采掘機械課件第八章匯編

采掘機械課件.第八章采掘機械課件.第八章第一節(jié)單體液壓支柱和鉸接頂梁一、單體液壓支柱的工作方式

單體液壓支柱是靠液壓力工作的，其工作特性具有恒阻性，一般與金屬鉸接頂粱組成配套設備，用于普采工作面，也可供綜采工作面局部地點使用，如端頭支護或臨時支護。單體液壓支柱在工作面的布置情況如圖8-1所示。

圖8-1單體液壓支柱工作面布置圖1-主液管；2-總截止閥；3-支管截止閥；4-單體支柱；5-三用閥；6-注液槍；7-鉸接頂梁第一節(jié)單體液壓支柱和鉸接頂梁一、單體液壓支柱的工作方式二、單體液壓支柱的類型和結構

如圖8-2所示為NDZ18-25/80型內注式單體液壓支柱的結構，它由頂蓋1、通氣閥2、安全閥3、卸載閥圈13、活塞9、活體柱5、缸體8、手搖泵和手把體12等部分組成。其符號的代表意義是：N-內注式；D-單體液壓；Z-支柱；18-最大高度1800mm；25-額定工作阻力25kN；80-缸體內徑80mm。（一）內注式單體液壓支柱1.結構

圖8-2內注式單體液壓支柱結構1-頂蓋；2-通氣閥；3-安全閥；4-曲柄滑塊構；5-活體柱；6-柱塞；7-防塵圈；8-缸體；9-活塞；10-泵活塞；11-內腔空間；12-手把體；13-卸載閥圈；14-卸載閥二、單體液壓支柱的類型和結構如圖8-2所示為NDZ1圖8-3通氣閥結構1-端蓋；2-鋼球；3-閥體；4-密封圈；5-頂桿；6-閥芯；7-彈簧；8-螺母圖8-4安全閥和卸載閥結構1-安全閥墊；2-導向套；3、6-彈簧；4-卸載閥墊5-卸載閥套NDZ型單體支柱采用的是重力式通氣閥。如圖8-3所示，通氣閥主要由端蓋1、鋼球2、閥體3、頂桿5、閥芯6和彈簧7等組成。安全閥和卸載閥的結構如圖8-4所示，主要由安全閥墊1、導向套2、卸載閥墊4和卸載閥套5等組成。

圖8-3通氣閥結構圖8-4安全閥和卸載閥結構NDZ2.工作原理

1）升柱過程：

如圖8-5所示，將手搖把套在曲柄方頭上，然后上下?lián)u動手把，通過曲柄滑塊機構帶動柱塞6作上下往復運動。柱塞又帶動泵活塞2向上運動時（圖8-5a)，泵活塞下腔（低壓區(qū)B）形成負壓，儲油腔A內儲存的油液在大氣的作用下流入低壓區(qū)B內，完成一次吸油過程。柱塞向下運動時，泵活塞2的上部端面頂在柱塞連接頭1凸出的圓環(huán)面上，低壓腔B內受壓縮的液體絕大部分經(jīng)進油閥3和單向閥4壓入工作區(qū)C腔內，使活柱升高。連續(xù)搖動手把，活柱就會不斷升高，直到支柱頂蓋與頂梁或頂板接觸為止，即完成升柱過程。2）降柱過程：初撐過程如圖8-6所示，支柱頂蓋與頂梁接觸后，繼續(xù)搖動手把。直到感到費力時，就使支柱獲得了規(guī)定的初撐力，即完成了初撐過程。3）承載過程：隨著工作面的推進、支護空間的擴大和支護時間的延長，回采工作面的頂板將產(chǎn)生不同程度的下沉，使作用在支柱上的頂板壓力逐漸增加。當支柱所承受的載荷達到額定工作阻力時，油缸工作腔內的高壓油經(jīng)芯管進入安全閥，作用在安全閥墊1上（見圖8-4），安全閥打開，高壓油流回儲油腔。這時，活柱就下縮，頂板微量下沉，而頂板壓力形成新的平衡。4）回柱過程：回柱時將卸載手把插入卸載環(huán)中，然后再扳動手把，帶動凸輪轉動，迫使安全閥向左移動，壓縮卸載閥彈簧，卸載閥打開，于是工作腔內的高壓油經(jīng)芯管、卸載閥墊與閥體接觸平面之間的間隙及閥體上三個12mm的徑向孔流回儲油腔，活柱在自重作用下快速降柱，完成回柱過程。2.工作原理1）升柱過程：如圖8-5所示，將手搖把套在曲圖8—5升柱過程1-連接頭；2-泵活塞；3-進油閥；4-單向閥；5-擋圈；6-柱塞圖8—5升柱過程圖8-6初撐過程1-連接頭；2-泵活塞；3-進油閥；4-單向閥；5-活塞頭；6-泵套；7-濾油網(wǎng)；8-導向套；9-導向環(huán)；10-Y形密封圈圖8-6初撐過程如圖8-7所示為DZ型外注式單體液壓支柱的結構，它由外頂蓋1、活柱體2、三用閥3、活塞4、復位彈簧5、卸載手把6、缸體7和底座8等組成。外注式單體液壓支柱的結構與內注式相比比較簡單，缸體、活柱體、活塞、手把體和卸載裝置的結構也基本相同。（二）外注式單體液壓支柱1.結構

