摘 要：将ZFG13000/27.5/42型低位放顶煤过渡液压支架液控单向阀阀芯由整体插装式改型设计为分体组合式，在对该阀的工作性能和技术参数未做任何改变的前提下，节省了维修配件的费用，降低了企业的生产成本。

关键词：液压支架;液控单向阀;阀芯;整体插装式;分体组合式

0 前言

ZFG13000/27.5/42型低位放顶煤过渡液压支架是ZF15000/

27.5/42型低位放顶煤液压支架的配套支架，由同煤集团自主研发设计，用于煤层普式系数f=2-3、节理和层理比较发育的缓倾斜特厚煤层的放顶煤开采。目前该支架已在塔山、同忻、马道头等多个该集团公司千万吨级矿井的十余个放顶煤综采工作面投入使用，为企业煤炭生产实现高产、高效提供了可靠的安全保障。然而该支架立柱上安装的FYKZ-16Z.01型液控单向阀阀芯的原结构设计为整体插装式，价格近300元，发生故障时需要整体更换，频繁更换阀芯的过程中尽管做到了省时省力，即插即用，但也在一定程度上增加了配件的维修使用成本。因此，生产企业迫切需要通过对液控单向阀阀芯进行改型设计，从而实现降成本、增效益的生产目标。

1 生产现状

以同煤集团马道头煤业有限责任公司为例，2017年该公司3-5#煤层1135水平北一盘区8105采煤工作面布置有8架ZFG13000/27.5/42型低位放顶煤过渡液压支架，以头三尾五的方式布置。该支架置于综采工作面与巷道过渡部位的刮板输送机机头与机尾处，用于支护综采工作面两端刮板输送机驱动部上方的顶板，和工作面前部刮板输送机过渡段连接，并与端头支架、采煤机和前后两部刮板输送机配套使用。由于采煤工作面煤（粉）尘浓度大，空气湿度大，液压支架乳化液循环系统的洁净度不达标，再加上采煤工作面两端的基本顶初次来压和周期来压的作用，导致液控单向阀的阀芯频繁损坏，不仅影响了正常的生产进度，还增加了配件维修成本。

2 液控单向阀阀芯的改型设计

2.1 原设计

液控单向阀是液压支架控制系统的主要液压元件，用来闭锁立柱活塞腔的高压液体，其性能的好坏直接关系到支架持续承载的可靠性。该阀主要由单向阀芯和液控顶杆两部分组成，其中单向阀芯的结构型式是整体插装式，具有結构紧凑，更换便捷的优点。然而由于阀芯在使用中长时间处于工作面顶板高压载荷持续作用的工作状态，加上井下工作面环境恶劣，配制乳化液的水质受到污染，导致阀芯内的〇型密封圈、〇型圈挡圈、弹簧等易损零部件容易失效。一旦出现故障，就需要将阀芯整体更换，拆解下来的阀芯结构由于是整体式，继续进行拆解非常困难，无法更换和修复其内部的易损件，使其难以做到重复利用，造成了较大的资源浪费，不能满足节支降耗、修旧利废的企业生产要求。

2.2 改型设计

单向阀芯既是液控单向阀的核心部件，又是易损部件，而阀芯的易损部件集中在〇型密封圈、〇型圈挡圈以及弹簧上。经过液压阀生产厂家技术人员的论证与指导，按照“拆整为零”的设计思路，紧紧围绕阀芯易损件便于拆装、便于更换的原则，在原则上不改变液控单向阀原设计原理的前提下，将整体式的阀芯拆分设计为挡套、卡销、弹簧座、减震阀四个部分，分体组合叠加装入阀体内。在对液控单向阀进行检修的时候，只需打开螺堵，依次将减震阀、弹簧座、卡销、挡套取出，分别检查并更换减震阀上的减震弹簧、卡销上的压缩弹簧、弹簧座及挡套上的〇型密封圈和〇型圈挡圈，并在将其他零部件清洗风干后，按照顺序装配进阀体内就可以再次使用。此外，为了满足液压支架乳化液循环系统的洁净度要求，提高液控单向阀的使用寿命，在该工作面乳化液泵的进液及回液接头处安装了全自动反冲洗过滤泵，使得此次改型设计的使用效果更加凸显。

2.3 创新点

将液控单向阀阀芯由整体插装式改型设计为分体组合式，在不改变液控原理、阀体结构和配套尺寸的设计前提下，在拆解和维修过程中，用很小的阀芯易损件成本换来了整套阀芯的修复再利用，在提高配件利用率和降低配件维修成本的前提下，还实现了液控单向阀阀芯易损件和操纵阀、大流量安全阀部分阀芯易损件的互换。由于改型设计后的阀体安装定位中心孔距稍有改变，只需在原有液控单向阀阀架位置焊接新的阀架，就能完成新旧液控单向阀的安装置换，这种“一变三不变”的改型设计思路为今后液压支架其他液压阀阀芯的改型设计提供了借鉴。

3 改型设计前后的效益对比

3.1 经济效益

上述综采工作面每架ZFG13000/27.5/42型低位放顶煤过渡液压支架立柱上安装有液控单向阀4件，8架支架总计为32件。经统计，每个阀芯的平均使用寿命为15-20天，每月该工作面需要更换该阀芯60余个。而该工作面的实际服务年限是23个月，在整个综采工作面生产周期内共更换液控单向阀阀芯1400余个，该阀芯的价格近300元，仅此一项维修成本就达40余万元。改型设计后的阀芯维修成本除人工成本外，主要集中在更换〇型密封圈、〇型圈挡圈和弹簧上，这些阀芯易损件的成本是0.5-10元，以最高10元计算，在生产周期内该型支架液控单向阀的配件维修成本是1.4万元，相对于原来40余万元的维修费用，符合企业节支降耗、修旧利废的生产要求。

3.2 社会效益

液控单向阀阀芯改型设计成功后，该项革新成果经集团公司科研主管单位推广到了集团公司其他几个千万吨级矿井，投入使用后得到了各生产单位的一致肯定。在此期间液压阀生产厂家也多次深入生产现场实地考察，在对该阀的改型设计结果进行检查和评估后，决定采用此方案批量化设计生产该型液控单向阀，更好地服务于煤矿企业生产。

4 结语

将液控单向阀阀芯的整体插装式结构改型设计为分体组合式结构，简便易行，安全可靠，降低了综采工作面设备的配件维修成本，具有很大的推广价值。

参考文献：

[1]李壮云.液压元件与系统[M].北京：机械工业出版社，2011.

[2]陆一心.液压阀使用手册[M].北京：化学工业出版社，2009.

[3]陈奎生.液压与气压传动[M].武汉：武汉理工大学出版社，2001.

作者简介：

李雁民（1974- ），山西原平人，高级讲师，现从事中等职业教育和煤矿安全培训工作。