內(nèi)注式單體液壓支柱的改進(jìn)設(shè)計(jì)

孫順進(jìn),吳雙一，汪勝建，方家耀

（浙江衢州煤礦機(jī)械總廠股份有限公司，浙江 衢州 324000）

0 引言

礦用單體液壓支柱屬于恒阻式支柱，具有恒定不變的工作阻力，適用于不同的采煤工作面，不同的頂板條件和不同的礦山壓力[1]，至今，已成為我國采煤工作面支護(hù)的主導(dǎo)。礦用單體液壓支柱按供油方式分成兩大類[2]，即外供油式單體液壓支柱（簡稱外注式）和內(nèi)供油式單體液壓支柱（簡稱內(nèi)注式）。內(nèi)注式單體液壓支柱與外注式單體液壓支柱相比，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，但內(nèi)注式單體液壓支柱具有管理簡單、靈活性強(qiáng)、無需泵站、管路系統(tǒng)等特點(diǎn)，它既可用于回采工作面又可作為臨時(shí)支護(hù)和端頭支護(hù)用[3]。近年來又大量用于固定煤礦井下液壓坑道鉆機(jī)的立柱使用，需求量逐年增加，市場前景看好。

1 內(nèi)注式單體液壓支柱結(jié)構(gòu)

DN型內(nèi)注式單體液壓支柱，主要有DN（06～22）型（見圖 1）和 DN（25～31.5）型（見圖 2），主要零部件有：頂蓋、通氣閥、缸體、活柱體、活塞、手搖泵、卸載閥、安全閥和手把體等。其中通氣閥結(jié)構(gòu)如圖3所示。其主要作用是保證內(nèi)注式單體液壓支柱在直立時(shí)儲(chǔ)油腔和大氣相通，以便升柱時(shí)儲(chǔ)油腔不會(huì)產(chǎn)生負(fù)壓；而當(dāng)支柱橫放（躺倒）時(shí)，它又與大氣隔絕，以防儲(chǔ)油腔中的油外泄。它的作用簡而言之：支柱直立時(shí)通氣，支柱橫放時(shí)密封。以保證支柱的正常使用。

現(xiàn)在內(nèi)注式單體液壓支柱的通氣閥，采用重力式結(jié)構(gòu)通氣閥，靠鋼球的重力來動(dòng)作，其裝配要求高、成本高；通氣閥閥體又為尼龍件，廢品率高；組裝后還要進(jìn)行長時(shí)間的密封性檢驗(yàn)，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，效率低；特別是在橫置狀態(tài)下運(yùn)輸時(shí)，難以克服鋼球碰撞頂桿，將閥芯打開，導(dǎo)致儲(chǔ)油腔內(nèi)的液壓油外泄，污染環(huán)境，更為嚴(yán)重的是影響支柱的正常使用。針對上述問題，經(jīng)過深入的分析、研究，提出了改進(jìn)設(shè)計(jì)方案。

圖1 DN（06-22）內(nèi)注式支柱結(jié)構(gòu)圖

圖2 DN（25-31.5）內(nèi)注式支柱結(jié)構(gòu)圖

圖3 原通氣結(jié)構(gòu)支柱直立時(shí)示意圖

2 改進(jìn)方案

本方案（見圖4）在不改變頂部結(jié)構(gòu)的情況下，對原通氣閥結(jié)構(gòu)改進(jìn)設(shè)計(jì)[4]，借用原結(jié)構(gòu)的頂桿、閥芯、彈簧、絲堵等零件，簡化閥體結(jié)構(gòu)，節(jié)省了閥蓋零件，把原鋼球設(shè)計(jì)成內(nèi)空的尼龍注塑重力塊，內(nèi)裝總重0.12kg，直徑3mm的鋼珠。支柱直立時(shí)，內(nèi)裝鋼珠的重力塊作用同原鋼球，原理同原結(jié)構(gòu)；支柱傾斜或平放時(shí)，鋼珠滾動(dòng)造成重力塊重心變化，重力塊至圖5所示位置，通氣閥關(guān)閉；在搬運(yùn)和運(yùn)輸過程中，由于重力塊至內(nèi)鋼珠的浮動(dòng)性，晃動(dòng)很難使重力塊發(fā)生位移碰撞到頂桿，所以就避免了出現(xiàn)漏油的現(xiàn)象，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了杜絕浪費(fèi)、減少污染和確保支柱正常作業(yè)的目的。

圖4 新型通氣結(jié)構(gòu)示意圖

圖5 支柱平放時(shí)示意圖

3 改進(jìn)效果分析

本方案的設(shè)計(jì)，從內(nèi)注式單體液壓支柱工作性能要求著手，通過對通氣閥閥體、鋼球結(jié)構(gòu)的重新設(shè)計(jì)，完全實(shí)現(xiàn)了原有通氣閥的功能。

該方案的特征是：所述重力塊由空心殼體以及內(nèi)置在該空心殼體腔中的眾多鋼珠構(gòu)成；所述空心殼體與閥體為圓錐面配合，被導(dǎo)向性地?cái)R置在閥體的內(nèi)腔中。將原來的整體式鋼球重力塊改為空心殼體加內(nèi)置眾多小鋼珠結(jié)構(gòu)后，受眾多鋼珠浮動(dòng)性能的影響，重力塊的重心能在不同狀態(tài)下改變，當(dāng)支柱傾斜一定角度或平放時(shí)，鋼珠滾動(dòng)使重力塊的重心發(fā)生變化，通氣閥關(guān)閉，因而在搬運(yùn)或運(yùn)輸過程中，重力塊不會(huì)碰撞到頂桿，避免了液壓油外漏現(xiàn)象。

重新設(shè)計(jì)的閥體一定程度上簡化了原閥體結(jié)構(gòu)，并節(jié)省了閥蓋零件。

按上述方案進(jìn)行了小批量生產(chǎn)，預(yù)期效果得到充分的驗(yàn)證，改進(jìn)方案已在我公司開始實(shí)施。并且該項(xiàng)改進(jìn)設(shè)計(jì)已獲得國家實(shí)用新型專利（專利號 ZL2015208392010）。

4 結(jié)語

按上述改進(jìn)設(shè)計(jì)方案，不僅降低了成本，提高了工效，而且大大提高了產(chǎn)品可靠性。用戶使用效果好，已經(jīng)批量投入生產(chǎn)。