圖8-7外注式單體液壓支柱1-外頂蓋；2-活柱體；3-三用閥；4-活塞；5-復位彈簧；6-卸載手把；7-缸體；8-底座；9-供液管；10-注液槍如圖8-7所示為DZ型外注式單體液壓支柱的結構，它由外頂蓋1三用閥是外注式單體液壓支柱的一個重要元件，其結構如圖8-8所示。它主要由單向閥、卸載閥和安全閥三部分組成。單向閥供注液用，卸載閥供卸載回柱用，安全閥保證單體支柱的恒阻特性。

圖8-8三用閥結構1-閥筒；2-注液閥體；3-鋼球；4-卸荷閥墊；5-卸荷閥彈簧；6-連接螺桿；7-閥套；8-安全閥針；9-安全閥墊；10-導向套；11-安全閥彈簧；12-調壓螺釘三用閥是外注式單體液壓支柱的一個重要元件，其結構如圖82.工作原理

1）升柱-初撐過程：將注液槍插入三用閥的單向閥，卡好注液槍上的鎖緊套，然后操作注液槍手把，泵站來的高壓乳化液經(jīng)單向閥和閥筒上的徑向孔注入單體液壓支柱的下腔，活柱上升。當單體液壓支柱頂蓋使金屬頂梁緊貼頂板，活柱不能上升時，松開注液槍手把，切斷高壓液體的通路，使單體液壓支柱給頂板一定的初撐力，即可完成升柱-初撐過程。2）承載過程：隨著支護時間的延長，工作面頂板作用在支柱上的載荷逐步增加。當頂板壓力超過支柱的額定工作阻力時，支柱內腔的高壓乳化液將三用閥中的安全閥打開溢流，支柱微量下降，使頂板壓力形成新的平衡。如果支柱所承受的載荷低于額定工作阻力時，支柱內腔壓力降低，在安全閥彈簧作用下將安全閥關閉，停止溢流，使支柱對頂板的阻力基本保持一致，從而實現(xiàn)支柱的恒阻特性。

3）回柱過程：回柱時將卸荷手把插入三用閥右閥筒卸載孔中，轉動手把，使安全閥軸向移動，打開卸載閥，支柱內腔的高壓乳化液經(jīng)卸載閥、右閥筒與注液閥體間隙噴到工作面采空區(qū)，活柱在自重和復位彈簧的作用下復位，從而完成回柱。

2.工作原理1）升柱-初撐過程：將注液槍插入三用閥的單向閥如圖8-9所示，它由鉸接頂蓋1、密封蓋組件2、活柱3、手把閥體4、三用閥5、缸體6、復位彈簧7及底座8等組成。

（三）柱塞懸浮式單體液壓支柱1.結構

圖8-9柱塞懸浮式單體液壓支柱1-鉸接頂蓋；2-密封蓋組件；3-活柱；4-手把閥體；5-三用閥；6-缸體；7-復位彈簧；8-底座如圖8-9所示，它由鉸接頂蓋1、密封蓋組件2、活柱3、手把閥2.工作原理

