手动先导阀的开发与设计.doc

手动先导阀的开发与设计
摘要：介绍了一种用于煤矿薄煤层液压支架的手动先导阀，并对其结构特点、工作原理、技术特点及关键技术进行了详细的分析。该先导阀中所采用的结构对研究电控先导阀及其它行业换向阀具有一定的参考价值。
关键词：液压支架，手动先导阀，小孔逆压过圈
1.概述
手动先导阀是先以较小的外力打开一个小阀门，使液体或气体通过打开的小阀门进入到主阀的驱动室中，借助液体或气体本身的压力来驱动主阀的开闭，如此便可用较小的外力来控制主阀门。
随作煤炭行业的迅猛发展，高产高效采煤工作面的出现，这就要求各矿井在加强煤矿开采安全的同时提高产量，这就需要各矿井淘汰落后设备和生产线，提高煤矿开采装备水平和采煤机械化程度。在川煤集团内部，出现了一大批薄煤层矿井，由于受空间的限制，传统的手动液压阀在薄煤层支架上安装非常困难，同时操作这些传统的手动液压阀需要较大的外力，在高度极低的薄煤层液压支架中，给采煤工人的操作带来相当的难度。因此，为了适应薄煤层液压支架的发展和煤层的开采，我公司研制了各种数量功能的操作力量较小的小巧型手动先导阀，本文以我公司研制的8功能FHS160(40)/31.5-8为例进行手动先导阀结构特点、工作原理和技术特点的详细论述。
2.结构特点
FHS160(40)/31.5-8手动先导阀外观如图1所示，内部结构如图2所示，该先导阀在总体结构上采用螺纹插装的阀串形式，使产品在矿井下维修和维护方便，两个密封圆柱面的直径D1和D2相同，这就决定了该先导阀为滑阀结构，在回位弹簧15的作用下手把能自动复位，手把操纵力矩小，使产品在矿井下易于操作。
图1：FHS160(40)/31.5-8手动先导阀外观图

图2：手动先导阀内部结构图
2．工作原理
从图2所示的FHS160(40)/31.5-8手动先导阀结构图中可以看出，阀杆组件处于中位状态，C腔为进油腔，与外接高压P口相通，D腔为工作腔，与外接液控A(或B)口相通，E腔为回油腔，与外接回油O口相通。当手把上抬使元件6、11、12、15组成的阀杆组件向图示左边滑动时，首先使进液口开启，C腔与D腔相通，随着阀杆组件向左继续滑动，回液阀芯小孔带压滑过一个O形密封圈，这样经回液阀芯小孔使D腔与E腔也相通。因回液小孔为带压滑过O形密封圈(又称逆压过圈)，故不会损坏密封圈，此时阀杆组件处在工作状态，C腔只与D腔相通，而D腔与E腔断开，高压液依次经P口、C腔、D腔及液控A(或B)口进入主阀控制口驱动主阀工作。当手把松开时，由于回位弹簧力及液动力的作用，使阀杆组件向右滑动，首先回液阀芯小孔L带压滑过O形密封圈，这时D腔又与E腔相通，随着阀杆组件再向右继续滑动，O形密封圈11与中阀套10的密封凸台接触形成密封面，C腔与D腔断开，阀杆组件又处于图2所示的中位状态，注意因回液小孔此时仍为逆压过圈，故仍不会损坏密封圈。
3.技术特点
FHS160(40)/31.5-8手动先导阀的操作方式为手动方式，操作力矩最大为7N.m，连接方式为板式，由8片先导阀和主阀体组成，先导阀公称压力3MPa，公称流量1L/min，主阀的公称压力31.5MPa，公称流量160L/min（大阀芯）、40L/min（小阀芯），适应介质是含5%的乳化油与95%的水混合而成的乳化液，适用温度为-20～80℃。
4.关键技术
从图2所示的FHS160(40)/31.5-8手动先导阀结构图中可以看出，手把松开后，为了保证在回位弹簧的作用下手把能自动复位，开始复位时弹簧力F、阀杆组件与同轴密封圈间的摩擦阻力F1及侧压摩擦力F2之间应满足F>F1+F2的关系。从图2所示的FHS160(40)/31.5-8手动先导阀中的局部放大图中可以看出，为了防止进液阀12与中阀套10在F处的圆环面形成密封面，应在该处至少铣二处浅槽，为保证进液口密封可靠性，O形圈11应采用邵氏硬度较大的特制密封圈，回液阀芯6上的过圈小孔不易太大，但要数量适当，且要圆周均布，孔口不能有尖棱，要有R0.2—0.3倒角。当阀杆组件向左移动时，要求回液阀芯6上的小孔刚好在过圈前，工作腔被回液阀芯堵住，这样有利于回液阀芯上小孔建立起逆压，过圈时不损坏密封圈，与阀杆组件滑动接触的所有O形密封圈密封量不易太大。
5.结论
FHS160(40)/31.5-8手动先导阀结构简单，工艺性能良好，承压能力高，进回液均采用O形圈软密封，抗污染能力强。与传统的手动液压阀相比具有体积小、操作力矩小的优点，与电控液压阀相比，具有工作可靠、维修和维护少、制造成本低、故障率低的优点。另外，该先导阀中所采用的结构，对研究电控先导阀及其它行业换向阀具有一定的参考价值。

参考文献：
[1]戴绍诚．高产高效综合机械化采煤技术与装备[M]．北京：煤炭工业出版社，1998．8．
[2]雷天觉．液压工程手