礦用支柱的講解

1、國內(nèi)外單體液壓支柱的發(fā)展趨勢使用單體液壓支柱的突出優(yōu)點(重點)單體液壓支柱的結(jié)構(gòu)和工作原理（重點）單體液壓支柱的使用與維護(hù) 目前，我國煤礦的回采工作面支護(hù)裝備，除一部分整體自移式液壓支架外，主要的仍使用六十年代初期發(fā)展的摩擦式金屬支柱，用這種支柱裝備的回采工作面的產(chǎn)煤量約占百分之七十以上。六十年代初期，回采工作面幾乎全部使用木支架。當(dāng)時開始了第一次支護(hù)技術(shù)改革，即摩擦式金屬支柱配以鉸接頂梁代替木支護(hù)，并經(jīng)歷了大約三年時間大量推廣應(yīng)用。其最突出的效果之一是大幅度的降低了木材消耗。與此同時，也促使人們認(rèn)識到礦山支護(hù)是一門綜合的技術(shù)，與巖層控制及采掘工序緊密相關(guān)，對加強(qiáng)頂板管理促進(jìn)安全生產(chǎn)起著舉足輕

2、重的作用。我國在六十年代已開始了液壓支柱的研究，經(jīng)過一度中斷后，于七十年代初繼續(xù)進(jìn)行研究試制工作，至七十年代末完成了工業(yè)性試驗，進(jìn)行了技術(shù)鑒定，現(xiàn)已經(jīng)投入成批生產(chǎn)，并正在有計劃的逐步進(jìn)行回采支護(hù)的更新?lián)Q代工作。近幾年國內(nèi)的大量實踐證明，使用單體液壓支柱有著良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果，適合國情，適應(yīng)煤礦的具體情況，是進(jìn)行回采支護(hù)第二次技術(shù)改革的一個方向。但是在大傾角煤層的支護(hù)作業(yè)中，使用通用式頂蓋還是具有一定的缺陷。 1、初撐力高 一般地，初撐力可以達(dá)到710t，為摩擦式金屬支柱的310倍（摩擦式金屬支柱用液壓升柱裝置時初撐力23t，不用液壓升柱裝置時初撐力僅1t左右）。2、恒阻的性能 在較小的頂板下沉

3、量情況下，支柱即可達(dá)到額定的工作阻力，并保持恒阻的特點（摩擦式金屬支柱在頂板下沉量大，支柱下縮到100mm至400mm以上時才能達(dá)到最大工作阻力）。顯然，單體液壓支柱能很快達(dá)到較高的工作阻力，大大改善了頂板維護(hù)狀況。3、支柱承載力均勻 初撐力大與恒阻的特點，使各支柱能較均勻的承受載荷，這是優(yōu)于摩擦式金屬支柱的重要特點，對保持中等穩(wěn)定以下工作面頂板的完整是十分有利的。4、支、撤速度快 單體液壓支柱的升柱與降柱，靠液壓系統(tǒng)來完成。內(nèi)注式支柱只須扳動手柄、外注式支柱用注液槍從外部注液、扳動卸載閥排液等輕微操作即可完成回撤與支設(shè)作業(yè)，其速度一般比摩擦式支柱提高一倍左右。5、促進(jìn)安全生產(chǎn)、降低輔助材料消

4、耗 由于初撐力高與頂板接觸嚴(yán)實，回撤與支設(shè)速度快，控制頂板效果好，提高了工作面推進(jìn)速度，冒頂事故明顯減少，促進(jìn)了安全生產(chǎn)，相應(yīng)地降低了木材消耗。 DZ型單體液壓支柱為外部注液的單體液壓支柱。 單體液壓支柱有活柱體、油缸、三用閥、頂蓋、底座體、復(fù)位彈簧、手把體、活塞等主要零部件組成。如圖所示： 注液槍泵站供液卸載手把卸載 一、結(jié)構(gòu) 1、油缸 油缸是支柱下部承載桿件。 （1）主要技術(shù)要求 有足夠的強(qiáng)度，能長期承受最高工作壓力以及短期動態(tài)試驗壓力而不會產(chǎn)生永久變形。 有足夠的剛度，能承受活柱側(cè)向力，而不至于產(chǎn)生彎曲。 內(nèi)表面在活塞密封件及導(dǎo)向環(huán)的摩擦力作用下，能長期工作，且磨損少，幾何精度高，確?；?/p>

