液压支架安全阀密封结构的改进

2004年第10期液压与气动

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液压支架安全阀密封结构的改进

罗开成

The Im provement of the Relieve Valve Seal Structure in

Hydraulically P owered R oof Support

Luo K ai 2cheng

(郑州煤矿机械集团有限责任公司液压中心, 河南省郑州市华山路105号　450007)

　　摘　要:为提高液压支架安全阀的寿命及卸载能力, 对液压支架安全阀阀副橡胶圈过柱塞径向孔型的密封结构进行改进, 采用O 形密封圈加聚四氟乙烯骨架的组合密封结构形式代替O 形密封圈。

关键词:液压支架; 安全阀;O 形密封圈; 聚四氟乙烯骨架; 组合密封结构

中图分类号:TH137　文献标识码:B　文章编号:100024858(2004) 1020063202

1　引言

安全阀是液压支架重要元件之一, 用来控制液压

支架实际工作阻力并使其不超过允许值。其性能的好坏直接影响支架强度与安全系数, 影响支架支护能力的发挥。因此, 液压支架安全阀需具备密封可靠、动作灵活、卸载量大、关闭及时、寿命长等特点。而目前国内安全阀流量小, 一般在90L/min 以下, 密封部位密封圈易损坏, 寿命短, 不能满足国内液压支架快速发展的需要。

2　安全阀的结构及技术特征

值p max 不超过p 1, 以确保各承载元件不过载破坏; 同

时, 安全阀开启后, 确保立柱尽可能支护顶板, 发挥最佳承载能力, 要求安全阀的溢流压力和闭合压力的最小值p min 不低于p 2

。

安全阀的阀副有端面硬阀口对阀垫型, 硬阀口对聚甲醛锥阀及橡胶圈过柱塞径向孔型等, 从性能和寿命上考虑, 国内外液压支架安全阀基本上采用橡胶圈过柱塞径向孔型。常用安全阀结构如图1

。

图2　安全阀启、溢、闭特性曲线

3　对密封结构的分析及密封结构的改进

从安全阀密封结构可知, 阀芯动作, 阀芯沿圆周方向分布的小孔往复过O 形密封圈,O 形密封圈易被小

孔划伤, 为预防O 形密封圈被小孔划伤, 阀芯上小孔的直径要小,O 形密封圈与阀芯之间的密封量要小, 因此, 这种密封结构卸荷量小,O 形密封圈寿命短。

为提高安全阀的性能, 解决小孔过O 形密封圈, 加大安全阀的卸载能力, 我们采用O 形密封圈加聚四氟乙烯骨架的组合密封结构形式, 经试验, 满足安全阀启、溢、闭特性和各项性能。与O 形密封圈相比有以下优点:(1) 摩擦力小, 动作灵活; (2) 密封可靠, 寿命长; (3) 可以加大阀芯小孔直径, 提高安全阀的卸载能力。改进后的结构如图3。

　收稿日期:2004204222

) , 男, 河南省信阳市人, 助理工　作者简介:罗开成(1972—

11阀芯　21O 形密封圈　31弹簧座　41弹簧

图1　常用安全阀结构

该安全阀是通过弹簧调节到规定的开启压力, 当

安全阀工作时, 作用在阀芯上的压力高于安全阀的开启压力, 阀芯右移, 阀芯上的小孔通过O 形密封圈释放压力; 当阀芯上的压力低于开启压力时, 阀芯左移, 安全阀关闭。在整个工作过程中, 安全阀要始终满足启、溢、闭特性及范围, 如图2所示。即安全阀在额定流量范围内开启溢流时, 开启压力与溢流压力的最大

程师, 学士, 主要从事液压支架液压阀的设计和制造工作。

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液压与气动2004年第10期

基于专家PI D 的径向柱塞变量泵电液伺服控制

张立强, 杨国来, 魏列江

Electro 2hydraulic Serv o C ontrolling Radial Piston Pum p

Based on Expert PID C ontroller

Zhang Li 2qiang , Y ang G uo 2lai , Wei Lie 2jiang

(兰州理工大学流体动力与控制学院, 甘肃兰州　730050)

摘　要:针对电液伺服控制径向柱塞变量泵, 设计了专家PI D 控制器, 并通过计算机仿真, 再现了系统跟

踪阶跃信号时的系统响应。仿真结果表明, 基于专家PI D 控制器的电液伺服控制径向柱塞变量泵具有良好的动态性能。

关键词:径向柱塞泵; 电液伺服控制; 专家PI D 控制

中图分类号:TH137　文献标识码:B　文章编号:100024858(2004) 1020064202

0　引言

径向柱塞变量泵具有结构简单、寿命长、噪声低、

工作压力高、调整操作力小、吸油性能好、转速高、可采用特殊油液及多泵组合等优点, 广泛应用于轧机设备、工程机械、矿山机械和注塑机械等许多设备。它由泵主体部分和变量机构部分组成。本文利用电液伺服阀来操作变量机构, 这不仅仅是操作方式的改变, 更重要的是可以利用计算机对泵乃至整个系统实现数字控制, 以达到功率匹配或自适应控制, 这对高压大功率系统的性能改进和节能都具有重要意义。1　电液伺服控制径向柱塞变量泵的数学模型

=-P (s )

K V 1+s βs

2

ω2h

+2ξh

ωh s +1

(2)

式中　K Q ———电液伺服阀的平均流量增益

A P ———液压缸活塞有效截面积

ωh ———液压固有频率ξ——液压阻尼比h —

K ce ———阀控缸的流量2压力系数V t ———总压缩容积

电液伺服阀控径向柱塞泵本质上就是电液伺服阀

控液压缸[1]。将阀控缸的3个基本方程, 即阀的线性化流量方程、流量连续性方程以及液压缸与负载的力平衡方程[2]联立并进行拉氏变换可得电液伺服阀控缸的传递函数及方框图。

其传递函数为

=I (s )

(1)

β———油液和油液管壁的等效弹性模量, 一般

取β=7×108N/m 3

由式(1) , (2) 可见该电液伺服系统可以近似地看成是由积分环节加上振荡环节组成的三阶系统, 其开环传递函数为

　收稿日期:2004206224

　基金项目:兰州理工大学科研发展基金资助项目(0215)

) , 男, 河北安国人, 硕士, 主要从事　作者简介:张立强(1977—

s ω2

h

2

+2ξh

ωh

s +1

液压、测控技术方面的研究。

　　改进后的安全阀已被大量使用, 效果很好。组合

密封方式的采用, 对我们设计大流量安全阀很有帮助, 部分产口已替代国外同类产品。

参考文献:

11阀芯　21组合密封圈　31弹簧座　41弹簧

[1]　MT 41921995, 液压支架用阀[S].

[2]　王国法. 液压支架技术[M].北京:煤炭工业出版社,1999.

图3　改进后的安全阀结构