定位，液压马达完成钎杆的旋转运动，推进缸使液压马达同钎杆一同旋进。
1 液压系统的主要故障
1.1简易故障诊断法
1）询 问 设 备 操 作 者，了 解 设 备 运 行 状 况。其 中 包 括：液 压 系 统 工 作 是 否正常；液压泵有无异常现象；液压油检测清洁度的时间及结果；滤芯清洗和更换情况；发生故障前是否对液压元件进行了调节；是否更换过密封元件；故障前后液压系统出现过哪些不正常现象；过去该系统出现过什么故障，是如何排除的等，逐一进行了解。2）看液压系统压力、速度、油液、泄漏、振动等是否存在问题。3）听液压系统声：冲击声；泵的噪声及异常声；判断液压系统工作是否正常。4）摸温升、振动、爬行及联接处的松紧程度判定运动部件工作状态是否正常。
1.2液压系统原理图分析法根据液压系统原理图分析液压传动系统出现的故障，找出故障产生的部位及原因，并提出排除故障的方法。结合动作循环表对照分析、判断故障就很容易了。
1.3其它分析法液压系统发生故障时根据液压系统原理进行逻辑分析或采用因果分析等方法逐一排除，最后找出发生故障的部位，这就是用逻辑分析的方法查找出故障。为了便于应用，故障诊断专家设计了逻辑流程图或其它图表对故障进行逻辑判断，为故障诊断提供了方便。
根据现场使用情况调查和实际大修经验，发现锚杆钻机的液压系统经常出现以下故障：
(1)液压系统工作压力异常。压力过高，不能调下；压力过低不能调上；压力波动不稳定。
(2)钻孔开眼时主机挪位；操作多路换向阀钻孔时推动机构不动或速度太慢；支撑缸、推进缸出现爬行；钻孔时卡钎。
(3)旋转供水机构运转不正常，推进机构后退时主轴窜动。
(4)压力没有超载而电机发热严重而且出现跳闸停转。
(5)液压泵站噪音大，液压油温度过高，液压冲击大，油箱中油液呈沸腾状。
(6)摆线马达输出轴脆断。
(7)摆线马达密封漏油，导致钻进速度太慢、无力。
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造成上述故障出现的原因大致可以归结为以下几点：
(1)液压油中各种颗粒污染物含量超标，造成阻尼孔堵塞、阀芯卡死、液压元件磨损严重、密封失效；
(2)各种压力阀和流量阀调节失灵或调节不当；
(3)零部件装配质量不高，造成漏装、反装、过紧或过松、偏心、润滑不良等；
(4)电气线路链接不正确；
(5)过滤器堵塞或油箱液面过低，油中混有空气；
(6)液压元件的制造质量没有达到标准要求；
(7)对设备的操作使用和维护措施不当。
2降低液压系统故障率的措施
2.1 防治油液污染
由于液压油在液压系统中的特殊地位，而且通常80%左右的液压系统故障与油液的污染和变质有关。锚杆钻机液压系统工作在井下特定的工作环境中，潮湿、振动、岩尘、煤尘、水分等均在不同程度上对它造成了危害；此外，液压件磨损产生的硬度较高的颗粒物以及残留其中的型砂等污染物，造成运动副的磨损、柱塞和缸体的拉伤、阀类的卡死、滤油器堵塞、泵吸空等故障。为了有效防治油液污染，在购置选型和使用时都要注意。
(1) 购置选型时对污染控制装置比较
购置钻机选型时，除进行性价比较外，还应考虑设备的液压系统控制污染装置的配置：a)液压系统设计时是否正确地选择和布置污染控制装置，以实现液压油清洁度。如油箱上的空气过滤器能否达到井下使用要求；元件有效隔离，以便在泵、马达或其它主要元件失效时能保护下游元件。b)生产厂家提供设定的液压油目标清洁度等级。如液压元件关键间隙和加工公差、外购件液压油清洁度等级，以及在不同工况下液压油清洁度等级。c)调研生产厂家防污措施。考察锚杆钻机加工工艺、组装环境和组装过程及其检测手段。d)严把验收关，制订有关标准逐项检验，提供易损件及其所在位置。
(2) 注意使用中的污染控制
a)保证新油加注时的过滤精度，确保油液清洁，并按油箱规定油面加注。b)正确使用锚杆钻机。操作人员严格遵守操作规程，防止乱拆乱放，发现液压故障要及时停机处理。c)保持系统正常油温，泵站液位观察器、各级过滤器等装置要逐期检查，及时清洁和更换过滤器。d)定期进行液压油污染测定。液压油检测可分为油质分析和油中微粒分析。前者可用便携式油液分析箱分析油液粘度、水分、闪点及酸碱等理化性能。后者可用微粒计数法、光谱分析法、铁谱分析法分析微粒成分、数量、尺寸等设备内部磨损方面信息。
