張 潔

(陜西陜煤黃陵礦業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司機(jī)電公司，陜西 延安 727307)

0 引言

隨著礦井綜采設(shè)備智能化的普及推廣，電液控系統(tǒng)作為智能化設(shè)備的控制核心，其設(shè)計(jì)精密、技術(shù)含量高、維修難度大[1]。特別是液壓支架電液控系統(tǒng)，一套電液控系統(tǒng)中各類閥組、電氣裝置數(shù)量多，礦井一般采取全套系統(tǒng)由生產(chǎn)廠家進(jìn)行維修，設(shè)備維修周期長、維修費(fèi)用高，而電液閥組件中的電磁先導(dǎo)閥作為控制支架各千斤頂動作的核心，在使用一個(gè)工作面或更長時(shí)間后先導(dǎo)閥中的兩個(gè)閥芯耦件會有銹蝕、毛刺或沉淀物，導(dǎo)致電液閥主閥不動作或動作緩慢[2]。使用方和生產(chǎn)方對密封面磨損的耦件全部進(jìn)行報(bào)廢處理[3]，使用成本極高。一個(gè)工作面按165臺液壓支架計(jì)算，全部更換大約需要材料費(fèi)45萬元，檢修成本高。結(jié)合黃陵礦業(yè)一號煤礦1003工作面實(shí)際檢修情況，研究并應(yīng)用了一種先導(dǎo)閥閥芯耦件檢測維修裝置和電液控電氣檢修平臺，解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在的先導(dǎo)閥閥芯耦件檢測難、使用成本高的問題，操作方便，有效提高了先導(dǎo)閥閥芯耦件的使用率，降低了維修成本。

1 電磁先導(dǎo)閥結(jié)構(gòu)原理

在液壓支架電液控制系統(tǒng)中，電磁先導(dǎo)閥是關(guān)鍵的元件之一，它由本安型電磁鐵作為電機(jī)械轉(zhuǎn)換元件，驅(qū)動先導(dǎo)閥工作。其功能是將電控系統(tǒng)發(fā)出的電信號有效地轉(zhuǎn)換為液壓信號，以控制主閥動作。

電液控制閥先導(dǎo)閥的結(jié)構(gòu)圖，如圖1所示。圖中P為進(jìn)油口，向先導(dǎo)閥提供恒定的壓力，O為回油口，與油箱相連；T與主閥的液控端口相連；控制主閥的開啟和關(guān)閉；F為經(jīng)杠桿放大后的電磁推力。先導(dǎo)閥在不工作時(shí)，球閥1在彈簧力和下端液壓力共同作用下處于關(guān)閉狀態(tài)，球閥2常開；當(dāng)電磁鐵得電時(shí)產(chǎn)生電磁推力F，經(jīng)由頂桿6推動小球2向下運(yùn)動，關(guān)閉球閥2，同時(shí)，頂針5把球閥1頂開，高壓油進(jìn)入A腔，然后經(jīng)由球閥1流入B腔，通過液壓對主閥進(jìn)行控制打開主閥；當(dāng)電磁力F撤去時(shí)，球閥2在液壓力的推動下重新打開，從而使T口壓力P降低，球閥1在彈簧力和壓差的作用下向下運(yùn)動，關(guān)閉球閥1，同時(shí)關(guān)閉主閥。

1、2-球閥；3-彈簧；4-活塞；5-頂針；6-頂桿；P-進(jìn)油口；O-回油口；T-與主閥的液控端口相連；F-經(jīng)杠桿放大后的電磁推力；A、B-閥體圖1 電磁先導(dǎo)閥的結(jié)構(gòu)圖

導(dǎo)閥中有兩個(gè)閥芯耦件，如圖2所示。先導(dǎo)閥閥芯耦件(以下簡稱閥芯耦件)的兩端設(shè)置有球閥1，通過兩個(gè)磁球的相對運(yùn)動使一端打開一端閉合，在使用一個(gè)工作面或更長時(shí)間后與磁球接觸的表面會有銹蝕、毛刺、或沉淀物，會影響磁球與工件的完全接觸，肉眼一般無法看到，從而引起漏液或串液現(xiàn)象，使電液控?zé)o法正常保壓，由于其體積小，密封結(jié)合面寬度僅有1.5 mm，很難檢測其表面是否出現(xiàn)點(diǎn)狀銹蝕、磨損等現(xiàn)象，使用者對密封面磨損的耦件全部進(jìn)行報(bào)廢處理，使用成本高。