5、塞密封。 （2）缸筒材料 缸筒材料一般要求有足夠的強(qiáng)度和沖擊韌性，根據(jù)油缸的參數(shù)、用途和毛坯，可選用的材料是27SiMn。 缸筒的加工要求 缸筒內(nèi)徑采用H8、H9配合； 缸筒內(nèi)徑D的圓度公差值可按9、10、11級精度選取，圓柱度公差值可按8級選??； 缸筒端面T的垂直度公差值可按7級精度選取。 2、活柱體 活柱體是支柱上部承載桿件。根據(jù)油缸的外徑可以確定出活柱的內(nèi)外徑分別為78 mm和95 mm。 在外注式單體液壓支柱的活柱外側(cè)還裝有限位裝置，其是限制活柱升高，保證油缸與活柱具有一定重合長度，防止活柱拔出和損壞的裝置。限位裝置有限位套、限位環(huán)、鋼絲擋圈和限位臺階等多種形式。缸徑為100mm的DZ

6、型支柱采用活柱上限位臺階限位。 支柱升高，活柱上限位裝置與手把體接觸后，如果繼續(xù)供液，活柱也不再升高。因此，限位裝置必須具有一定強(qiáng)度，使其承受初撐力時，不至于損壞。 3、三用閥 三用閥顧名思義，即有三種用處的閥。它是外注式單體液壓支柱的心臟，支柱靠它的單向閥完成開柱和支撐；靠它的卸載閥完成支柱的回收；靠它的安全閥在支柱過載時使支柱緩慢下縮，保護(hù)支柱不致受損。外注式支柱將三個閥組裝在一起，便于更換和維修。 三用閥利用左右閥筒上的螺紋裝在支柱柱頭上，并用閥筒上的O形密封圈與柱頭密封。 4、復(fù)位彈簧 采用復(fù)位彈簧降柱可加速支柱下降速度。復(fù)位彈簧一頭掛在柱頭上，另一頭掛在底座上，并使它具有一定的預(yù)緊力

7、。并且使用復(fù)位彈簧支柱的底座不能焊在油缸上，而必須活接，且采用連接鋼絲與油缸連接。 復(fù)位彈簧是單體液壓支柱在進(jìn)行回收時，使活柱筒快速回縮的重要零件。檢驗復(fù)位彈簧時，應(yīng)根據(jù)支柱實際支設(shè)狀況，將其拉伸到最大使用高度后保持24小時，最多允許彈簧有4mm的殘余變形，這樣的復(fù)位彈簧才算合格。 5、頂蓋 本次單體液壓支柱主要針對大傾角煤層的工作狀況而設(shè)計的，在大傾角工作面中單體支柱的傾倒與下滑問題一直都很嚴(yán)重,頂板冒落甚至大面積垮落事故時有發(fā)生,嚴(yán)重威脅著工作面的安全生產(chǎn)。改進(jìn)單體液壓支柱頂蓋的結(jié)構(gòu)將有助于改善以上幾種情況，因此，我采用了防倒式頂蓋。 防倒頂蓋的基本結(jié)構(gòu),它由頂蓋底板、楔卡、擋板組成。楔卡

8、安裝在頂蓋底板導(dǎo)槽內(nèi)。楔卡為“L”形。每只防倒頂蓋內(nèi)安裝兩只楔卡,每只楔卡有一個側(cè)面帶有斜度。防倒頂蓋取代普通頂蓋后,通過楔卡卡住頂梁底部的型扁鋼,實現(xiàn)支柱與頂梁的相互聯(lián)接。由于兩只楔卡均帶有斜度,因而安裝時可以相互砸緊?；刂鶗r,只須錘擊楔卡的小端,使楔卡張開,脫離頂梁,便可按正常程序回拆支柱。防倒頂蓋與頂梁聯(lián)接后,限定了支柱與頂梁的支設(shè)狀態(tài)。 頂蓋是可更換件。它通過三個彈性圓柱銷與活柱體的柱頭（或接長柱筒）連接在一起，將頂板巖石的壓力傳遞到支柱上，并利用四爪與楔卡防止頂板來壓時支柱滑倒失效。 （2）頂蓋的有限元分析 利用Pro/Engineer對該零部件進(jìn)行有限元分析，只要輸入頂蓋的最大工作

9、阻力，就能分析出該零部件的受力情況。并且能夠通過受力情況的分布云圖，很直觀的看出各部分的受力情況。 下圖是以頂蓋為例的受力分析云圖：根據(jù)云線的顏色可以看出各部分受力情況的大小，紅色受力最大，視為危險截面。 頂蓋的受力分析云圖 頂蓋的受力分析云圖 6、手把體 手把體是單體液壓支柱上唯一的一個可用手抓住的零件，對搬運、支設(shè)、移動支柱非常重要。手把體內(nèi)裝有防塵圈、導(dǎo)向環(huán)。它通過手把體連接鋼絲與油缸相連接，能繞油缸自由轉(zhuǎn)動便于操作和搬運。 手把體內(nèi)孔的尺寸根據(jù)油缸外徑、活柱外徑、手把體連接鋼絲、防塵圈和導(dǎo)向環(huán)的尺寸確定，防塵圈和導(dǎo)向環(huán)的尺寸根據(jù)活柱外徑選取。 圖示 7、底座 底座體由底座、彈簧掛環(huán)、O

