【文章內(nèi)容簡介】 為缸內(nèi)壓力；考慮到缸口要安設(shè)導向套（車螺紋），取壁厚為30mm.。最小導向長度用下式計算 即：式中： L液壓行程 根據(jù)立柱長度的需要，液壓行程為 1300mm?？紤]活塞和導向套的厚度，取重疊長度為260mm。為了使立柱的結(jié)構(gòu)簡單一些，立柱采用了單伸縮的加機械加長桿的結(jié)構(gòu)。在計算中加長桿作為伸縮活柱，因此按雙伸縮的立柱計算，立柱的結(jié)構(gòu)尺寸表示于下圖41中.圖41 立柱的結(jié)構(gòu)圖。 立柱計算數(shù)據(jù)P=1600Kn=93cm===311cm=15cm=26cm=====150mm=200mm=170mm=260mm=230mm==87P=3190E= 假設(shè)立柱受一軸向力，沒有橫向力，不偏載。 為了清晰明了，先計算各有關(guān)的數(shù)據(jù)。 加長桿強度的計算：最大彎矩所在的位置為：由上式知道， 最大彎矩發(fā)生在 處。最大彎矩為：加長桿內(nèi)的應力為由軸向力形成的壓應力和彎曲形成的彎曲應力， 即： 加長桿材料選用45號鋼。σs=35316 N/cm2安全系數(shù)：活柱強度核算：最大彎矩所在的位置為：由上式知最大彎矩發(fā)生在 處，即加長桿與活柱發(fā)生初折曲的地方。活柱的最大彎矩為：活柱內(nèi)的應力為由軸向力形成的壓應力和彎曲形成的彎曲應力， 即：活柱選用27SiMn無縫鋼管，σs=83385N/cm2 。安全系數(shù)：缸體強度的核算：最大彎矩發(fā)生的地方為：由上式知，最大彎矩發(fā)生在 處，即活柱與缸體發(fā)生初折曲的地方。最大彎矩為：缸體內(nèi)壁三個應力為： 按第四強度理論進行驗算，即：安全系數(shù)： 立柱的穩(wěn)定裕量驗算：為了簡化其計算，把加長桿作為活柱的一部分，這樣就可以相當于單伸縮立柱，因此有：令 由圖查得， 臨界載荷為：穩(wěn)定裕量 計算表明，支架受力最危險的狀態(tài)并不一定是在最高的位置時或最低的位置發(fā)生，而很有可能發(fā)生在高度范圍內(nèi)某一位置。因此在計算中必須將整個高度范圍內(nèi)分成若干個位置分別進行計算，從中找出每一個構(gòu)件的最危險的狀態(tài)。1千斤頂筒通常用35號和45號無縫鋼管制成，有時也用20號的無縫鋼管。缸筒上焊接缸底耳軸或管接頭，采用35,并在粗加工調(diào)質(zhì)到HB241285以改善加工性能和強度。對缸筒的技術(shù)要求:1)缸筒內(nèi)徑一般采用H8,H9 級配合，表面光潔度810。需要滾壓處理。在缸筒入口處及有密封通過的孔槽處，為了裝配時不損壞密封件，缸筒的內(nèi)徑應加工成15度的坡口。2)內(nèi)徑D的橢圓度圓錐度不大于內(nèi)徑公差的一半。3）。4）。5）當缸筒上焊有耳環(huán)時。6）。7）缸筒端部為螺紋連接，應采用67級精度的公制螺紋。8）為防止缸筒腐蝕和提高壽命。再進行研磨拋光，缸筒外表面應涂油漆。 缸底的材料可用 35號和45號鋼缸底與缸筒一般采用焊接結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)緊湊，加工簡單，工作可靠，但容易產(chǎn)生焊接變形。通常缸底止口與缸筒內(nèi)徑孔間采用過渡配合以限制焊接后變形。，材料一般為35號和45號鋼對缸蓋的技術(shù)要求:1）直徑D,d2,d3的橢圓度及圓錐度不大于直徑公差的一半。2）D,d2,.3）A,。4）活塞桿的導向d2,按 H9加工，光潔度6 。5）液壓系統(tǒng)的壓力和液溫都很高，因此對密封件的材質(zhì)和結(jié)構(gòu)要求也較高，常用丁腈橡膠和聚氨酯壓制而成的V形密封圈、O形密封圈、Y形密封圈密封。