采掘机械课件.第八章.pptx

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1、 第八章 单体支护设备 单体支护设备包括木支柱、金属摩擦支柱、单体液压支柱、金属铰接顶梁和滑移顶梁支架等。单体液压支柱工作阻力恒定，各支柱承载均匀，初撑力大，支护效率高，操作方便，工人劳动强度低，可实现远距离卸载，回柱安全，工作面顶板下沉量小，冒顶事故少；但其构造比较复杂，如果局部密封失效，会导致整个支柱失去支撑能力，维护检修量大，维护费用高。从安全状况的改善、工作面生产率的提高、辅助材料消耗的降低以及最终实现支护费用的降低等方面综合考虑，单体液压支柱具有明显的优势。主要内容：第一节 单体液压支柱和铰接顶梁第二节 切顶支柱和滑移顶梁支架重点难点：单体液压支柱的结构原理第1页/共18页第一节 单

2、体液压支柱和铰接顶梁一、单体液压支柱的工作方式 单体液压支柱是靠液压力工作的，其工作特性具有恒阻性，一般与金属铰接顶粱组成配套设备，用于普采工作面，也可供综采工作面局部地点使用，如端头支护或临时支护。单体液压支柱在工作面的布置情况如图8-1所示。图8-1 单体液压支柱工作面布置图1-主液管；2-总截止阀；3-支管截止阀；4-单体支柱；5-三用阀；6-注液枪；7-铰接顶梁第2页/共18页二、单体液压支柱的类型和结构 如图8-2所示为NDZ18-25/80型内注式单体液压支柱的结构，它由顶盖1、通气阀2、安全阀3、卸载阀圈13、活塞9、活体柱5、缸体8、手摇泵和手把体12等部分组成。其符号的代表意

3、义是：N-内注式；D-单体液压；Z-支柱；18-最大高度1800mm；25-额定工作阻力25kN；80-缸体内径80mm。（一）内注式单体液压支柱1.结构 图8-2 内注式单体液压支柱结构1-顶盖；2-通气阀；3-安全阀；4-曲柄滑块构；5-活体柱；6-柱塞；7-防尘圈；8-缸体；9-活塞；10-泵活塞；11-内腔空间；12-手把体；13-卸载阀圈；14-卸载阀第3页/共18页图8-3 通气阀结构1-端盖；2-钢球；3-阀体；4-密封圈；5-顶杆；6-阀芯；7-弹簧；8-螺母图8-4 安全阀和卸载阀结构1-安全阀垫；2-导向套；3、6-弹簧；4-卸载阀垫5-卸载阀套 NDZ型单体支柱采用的是重

4、力式通气阀。如图8-3所示，通气阀主要由端盖1、钢球2、阀体3、顶杆5、阀芯6和弹簧7等组成。安全阀和卸载阀的结构如图8-4所示，主要由安全阀垫1、导向套2、卸载阀垫4和卸载阀套5等组成。第4页/共18页2.工作原理 1）升柱过程：如图8-5所示，将手摇把套在曲柄方头上，然后上下摇动手把，通过曲柄滑块机构带动柱塞6作上下往复运动。柱塞又带动泵活塞2向上运动时（图8-5a)，泵活塞下腔（低压区B）形成负压，储油腔A内储存的油液在大气的作用下流入低压区B内，完成一次吸油过程。柱塞向下运动时，泵活塞2的上部端面顶在柱塞连接头1凸出的圆环面上，低压腔B内受压缩的液体绝大部分经进油阀3和单向阀4压入工作

5、区C腔内，使活柱升高。连续摇动手把，活柱就会不断升高，直到支柱顶盖与顶梁或顶板接触为止，即完成升柱过程。2）降柱过程：初撑过程如图8-6所示，支柱顶盖与顶梁接触后，继续摇动手把。直到感到费力时，就使支柱获得了规定的初撑力，即完成了初撑过程。3）承载过程：随着工作面的推进、支护空间的扩大和支护时间的延长，回采工作面的顶板将产生不同程度的下沉，使作用在支柱上的顶板压力逐渐增加。当支柱所承受的载荷达到额定工作阻力时，油缸工作腔内的高压油经芯管进入安全阀，作用在安全阀垫1上（见图8-4），安全阀打开，高压油流回储油腔。这时，活柱就下缩，顶板微量下沉，而顶板压力形成新的平衡。4）回柱过程：回柱时将卸载手