10、形密封圈、防擠圈等組成。它是支柱底部密封和承載的零件。它通過底座連接鋼絲與油缸相連接。 底座體外徑由油缸內(nèi)徑而定，各凹槽部分分別由安放在此處的標(biāo)準(zhǔn)件的尺寸決定，而各標(biāo)準(zhǔn)件的尺寸是根據(jù)油缸內(nèi)徑值查表而得。 圖示 8、活塞 活塞是支柱的活柱體和液壓缸之間密封的零件，當(dāng)支柱受力時承受一定的載荷和彎矩?；钊涎b有Y形密封圈、皮碗防擠圈、活塞導(dǎo)向環(huán)、O形密封圈、活塞防擠圈等。它通過活塞連接鋼絲與活柱體相連接?；钊鸹钪鶎?dǎo)向和油缸密封作用?；钊鶕?jù)密封裝置形式來選用其結(jié)構(gòu)形式，而密封裝置則按工作壓力、環(huán)境、介質(zhì)等條件來選定。 （1）加工要求 活塞最大的外徑根據(jù)油缸內(nèi)徑所得，但不能完全等同與油缸內(nèi)徑，因為活

11、塞要延著油缸內(nèi)徑進(jìn)行上下往復(fù)運動，所以要小于油缸內(nèi)徑?；钊c活柱接觸的尺寸根據(jù)活柱內(nèi)徑所得，其它凹槽尺寸的計算原理同手把體一樣，都是根據(jù)密封結(jié)構(gòu)形式來確定； 圖示 9、柱頭 柱頭是支柱上安裝三用閥的地方，承受和傳遞支柱的載荷。 柱頭與活柱的連接方式為焊接，其外徑可根據(jù)活柱外徑確定，上端銷孔尺寸則由標(biāo)準(zhǔn)件彈性銷的尺寸所決定，安裝三用閥的孔也由三用閥的外徑確定。 二、工作原理 1、工作介質(zhì) 外柱式單體液壓支柱工作介質(zhì)為乳化液，回柱時乳化液排至工作面采空區(qū)。 2、動力來源 外注式的工作介質(zhì)是由設(shè)在巷道中的泵站經(jīng)高壓軟管、注液槍等組成的管路系統(tǒng)供給，并由泵站保證支柱一定的初撐力。 3、降柱方式 一般靠

12、活柱的自重和復(fù)位彈簧降柱。三用閥的組裝 1、組裝前的裝備 （1）合格的三用閥零件在組裝前必須用壓力油沖洗干凈，任何有毛刺、鐵屑或生銹的零件均不得組裝。 （2）裝好全部O形密封圈。 （3）六角導(dǎo)向套的組裝把安全閥墊裝入六角導(dǎo)向套中，要裝到底，并檢查安全閥墊工作面是否平整。在閥座和六角導(dǎo)向套接觸時，閥墊壓縮量應(yīng)控制在0.150.25mm。 （4）注油閥體的組裝將單向閥座連同限位套一起裝入注油閥體中，并裝入8鋼球，再用一字型螺絲刀擰緊螺套（擰緊程度要適當(dāng)，以防單向閥座變形），并把卸載閥墊裝入注油閥體。 2、組裝將閥針裝入閥座中，閥針端面不應(yīng)露出閥座端面，并檢查運動是否靈活，再轉(zhuǎn)入閥套內(nèi)，然后將連接螺

13、桿擰入閥套并擰緊。用鑷子將六角導(dǎo)向套裝入閥套內(nèi)，檢查六角導(dǎo)向套軸向運動是否靈活，應(yīng)無卡阻，然后裝入8鋼球、彈簧座、安全閥彈簧，用調(diào)壓工具擰緊調(diào)壓螺絲。安全閥部分裝好以后，將閥套裝入裝配套筒中。單向閥錐型彈簧裝在連接螺桿上，套上左閥筒并與裝配套筒擰緊，用套筒扳手將注油閥體擰入螺桿。然后擰下裝配套筒，換上右閥筒。三用閥組裝完畢之后，需根據(jù)礦用單體液壓支柱（MT11293）中的有關(guān)規(guī)定對其進(jìn)行調(diào)壓和試驗。安全閥的開啟壓力調(diào)定是用調(diào)壓工具調(diào)整調(diào)壓螺絲的進(jìn)退來實現(xiàn)的。調(diào)好安全閥應(yīng)涂上M10乳化劑封存。 支柱組裝 1、組裝前的準(zhǔn)備 （1）用壓力油洗凈活柱、油缸、活塞、底座、手把體等零件，不允許零件上有鐵屑

