摘 要：文章介绍K型接头在煤矿机械应用中存在容易漏液的缺点,分析成因是由于K型接头与接头座配合存在轴向和径上间隙,管路瞬间来压导致与接头配合的O型密封圈发生位移而产生变形,继而失效所致,紧接着对锥密封螺纹接头优点及接头类型进行介绍,展望其应用前景。
关键词：煤矿机械 K型接头缺陷 锥密封螺纹接头 类型 应用
液压技术在煤矿机械上广泛应用,相应的液压系统在煤矿机械组成中占有重要地位。随着液压系统结构的不断改进与演变,作为输送流体的液压管路也经历着一步步优化。而这其中丝扣螺纹接头的应用便是液压管路近一时期取得突破的一个迹象,其必将成为未来煤矿机械液压管路的发展新趋势。
1 煤矿机械早期的液压管路连接形式
1.1 早期的液压管路接头密封原理及应用
早期的液压管路广泛采用K型“插装式”快接接头,通过快接接头与液压元件的接头座连接形成闭合的回路。这种接头颈部安装有O型橡胶密封圈,依靠密封圈的压缩作用来实现联接处的密封,并配合U型卡防止两联接接头的松脱。此种联接方式具有安装、拆卸方便的优点,因此在早期煤矿机械中的液压支架、采煤机、掘进机、岩巷作业线、乳化泵站等设备的液压管路广泛应用。
1.2 早期的液压管路接头密封缺陷
这种K型“插装式”接头联接形式存在一个缺陷,就是在通过操作换向阀控制管路内液体介质实现换向时,由于输液管路一端的K型接头与其联接配合的接头座之间存在轴向和径向间隙,管路内瞬间来压带来的冲击反作用力,使接头与接头座之间发生微量相对运动,随之接头处的O型密封圈也紧跟发生很小的位移运动,这样就有可能出现以下情况:O型密封圈受压变形而失效。而这种情况又存在以下两种可能: 其一就是管路内油液在系统正常压力下经过若干次的反复换向,O型密封圈与接头座内腔壁长期摩擦,局部破裂或因冲击挤压而发生“形变”,失去弹性补偿能力,并最终失去密封作用;其二若是管路内高于系统额定压力的突然高压来袭可使O型密封圈被沟槽槽棱“切割”而瞬间破裂损坏。此两种情况均造成接头处渗、漏液,一台大型的设备诸如掘进机、液压钻车由数百条多达上千个接头胶管联接起来,由于接头漏液导致的油脂损失非常之大,不仅造成能源的极大浪费,甚至造成执行元件压力或流量不能满足设计要求,使部分功能不正常。
2 锥密封螺纹接头
2.1 锥密封螺纹接头的特点
“如何让液压管路两联接的接头与接头座之间在工作介质通过时不发生相对移动”是摆在各国液压工程师面前的难题所在,而破解这一难题并最早做出改变的是在国外的工程机械上。工程师们设计出采用锥面密封并通过螺母丝扣进行锁紧的接头。这种接头有两个好处:(1)内锥与外锥相结合,改“线密封”为“面密封”,增大密封接触面积。(2)在锥形密封面设有沟槽用来安装O型密封圈,通过内锥与外锥结合时压缩O型密封圈产生的弹性补偿增强密封作用。(3)通过螺母的螺纹丝扣锁紧两圆锥结合面,来防止上面提到的O型密封圈“相对运动”,该设计获得了巨大成功。
2.2 锥密封螺纹接头的类型
锥密封螺纹接头根据锥度的不同可分为24°、60°、74°等若干种形式的大类,这些按照不同锥度划分的接头因最早是在欧美、日本等发达工业国家最先得到应用,又因地域不同其螺纹以各国的标准进行制造,因此相同锥度接头最终又衍生出多种形式。如采用公制螺纹的24°锥面接头、美制细螺纹的JIC74°锥面接头、英制管螺纹60°锥面接头等。
在国内部分厂家将不同锥度的螺纹接头对应称为H型、G型、C型接头,而有些厂家采用数字组合的形式来区分。如24°锥接头用20411表示,60°锥接头用22611表示,74°锥接头用26711表示。
该类型的接头一般可根据自身弯曲角度不同分为0°、45°或135°、90°等样式并和软管搭配制成不同装配角度的管路总成,便能很好地与不同空间位置的液压件的联接。同时根据液压管路本身所承受压力的不同,锥密封螺纹又有轻、重系列之分,很好地满足不同工况的液压系统。
2.3 锥密封接头国内外生产厂家
锥密封螺纹接头生产厂家在国际上比较知名的有派克、伊顿、永华(现已被伊顿收购)等公司,而国内的生产地除东北、河北、山东等地外则主要集中在沿海发达的江浙地区,尤其是浙江宁波汇集了大大小小上百家生产企业,在全国都有很大的影响力。
2.4 锥密封螺纹接头在国内的推广应用
我国最早引入该类型的接头始于工程机械,典型的如美国凯特彼勒、日本小松挖掘机均所有使用，国内的工程机械三一挖掘机、山推推土机、合力叉车等装备都采用了这种锥密封螺纹接头。进入新世纪,由于煤炭行业持续景气,三一等知名工程机械厂家纷纷涉足煤矿机械,便把工程机械领域的先进技术引入其中,成为煤矿机械新技术、新工艺的引领者,随后包括佳木斯煤机厂、石家庄煤机厂、西安煤机厂等老牌煤机企业均在其产品中使用该新型接头。
回顾历史可以发现,20世纪80、90年代以前生产的各类煤矿机械广泛采用K型接头的液压管路,直到进入21世纪后锥密封螺纹接头才逐步在掘进机、液压钻车、挖掘式装载机上得到推广应用。
3 结语
由于螺纹接头在初次联接时只需使用扳手按照一定的预紧力对螺母进行紧固,用在复杂的煤矿机械上发生漏液的几率极低,可以说是实现了“免维护”,未来必将更广泛地应用在各类复杂的煤矿机械。
