ZFG13000/27.5/42型低位放頂煤過渡液壓支架液控單向閥閥芯的改型設計

摘 要：將ZFG13000/27.5/42型低位放頂煤過渡液壓支架液控單向閥閥芯由整體插裝式改型設計為分體組合式，在對該閥的工作性能和技術參數未做任何改變的前提下，節省了維修配件的費用，降低了企業的生產成本。

關鍵詞：液壓支架;液控單向閥;閥芯;整體插裝式;分體組合式

0 前言

ZFG13000/27.5/42型低位放頂煤過渡液壓支架是ZF15000/

27.5/42型低位放頂煤液壓支架的配套支架，由同煤集團自主研發設計，用于煤層普式系數f=2-3、節理和層理比較發育的緩傾斜特厚煤層的放頂煤開采。目前該支架已在塔山、同忻、馬道頭等多個該集團公司千萬噸級礦井的十余個放頂煤綜采工作面投入使用，為企業煤炭生產實現高產、高效提供了可靠的安全保障。然而該支架立柱上安裝的FYKZ-16Z.01型液控單向閥閥芯的原結構設計為整體插裝式，價格近300元，發生故障時需要整體更換，頻繁更換閥芯的過程中盡管做到了省時省力，即插即用，但也在一定程度上增加了配件的維修使用成本。因此，生產企業迫切需要通過對液控單向閥閥芯進行改型設計，從而實現降成本、增效益的生產目標。

1 生產現狀

以同煤集團馬道頭煤業有限責任公司為例，2017年該公司3-5#煤層1135水平北一盤區8105采煤工作面布置有8架ZFG13000/27.5/42型低位放頂煤過渡液壓支架，以頭三尾五的方式布置。該支架置于綜采工作面與巷道過渡部位的刮板輸送機機頭與機尾處，用于支護綜采工作面兩端刮板輸送機驅動部上方的頂板，和工作面前部刮板輸送機過渡段連接，并與端頭支架、采煤機和前后兩部刮板輸送機配套使用。由于采煤工作面煤（粉）塵濃度大，空氣濕度大，液壓支架乳化液循環系統的潔凈度不達標，再加上采煤工作面兩端的基本頂初次來壓和周期來壓的作用，導致液控單向閥的閥芯頻繁損壞，不僅影響了正常的生產進度，還增加了配件維修成本。

2 液控單向閥閥芯的改型設計

2.1 原設計

液控單向閥是液壓支架控制系統的主要液壓元件，用來閉鎖立柱活塞腔的高壓液體，其性能的好壞直接關系到支架持續承載的可靠性。該閥主要由單向閥芯和液控頂桿兩部分組成，其中單向閥芯的結構型式是整體插裝式，具有結構緊湊，更換便捷的優點。然而由于閥芯在使用中長時間處于工作面頂板高壓載荷持續作用的工作狀態，加上井下工作面環境惡劣，配制乳化液的水質受到污染，導致閥芯內的〇型密封圈、〇型圈擋圈、彈簧等易損零部件容易失效。一旦出現故障，就需要將閥芯整體更換，拆解下來的閥芯結構由于是整體式，繼續進行拆解非常困難，無法更換和修復其內部的易損件，使其難以做到重復利用，造成了較大的資源浪費，不能滿足節支降耗、修舊利廢的企業生產要求。

2.2 改型設計

單向閥芯既是液控單向閥的核心部件，又是易損部件，而閥芯的易損部件集中在〇型密封圈、〇型圈擋圈以及彈簧上。經過液壓閥生產廠家技術人員的論證與指導，按照“拆整為零”的設計思路，緊緊圍繞閥芯易損件便于拆裝、便于更換的原則，在原則上不改變液控單向閥原設計原理的前提下，將整體式的閥芯拆分設計為擋套、卡銷、彈簧座、減震閥四個部分，分體組合疊加裝入閥體內。在對液控單向閥進行檢修的時候，只需打開螺堵，依次將減震閥、彈簧座、卡銷、擋套取出，分別檢查并更換減震閥上的減震彈簧、卡銷上的壓縮彈簧、彈簧座及擋套上的〇型密封圈和〇型圈擋圈，并在將其他零部件清洗風干后，按照順序裝配進閥體內就可以再次使用。此外，為了滿足液壓支架乳化液循環系統的潔凈度要求，提高液控單向閥的使用壽命，在該工作面乳化液泵的進液及回液接頭處安裝了全自動反沖洗過濾泵，使得此次改型設計的使用效果更加凸顯。

2.3 創新點

將液控單向閥閥芯由整體插裝式改型設計為分體組合式，在不改變液控原理、閥體結構和配套尺寸的設計前提下，在拆解和維修過程中，用很小的閥芯易損件成本換來了整套閥芯的修復再利用，在提高配件利用率和降低配件維修成本的前提下，還實現了液控單向閥閥芯易損件和操縱閥、大流量安全閥部分閥芯易損件的互換。由于改型設計后的閥體安裝定位中心孔距稍有改變，只需在原有液控單向閥閥架位置焊接新的閥架，就能完成新舊液控單向閥的安裝置換，這種“一變三不變”的改型設計思路為今后液壓支架其他液壓閥閥芯的改型設計提供了借鑒。

3 改型設計前后的效益對比

3.1 經濟效益

上述綜采工作面每架ZFG13000/27.5/42型低位放頂煤過渡液壓支架立柱上安裝有液控單向閥4件，8架支架總計為32件。經統計，每個閥芯的平均使用壽命為15-20天，每月該工作面需要更換該閥芯60余個。而該工作面的實際服務年限是23個月，在整個綜采工作面生產周期內共更換液控單向閥閥芯1400余個，該閥芯的價格近300元，僅此一項維修成本就達40余萬元。改型設計后的閥芯維修成本除人工成本外，主要集中在更換〇型密封圈、〇型圈擋圈和彈簧上，這些閥芯易損件的成本是0.5-10元，以最高10元計算，在生產周期內該型支架液控單向閥的配件維修成本是1.4萬元，相對于原來40余萬元的維修費用，符合企業節支降耗、修舊利廢的生產要求。

3.2 社會效益

液控單向閥閥芯改型設計成功后，該項革新成果經集團公司科研主管單位推廣到了集團公司其他幾個千萬噸級礦井，投入使用后得到了各生產單位的一致肯定。在此期間液壓閥生產廠家也多次深入生產現場實地考察，在對該閥的改型設計結果進行檢查和評估后，決定采用此方案批量化設計生產該型液控單向閥，更好地服務于煤礦企業生產。

4 結語

將液控單向閥閥芯的整體插裝式結構改型設計為分體組合式結構，簡便易行，安全可靠，降低了綜采工作面設備的配件維修成本，具有很大的推廣價值。

參考文獻：

[1]李壯云.液壓元件與系統[M].北京：機械工業出版社，2011.

[2]陸一心.液壓閥使用手冊[M].北京：化學工業出版社，2009.

[3]陳奎生.液壓與氣壓傳動[M].武漢：武漢理工大學出版社，2001.

作者簡介：

李雁民（1974- ），山西原平人，高級講師，現從事中等職業教育和煤礦安全培訓工作。