电液控支架主控阀串液的原因分析与防治措施

赵有功，田建辉

（1．山西西山晋兴能源有限公司，山西 太原 030053；2．营口福斯油品有限公司，辽宁 营口 115003）

·技术经验·

电液控支架主控阀串液的原因分析与防治措施

赵有功1，田建辉2

（1．山西西山晋兴能源有限公司，山西 太原 030053；2．营口福斯油品有限公司，辽宁 营口 115003）

近年来，越来越多的电液控液压支架广泛应用于煤矿采煤工作面，电液控液压支架具有高产、高效、安全的特点。主控阀是电液控支架中重要的液压控制元件，在使用过程中容易出现串液问题。本文通过对阀芯的结构、工作原理和受力特点进行研究，分析了电液控支架主控阀产生串液的原因，并提出了避免产生主控阀串液的措施。

电液控支架；主控阀串液；原因分析；防治措施

1 综采工作面支架串液情况

近年来，煤矿综采工作面的液压支架采用电液控的操作方式已成为一种趋势［1］，电液控操作方式可以实现远方控制，进而实现无人操作，所以，也是实现工作面无人值守的必经途径［2］。但在实际操作过程中，电液控支架经常会出现因串液而造成支架动作缓慢等问题。经过对多组阀组的剖析检查，发现电液控支架串液绝大部分是因主控阀阀芯密封磨损而致。

2 主控阀的工作原理

2．1 主控阀的工作和非工作状态

主控阀结构示意图见图1。

图1 主控阀结构示意图

在主控阀非工作状态时，主控阀工作口A与回液R相连通。此时主控阀顶杆受弹簧力和高压液压力作用，与主控阀密封紧紧贴在一起。主控阀在工作时，高压液从控制口K进入，先推动浮动活塞向右运动，关闭回液口R。然后，高压液推动顶杆向右运动，主控阀密封与顶杆锥面分离，这时工作口A与高压液进口P导通。支架动作时，主控阀的工作状态反复切换，多次切换必然影响阀芯的使用寿命。

2．2 主控阀密封和顶杆锥面的受力和运动状况

控制口K高压液关闭，主控阀由工作状态进入非工作状态，顶杆在高压进液压力和弹簧压力的作用下与主控阀密封接触，切断高压液和工作口的通路。顶杆锥面与主控阀密封的接触过程可分为三个阶段：

1）初接触阶段：此时两接触面刚刚接触，没有相互间作用力产生。

2）弹性变形阶段：两接触面进一步接触，产生相互作用力，顶杆锥面与主控阀密封产生弹性变形。由于密封材料与钢材料的弹性模量不同，两接触面产生的变形不相同，两接触面会产生相对位移，在接触面产生摩擦和磨损。此时，要求支架使用的乳化液要有良好的润滑性能。

3）平衡阶段：此时主控阀密封和顶杆锥面产生弹性变形，其弹力与高压进液压力及弹簧压力相平衡［3］。

3 密封磨损造成串液的原因分析

3．1 磨损内因

主控阀密封产生磨损，主要发生在弹性变形阶段。此时的摩擦学特点是：

1）两接触表面从静止到运动，此时的静摩擦系数要远远大于动摩擦系数，因而易产生磨损。

2）两接触面的接触压力大，接触面的压力产生于高压液体与低压回液的压力差。

3．2 磨损外因

乳化液作为煤机产品液压传动的工作介质，尤其是作为煤矿采煤工作面液压支架和液压支柱的工作介质在煤矿井下得到了广泛的应用，因此，乳化液的质量问题及不合理使用是造成支架串液的一个重要原因。

为了摸清不同润滑剂对密封接触面磨损情况的影响，通过四球实验，研究不同产品的润滑性能。选用性能一般的乳化液和福斯乳化液做了润滑性能对比实验。同等试验条件下（1 452 r/min、室温、147 N、30 min），看钢球的磨斑直径。起磨斑直径越小，乳化液的润滑性能越好。福斯乳化液在4%的浓度下，钢球的磨痕直径0．495 mm，一般的乳化液在4%浓度下，钢球的磨痕直径0．712 mm。磨痕直径越大，液体的润滑性越差。得出结论：国际上较好质量的乳化液的润滑性能优于一般的乳化液。具体成因是：

1）乳化液产品质量低下，乳化液的润滑性能差，导致密封接触面的磨损。

2）乳化液浓度低，润滑性不足，导致密封接触面磨损。

3）乳化液不清洁，乳化液中的杂质会影响乳化液的润滑性。杂质附着在密封表面上，会加剧密封接触面的磨损［4］。

4）乳化液润滑性能差也会导致浮动活塞密封圈和顶杆密封圈的磨损，形成串液。主控阀密封磨损后，通过磨损处高压进液向低压回液部位高速流动，根据流体力学理论，高压液经过缝隙时会产生压降。由于液体压降，液体压力小于空气分离压时，会产生气泡，形成空穴现象，加剧密封磨损，导致串液更严重［5］。

4 电液控支架主控阀串液的防治措施

由上可见，防止和控制主控阀磨损是防止电液控支架串液的主要方法。具体防治措施是：

1）对比不同的乳化液产品，寻找质量好、润滑性能好的产品。

2）合理配比乳化液浓度，并经常检查乳化液浓度，保证乳化液有良好的润滑性能。

3）保证配比乳化液的清水无杂质，过滤器是保证乳化液清洁的重要部件，在支架安装和支架使用过程中经常检查、清洗和更换进水过滤器、高压进回液过滤器、高压过滤站的进回过滤器等，保证乳化液的清洁。

［1］张银亮，赵 军．国产大采高液压支架的研究现状与发展趋势［J］．煤矿开采，2008（6）：6-8．

［2］田学玲，霍广智．电液控支架在综采工作面的应用［J］．河北能源职业技术学院学报，2003（1）：66-67．

［3］廖瑶瑶，廉自生．液压支架用电液主控阀的动态分析［J］．矿山机械，2012（6）：122-125．

［4］李亚军，佟国峰．液压支架乳化液的性能试验及其选择和维护方案［J］．煤炭技术，2012（3）：107-109．

［5］黄艳杰，马 岩．液压支架电液控系统的使用与维护［J］．煤矿机电，2011（1）：102-103．

Cause Analysis and Prevention and Control Measures on Liquid Breakover of Main Control Valve of Electro-hydraulic Powered Support

Zhao You-gong，Tian Jian-hui

In recent years，more and more electric and hydraulic powered supports are widely used in coalface．Electric and hydraulic powered support has the characteristics of high yield，high efficiency and safe．The main control valve is an important hydraulic control components of electric and hydraulic powered support，exists liquid breakover problems in the process of using．This paper through the study of valve core structure，working principle and mechanical characteristics，analyses the reason of main control valve liquid breakover of electric and hydraulic powered supports and puts forward the measures of avoiding main control valve liquid breakover．

Electric and hydraulic powered supports；Main control valve liquid breakover；Cause analysis；Prevention and control measures

TD355+．47

B

1672-0652（2013）07-0021-02

2013-04-30

赵有功（1965—），男，山西太原人，1984年毕业于大同煤校，工程师，主要从事矿井生产技术及管理工作（E-mail）13593403339＠139．com