（1）采用柱塞懸浮技術，使液壓懸浮力直接通過支柱的內腔作用在頂蓋上，液壓懸浮力分擔了支柱工作阻力的五分之四左右，活柱軸向受力僅為工作阻力的五分之一，從而提高了支柱的穩(wěn)定性和安全性，也提高了支柱的支撐高度、承載能力和抗偏載能力。（2）在活柱上不再設有工藝難以保證的圓弧焊縫，提高了立柱的強度和可靠性，減少了因焊縫斷裂而造成的事故隱患，保證了工作人員的安全。（3）根據(jù)支柱規(guī)格不同，整柱質量比國內外其他支柱減輕15%～30%，搬動、運輸、使用都比較方便。（4）工作行程大，擴大了使用范圍。（5）所有密封點均為外設，可用肉眼直接觀測檢查。各密封點均采用了密封補償和密封脹緊技術，在密封有磨損情況下，可有效補償，減少了密封的更換，降低了維修和維護費用。（6）三用閥裝在手把上，注液時，不隨活柱的升高而升高，操作方便。（7）采用QPQ表面處理工藝或采取鎳—磷—硼層工藝處理技術，滿足了防腐、耐磨和防炮崩的要求。工作介質采用煤礦的井下水，節(jié)省了大量的乳化液，并保證了工作環(huán)境和地下水不受污染。2.工作原理（1）采用柱塞懸浮技術，使液壓懸浮力直接三、金屬鉸接頂梁

單體液壓支柱必須與鉸接頂梁配合使用，才能有效地用于水平或緩傾斜煤層回采工作面的頂板支護。如圖8-10所示，鉸接頂梁由梁體1、楔子2、銷子3、接頭6、定位塊5和耳子4等組成。梁體1的斷面為箱體結構，由扁鋼組焊而成。圖8-10鉸接頂梁

1-梁體；2-楔子；3-銷子；4-耳子；5-定位塊；6-接頭；7-夾口三、金屬鉸接頂梁單體液壓支柱必須與鉸接頂梁配合使用，才第二節(jié)切頂支柱和滑移頂梁支架一、切頂支柱

切頂支柱是用于普采或炮采工作面、與單體液壓支柱配合使用的回采工作面支護設備，具有放頂和推移輸送機的作用。它布置在工作切頂線單體液壓支柱之間，取代木垛、密集支柱、叢柱等特種支柱，起到支撐和切斷頂板的作用，其千斤頂可用作推溜移柱。1.切頂支柱的結構原理

如圖8-11所示，切頂支柱結構由立柱1、復位橡膠塊2、控制閥3、推移千斤頂4、底座8和操縱閥5等組成。圖8-11切頂支柱1-立柱；2-復位橡膠塊；3-控制閥；4-推移千斤頂；5-操縱閥；6-連接頭；7-防滑盤；8-底座第二節(jié)切頂支柱和滑移頂梁支架一、切頂支柱切2.工作過程

1）升柱：升柱時，把操縱閥5的手柄扳到“升柱”位置，從泵站來的高壓液體經(jīng)控制閥3進入支柱下腔，使立柱活柱升起支撐頂板。同時，立柱上腔的液體通過工作面總回液管回到泵站油箱。2）推移輸送機：把操縱閥5的手柄扳到“推溜”位置，高壓液體即進入推移千斤頂4的活塞腔，使千斤頂?shù)幕钊麠U伸出，推動輸送機前移。同時，活塞桿腔內的液體經(jīng)總回液管回到油箱。3）降柱：把操縱閥5的手柄扳到“降柱”位置，高壓液體即進入立柱上腔，同時打開控制閥3中的液控單向閥，使立柱活柱回縮。4）移柱：把操縱閥5的手柄扳到“移柱”位置，高壓液體即進入推移千斤頂活塞桿腔，使活塞桿回縮，支柱即以輸送機為支點被拉前移。3.特點