14、和污物。 （2）在手把體的內(nèi)表面、頂蓋與柱頭配合面、底座與液壓缸配合面及活塞與活柱配合面涂防銹油。 （3）在活塞、底座上裝入O型密封圈和防擠圈，注意防擠圈的位置應(yīng)緊靠O型密封圈的低壓側(cè)。 （4）把Y形密封圈、防擠圈和導(dǎo)向環(huán)安裝在活塞上，注意活塞導(dǎo)向環(huán)外徑應(yīng)大于活塞的最大外徑。 2、活柱體的組裝順序 （1）將防塵圈和活塞導(dǎo)向環(huán)按次序（注意方向）裝在手把體上。 （2）將手把體套入活柱體。在限位鋼絲圈槽中先裝上一個O形密封圈（作為裝配工具），這樣手把體上的防塵圈就能順利通過，然后取下O形密封圈，將限位鋼絲圈涂油裝在活柱上，并測量限位鋼絲圈的外徑（應(yīng)比油缸的外徑小0.5mm以上）。 （3）將活塞裝入活

15、柱。 （4）把復(fù)位彈簧掛在活柱體中。 3、支柱整體組裝 （1）將裝好的活柱體裝入油缸，并將手把體裝好，穿上連接鋼絲。 （2）將頂蓋裝入活柱體，用彈性圓柱銷連接好，所有彈性圓柱銷均不允許露出，其開口應(yīng)垂直于支柱的軸向方向。注意使頂蓋方體軸線與柱頭閥孔軸線平行。 （3）將復(fù)位彈簧掛在底座彈簧環(huán)上，并將底座裝入油缸，穿好底座連接鋼絲。 （4）裝上三用閥，并使三用閥卸載孔軸線垂直于支柱軸線。 4、組裝注意事項 （1）除油缸、底座等裸露表面電鍍外，所有連接配合部分及活柱外圓均應(yīng)涂防銹油。 （2）裝配底座時應(yīng)將防擠圈切口背向穿鋼絲槽口，在打入底座時應(yīng)注意避免穿鋼絲槽口碰壞防擠圈。 （3）所有連接鋼絲均打入

16、槽口，不允許外露，并將手把體和底座的連接鋼絲口用火漆或油漆膩子封死。 （4）支柱組裝時，不允許用鐵錘敲打油缸、活塞、活柱等零件。 （5）組裝完畢的支柱在運輸過程中不允許隨意摔砸。 支柱的拆卸 支柱的拆卸可按裝配相反的工序進(jìn)行，但應(yīng)注意； 1、底座的拆卸應(yīng)用活柱頂出。 2、先將活柱體抽出到最大高度，再拆卸手把體，以免活塞刮壞油缸。 3、拆卸活塞時應(yīng)使用卸活塞工具，用撞塊沖擊數(shù)次剪斷O形密封圈可取出活塞。原因 1、泵站無壓力或壓力低； 2、減壓閥關(guān)閉； 3、注液嘴被贓物堵塞； 4、密封失效； 5、注液槍失靈； 6、管路濾網(wǎng)噴塞。 措施 1、檢查泵站； 2、打開截止閥； 3、清理注液嘴； 4、檢查Y

17、形圈及O形密封圈； 5、檢查注液槍； 6、清洗過濾網(wǎng)。 原因 1、復(fù)位彈簧掉了； 2、復(fù)位彈簧損壞； 3、油缸有局部凹陷； 4、活柱表面損壞； 5、防塵圈損壞 措施 1、重掛復(fù)位彈簧； 2、更換復(fù)位彈簧； 3、更換油缸； 4、更換活柱； 5、更換防塵圈 原因 1、安全開啟開關(guān)或關(guān)閉壓力低； 2、密封件失效 工作阻力高原因 措施 1、安全閥開啟壓力高； 1、重新調(diào)定安全閥； 2、安全閥墊擠入溢流間隙 2、更換閥墊 措施 1、檢查安全閥； 2、更換密封件 原因 1、活塞上100 x3.1O形圈損壞； 2、油缸變形或鍍層損壞而生銹； 3、底座密封面破壞 措施 1、更換O形圈； 2、更換油缸； 3、更換底座