【導(dǎo)讀】本論文所設(shè)計的是適用于大傾角煤層使用的單體液壓支柱。主要目的是為了保證。工作人員的安全，所謂大傾角煤層就是指煤層傾角大于25°的煤層。位是頂蓋，由原來的通用式改為現(xiàn)在的防倒式。通過楔卡的安裝與改進，使井下開采。其次，本次設(shè)計除了采用傳統(tǒng)的繪圖工具CAD畫圖外，還利用Pro/E. 有更進一步認識和了解。國外單體液壓支柱應(yīng)用簡況.......

　　

【正文】 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 形密封圈即可取出活塞。 試驗 支柱及三用閥組裝完畢后，應(yīng)按照《礦用單體液壓支柱》（ MT112— 93）中的有關(guān)規(guī)定進行試驗，合格后方可下井。 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 42 五、使用注意事項 （ 1）首先 ,應(yīng)根據(jù)工作面采高，選擇合適的支柱規(guī)格；根據(jù)工作面頂板壓力大小，確定合理的支護密度。 (2)支柱必須達到出廠試驗要求或維修質(zhì)量標準，方可下井使用 .到礦的新支柱，也必須經(jīng)過檢查復(fù)試合格 ,才能下 井使用。 (3)檢查乳化液泵機械電氣部分是否正常 ,油箱乳化液是否夠用，濃度是夠合適。啟動乳化液泵，待泵各部運轉(zhuǎn)正常，供液壓力達到泵站額定工作壓力時方可向工作面供液。 （ 4）將支柱移至預(yù)定支設(shè)地點后，先用注液槍沖洗注油閥體，然后將注液槍插入三用閥中并用鎖緊套連接好。 （ 5）支柱第一次使用前，應(yīng)先升、降柱一次（最大行程），以排凈缸體內(nèi)空氣，之后才能正常使用。 （ 6）支設(shè)支柱時，應(yīng)注意下列四點： ①支柱應(yīng)垂直于頂、底板，支設(shè)在金屬鉸接頂梁下面，并有一定的迎山角，使支柱處于垂直受力狀態(tài)且不易推倒。 ②三用閥的單向閥 應(yīng)朝采空區(qū)方向或下順槽，以利安全回柱。 ③支柱與工作面運輸機械應(yīng)有適當(dāng)?shù)木嚯x，避免采煤機撞倒支柱或撞壞油缸、手把體和三用閥。 ④支柱頂蓋的四爪應(yīng)卡在頂梁花邊槽上，不允許將四爪頂在頂梁上或頂梁接頭處。支柱配合木頂梁使用或做點柱用時，應(yīng)更換頂蓋（換成不帶爪子的柱帽）。 （ 7）操縱注液槍向支柱內(nèi)腔供液，并使支柱頂蓋與金屬頂梁接觸，待支柱達到初撐力后，松開注液槍手把。注液槍卸載。摘下鎖緊套后，輕輕敲打注液槍手把，在高壓液體的作用下，注液槍便會自動推出。 （ 8）使用中的支柱，活柱升高量已接近最小安全回柱高度時，應(yīng)及時 回撤，以免壓死。 （ 9）絕對禁止用錘、鎬等金屬物體猛力敲砸支柱任何部位，以免損壞支柱。若支柱被壓成“死柱”，只能采取挑頂或臥底的方法取出，不允許爆破、錘砸或絞車拉拽。 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 43 （ 10）支護過程中，不準以支柱手把體作為推移裝置的支點，以免損壞支柱。 （ 11）回柱時應(yīng)嚴格遵守有關(guān)回柱安全操作規(guī)程，確保安全生產(chǎn)。 將卸載手把插入三用閥卸載孔中。頂板狀況較好時采取近距離卸載，工作人員轉(zhuǎn)動卸載手把使卸載手把呈水平位置。此時卸載閥打開，活柱下縮到可以撤出為止。 頂板條件較差時應(yīng)采用遠距離卸載，即工作人員離開支柱至安全位置，拉動 卸載手把上的牽引繩使卸載手把呈水平位置，卸載閥打開，活柱下縮到可以撤出為止。 （ 12）回撤下來的支柱，應(yīng)頂蓋朝上豎直靠放，不準隨意橫放，以免水和煤粉進入支柱內(nèi)腔和腐蝕表面。井下不允許存在無三用閥的支柱。若三用閥損壞，應(yīng)及時更換三用閥。 （ 13）因工作面粉塵大，故除了替換頂蓋、三用閥外，其他零部件不允許在工作面拆裝。 （ 14）支柱在運輸過程中應(yīng)輕裝輕卸，不準隨意摔砸。需要使用工作面運輸機時，應(yīng)先在運輸機上裝滿煤，然后將支柱放在煤層上。機頭機尾應(yīng)有專人護送，以免損壞支柱。 （ 15）注液槍使用后，應(yīng)掛在支柱上，不 允許隨意亂仍，更不允許用注液槍敲打硬物。 （ 16）高壓膠管應(yīng)避免被采煤機壓壞或損壞。 （ 17）短期不用的支柱，應(yīng)將柱內(nèi)液體放盡，封堵三用閥進液孔，以防贓物進入。 六、支柱的故障與維修 工作面支柱應(yīng)有專人負責(zé)操作和維修檢查，支柱操作和維修人員應(yīng)熟悉支柱結(jié)構(gòu)及操作方法，做到發(fā)現(xiàn)故障時能及時處理。 常見支柱故障及排除方法 支柱的常見故障及排除方法詳見表 2。 序號 故障 故障原因 消除方法 泵站無壓力或壓力 檢查泵站； 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 44 1 支設(shè)設(shè)活柱不從缸體伸出 低； 減壓閥關(guān)閉； 注液嘴被贓物堵塞； 密封失效； 注液槍失靈； 管路濾網(wǎng)噴塞。 打開截止閥； 清理注液嘴； 檢查 Y形圈及 O形密封圈； 檢查注液槍； 清洗過濾網(wǎng)。 2 活柱降柱速度慢或不降柱 復(fù)位彈簧掉了； 復(fù)位彈簧損壞； 油缸有局部凹陷； 活柱表面損壞； 防塵圈損壞 重掛復(fù)位彈簧； 更換復(fù)位彈簧； 更換油缸； 更換活柱； 更換防塵圈 3 工作阻力低 安全開啟開關(guān)或關(guān)閉壓力低； 密封件失效 檢查安全閥； 更換密封件 4 工作阻力高 安全 閥開啟壓力高； 安全閥墊擠入溢流間隙 重新調(diào)定安全閥； 更換閥墊 5 乳化液從手把溢出 活塞上Ф 80*形圈損壞； Y形圈損壞； 油缸變形或鍍層脫落 更換 O形圈； 更換 Y形圈； 更換油缸 6 乳化液從底座溢出 活塞上Ф 100*形圈損壞； 油缸變形或鍍層損壞而生銹； 更換 O形圈； 更換油缸； 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 45 底座密封面破壞 更換底座 7 乳化液從柱頭Ф 42孔溢出 Ф 42* 形圈損壞； 柱頭密封面損壞 更換 O形圈 ； 更換活柱體 8 乳化液從單向閥或卸載溢出 單向閥、卸載閥損壞； 單向閥、卸載閥密封面污染 更換三用閥； 清洗單向閥、卸載閥 9 頂蓋損壞 使用不當(dāng) 換頂蓋、改進操作方法 10 液壓缸彎曲或砸扁 操作不當(dāng)； 突然來壓時安全閥來不及打開支柱大大超載； 支柱壓成“死柱”時用絞車拉液壓缸； 用錘砸扁 改進操作方法； 應(yīng)適當(dāng)增加支護密度； 更換液壓缸 11 手把斷裂 用絞車回柱時支柱未卸載或降柱行程不夠硬拉所致 改進操作方法； 更 換手把 12 活柱彎曲 突然來壓時安全閥來不及打開 適當(dāng)增加支護密度 13 注液槍漏液 密封圈損壞； 單向閥座污染； 單向閥彈簧損壞 更換漏液部密封圈； 清洗或更換單向閥座； 更換彈簧 1槍管和閥體間隙竄注液管松動； 涂厭氧膠擰緊注液槍管； 更換密封圈 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 46 4 液 密封圈損壞； 15 注液槍頂桿處竄液 密封圈損壞； 頂桿密封面損壞 更換密封圈； 更換頂桿 維修注意事項 （ 1）維修場地應(yīng)清潔。