（1）支柱上有螺紋加長桿，可無級調高，結構簡單，適用于厚度變化較大的煤層。（2）立柱的中部設有復位橡膠塊，可改善立柱的受力情況。（3）柱帽與活柱為球面接觸，可適應頂板的起伏。（4）頂蓋、底座均有防滑筋，可適應傾角小于15o的煤層。2.工作過程1）升柱：升柱時，把操縱閥5的手柄扳到“升柱”二、滑移頂梁支架滑移頂梁支架是介于液壓支架和單體液壓支柱之間的一種支護設備，它以液壓為動力，前后頂梁互為導向實現(xiàn)前移，一般適用于緩傾斜、頂板完整和網(wǎng)下放頂煤工作面，也可用于端頭支護。

滑移頂梁支架有卸載式和半卸載式兩種類型。

圖8-12所示，卸載式滑移頂梁支架由前后頂梁1和5、彈簧鋼板4、移架千斤頂2及單體液壓支柱7等組成。圖8-12卸載式滑移頂梁支架結構1-前頂梁；2-移架千斤頂；3-雙向閥；4-彈簧鋼板；5-后頂梁；6-摩擦支柱；7-單體液壓支柱二、滑移頂梁支架滑移頂梁支架是介于液壓支架和單體液壓思考題：1、單體液壓支柱的類型及工作原理？2、金屬鉸接頂梁的使用和架設方法？3、切頂支柱的結構原理和特點？4、滑移頂梁支架的結構和工作原理？思考題：此課件下載可自行編輯修改，僅供參考！

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單體液壓支柱是靠液壓力工作的，其工作特性具有恒阻性，一般與金屬鉸接頂粱組成配套設備，用于普采工作面，也可供綜采工作面局部地點使用，如端頭支護或臨時支護。單體液壓支柱在工作面的布置情況如圖8-1所示。

圖8-1單體液壓支柱工作面布置圖1-主液管；2-總截止閥；3-支管截止閥；4-單體支柱；5-三用閥；6-注液槍；7-鉸接頂梁第一節(jié)單體液壓支柱和鉸接頂梁一、單體液壓支柱的工作方式二、單體液壓支柱的類型和結構

如圖8-2所示為NDZ18-25/80型內注式單體液壓支柱的結構，它由頂蓋1、通氣閥2、安全閥3、卸載閥圈13、活塞9、活體柱5、缸體8、手搖泵和手把體12等部分組成。其符號的代表意義是：N-內注式；D-單體液壓；Z-支柱；18-最大高度1800mm；25-額定工作阻力25kN；80-缸體內徑80mm。（一）內注式單體液壓支柱1.結構

圖8-2內注式單體液壓支柱結構1-頂蓋；2-通氣閥；3-安全閥；4-曲柄滑塊構；5-活體柱；6-柱塞；7-防塵圈；8-缸體；9-活塞；10-泵活塞；11-內腔空間；12-手把體；13-卸載閥圈；14-卸載閥二、單體液壓支柱的類型和結構如圖8-2所示為NDZ1圖8-3通氣閥結構1-端蓋；2-鋼球；3-閥體；4-密封圈；5-頂桿；6-閥芯；7-彈簧；8-螺母圖8-4安全閥和卸載閥結構1-安全閥墊；2-導向套；3、6-彈簧；4-卸載閥墊5-卸載閥套NDZ型單體支柱采用的是重力式通氣閥。如圖8-3所示，通氣閥主要由端蓋1、鋼球2、閥體3、頂桿5、閥芯6和彈簧7等組成。安全閥和卸載閥的結構如圖8-4所示，主要由安全閥墊1、導向套2、卸載閥墊4和卸載閥套5等組成。