1-球閥；2-頂針圖2 先導(dǎo)閥閥芯耦件的結(jié)構(gòu)圖

2 設(shè)計(jì)方案

2.1 閥芯耦件檢測維修裝置設(shè)計(jì)方案

閥芯耦件檢測維修裝置，如圖3所示，主要由框架1，框架上設(shè)置有檢修工裝2，檢修工裝上方設(shè)置有照明放大裝置3，照明放大裝置用于對放置在檢修工裝上的先導(dǎo)閥耦件進(jìn)行放大和照明，檢修工裝包括底座，底座上相對設(shè)置有活塞桿和固定桿，活塞桿和固定桿的相對端上均固定設(shè)置有磁球，活塞桿和固定桿之間的距離能夠調(diào)節(jié)。檢修工裝俯視圖，如圖4所示。

1-框架；2-檢修工裝；3-照明放大裝置圖3 閥芯耦件檢測維修裝置

由圖3知，底座為U形槽結(jié)構(gòu)，包括底板和設(shè)置在底板兩端的第1側(cè)板和第2側(cè)板，第1側(cè)板上固定設(shè)置有固定桿，第2側(cè)板上設(shè)置有活塞桿，活塞桿為臺階軸結(jié)構(gòu)，活塞桿一端穿過第2側(cè)板與第一手柄鉸接，活塞桿上設(shè)置有凸臺，活塞桿位于凸臺和第2側(cè)板之間的部分設(shè)置有彈性元件。

4-底座；5-活塞桿；6-固定桿；7-彈簧；8-磁球；9-手柄；10-定位桿圖4 檢修工裝俯視圖

2.2 電液控主閥調(diào)試裝置設(shè)計(jì)

電液控主閥由電磁先導(dǎo)閥與整體液控?fù)Q向閥組成，是電控系統(tǒng)的執(zhí)行元件，因沒有專門的檢測裝置，維修好的電液控主閥只能進(jìn)行簡單的保壓試驗(yàn)，無法進(jìn)行先導(dǎo)閥與閥芯檢測，對存在竄液故障的主閥只能將閥體上的先導(dǎo)閥與閥芯全部拆除后進(jìn)行維修，費(fèi)時(shí)費(fèi)力。以一件16功能17出口的電液控主閥為例，其配有17個(gè)換向閥芯與8個(gè)電磁先導(dǎo)閥，因整體液控?fù)Q向閥為多通閥傳統(tǒng)調(diào)試方法采用單一的保壓試驗(yàn)時(shí)如出現(xiàn)竄液、漏液，無法判斷具體故障閥件，給閥組維修帶來極大影響。設(shè)計(jì)制作的電液控主閥調(diào)試裝置，實(shí)現(xiàn)了電液控主閥的通電調(diào)試，可進(jìn)行多個(gè)先導(dǎo)閥“零”位、工作位的轉(zhuǎn)化，方便檢測故障點(diǎn)，同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了電液控主閥的整體調(diào)試。

電液控主閥調(diào)試裝置，如圖5所示。該裝置由機(jī)身、液壓系統(tǒng)、先導(dǎo)閥控制器3部分組成，機(jī)身上部為試驗(yàn)臺，試驗(yàn)臺的一側(cè)設(shè)有防護(hù)罩，防止高壓液噴濺。液壓系統(tǒng)包括有穩(wěn)壓油缸、單向鎖、壓力表、溢流閥、過濾器、操縱閥等組成，該裝置液壓源采用外置泵站提供，高壓液首先進(jìn)入穩(wěn)壓油缸，在通過穩(wěn)壓油缸進(jìn)入被調(diào)試電液控主閥，起到蓄能器與穩(wěn)定系統(tǒng)壓力的作用。先導(dǎo)閥控制器采用12V電源對先導(dǎo)閥進(jìn)行供電，并有鈕子開關(guān)進(jìn)行控制，通電后通過控制先導(dǎo)閥的“零”位或工作位部檢查對應(yīng)閥芯與先導(dǎo)閥是否正常。

圖5 電液控主閥調(diào)試裝置

3 使用特點(diǎn)及應(yīng)用

3.1 使用特點(diǎn)

