液压支架液压阀的密封技术分析

程安宁

（西安科技学院西安７１００５４）

＆摘要：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羞辱量，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。指出了密封簪譬技术是提高液压支架中液压阀使用寿命的关键。。￡莲关键词：密封材料使用寿命１１／｛Ｂｂ莎蕞ＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＳｅａｌｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｎＨｙｄｒａｕｌｉｃＶａｌＶｅｏｆＰｏｗｅｒｅｄＳＩｌｐｐｏｒｔ

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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问研磨，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５肛ｍ的油泵密封元件，如果采用过滤精度为３脚的过滤器，寿命可比采用１０脚的提高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人适当的煤粉，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，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。

以后，国外开始采用尼龙和聚甲醛等塑料制品代替金属制作阀座，阀芯材料仍然使用金属。比较起来，在所有的塑料制品中，聚甲醛的强度、刚度及加工稳定性更好。当与金属阀芯接触时，在工作液体的挤压下，产生微量变形，吻合密封平面。（下转第７４页）

作者简介：程安宁，男，１９４９年生，硕士，副教授，现主要从事机械工程的教学及科研工作．

７０《润滑与密封》

将舵桨装置油样与实际输出状态进行训练，各种状态与特征参数的关系隐含在整个神经网络融合模型中。训练完成以后，就可以从网络中快速获得系统的状态。诊断推理过程是数值演化过程，是整个网络动态变化的结果。而且在状态不断变化的过程中，可以继续学习实例，提高网络的诊断准确率。

图２为含水量和磨损状态的训练数据与网络验证数据。对于磨损状态，其输出状态中有两个为错误（标号为１ｌ和１３）。对于含水量状态，如果以０为分类基准，大于Ｏ则为有水，小于０为正常状态。分析原因可能是由于特征参数输入与含水量状态不太明显的缘故。但实际数据偏差比较大。

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（ａ）麝授状态输出结果

ｔ×一准确值。一碗测值）

图２（ｂ）含水量输出结果

（×一准确值。一预铡值）

３结论

本文将神经网络诊断方法应用在船舶舵桨装置的

状态监测中，融合光、铁谱分析，ｊ亏染度等不同种类的

数据，有效地解决了复杂数据与状态的模式匹配的非

线性映射问题，获得了有关摩擦副磨损程度和是否有

润滑油含水量的诊断结果。神经网络模型将不同监测

数据融合可以获得可靠和准确的结果，而且提高了数

据的利用率，提高了诊断的智能化。

参考文献

［１］深港舵桨装置润滑油分析报告．武汉理工大学油液监测中

心．２００１．

【２］ＹｉｎＹＨ，Ｇ的ＨＬ，ＹａｎｘＰ飘ｄⅪａｏＨＬ．Ａｐｐ№ａｔ；ｏｎｏｆｄ忙

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［３］ｖｅｌｔｅｎＫ，ＲｅｉｎｊｃｋｅＲａｎｄＦＩ＿ｉ础ｉｃｈＫ．ｗｅａｒｖ０１ｌｌＩｌｌｅｐｒｅｄｉｔｉｏｎｗｉｍ

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７３６．

［４］程相君编著．神经网络原理及其应用．北京：国防工业出版

社．１９９５．１．

（上接第７０页）这样，阀芯和阀座的加工精度可降低四个等级，型式试验寿命也大大提高。这种韧性密封副，在国内外已广泛应用，如果工作液保证清洁，在井下可使用半年以上。但是塑料阀座不能适应污染严重的工作液体，其中的坚硬颗粒在阀芯和阀座的频繁启闭中会压人塑料密封带，使塑料阀座丧失韧性密封。

现在液压支架使用的密封副阀座，由硬度较高的丁塑合成橡胶制造。该材料一方面具有较高的弹性，容易吻合密封面；同时又具有较高的抗撕扯强度，坚硬颗粒不易嵌入密封面内。各项技术指标已经接近世界先进水平，井下使用时间及型式实验的启闭次数，均提高数倍。这种密封采用橡胶阀垫平面密封，与“Ｏ”型密封圈不同。由于运动副间的沟槽容积固定不变，“Ｏ”型密封圈与槽壁尚有一定间隙。而这种密封的橡胶阀垫被挤压在阀座的沟槽内，当工作液体压力增大时，橡胶垫移胀，挤满沟槽，堵塞间隙。因此，主要参数的选择也与“０”型密封圈不同。例如，为了防止高速液流对阀垫的冲击，应有必要的节流措施；为了保证启闭灵活，阀芯和阀座的配合间隙，高压侧可以大一些，低压侧可以小一些；“Ｏ”型密封圈的压缩量，一般为直径的８～２５％，故沟槽比较宽，而橡胶阀垫是被挤压在沟槽内，压缩量较小，一般应控制在阀垫厚度的５％。３新型密封件的设计思想方法

密封件的弹性与耐磨性之间有一定的矛盾。一方７４面我们希望密封件的弹性模量比较小，在工作液体的挤压下产生较大的变形，堵塞由粗糙度、形状公差等产生的间隙；另一方面，我们又希望密封件有一定的硬度，耐磨损且有较高的使用寿命。针对这些矛盾，新型密封件的设计思想是，用组合方式实现密封件的多种功能。

在结构上，可以用弹性较好的橡胶“Ｏ”型密封圈或金属丝作骨架，实现密封件的预张力，而用填充聚四氟乙烯或增强聚氨酯等作外衬，提高密封件的耐磨性。

在材料上，可以在一种基本材料中加入其他添加剂。例如，在聚四氟乙烯中加入固体润滑剂石墨和二硫化钼，或加入青铜粉，增加其刚度和耐磨性；也可以加入短玻璃纤维，使密封件耐挤压；同时还保留了聚四氟乙烯摩擦系数小，化学稳定性好及耐高低温的特点。另一种设计思想是改变密封件的断面形状，使运动副的相对运动方向变化时，都能保持相同的密封效果。虽然传统的“Ｙ”型和“ｕ”型密封圈还在许多场合中应用，但组合密封已得到越来越广泛的应用。单独的“Ｏ”型密封圈只应用于静密封，在运动副中已很少使用。

参考文献

［１］盛敬超主编．液压流体力学．北京：机械工业出版社，１９８０．［２］潘仁度．密封诸元的相互关系．北京：机械工业出版社，１９８２．［３］杨继隆等．液压往复密封的技术进展．中国机械工程，２００ｌ（７）．

《润滑与密封》

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液压支架液压阀的密封技术分析

作者：程安宁

作者单位：西安科技学院,西安,710054

刊名：

润滑与密封

英文刊名：LUBRICATION ENGINEERING

年，卷(期)：2003，(4)

引用次数：0次

参考文献(3条)

1.盛敬超液压流体力学 1980

2.潘仁度密封诸元的相互关系 1982

3.杨继隆.俞浙青.裴翔.阮健液压往复密封的技术进展[期刊论文]-中国机械工程 2001(7)

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