圖8-3通氣閥結構圖8-4安全閥和卸載閥結構NDZ2.工作原理

1）升柱過程：

如圖8-5所示，將手搖把套在曲柄方頭上，然后上下?lián)u動手把，通過曲柄滑塊機構帶動柱塞6作上下往復運動。柱塞又帶動泵活塞2向上運動時（圖8-5a)，泵活塞下腔（低壓區(qū)B）形成負壓，儲油腔A內儲存的油液在大氣的作用下流入低壓區(qū)B內，完成一次吸油過程。柱塞向下運動時，泵活塞2的上部端面頂在柱塞連接頭1凸出的圓環(huán)面上，低壓腔B內受壓縮的液體絕大部分經(jīng)進油閥3和單向閥4壓入工作區(qū)C腔內，使活柱升高。連續(xù)搖動手把，活柱就會不斷升高，直到支柱頂蓋與頂梁或頂板接觸為止，即完成升柱過程。2）降柱過程：初撐過程如圖8-6所示，支柱頂蓋與頂梁接觸后，繼續(xù)搖動手把。直到感到費力時，就使支柱獲得了規(guī)定的初撐力，即完成了初撐過程。3）承載過程：隨著工作面的推進、支護空間的擴大和支護時間的延長，回采工作面的頂板將產(chǎn)生不同程度的下沉，使作用在支柱上的頂板壓力逐漸增加。當支柱所承受的載荷達到額定工作阻力時，油缸工作腔內的高壓油經(jīng)芯管進入安全閥，作用在安全閥墊1上（見圖8-4），安全閥打開，高壓油流回儲油腔。這時，活柱就下縮，頂板微量下沉，而頂板壓力形成新的平衡。4）回柱過程：回柱時將卸載手把插入卸載環(huán)中，然后再扳動手把，帶動凸輪轉動，迫使安全閥向左移動，壓縮卸載閥彈簧，卸載閥打開，于是工作腔內的高壓油經(jīng)芯管、卸載閥墊與閥體接觸平面之間的間隙及閥體上三個12mm的徑向孔流回儲油腔，活柱在自重作用下快速降柱，完成回柱過程。2.工作原理1）升柱過程：如圖8-5所示，將手搖把套在曲圖8—5升柱過程1-連接頭；2-泵活塞；3-進油閥；4-單向閥；5-擋圈；6-柱塞圖8—5升柱過程圖8-6初撐過程1-連接頭；2-泵活塞；3-進油閥；4-單向閥；5-活塞頭；6-泵套；7-濾油網(wǎng)；8-導向套；9-導向環(huán)；10-Y形密封圈圖8-6初撐過程如圖8-7所示為DZ型外注式單體液壓支柱的結構，它由外頂蓋1、活柱體2、三用閥3、活塞4、復位彈簧5、卸載手把6、缸體7和底座8等組成。外注式單體液壓支柱的結構與內注式相比比較簡單，缸體、活柱體、活塞、手把體和卸載裝置的結構也基本相同。（二）外注式單體液壓支柱1.結構

圖8-7外注式單體液壓支柱1-外頂蓋；2-活柱體；3-三用閥；4-活塞；5-復位彈簧；6-卸載手把；7-缸體；8-底座；9-供液管；10-注液槍如圖8-7所示為DZ型外注式單體液壓支柱的結構，它由外頂蓋1三用閥是外注式單體液壓支柱的一個重要元件，其結構如圖8-8所示。它主要由單向閥、卸載閥和安全閥三部分組成。單向閥供注液用，卸載閥供卸載回柱用，安全閥保證單體支柱的恒阻特性。

圖8-8三用閥結構1-閥筒；2-注液閥體；3-鋼球；4-卸荷閥墊；5-卸荷閥彈簧；6-連接螺桿；7-閥套；8-安全閥針；9-安全閥墊；10-導向套；11-安全閥彈簧；12-調壓螺釘三用閥是外注式單體液壓支柱的一個重要元件，其結構如圖82.工作原理

1）升柱-初撐過程：將注液槍插入三用閥的單向閥，卡好注液槍上的鎖緊套，然后操作注液槍手把，泵站來的高壓乳化液經(jīng)單向閥和閥筒上的徑向孔注入單體液壓支柱的下腔，活柱上升。當單體液壓支柱頂蓋使金屬頂梁緊貼頂板，活柱不能上升時，松開注液槍手把，切斷高壓液體的通路，使單體液壓支柱給頂板一定的初撐力，即可完成升柱-初撐過程。2）承載過程：隨著支護時間的延長，工作面頂板作用在支柱上的載荷逐步增加。當頂板壓力超過支柱的額定工作阻力時，支柱內腔的高壓乳化液將三用閥中的安全閥打開溢流，支柱微量下降，使頂板壓力形成新的平衡。如果支柱所承受的載荷低于額定工作阻力時，支柱內腔壓力降低，在安全閥彈簧作用下將安全閥關閉，停止溢流，使支柱對頂板的阻力基本保持一致，從而實現(xiàn)支柱的恒阻特性。

