電液控支架主控閥串液的原因分析與防治措施

趙有功，田建輝

（1．山西西山晉興能源有限公司，山西 太原 030053；2．營口福斯油品有限公司，遼寧 營口 115003）

·技術經驗·

電液控支架主控閥串液的原因分析與防治措施

趙有功1，田建輝2

（1．山西西山晉興能源有限公司，山西 太原 030053；2．營口福斯油品有限公司，遼寧 營口 115003）

近年來，越來越多的電液控液壓支架廣泛應用于煤礦采煤工作面，電液控液壓支架具有高產、高效、安全的特點。主控閥是電液控支架中重要的液壓控制元件，在使用過程中容易出現串液問題。本文通過對閥芯的結構、工作原理和受力特點進行研究，分析了電液控支架主控閥產生串液的原因，并提出了避免產生主控閥串液的措施。

電液控支架；主控閥串液；原因分析；防治措施

1 綜采工作面支架串液情況

近年來，煤礦綜采工作面的液壓支架采用電液控的操作方式已成為一種趨勢［1］，電液控操作方式可以實現遠方控制，進而實現無人操作，所以，也是實現工作面無人值守的必經途徑［2］。但在實際操作過程中，電液控支架經常會出現因串液而造成支架動作緩慢等問題。經過對多組閥組的剖析檢查，發現電液控支架串液絕大部分是因主控閥閥芯密封磨損而致。

2 主控閥的工作原理

2．1 主控閥的工作和非工作狀態

主控閥結構示意圖見圖1。

圖1 主控閥結構示意圖

在主控閥非工作狀態時，主控閥工作口A與回液R相連通。此時主控閥頂桿受彈簧力和高壓液壓力作用，與主控閥密封緊緊貼在一起。主控閥在工作時，高壓液從控制口K進入，先推動浮動活塞向右運動，關閉回液口R。然后，高壓液推動頂桿向右運動，主控閥密封與頂桿錐面分離，這時工作口A與高壓液進口P導通。支架動作時，主控閥的工作狀態反復切換，多次切換必然影響閥芯的使用壽命。

2．2 主控閥密封和頂桿錐面的受力和運動狀況

控制口K高壓液關閉，主控閥由工作狀態進入非工作狀態，頂桿在高壓進液壓力和彈簧壓力的作用下與主控閥密封接觸，切斷高壓液和工作口的通路。頂桿錐面與主控閥密封的接觸過程可分為三個階段：

1）初接觸階段：此時兩接觸面剛剛接觸，沒有相互間作用力產生。

2）彈性變形階段：兩接觸面進一步接觸，產生相互作用力，頂桿錐面與主控閥密封產生彈性變形。由于密封材料與鋼材料的彈性模量不同，兩接觸面產生的變形不相同，兩接觸面會產生相對位移，在接觸面產生摩擦和磨損。此時，要求支架使用的乳化液要有良好的潤滑性能。

3）平衡階段：此時主控閥密封和頂桿錐面產生彈性變形，其彈力與高壓進液壓力及彈簧壓力相平衡［3］。

3 密封磨損造成串液的原因分析

3．1 磨損內因

主控閥密封產生磨損，主要發生在彈性變形階段。此時的摩擦學特點是：

1）兩接觸表面從靜止到運動，此時的靜摩擦系數要遠遠大于動摩擦系數，因而易產生磨損。

2）兩接觸面的接觸壓力大，接觸面的壓力產生于高壓液體與低壓回液的壓力差。

3．2 磨損外因

乳化液作為煤機產品液壓傳動的工作介質，尤其是作為煤礦采煤工作面液壓支架和液壓支柱的工作介質在煤礦井下得到了廣泛的應用，因此，乳化液的質量問題及不合理使用是造成支架串液的一個重要原因。

為了摸清不同潤滑劑對密封接觸面磨損情況的影響，通過四球實驗，研究不同產品的潤滑性能。選用性能一般的乳化液和福斯乳化液做了潤滑性能對比實驗。同等試驗條件下（1 452 r/min、室溫、147 N、30 min），看鋼球的磨斑直徑。起磨斑直徑越小，乳化液的潤滑性能越好。福斯乳化液在4%的濃度下，鋼球的磨痕直徑0．495 mm，一般的乳化液在4%濃度下，鋼球的磨痕直徑0．712 mm。磨痕直徑越大，液體的潤滑性越差。得出結論：國際上較好質量的乳化液的潤滑性能優于一般的乳化液。具體成因是：

1）乳化液產品質量低下，乳化液的潤滑性能差，導致密封接觸面的磨損。

2）乳化液濃度低，潤滑性不足，導致密封接觸面磨損。

3）乳化液不清潔，乳化液中的雜質會影響乳化液的潤滑性。雜質附著在密封表面上，會加劇密封接觸面的磨損［4］。

4）乳化液潤滑性能差也會導致浮動活塞密封圈和頂桿密封圈的磨損，形成串液。主控閥密封磨損后，通過磨損處高壓進液向低壓回液部位高速流動，根據流體力學理論，高壓液經過縫隙時會產生壓降。由于液體壓降，液體壓力小于空氣分離壓時，會產生氣泡，形成空穴現象，加劇密封磨損，導致串液更嚴重［5］。

4 電液控支架主控閥串液的防治措施

由上可見，防止和控制主控閥磨損是防止電液控支架串液的主要方法。具體防治措施是：

1）對比不同的乳化液產品，尋找質量好、潤滑性能好的產品。

2）合理配比乳化液濃度，并經常檢查乳化液濃度，保證乳化液有良好的潤滑性能。

3）保證配比乳化液的清水無雜質，過濾器是保證乳化液清潔的重要部件，在支架安裝和支架使用過程中經常檢查、清洗和更換進水過濾器、高壓進回液過濾器、高壓過濾站的進回過濾器等，保證乳化液的清潔。

［1］張銀亮，趙 軍．國產大采高液壓支架的研究現狀與發展趨勢［J］．煤礦開采，2008（6）：6-8．

［2］田學玲，霍廣智．電液控支架在綜采工作面的應用［J］．河北能源職業技術學院學報，2003（1）：66-67．

［3］廖瑤瑤，廉自生．液壓支架用電液主控閥的動態分析［J］．礦山機械，2012（6）：122-125．

［4］李亞軍，佟國峰．液壓支架乳化液的性能試驗及其選擇和維護方案［J］．煤炭技術，2012（3）：107-109．

［5］黃艷杰，馬 巖．液壓支架電液控系統的使用與維護［J］．煤礦機電，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

趙有功（1965—），男，山西太原人，1984年畢業于大同煤校，工程師，主要從事礦井生產技術及管理工作（E-mail）13593403339＠139．com