此外，在缸蓋端部還裝有防塵圈，防止污物進入缸內(nèi)。缸體與外部為徑向底座安裝形式。常用耳環(huán)或鉸接軸的連接形式?；钊h(huán)與活塞桿焊接或螺紋連接。缸底耳環(huán)常與底座制成一體或與底座焊接。 活塞的材料通常采用35號和45號鋼。 對活塞的要求: 1）外徑D對d1的徑向跳動， D的橢圓度和錐度均不大于D公差的一半.2）。3）活塞的結(jié)構(gòu)應當考慮與活塞桿的連接和密封。以及它與缸壁間的滑動和密封?；钊c活塞桿之間為動配合H9/h9,H9/f9，配合面之間采用O形密封圈,密封槽常開于軸上，以便于加工?；钊麠U的一端留有透氣孔，使焊接和熱處理時能排出熱氣。材料一般為 35號和45號鋼。對活塞的技術(shù)要求:1）粗加工后進行調(diào)質(zhì)處理，硬度為HB229285 最后高頻淬火，表面硬度為 HRC4555. 2）活塞桿d2,d的橢圓度和錐度不大于相應的直徑的公差的一半。 。3）。4）.5）活塞桿上有連接的銷軸孔，則按H11 加工。6）。 并拋光。5 液壓支架液壓系統(tǒng)1）工作壓強高，液壓支架在工作面支護頂板時，要求有較大的支撐力，與初撐力有關(guān)的是泵站的工作壓力。因此，液壓元件要有足夠的耐高壓強度。2）工作介質(zhì)是水包油乳化液（5%左右的乳化油和95%左右的水合成），這種乳化液黏度低，潤滑和防銹性能不如礦物液壓油。故對系統(tǒng)各元件的密封性和防銹性有較高的要求。3）工作環(huán)境惡劣，潮濕、粉塵又多、空間有限，檢修不方便，要求每個支架應形成獨立液壓系統(tǒng)，并裝設(shè)斷路器以便于更換部件和進行局部的檢修。 立柱立柱主要由缸體、活柱、導向套等組成。缸體由無縫鋼管加工而成，缸體下端焊接球形缸底，在缸底上鉆有孔并焊有管接頭作為立柱下腔液口。在泵站集中供液，工作介質(zhì)輸送管路長，壓力損失較大。要適應支架斷續(xù)工作的要求，要求主管路要有足夠的過流斷面，既能及時供液又能及時卸載。在缸體的上端裝有導向套，為活柱的上下往復運動導向，為了防止外部煤塵等臟物隨活柱下縮而進入缸體，在導向套上裝有防塵圈。為了防止液體從立柱的上腔向外泄漏，在導向套上還裝有蕾形密封圈和O 形圈。缸體上部鉆有螺紋孔并焊有管接頭，與上腔相通，作為立柱上腔的液口?；钪蔁o縫鋼管做成，下部焊有活塞頭，上部焊有柱頭，為把立柱分割成互不相通的上下兩腔，在活塞頭上安裝了具有雙向密封作用的鼓形密封圈，它的兩側(cè)有導向環(huán)為活柱在缸體內(nèi)運動導向。它及其導向環(huán)由內(nèi)卡鍵，外卡鍵，卡箍實現(xiàn)軸向固定。機械加長桿的立柱，它的活柱上端是空心的，帶有柱頭的機械加長桿5，插入活柱內(nèi)，將卡環(huán)4嵌入接長桿的環(huán)形槽內(nèi)，再用卡套3套在卡環(huán)外面，最后用銷軸1穿過接長桿橫孔，把接長桿與空心活柱固定在一起，接長桿上有若干個環(huán)形槽和若干橫孔，可以按照具體的要求把卡環(huán)嵌入相應的環(huán)形槽內(nèi)得到不同的調(diào)節(jié)高度，使操作程序比外接長帽方便。目前多使用帶機械加長桿的立柱，其結(jié)構(gòu)如圖51所示。缸體是液壓缸承受液體壓強的部件，支架液壓缸一般采用合金無縫鋼管如27SiMn，或冷拔碳素鋼管制做。缸體的內(nèi)表面是活塞的密封面，因而，要求有較高的加工精度和表面光潔度。通常，缸孔的加工精度為 H8—H10, 表面光潔度為8—10?；钊且簤焊壮惺懿鬟f作用力的部件，雙作用液壓缸的活塞上裝有雙向的運動密封圈，以防止活塞兩側(cè)腔室液體的串通而引起的液壓缸承載能力的降低。