掘进机液压系统运用环保设计理念

1掘进机液压系统绿色环保设计原则

绿色环保设计原则是在传统液压系统设计中通常依据的技术原则、成本原则和人机工程学原则的基础上而纳入的，将绿色环保设计原则置于液压系统设计优先考虑的位置，使液压系统更加高效、节能和环保。

（1）“零”污染与“零”噪声原则

要做到最大程度地控制掘进机液压系统工作介质的污染，首先要在零部件的原材料、生产加工，机器的组装中把好关，认真做好“井上”的每道工序，不要把“井上”的污染和噪声问题带到“井下”去。考虑好材料介质间的相容性，尽量将液压元部件和管路中的毛刺、杂质清理干净。尽量防范噪声污染，严格保证零部件制造和安装质量，产品结构设计科学合理的同时，也要考虑液压系统的优化，设置蓄能器（吸收振动和噪声），使用液压胶管、弹性联轴节、减振垫等。

（2）提效减耗原则

在保证掘进机液压系统输出功率要求的前提下，还要做到“高效”，尽量采用变量系统、效率高的液压元件，提高液压系统压力和各种能够提高效率、降低能量损耗的措施，使能量损耗降到最低，效率达到最高。

2掘进机液压系统绿色环保设计原则的应用

2.1掘进机液压系统工作介质污染的控制在掘进机液压系统设计过程中，应本着预防为主、治理为辅的原则，充分考虑污染源对液压系统的影响，从根本上控制污染。

（1）设计阶段除了要合理选择液压系统元件的参数和结构外，可采取以下措施控制污染物的影响：①在泵吸油口处设置粗过滤器，在变量泵的高压油口处和比例阀前后设置精过滤器，定期观看发讯器，及时更换滤芯（见图1）；②所有需要切削加工的零件，孔口必须有一定的倒角，以防密封件切坏，也便于装配；③所有元件在完成加工工序后和组装前都必须认真清洗，消除毛刺、油污、纤维等异物，并将所有外露接口用塑料盖和塑料袋盖好扎紧；④装配后选择与工作介质相容的冲洗介质清洗；⑤液压系统试用时，新油加入油箱前要静置沉淀，过滤后才能加入油箱中，必要时可设中间油箱，进行新油的沉淀和过滤，以确保油液的清洁。液压系统运行一段时间后，如发现工作介质变质，必须打开油箱底部的放油塞，将脏油放掉，补充新油。

（2）掘进机液压系统工作介质对外部环境的污染经常检查胶管、接头座、组合垫圈、油缸活塞杆等处是否有工作介质的“滴漏现象”，发现后及时处理或更换；应尽量采用高黏度的液压油，以减少泄漏；严格控制工作介质的温度；开发液压油的回收再利用技术。

2.2掘进机液压系统噪声的控制

2.2.1机械噪声

（1）在掘进机液压系统中，电动机、液压泵和齿轮箱等的转速都很高，如果它们的转动部件同轴度不高，就会产生周期性的不平衡力，引起转轴的弯曲振动。这种振动传到油箱和管路时，会因共振而发出很大的噪声，因此应对转子做动平衡试验。

（2）机械零件缺陷和装配不合格而引起的高频噪声。因而，必须严格保证制造和安装的质量，产品结构设计应科学合理。

（3）在掘进机的泵站中，泵站电机与变量泵间的联轴节采用弹性联轴节，既降低了噪声，又符合煤矿井下的防爆要求，同时，在泵站电机的底部加装减振垫，可以有效地吸收振动、降低噪声（见图2）。在泵站护板内侧加装用玻璃丝做的降噪片，可以有效地降低泵站所产生的噪声污染。

（4）掘进机工作时的振动会使操纵台内部的各种阀上的接头座松动，在操纵台架的底部加装减振垫，也可以有效地起到吸收振动、降低噪声的作用（见图3）。

2.2.2流体噪声

（1）在掘进机液压系统噪声中，流体噪声占相当大的比例，这种噪声是由于油液的流速、压力的突变，流量的周期性变化以及泵的困油、气穴等原因引起的。以液压泵为例，在液压泵的吸油和压油循环中，产生周期性的压力和流量变化，形成压力脉动，从而引起液压振动，并经出油口传播至整个液压系统，同时，液压回路的管路和阀类元件对液压脉动的反射作用，在回路中产生波动，与泵发生共振，产生噪声。

（2）当开式液压系统中混入了大约5%的空气后，在系统中的压力低于空气分离压时，工作介质中的气体就会迅速大量地分离出来，形成气泡，这些气泡遇到高压便被压破，产生较强的液压冲击和噪声。为防止空气混入，泵的吸油口应足够大，且应没入油箱液面以下一定深度，以防吸油后因液面下降而吸入空气，为减少液压冲击，可以延长阀门关闭时间，并在易产生液压冲击的部位附近设置蓄能器，以吸收压力波；另外，增大管径和使用软管，对减少和吸收振动都很有效。

2.3掘进机液压系统的节能设计

（1）设计掘进机液压系统时必须多途径地降低系统功率损失。液压系统的节能设计不但要保证系统的输出功率要求，还要尽可能经济、有效地利用能量，达到高效、可靠运行的目的。液压系统的功率损失会使系统总效率下降、油温升高、油液变质，导致液压系统发生故障。

（2）在液压元件的选用方面，应尽量选用效率高、能耗低的元件，如选用效率较高的变量泵，可根据负载的需要改变压力及流量，减少能量损耗，选用集成阀以减少管连接的压力损失等。采用各种现代液压技术也是提高液压系统效率、降低能量损耗的重要手段，如压力、流量补偿控制，负载敏感控制以及恒功率、恒压控制等。如，在掘进机的液压系统中采用带负载敏感控制、恒功率控制和压力切断控制的变量泵（见图4）加比例多路换向阀，发热量低，泄漏小，溢流损失小，效率可以提高近30%。

（3）在液压系统优化方面，可以提高系统的额定压力。这样就可以在流量不变的情况下，使液压系统的输出功率增大，从而提高系统的效率。

3结语

掘进机液压系统绿色环保设计原则的提出和应用，在减少泄漏、减振降噪、提效减耗方面收到了良好的效果。掘进机综合噪声由原来的100dB左右降到85dB以下。油脂消耗减少30%左右，油温下降15℃左右，使掘进机的截割进尺和整机效率大大提高。同时，对工人的身心健康也起到了积极保护的作用。