趙佳偉,武 熙,孟慶靈,李 珂

(1.山西大同大學(xué) 煤炭工程學(xué)院,山西 大同 037003; 2.山西大同大學(xué) 煤礦機(jī)電技術(shù)研究所,山西 大同 037003; 3. 晉能控股煤業(yè)集團(tuán) 四老溝礦,山西 大同 037028)

市面銷售的液壓支架電液控制系統(tǒng)中,電液控?fù)Q向閥均采用整體式結(jié)構(gòu),其結(jié)構(gòu)復(fù)雜,加工難度大,加工時(shí)報(bào)廢率較高,而且難以拆卸、內(nèi)部油路難以清洗,維修難度大。2023年3月份,北京天瑪智控科技股份有限公司的工程師耿彥召發(fā)表了一篇《電液控?fù)Q向閥清洗方法》的論文,也說明了整體式電液控?fù)Q向閥油路難以清洗,2020年浙江中煤液壓機(jī)械有限公司王怡、楊爭(zhēng)光等人設(shè)計(jì)了FHDA集成式電液控?fù)Q向閥,2021年樂清市東風(fēng)煤礦設(shè)備有限公司趙雪祥等人設(shè)計(jì)了FHDA電液控?fù)Q向閥,均為整體式結(jié)構(gòu)。只有2018年巨隆集團(tuán)蕪湖興隆液壓有限公司的李洪福等人設(shè)計(jì)過一種片式電液控?fù)Q向閥,效果一般[1-4]。

目前,在晉能控股煤業(yè)集團(tuán)中,用的都是天瑪?shù)碾娨嚎刂葡到y(tǒng),諸如同忻煤礦、塔山煤礦、馬道頭煤礦、麻家梁煤礦、挖金灣煤礦等,其換向閥為整體式結(jié)構(gòu),有著整體結(jié)構(gòu)的通病。本文設(shè)計(jì)了一種新的片式結(jié)構(gòu)的電液控?fù)Q向閥,其中閥芯、電磁先導(dǎo)閥、過濾器選用了天瑪?shù)呐浼?。片式電液控?fù)Q向閥由主閥和副閥組成,主閥由電磁先導(dǎo)閥、閥芯、過濾器、閥體組成;閥體由頭片閥、中間片閥1、中間片閥2、尾片閥組成[5-7]。

1 液壓原理設(shè)計(jì)

針對(duì)ZF15000支架進(jìn)行換向閥液壓原理設(shè)計(jì),ZF15000支架共有20根千斤,前后噴霧各1組,圖1中,整體圖為ZF15000支架液壓原理設(shè)計(jì),虛線線框內(nèi)為電液控?fù)Q向閥液壓原理設(shè)計(jì),方案采用二位三通電磁先導(dǎo)閥和二位三通液控?fù)Q向閥構(gòu)成換向閥組,如圖1所示。

圖1 液壓原理設(shè)計(jì)方案

市面上電液控?fù)Q向閥的電磁先導(dǎo)閥和液控?fù)Q向閥一般都采用二位三通結(jié)構(gòu),在設(shè)計(jì)時(shí)可以選配市面上的電磁先導(dǎo)閥和液控?fù)Q向閥,只需對(duì)閥體進(jìn)行設(shè)計(jì),把整體式改為片式,同時(shí)解決整體式結(jié)構(gòu)帶來的加工難度大、維修難度大等問題。

對(duì)于其他類型的支架,與ZF15000支架相比,不考慮初撐力等無關(guān)因素,只是千斤或噴霧數(shù)量不同而已,其液壓原理設(shè)計(jì)也類似ZF15000支架,在設(shè)計(jì)換向閥時(shí),只需要增加或減少片閥的數(shù)量即可。

2 閥芯與電磁先導(dǎo)閥分析

閥芯與電磁先導(dǎo)閥以及過濾器都選用天地瑪珂公司的配件,下面對(duì)閥芯及電磁先導(dǎo)閥進(jìn)行分析。

2.1 閥芯分析

閥芯與閥體組合成一個(gè)二位三通閥,閥芯如圖2所示。

圖2 閥芯

閥芯與閥體構(gòu)成二位三通閥,有兩個(gè)工作位置,“0”位和工作位,液控口控制閥芯的工作位置,當(dāng)液控口1沒有進(jìn)液時(shí),二位三通閥進(jìn)液口3關(guān)閉,回液口2與工作口4導(dǎo)通。當(dāng)液控口進(jìn)液時(shí),二位三通閥進(jìn)液口與工作口導(dǎo)通,回液口關(guān)閉,進(jìn)液口液體流入支架千斤,使得千斤伸出或收縮。