為了保護運動密封圈并給活塞導向，在運動的密封圈兩側(cè)通常裝有導向環(huán)，液壓缸承受橫向載荷時導向環(huán)可用銅合金做成，橫向載荷小時，導向環(huán)可以用尼龍或塑料做成。導向環(huán)或活塞與液壓缸的缸體的內(nèi)孔的配合精度為H8/f9H10/f9，表面光潔度為7—8。 活塞一般焊接在活柱或活塞的桿上, 特別是活柱有無縫鋼管制成時，活塞也可以活套在活柱上，特別是活柱由實心的原鋼制成時，活套的活塞以及它的密封圈導向環(huán)等，一邊緊靠其凸肩，另一邊軸向固定。 活柱或活塞桿是液壓缸傳遞機械力的部件，它將承受拉、壓、彎曲等載荷，它們也采用合金的無縫鋼管做成?；钪c導向套的配合精度H8/f9H9/f9 ，表面光潔度為 89?；钪ぷ鲿r經(jīng)常伸出液壓缸外，直接接觸礦井下的潮氣、腐蝕性氣體和粉塵。因此，要求它們的表面除了耐磨外，還應耐腐蝕，不生銹。所以，通常液壓缸的活柱外表面都有幾十微米的耐腐蝕的鉻鎳合金，使用支架時應注意活柱表面，不要碰傷。 導向套在缸體外端，為活柱伸縮往復運動時導向，要求導向套內(nèi)壁與活柱接觸緊密但不妨礙活柱動作靈活，導向套還應承受住由外部載荷對活柱形成的橫向力、彎曲、震動等的影響。導向套的可以用銅合金做成，內(nèi)襯耐磨材料，導向套或耐磨襯環(huán)的加工精度為 H8—H19。內(nèi)表面光潔度不低于6。現(xiàn)在常采用導向套兼起缸蓋作用直接與缸體固定。 蕾形密封圈是在U形夾布橡膠圈唇內(nèi)填塞橡膠壓制而成的單向?qū)嵭拿芊馊Α?。 不帶擋圈使用時只能于29MPa 以下。鼓形密封圈是由兩個 U 形夾布橡膠圈以其唇邊相對，在中間填塞橡膠壓制而成的雙向?qū)嵭拿芊馊?。當它配有一個L 形的塑料導向環(huán)時， MPa 若實際工作壓強， MPa 時，可不需要導向環(huán)支撐。 尖頂形密封圈是外層帶尖頂部分為夾織物橡膠，內(nèi)層與固定接觸面的部分是純橡膠。內(nèi)層壓制成一體，內(nèi)層為彈性元件，外層為夾織物橡膠，可以滲透油液，防止干摩擦，尖頂?shù)淖饔檬菧p少接觸面積增大接觸壓強，密封性能好。尖頂形密封圈可以與 L 形導向環(huán)，也可以與結(jié)構(gòu)簡單的擋圈配合使用。導向環(huán)和擋圈一般用尼龍做成。液壓支架液壓閥主要有壓力控制閥和方向控制閥兩大類。壓力控制閥主要是安全閥。方向控制閥主要液控單向閥、操縱閥和液控分配換向閥。 液控單向閥結(jié)構(gòu)：液控單向閥在支架的液壓系統(tǒng)中，主要用來閉鎖液壓缸的液體，使之承載。球面形液控單項閥，為閉鎖平衡千斤頂前后兩個腔的雙向液力鎖，使液控單項閥的一種。實質(zhì)上是有兩個單向閥共用一個雙頭頂桿組裝在一個閥體里而成的。單向密封副為球面接觸，每個單向閥有螺紋端套彈簧鋼球尼龍閥座和進液套等組成。液控單向閥工作原理如下：當液口A 和B 均與回液管相連時，兩個鋼球分別在彈簧的作用下緊壓在自己的閥座上，不允許液體從液口C 和D流回 A 和 B 。如果液口 C 和D 分別連接在一個千斤頂兩腔。則千斤頂?shù)幕钊麠U就被固定在某一位置。既能承受推力的負荷，也能承受拉力的負荷。液口A 進高壓液，液口 B通回液管時，高壓液體將打開左面的球形單向閥流到口C，與此同時向右面推壓頂桿頂開右面的球閥，允許液口D 的液體回流到液口B。同樣，B口進高壓液，A 液口通回液時，則高壓液流從B 到 D，低壓液流從 C到A 。即，雙向液力鎖的A 和 B 液口不僅是各自單向閥的進液回液通道，還分別是對方單向閥的卸載液控口。 對液控單向閥的要求：1）密封可靠 特別是鎖緊立柱下腔液路的液控單向閥，需要長時間的保持絕對的密封。