液压支架新型换向阀性能分析与研究

　　0 前言

　　换向阀组是液压支架中重要的控制元件， 通过换向阀来完成立柱和液压缸的各种动作。 由于液压支架的液压系统所用介质是乳化液，该介质黏度低，几乎接近于水的黏度， 所以液压支架换向阀很难做成像油介质所用的采用间隙密封方式的换向阀， 一般采用接触式密封方式，常用的有硬对硬(钢对钢)、钢对塑料、钢对橡胶等结构。 井下条件恶劣，难免有小比率的二位三通阀渗漏窜液， 则整个工作面总的渗漏窜液就相当严重。 因此对高压二位三通阀的密封性、工作的可靠性、寿命及便于更换等性能要求特别高。 同时，煤矿开采要达到高产高效，要求支架完成降、移、升循环的时间控制在 8～12s，对换向阀提出了高压大流量及频繁换向时达到较高可靠性和寿命的设计要求。 目前国内支架换向阀最大流量已达到 400L/min。

　　国外生产的液压支架一般用的是电液控制阀，自动化程度高。 国内目前生产的液压支架大部分用的是手动片式叠加成组的换向阀组，常见故障有：①中位串液;②工作位串液;③操纵机构故障;④抗污染能力差;⑤寿命低和可靠性差。 为了克服这些缺陷，该课题将有现实意义。

　　1 该换向阀的结构

　　随着煤矿高产高效对液压支架的升、降、移架速度要求越来越高， 即对液压支架的工作阻力和所配置的各种千斤顶的缸径和阀的流量提出了新的要求， 即缸径大、阀的流量大，支架工作阻力大,为此大流量换向阀应运而生。 由于过去这类阀的零件较多，生产的工艺复杂，且采用软密封，密封件在受到大流量高压液体的冲击下易于损坏， 我单位技术人员根据市场需要适时地设计出一套硬密封的阀芯，结构如图 1 所示。

　　该阀的结构原理是： 将进液阀与回液阀合二为一整体加工， 并在 90°锥面与 φ24 端面处淬火 HRC40-50 一次装夹加工， 保证阀芯同轴度及圆度， 阀套采用3Cr13 材质，调质 HB220-260，阀芯与阀套一硬一软进行密封，其他零件尺寸不变，由于此密封副均有钢件组成，耐冲击能力强，寿命长，密封可靠性高，整阀的结构如图 2 所示。

　　2 该换向阀的工作原理

　　如图 2 所示，该阀的工作原理是：手柄处于中位，高压液体经 P 口后经 2 接头座 12-φ4.5 孔进入 4 阀芯和 9 阀套组成封闭腔。 此时液压缸的液体经 O 口与回液相通。

　　当手柄处于极上位置， 操纵机构的凸轮带动压块将力作用在顶杆端部，顶杆向左移动，4 阀芯与 13 阀垫形成封闭腔，关闭回液口，同时继续向下移动，克服弹簧力，使阀芯与阀套密封处断开，高压液经断开处经阀芯的 6-φ7 进入阀芯内孔，经 A 口输出，完成立柱、推移等千斤顶升、移、降动作。