2.2 電磁先導(dǎo)閥分析

電磁先導(dǎo)閥由電磁閥和先導(dǎo)閥組成,如圖3所示。

圖3 電磁先導(dǎo)閥

1是兩個(gè)電磁閥合并在一起;2是兩個(gè)先導(dǎo)閥合并在一起,先導(dǎo)閥是二位三通閥;工作口按鈕A、B可以控制其通斷。電磁先導(dǎo)閥的工作口控制閥芯的液控口,進(jìn)而控制閥芯的工作口通斷[8]。

3 閥體設(shè)計(jì)

閥體包括主閥閥體與副閥閥體兩個(gè)部分,主閥閥體由1個(gè)頭片閥、2個(gè)中間片閥1、6個(gè)中間片閥2、1個(gè)尾片閥組成;副閥閥體由1個(gè)頭片閥、3個(gè)中間片閥2、1個(gè)尾片閥組成。

3.1 頭片閥設(shè)計(jì)

頭片閥上設(shè)計(jì)有安裝過濾器的安裝孔,以及安裝主進(jìn)液管和主回液管的安裝孔,頭片閥設(shè)計(jì)如圖4所示。

圖4 頭片閥

由圖4所示,主進(jìn)油膠管將用U型卡固定在主進(jìn)油孔1上,油液經(jīng)過安裝在孔3的過濾器進(jìn)入內(nèi)部油路。5是片閥連接孔,用螺栓桿將各個(gè)片閥連接起來,在C向視圖中,中間兩個(gè)油路孔都有沉孔,是用來安裝O型密封圈的。

3.2 中間片閥1設(shè)計(jì)

中間片閥1安裝2個(gè)閥芯,片閥與支架千斤的進(jìn)液、回液油管通過U型卡固定,片閥設(shè)計(jì)如圖5所示。

圖5 中間片閥1

由圖5所示,閥芯安裝在閥芯安裝孔1上,支架千斤的進(jìn)油膠管固定在孔8上,支架千斤回油膠管安裝在孔9上,2是進(jìn)油油路,3是回油油路,從2進(jìn)來的油液進(jìn)過閥芯、進(jìn)入電磁先導(dǎo)閥,在電磁先導(dǎo)閥的控制下,油液通過孔8進(jìn)入支架千斤,千斤回油路油液通過孔9進(jìn)入另一個(gè)閥芯,此時(shí),另一個(gè)閥芯處于“0”位,工作口與其回液口相通,油液進(jìn)入到回油油路3,電磁先導(dǎo)閥的回油油液經(jīng)過閥芯也進(jìn)入到回油油路3.從正視圖及F向圖可以看出,在F向圖的中間孔設(shè)計(jì)有沉孔,用來安裝O型密封圈,正視圖一側(cè)沒有沉孔。4是死堵頭,5是活堵頭,堵頭是加工孔時(shí)留下的,活堵頭用六角頭螺栓擰住。

3.3 中間片閥2設(shè)計(jì)

中間片閥2與中間片閥1的結(jié)構(gòu)類似,這里不再贅述,中間片閥2設(shè)計(jì)如圖6所示。

圖6 中間片閥2

3.4 尾片閥設(shè)計(jì)

尾片閥的結(jié)構(gòu)與中間片閥2類似,區(qū)別在于尾片閥中間的進(jìn)油回路與回油回路都沒有打成通孔,尾片閥設(shè)計(jì)如圖7所示。

圖7 尾片閥

尾片閥(安裝在最后的一片閥)在F向圖的中間孔設(shè)計(jì)有沉孔,用來安裝O型密封圈,由正視圖或E-E剖視圖可以看出,中間進(jìn)油油路與回油油路都沒有導(dǎo)通。

4 主閥設(shè)計(jì)

這里只介紹主閥設(shè)計(jì)圖,副閥與主閥結(jié)構(gòu)類似,不再贅述,如圖8所示,為主閥設(shè)計(jì)圖。

圖8 主閥

由圖8所示,主閥由電磁先導(dǎo)閥1、閥芯2、過濾器3以及主閥閥體組成,主閥閥體又由頭片閥、中間片閥1、中間片閥2、尾片閥組成。片閥之間的密封安裝有O型密封圈,片閥之間的聯(lián)接使用螺栓桿與螺母聯(lián)接。

5 結(jié) 語

片式電液控?fù)Q向閥的設(shè)計(jì),可在一定程度上解決現(xiàn)有液壓支架用整體式換向閥加工難度大、清洗困難、易整體報(bào)廢等問題,為煤企節(jié)約成本,提高生產(chǎn)效率提供多種選擇,在煤礦的實(shí)際生產(chǎn)中有著廣泛的應(yīng)用價(jià)值與現(xiàn)實(shí)意義。進(jìn)一步推動(dòng)了智慧礦山的建設(shè)。