2）動作靈敏 尤其要求關(guān)閉及時，保證剛剛鎖緊的液壓缸中的壓強等于泵站的供液壓強。 3）流動阻力小。4）工作壽命長 能保證工作面推進8001000米而不需要更換。結(jié)構(gòu)簡單。.安全閥是支架液壓系統(tǒng)中必不可少的限定壓強的元件。立柱的安全閥可以防止支架的主要承載結(jié)構(gòu)件過載負荷，確保頂板巖層在不高于規(guī)定的工作阻力下沉降。如圖43所示。彈簧式閥座安全閥的閥芯凹窩中裝有橡膠墊，在彈簧的作用下壓在閥座的凸臺上，同平面密封液控單向閥一樣，也是硬接觸軟密封，橡膠的彈性補償了密封副平面的接觸的不精確度，從而保證了關(guān)閥時能完全密封，閥芯與閥座硬接觸可以限制橡膠墊的最大變形量，延長了壽命。當液口A 的液壓超過由調(diào)整螺帽調(diào)定的壓強時，對閥芯的作用的壓力克服彈簧里而把連同橡膠墊頂開，高壓液體經(jīng)橡膠墊和閥座間的縫隙，在經(jīng)過導向套的泄液孔B擠開膠套的溢出閥外。導向套的作用是閥芯準確復位保證密封的良好，采用滾珠的目的是減少摩擦，使得閥啟閉靈活，啟閉壓強差小。 對安全閥的要求：1）關(guān)閉時必須完全密封。2）能夠穩(wěn)定溢流的溢流量范圍大，在頂板緩慢下沉時的微小量工況下，啟閉壓強差不大于整定壓強的510%以保證支架的恒阻性。在頂板急劇下沉的大流量工況下，被封閉的液體壓強升高之不大于整定壓強的25%，防止支架在沖擊地壓下?lián)p壞。 3）動作靈敏，準確可靠。 4）工作壽命長，能保證工作面推進8001000米而不需要更換。安全閥存在的缺點：1）工作時容易產(chǎn)生震動，引起一流壓強的波動。所以都必須采用減震措施，常用的方法是在閥口前面或閥口后面設(shè)置節(jié)流阻尼元件。2）溢流時，閥口的流速大，容易沖蝕密封元件的，縮短工作壽命。3）對工作的液體的污染敏感性較強，工作液體中的污染物顆粒容易沉淀在閥芯和閥座之間，使閥失效。所以，支架的安全閥中都按有閥前過濾器。4）對于順流型閥，隨著閥前液壓增高，彈簧里逐漸被液壓力所平衡，密封副接觸壓強越來越小，直至即將打開前為零，所以閥在即將開啟前會有微小的泄漏。 在液壓系統(tǒng)中用來使液壓缸換向，實現(xiàn)支架各個動作的手動換向閥。先導型液壓操縱閥，通過操縱閥的壓力也并不直接進入液壓缸，它只起到傳遞液壓脈沖的作用，使液控換向閥動作，進入液壓缸的高壓液體，是通過液控換向閥供入的，因此，通過先導液壓操縱閥的液流量很小。對它的要求是密封可靠，操縱輕便靈活。片式組合操縱閥，有一個首片閥，一個尾片閥和多個中片閥用螺栓固定在一起組合而成，用來實現(xiàn)各個液壓缸換向動作的閥組。首片、中片和尾片閥體稍有不同，即首片閥體帶有進回液管接頭中片閥體上是進回液通孔，尾片閥體進回液孔為盲孔，每個閥片都相當于一個三位四通閥或者說，相當于二個二位二通閥。如圖54 所示。 每片閥的閥體中并列放置兩套完全相同的零部件組成兩個二位三通閥閥組，有一個手把操縱，鋼球和閥座構(gòu)成進液密封副。鋼球可以在彈簧和進液壓強的作用下壓緊閥座?？招牡捻敆U和帶有閥墊的頂桿構(gòu)成回液密封副。手把和壓塊形成兩級杠桿增力機構(gòu)，大大降低了操縱力，手把可以在工作位置上自鎖。若手把向下擺動，下面一組閥將動作，壓塊推動頂桿，則閥墊將空心的頂桿軸向中心孔遮蔽，即關(guān)閉回液閥。接著空心的頂桿的另一端頂開鋼球，使進液閥開啟，壓力也通過進液閥進入下面的這組工作通道相應的液壓缸工作腔。手把扳回原位后，彈簧把鋼球彈回閥座，將進液閥關(guān)閉。被困在工作腔的壓力液，可以通過孔心的頂桿的軸向沖開頂桿，即打開回液閥卸壓回液。向上搬動手把，則上面的一組閥動作，過程與剛才所述的完全相同，簡單的說，