3）回柱過程：回柱時將卸荷手把插入三用閥右閥筒卸載孔中，轉動手把，使安全閥軸向移動，打開卸載閥，支柱內腔的高壓乳化液經(jīng)卸載閥、右閥筒與注液閥體間隙噴到工作面采空區(qū)，活柱在自重和復位彈簧的作用下復位，從而完成回柱。

2.工作原理1）升柱-初撐過程：將注液槍插入三用閥的單向閥如圖8-9所示，它由鉸接頂蓋1、密封蓋組件2、活柱3、手把閥體4、三用閥5、缸體6、復位彈簧7及底座8等組成。

（三）柱塞懸浮式單體液壓支柱1.結構

圖8-9柱塞懸浮式單體液壓支柱1-鉸接頂蓋；2-密封蓋組件；3-活柱；4-手把閥體；5-三用閥；6-缸體；7-復位彈簧；8-底座如圖8-9所示，它由鉸接頂蓋1、密封蓋組件2、活柱3、手把閥2.工作原理

（1）采用柱塞懸浮技術，使液壓懸浮力直接通過支柱的內腔作用在頂蓋上，液壓懸浮力分擔了支柱工作阻力的五分之四左右，活柱軸向受力僅為工作阻力的五分之一，從而提高了支柱的穩(wěn)定性和安全性，也提高了支柱的支撐高度、承載能力和抗偏載能力。（2）在活柱上不再設有工藝難以保證的圓弧焊縫，提高了立柱的強度和可靠性，減少了因焊縫斷裂而造成的事故隱患，保證了工作人員的安全。（3）根據(jù)支柱規(guī)格不同，整柱質量比國內外其他支柱減輕15%～30%，搬動、運輸、使用都比較方便。（4）工作行程大，擴大了使用范圍。（5）所有密封點均為外設，可用肉眼直接觀測檢查。各密封點均采用了密封補償和密封脹緊技術，在密封有磨損情況下，可有效補償，減少了密封的更換，降低了維修和維護費用。（6）三用閥裝在手把上，注液時，不隨活柱的升高而升高，操作方便。（7）采用QPQ表面處理工藝或采取鎳—磷—硼層工藝處理技術，滿足了防腐、耐磨和防炮崩的要求。工作介質采用煤礦的井下水，節(jié)省了大量的乳化液，并保證了工作環(huán)境和地下水不受污染。2.工作原理（1）采用柱塞懸浮技術，使液壓懸浮力直接三、金屬鉸接頂梁

單體液壓支柱必須與鉸接頂梁配合使用，才能有效地用于水平或緩傾斜煤層回采工作面的頂板支護。如圖8-10所示，鉸接頂梁由梁體1、楔子2、銷子3、接頭6、定位塊5和耳子4等組成。梁體1的斷面為箱體結構，由扁鋼組焊而成。圖8-10鉸接頂梁

1-梁體；2-楔子；3-銷子；4-耳子；5-定位塊；6-接頭；7-夾口三、金屬鉸接頂梁單體液壓支柱必須與鉸接頂梁配合使用，才第二節(jié)切頂支柱和滑移頂梁支架一、切頂支柱

切頂支柱是用于普采或炮采工作面、與單體液壓支柱配合使用的回采工作面支護設備，具有放頂和推移輸送機的作用。它布置在工作切頂線單體液壓支柱之間，取代木垛、密集支柱、叢柱等特種支柱，起到支撐和切斷頂板的作用，其千斤頂可用作推溜移柱。1.切頂支柱的結構原理

如圖8-11所示，切頂支柱結構由立柱1、復位橡膠塊2、控制閥3、推移千斤頂4、底座8和操縱閥5等組成。圖8-11切頂支柱1-立柱；2-復位橡膠塊；3-控制閥