零部件需經(jīng)汽油清洗干凈后再裝配，嚴格防止贓物 進入支柱內(nèi)腔。因為贓物是破壞密封、造成滲漏的主要因素。有橡膠件，經(jīng)汽油清洗后應(yīng)迅速取出吹干，如浸汽油時間較長，會引起橡膠件變形變質(zhì)。 （ 2）每根支柱都應(yīng)建立維修卡片備查。每次檢修時，均應(yīng)詳細記錄故障情況、損壞零部件及檢修工時等項目內(nèi)容，以便統(tǒng)計支柱修復(fù)率、維修成本和維修質(zhì)量，并有利于不斷總結(jié)提高維修水平。 （ 3）支柱維修后應(yīng)當(dāng)按試驗要求和維修質(zhì)量標準進行各項試驗，各部合格后方可下井使用。 （ 4）支柱維修好后，應(yīng)將活柱降到底，放凈乳化液，豎直靠放，存放于空氣較清潔干燥的氣溫不低于 0℃的場所。 支柱除日常維修外 ，應(yīng)定期進行檢查保養(yǎng)。大修周期：支柱 2年，三用閥 1年，注液槍 1年，截止閥 3個月，過濾器 3 個月。大修基本內(nèi)容： ①清洗所有零部件； ②原則上應(yīng)更換安全閥墊、單向閥座、卸載閥墊、 Y 形密封圈、防塵圈、導(dǎo)向環(huán)、皮碗防擠圈及所有 O形密封圈；但如果其中某些零件在大修前不久剛更換過，則應(yīng)通過檢查，根據(jù)其完好程度，確定是否更換； ③更換所有磨損和損壞的零件。 ④重新組裝，進行規(guī)定的各項試驗。 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 47 附錄 2 單體液壓支柱的防腐蝕 摘要 :針對單體液壓支柱在井下惡劣環(huán)境中發(fā)生不同程度腐蝕現(xiàn)象和主要原因 ,論述了單體 液壓支柱的重要部件 —— 活柱、油缸、三用閥、底座和活塞等受到腐蝕的問題 ,提出了提高單體液壓支柱可靠性的措施 ,主要采用防腐新方法、設(shè)計乳化液泵站數(shù)控系統(tǒng)以及使用水代替乳化液而防止腐蝕等方法。 關(guān)鍵詞 :單體液壓支柱 。環(huán)境 。數(shù)控系統(tǒng) 。防腐措施 1 單體液壓支柱在煤礦井下的工作環(huán)境 (1)煤礦井下環(huán)境惡劣 ,采煤工作面和巷道相對濕度大 ,一般在 75%左右 ,使用的設(shè)備長期處于潮濕、易腐蝕環(huán)境中 。 (2)因煤礦強制通風(fēng) ,井下氧氣供應(yīng)充足 ,空氣中常含有ＳＯ Ｈ 2Ｓ、ＣＯ 灰塵和瓦斯等有毒有害氣體 。 (3)水質(zhì)成分復(fù)雜 ,水質(zhì) 中含有大量的Ｋ +、Ｎａ +、Ｆｅ 2+、Ｆｅ 3+陽離子和Ｃｌ 、ＳＯ 4陰離子 ,其腐蝕性破壞與煤礦井下的水質(zhì)有關(guān)。礦井水中含有較高濃度的溶解鹽 ,是一種強烈的電解質(zhì)。因此 ,金屬零件易產(chǎn)生相當(dāng)嚴重的腐蝕過程 ,并具有明顯的電化學(xué)特型。 2 活柱表面腐蝕 活柱材料 27ＳｉＭｎ ,傳統(tǒng)的防腐方法是調(diào)質(zhì)后表面鍍硬鉻 (ＨＶ 700),使用中腐蝕是典型的局部腐蝕?；钪苯优c井下潮濕空氣接觸的部位腐蝕嚴重?？梢娀钪t層表面的某些局部出現(xiàn)腐蝕坑 ,或是大小不等的“鼓泡” ,有的蝕坑已連結(jié)成片 ,造成較大鍍鉻層脫落。 3 引發(fā)活柱和油缸腐蝕 的原因 (1)活柱暴露于油缸之外上部外表面 ,因潮濕的空氣中含有大量的氯離子 ,表面會吸附一層極薄的水膜。由于大氣中水和氧等物質(zhì)的作用而引起的腐蝕 ,具有較高的導(dǎo)電率 ,易在金屬表面形成微電池和大電池 (宏觀電池 ),增加腐蝕的活性 ,破壞金屬表面的鈍化膜 ,形成孔蝕和縫隙腐蝕。