6、把插入卸载环中，然后再扳动手把，带动凸轮转动，迫使安全阀向左移动，压缩卸载阀弹簧，卸载阀打开，于是工作腔内的高压油经芯管、卸载阀垫与阀体接触平面之间的间隙及阀体上三个12mm的径向孔流回储油腔，活柱在自重作用下快速降柱，完成回柱过程。第5页/共18页图85 升柱过程1-连接头；2-泵活塞；3-进油阀；4-单向阀；5-挡圈；6-柱塞第6页/共18页图8-6 初撑过程1-连接头；2-泵活塞；3-进油阀；4-单向阀；5-活塞头；6-泵套；7-滤油网；8-导向套；9-导向环；10-Y形密封圈第7页/共18页如图8-7所示为DZ型外注式单体液压支柱的结构，它由外顶盖1、活柱体2、三用阀3、活塞4、复位弹

7、簧5、卸载手把6、缸体7和底座8等组成。外注式单体液压支柱的结构与内注式相比比较简单，缸体、活柱体、活塞、手把体和卸载装置的结构也基本相同。（二）外注式单体液压支柱1.结构 图8-7 外注式单体液压支柱1-外顶盖；2-活柱体；3-三用阀；4-活塞；5-复位弹簧；6-卸载手把；7-缸体；8-底座；9-供液管；10-注液枪第8页/共18页 三用阀是外注式单体液压支柱的一个重要元件，其结构如图8-8所示。它主要由单向阀、卸载阀和安全阀三部分组成。单向阀供注液用，卸载阀供卸载回柱用，安全阀保证单体支柱的恒阻特性。图8-8 三用阀结构1-阀筒；2-注液阀体；3-钢球；4-卸荷阀垫；5-卸荷阀弹簧；6-连

8、接螺杆；7-阀套；8-安全阀针；9-安全阀垫；10-导向套；11-安全阀弹簧；12-调压螺钉第9页/共18页2.工作原理 1）升柱-初撑过程：将注液枪插入三用阀的单向阀，卡好注液枪上的锁紧套，然后操作注液枪手把，泵站来的高压乳化液经单向阀和阀筒上的径向孔注入单体液压支柱的下腔，活柱上升。当单体液压支柱顶盖使金属顶梁紧贴顶板，活柱不能上升时，松开注液枪手把，切断高压液体的通路，使单体液压支柱给顶板一定的初撑力，即可完成升柱-初撑过程。2）承载过程：随着支护时间的延长，工作面顶板作用在支柱上的载荷逐步增加。当顶板压力超过支柱的额定工作阻力时，支柱内腔的高压乳化液将三用阀中的安全阀打开溢流，支柱微量

9、下降，使顶板压力形成新的平衡。如果支柱所承受的载荷低于额定工作阻力时，支柱内腔压力降低，在安全阀弹簧作用下将安全阀关闭，停止溢流，使支柱对顶板的阻力基本保持一致，从而实现支柱的恒阻特性。3）回柱过程：回柱时将卸荷手把插入三用阀右阀筒卸载孔中，转动手把，使安全阀轴向移动，打开卸载阀，支柱内腔的高压乳化液经卸载阀、右阀筒与注液阀体间隙喷到工作面采空区，活柱在自重和复位弹簧的作用下复位，从而完成回柱。第10页/共18页如图8-9所示，它由铰接顶盖1、密封盖组件2、活柱3、手把阀体4、三用阀5、缸体6、复位弹簧7及底座8等组成。（三）柱塞悬浮式单体液压支柱1.结构 图8-9 柱塞悬浮式单体液压支柱1-

10、铰接顶盖；2-密封盖组件；3-活柱；4-手把阀体；5-三用阀；6-缸体；7-复位弹簧；8-底座第11页/共18页2.工作原理（1）采用柱塞悬浮技术，使液压悬浮力 直接通过支柱的内腔作用在顶盖上，液压悬浮力分担了支柱工作阻力的五分之四左右，活柱轴向受力仅为工作阻力的五分之一，从而提高了支柱的稳定性和安全性，也提高了支柱的支撑高度、承载能力和抗偏载能力。（2）在活柱上不再设有工艺难以保证的圆弧焊缝，提高了立柱的强度和可靠性，减少了因焊缝断裂而造成的事故隐患，保证了工作人员的安全。（3）根据支柱规格不同，整柱质量比国内外其他支柱减轻15%30%，搬动、运输、使用都比较方便。（4）工作行程大，扩大了使

