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液压阀的密封技术分析


  液压支架中各种液压阀的使用寿命很低,国外解决的途径和办法是提高系统的过滤精度和提高乳化液的质量,但收效不大。本文分析了支架阀的密封副的发展过程,论述了密封副的材料与密封性能之间的关系。指出了密封技术是提高液压支架中液压阀使用寿命的关键。

  液压支架是采煤机械中的支护设备,经过大修在井下一般可使用五年,但是液压支架中各种液压阀的使用寿命却很低,长的3个月,短的只有几个星期,国外解决的途径和办法是增加系统的过滤精度和提高乳化液的质量,但收效不大。以英国某液压阀为例,虽然加工精度及整个液压系统的过滤精度都比较高,但因使用寿命低,已在我国面临淘汰。

  1 影响液压阀密封性能的主要因素

  密封元件损坏的主要因素是工作液中的杂质。这些杂质在密封元件间研磨,使阀产生泄漏。因此,国外曾提出相应等级的液压元件,应采用相应精度的过滤器。他们认为5M的油泵密封元件,如果采用过滤精度为3/M的过滤器,寿命可比采用10M的提高10倍。

  但液压支架用阀,工作环境十分恶劣。在采煤工作面,油管总长1000多米,接头插口多达4000多个,液箱无特殊的防尘设施。乳化液中有大量的漂浮杂质,在立柱缸底和阀腔,留有较多的煤粉、岩粒和铁屑。进液阀芯和阀座,由于开启关闭比较频繁,液体流速高,密封很快就会失效。实践证明减少支架液压系统液体的污染杂质,是十分困难的,有人曾经设想在乳化液泵站采用高压过滤器,同时在每台支架进口处增加小型过滤器。但在工作中很快被堵塞,形成断流。

  另一方面,随着液压支架技术的发展。对阀的使用性能和阀的使用寿命提出了更高的要求。目前,在装有120目时的过滤器和磁过滤装置的条件下,用通过被测试阀的乳化液的总流量和阀的启闭次数,来计量阀的寿命。但实际上室内型式试验与井下实际工作结果相差很大。现在许多国家的形式实验,增加了抗污染要求,有的是在乳化液中掺入适当的煤粉,有的是加入机械杂质。

  为此,需要使用新型的、抗污染能力强的、适合于井下工作条件的密封副。

  2 液压阀密封材料的历史及现状

  阀芯和阀座接触面的泄漏,是工作液体分子挤入的结果。影响密封效果的主要原因是阀芯和阀座的接触比压、不平度及压差。当阀芯与阀座的接合面以P力压紧,工作液体分子以F力挤入,密封材料会产生弹性变形。如果密封副总抗力大于分子斥力,则密封有效,否则就会形成泄漏。

  早期的液压支架,运动副之间没有其他密封措施,是金属直接接触密封,即要求密封副接触平面吻合,具有较高的加工精度,否则必须加大密封副的结合力,使接触表面产生塑性变形,堵塞泄漏通道。

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