采煤机乳化液调高系统气蚀现象分析

　　1 引言

　　采煤机的液压调高系统采用液压支架的乳化液后，调高成本减小，使采煤机的体积和制造成本都有大幅度的降低，具有良好的经济效益。但这也带来一些问题，其中一个重要的问题是液压系统的气蚀，液压系统的气蚀是造成液压失效的主要原因之一，气蚀现象是一个非常复杂的问题，它与液压介质以及系统参数变化和非线性等因素均有关系。由于新系统工作介质采用了乳化液，换向阀采用电磁换向球阀组，使系统气化压力增高，系统的换向频率增高，系统的气蚀现象发生的概率增加。事实上，与过去液压牵引采煤机液压调高系统相比，系统动作时冲击噪声明显增高，工作压力出现不稳定的现象，这些都是系统发生气蚀现象造成的。因此研究分析调高系统的气蚀现象，对采煤机调高系统性能进一步改进和提高具有非常重要的现实意义。

　　2 采煤机乳化液调高系统气蚀现象分析

　　气蚀是由气穴引起的，气穴是由介质中的气泡群组合形成的，气泡群来源于两个方面，一个是由于传动介质本身压力低于饱和蒸汽压力时的蒸发；另一个来源是介质本身溶有其他气体，在压力低时，其溶解度降低而产生的分离。因此，气泡的产生与系统局部压力变化有直接的关系。采煤机的调高系统工作时发生气蚀，一是与使用的乳化液的物性有关，二是与系统的组成有关，关于乳化液物性引起的气蚀发生，文献[2]已有论述。下面从系统组成来分析它产生气蚀的原因。

　　(1)“低头”现象是气蚀引起的。采煤机乳化液的调高系统如图1所示，系统中采用2个C型换向球阀组成调高换向阀组，在滚筒下调过程中有时出现“低头现象”，所谓“低头”是调高液压缸在下降时出现低频大幅振动现象，即滚筒下调时，来自泵的压力油同时打开液压缸两端的液控单向阀，给液压缸上腔供油，液压缸下腔回油，由于液控单向阀有时开口过大，使下腔回油过快失去背压，活塞在上腔压力及滚筒自重作用下迅速运动，致使上腔瞬时形成真空，系统压力下降，液控单向阀迅速关闭，等到泵的输出在上腔重新建立压力时，液控单向阀再次打开，这个过程循环出现，就形成“低头”现象。这就很容易在上腔产生气穴，引起气蚀现象发生。

　　图1 采煤机乳化液的调高系统原理图

　　(2)C型电磁换向球阀与过去采煤机上使用的电磁换向滑阀相比工作压力高(压力达31．5 MPa)，阀芯的行程时间短，仅为0．03—0．04 s；换向频率高，可达250次／min以上。这样高的工作压力和短的换向时间，在动作时很容易造成大的液压冲击，回路中出现大的压力波动，诱发气蚀现象的发生。再者，电磁阀通电动作时，球阀节流口两端的压力比过大，远远大于阀节流VI产生气蚀的临界值3．5。