金屬處于表面薄層電解液下的腐蝕過程 ,薄層電解液被氧飽和 ,使空氣腐蝕的電化學(xué)過程中氧去極化過程易于進行 ,鐵作為原電池的負極被氧化 ,電子在金河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 48 屬內(nèi)部轉(zhuǎn)移到正極 (雜質(zhì) )上。 (2)由于鍍硬鉻工藝主要目的是具有高的耐磨性 ,其次才是防腐。鍍硬鉻工藝本身易出現(xiàn)裂 紋和孔隙等缺陷 ,在一般介質(zhì)腐蝕性不強的條件下 ,具有相當(dāng)良好的抗腐蝕性 ,但支柱是在陰暗潮濕的井下使用 ,地層中的水可直接滴淋于其上 ,濕氣也會在活柱表面上凝集成水膜 ,溶于水中Ｈ 2Ｓ等腐蝕性氣體 ,加劇了對零件的腐蝕。微觀的裂紋和針孔在井下易被弱酸陰離子溶液穿入 ,滲透到活柱的基體上 ,產(chǎn)生電化學(xué)反應(yīng) ,生成ＦｅＳ、Ｆｅ (ＯＨ )2 沉淀 ,沉淀物不能通過微小的裂紋或針孔開口處排走。隨著腐蝕的發(fā)展 ,生成物不斷地增多會不斷膨脹。當(dāng)膨脹力大于鍍鉻層與基體表面的結(jié)合力時 ,會使電鍍層鼓起 ,并逐漸增大 ,形成“鼓泡”。腐蝕物不斷增多 ,最后使 泡蓋崩落 ,形成開放性蝕坑。 (3)井下存在大量的瓦斯 ,還有ＳＯ 2等有害氣體。ＳＯ 2溶于活柱表面的水膜中 ,使水膜成為酸性電解液 ,破壞有保護的金屬氧化膜 ,水質(zhì)中含有Ｃｌ 和ＳＯ 24 等強腐蝕性陰離子。這些離子溶液會穿入鍍鉻層的缺陷處 ,滲透到活柱基體上 ,產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕反應(yīng)。 (4)采用乳化液作為工作介質(zhì)的單體液壓支柱 ,零件表面采用不同的防腐手段 ,油缸內(nèi)表面采用電鍍銅 ,活柱外表面采用電鍍鉻 ,三用閥采用電鍍鋅 ,活塞、手把體和彈簧采用發(fā)黑處理。為了防銹 ,使用含 3%～ 5%乳化油的乳化液來作為支柱的工作液。這些防腐方法用于 乳化液工作介質(zhì)時可以較好地起到防腐作用 ,必須按規(guī)定嚴格控制乳化液的配制濃度 ,目前 ,多數(shù)煤礦采用稱量混合攪拌法人工配液。由于各種原因 ,多數(shù)不能保證乳化液的配比 ,有時由于沒有及時添加乳化油 ,將具有腐蝕性井下水直接注入單體液壓支柱工作腔 ,水幾乎沒有潤滑性 ,并且容易使金屬銹蝕。在不合格的工作介質(zhì)作用下 ,加劇了金屬零件的基體表面腐蝕和橡膠件的失效。 4 防止單體液壓支柱腐蝕的措施 (1)電鍍工藝化學(xué)穩(wěn)定性差、有較多的裂紋、針孔。要消除這些缺陷 ,必須改進鍍鉻工藝。例如采用電鍍鋅鎳或微孔鍍鉻工藝 ,即將微孔密度增加到 1 萬個 /ｃｍ 2,大大延長了防蝕壽命。電鍍鋅鎳合金技術(shù)工藝穩(wěn)定 ,技術(shù)成熟。在國外發(fā)達國家已普遍應(yīng)用 ,它具有優(yōu)良的耐腐蝕性和相對低廉的經(jīng)濟成本。 (2)單體液壓支柱耐蝕性要求較高 ,因此 ,活柱表面鍍層應(yīng)選用耐磨性同鉻相似而耐河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 49 蝕性能最好的化學(xué)鍍合金鍍層 ,鎳磷合金鍍層以其優(yōu)異的耐蝕性能 ,受到國內(nèi)外學(xué)者們的關(guān)注 ,在美國、德國、日本等發(fā)達國家已用于工業(yè)生產(chǎn)。目前 ,獲得Ｎｉ Ｐ合金鍍層主要有電鍍和化學(xué)鍍 2種方法 ,電鍍法由于受電場電力線分布不均的影響 ,對工