(3)锚杆钻机维修时的污染控制
a)锚杆钻机应在井上大修维修过程中应保持周围环境清洁。液压元件按照工艺规程认真清洗，再用堵盖或塑料薄膜包扎待装；b)各种密封件在安装时应防止密封圈被刮伤或剪坏。如转钎机构转动密封圈损坏后，会造成冷却水进人液压系统；c)锚杆钻机大修后清洗整个液压系统，更换全部液压油。液压元件或整机试验时使用与主机液压系统一致的液压油，精度等级至少高一级；d)对设计不合理的结构应加以改造，有利于液压系统的污染控制。
2.2提高液压件的制造、装配质量
液压件的设计结构和加工质量对液压锚杆钻机的可靠性有很大影响。各种控制阀的灵敏度和工作平稳性对液压系统的主要参数、压力和流量有直接关系。阀芯与阀体的间隙、表面粗糙度及形位公差又影响到阀体本身的泄漏和使用寿命。如BM-CS100摆线马达的漏油问题,造成切割速度慢及无力等。我们针对这一问题进行了多次讨论研究发现,摆线马达与切割机构之间只有轴向密封而无两元件间的断面密封,当油压达到一定压力时,轴向密封承受不住此时的压力而产生泄漏。端面又无密封,油只有通过切割部分的结合面漏出。针对这一问题我们采取在两部件之间增加端面密封的办法,这样油压增加,端面密封又起到了二次密封作用,以致油不会再从结合面泄漏到切割机构中,也就不会再漏到外面与水混合了,改进后钻机的压力、钻进速度都提高了很多。
2.3完善对钻机的性能测试手段
性能测试对检验和鉴定产品的性能、分析产品设计的合理性、可靠性、合理选择结构参数以及探索新结构等，都是必不可少的。根据我们了解的情况，目前，性能测试方法和手段有待完善，主要包括：扭转力矩的测试和转速的测定，可以在样机出厂前，在专门的模拟加载试验装置上对马达的转矩和转速进行一定时间的测试，这可以达到两个目的：一是验证钻机的性能参数是否达到设计要求，二是可以把一些阀调节在合适的位置以免使用者误调。
2.4 加强工况监测、管理和维护
对钻机在使用过程中的油液污染度、压力、油温、振动和噪声、液压冲击等进行：问（向操作人员询问系统故障机器的详细情况）；看（通过观察了解液压系统的工作状况）；试（操作一下机器液压系统的执行元件，从其工作情况判定故障的部位和原因）、摸（通过灵敏的手指触觉，检查液压系统的管理或者原件是否发生震动、冲击和有野温升异常等故障）；听（用耳朵检查液压系统是否有一样响声）等简易鉴别，并进行定期检查、维护保养、更换易损件。液压油的保存、加注、更换环节要注意避免油液劣化和污染物侵入，特别应注意新油加注时要过滤，避免直接加入油箱。维修过程中，液压件的清洗及存放环境要保持一定清洁度。另外，应加强设备操作、维修保养技能的培训。此外，不要随意拆卸钻机阀块，以免造成泄漏及液压油污染。一般情况下严禁在井下工作面修理阀、液压马达等液压元件。2．注意钻头连接是否牢靠，如有松动，应立即调整。注意截止阀连接是否错位，以免损害油口。
2.5 提高液压元件的设计加工质量
液压系统的可靠度取决于元件与元件的连接方式,在保证系统性能要求的前提下,尽量减少串联元件的数量,完善保护措施,设计时注意多个液压元件动作之间的安全闭锁,转动与升降2个动作之间应闭锁,防止切割转动已停止,升降油缸还在升起工作,以致发生意外事故。钻机工作时回转机构一定要供水,以防密封件干磨损坏。
3 结束语
锚杆钻机在井下使用时出现液压系统故障是不可避免的，在分析故障原因并排除故障之后，还要通过防治油液污染、提高液压件的制造和装配质量、完善对钻机的性能测试手段以及加强工况监测管理的措施来提高整个系统的可靠性、降低其故障率，从而提高锚杆钻机的使用效率。
参考文献
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[4] 翟向国，雷静.矿井机电设备故障诊断[J].煤矿机械，2001(11)：73
论文作者:闫帅
论文发表刊物:《电力设备》2015年第9期供稿
论文发表时间:2016/4/20
标签：钻机论文; 液压油论文; 液压系统论文; 液压论文; 故障论文; 锚杆论文; 元件论文; 《电力设备》2015年第9期供稿论文;