11、用范围。（5）所有密封点均为外设，可用肉眼直接观测检查。各密封点均采用了密封 补偿和密封胀紧技术，在密封有磨损情况下，可有效补偿，减少了密封的更换，降低了维修和维护费用。（6）三用阀装在手把上，注液时，不随活柱的升高而升高，操作方便。（7）采用QPQ表面处理工艺或采取镍磷硼层工艺处理技术，满足了防腐、耐磨和防炮崩的要求。工作介质采用煤矿的井下水，节省了大量的乳化液，并保证了工作环境和地下水不受污染。第12页/共18页三、金属铰接顶梁 单体液压支柱必须与铰接顶梁配合使用，才能有效地用于水平或缓倾斜煤层回采工作面的顶板支护。如图8-10所示，铰接顶梁由梁体1、楔子2、销子3、接头6、定位块5和耳子

12、4等组成。梁体1的断面为箱体结构，由扁钢组焊而成。图8-10 铰接顶梁 1-梁体；2-楔子；3-销子；4-耳子；5-定位块；6-接头；7-夹口第13页/共18页第二节 切顶支柱和滑移顶梁支架一、切顶支柱 切顶支柱是用于普采或炮采工作面、与单体液压支柱配合使用的回采工作面支护设备，具有放顶和推移输送机的作用。它布置在工作切顶线单体液压支柱之间，取代木垛、密集支柱、丛柱等特种支柱，起到支撑和切断顶板的作用，其千斤顶可用作推溜移柱。1.切顶支柱的结构原理 如图8-11所示，切顶支柱结构由立柱1、复位橡胶块2、控制阀3、推移千斤顶4、底座8和操纵阀5等组成。图8-11 切顶支柱1-立柱；2-复位橡胶块

13、；3-控制阀；4-推移千斤顶；5-操纵阀；6-连接头；7-防滑盘；8-底座第14页/共18页2.工作过程 1）升柱：升柱时，把操纵阀5的手柄扳到“升柱”位置，从泵站来的高压液体经控制阀3进入支柱下腔，使立柱活柱升起支撑顶板。同时，立柱上腔的液体通过工作面总回液管回到泵站油箱。2）推移输送机：把操纵阀5的手柄扳到“推溜”位置，高压液体即进入推移千斤顶4的活塞腔，使千斤顶的活塞杆伸出，推动输送机前移。同时，活塞杆腔内的液体经总回液管回到油箱。3）降柱：把操纵阀5的手柄扳到“降柱”位置，高压液体即进入立柱上腔，同时打开控制阀3中的液控单向阀，使立柱活柱回缩。4）移柱：把操纵阀5的手柄扳到“移柱”位置

14、，高压液体即进入推移千斤顶活塞杆腔，使活塞杆回缩，支柱即以输送机为支点被拉前移。3.特点（1）支柱上有螺纹加长杆，可无级调高，结构简单，适用于厚度变化较大的煤层。（2）立柱的中部设有复位橡胶块，可改善立柱的受力情况。（3）柱帽与活柱为球面接触，可适应顶板的起伏。（4）顶盖、底座均有防滑筋，可适应倾角小于15o的煤层。第15页/共18页二、滑移顶梁支架 滑移顶梁支架是介于液压支架和单体液压支柱之间的一种支护设备，它以液压为动力，前后顶梁互为导向实现前移，一般适用于缓倾斜、顶板完整和网下放顶煤工作面，也可用于端头支护。滑移顶梁支架有卸载式和半卸载式两种类型。图8-12所示，卸载式滑移顶梁支架由前后顶梁1和5、弹簧钢板4、移架千斤顶2及单体液压支柱7等组成。图8-12 卸载式滑移顶梁支架结构1-前顶梁；2-移架千斤顶；3-双向阀；4-弹簧钢板；5-后顶梁；6-摩擦支柱；7-单体液压支柱第16页/共18页思考题：1、单体液压支柱的类型及工作原理？2、金属铰接顶梁的使用和架设方法？3、切顶支柱的结构原理和特点？4、滑移顶梁支架的结构和工作原理？第17页/共18页谢谢您的观看！第18页/共18页