先導(dǎo)閥閥芯藕件檢測維修裝置滿足電磁先導(dǎo)閥閥芯耦件檢修使用要求，主要具備以下特點(diǎn)：①本裝置通過調(diào)整2個(gè)磁球的距離，從而輕松或壓緊工件，通過活塞桿上的磁球?qū)﹂y芯耦件兩端進(jìn)行研磨，磨掉閥芯耦件兩端與球閥接觸處的銹蝕、毛刺或沉淀物，操作方便，降低了維修成本；②采用手捏式操作，兩手柄之間設(shè)置有定位桿，操作簡單，使用更省力；③使用照明放大裝置，利用20倍放大鏡和LED燈等組合而成，通過連接桿連接在框架上，連接桿用于調(diào)節(jié)照明放大裝置的高度和角度，同時(shí)可實(shí)現(xiàn)折疊功能，便于收納；④采用彈性元件彈簧，結(jié)構(gòu)簡單，成本低。

電磁閥主閥調(diào)試裝置，實(shí)現(xiàn)了電液控主閥的通電整體調(diào)試，結(jié)構(gòu)簡單易操作，可對多種型號的電液控主閥進(jìn)行調(diào)試，能夠快速判斷出電液控主閥故障元件，方便檢修。

3.2 應(yīng)用效果

閥芯耦件檢測裝置分別被用于黃陵一號煤礦1003和801工作面、203工作面、瑞能液壓支架電磁閥的檢修作業(yè)上，1003工作面共有液壓支架160臺，801工作面有164臺液壓支架，203工作面有162臺液壓支架，瑞能支架有124臺，每臺液壓支架有5～8根先導(dǎo)閥，每個(gè)先導(dǎo)閥中有2件閥芯耦件。20倍的照明放大鏡可將直徑僅為2 mm的閥芯直徑放大到40 mm，方便檢修人員檢測閥芯耦件的表面是否有毛刺或銹蝕，利用檢修工裝上的磁球研磨其表面，使其與磁球緊密結(jié)合，防止電液控漏液，達(dá)到修復(fù)效果，操作簡單，修復(fù)率高。

電液控主閥調(diào)試裝置填補(bǔ)了黃陵礦區(qū)無法進(jìn)行電液控主閥檢測與調(diào)試的技術(shù)空白，實(shí)現(xiàn)了電液控主閥的通電調(diào)試，方便快速查找電液控主閥故障元件，大幅提升了電液控主閥的檢測與維修效率。

3.3 成本分析

黃陵礦業(yè)機(jī)電公司每年檢修液壓支架電液控閥芯耦件約6 000余件，全部更換需要總費(fèi)用約120萬余元，檢修成本高，配件小難于維修。結(jié)合人體工程學(xué)原理設(shè)計(jì)的該套檢修裝置，很大程度上降低了職工勞動強(qiáng)度，節(jié)約材料配件費(fèi)，降低大修成本，該套裝置4個(gè)工作面的使用效果對比圖，如圖6所示。

圖6 先導(dǎo)閥閥芯耦件檢測維修裝置使用效果對比圖

以203工作面為例，閥芯耦件單價(jià)189元，每臺支架按5根先導(dǎo)閥計(jì)算，需要的材料配件費(fèi)用如下：

原材料實(shí)際費(fèi)用：162(臺)×5(根)×2(件)×189(元)=30.62(萬元)

使用裝置前費(fèi)用：98(臺)×5(根)×2(件)×189(元)=18.5(萬元)

使用裝置后費(fèi)用：51(臺)×5(根)×2(件)×189(元)=9.6(萬元)

4 結(jié)語

先導(dǎo)閥閥芯藕件檢測維修裝置通過調(diào)整兩個(gè)磁球的距離，從而放松或壓緊工件，活塞桿上的磁球?qū)﹂y芯耦件兩端的磁球進(jìn)行研磨，磨掉閥芯耦件的兩端設(shè)置有磁球上的銹蝕、毛刺或沉淀物，操作方便，有效地提高了先導(dǎo)閥閥芯耦件的使用率，降低了維修成本，通過在活塞桿上設(shè)置彈性元件，實(shí)現(xiàn)活塞桿和固定桿之間的距離調(diào)整，結(jié)構(gòu)簡單，制作成本低，電磁閥主閥調(diào)試裝置則實(shí)現(xiàn)了對液壓支架電液控系統(tǒng)各類電氣裝置的程序測試與維修，為礦井智能化設(shè)備電液控系統(tǒng)正常運(yùn)行提供了有效的技術(shù)支持。