【導(dǎo)讀】我國是煤炭資源最為豐富的國家，煤炭的儲量和產(chǎn)量占世界第一位。頂板條件下的煤層，還有賦存在堅硬頂板條件下的煤層。大，常常有幾千平方米的懸頂出現(xiàn)，一旦垮落即可造成嚴(yán)重的事故。破壞的煤層較多。在一塊煤田中，總有幾條貫穿整個煤田的、大落差的斷層，至于較小。的斷層更是層出不窮。程技術(shù)人員所遇到的困難和解決困難的方式是全世界絕無僅有的。近幾年煤礦冒頂事故。頻繁發(fā)生，因此，單體液壓支柱在采礦工業(yè)中是非常重要的。但通用式單體液壓支柱不能。外注式支柱是一種外部供液的恒阻式單體液壓支柱。護及其他臨時性支護。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)濟效果，適合。因此，本次設(shè)計主要針對。國外單體液壓支柱的使。顯然，單體液壓支柱能很快達到較高的工作阻力，大大改善了頂板維護狀況。內(nèi)部注液式單體液壓支柱。冷拔低碳合金鋼單體液壓支柱。

　　

【正文】 CrO3 150～ 200g/l CrO3/H2SO4 80～ 115 Cr3+ 3～ 8g/l 電流密度 25～ 30A/dm2 溫度 703℃ 鍍硬鉻配方及工藝參數(shù) CrO3 150～ 200g/l CrO3/H2SO4 80～ 115 Cr3+ 3～ 8g/l Fe 10 g/l 電流密度 35～ 45A/dm2 溫度 55～ 60℃ ③ 鍍鋅鎳 合金工藝 鋅鎳合金鍍層的特點是，它的標(biāo)準(zhǔn)電位介于純鋅和鋼鐵之間，因此，腐蝕電動勢低于鋅，陽極腐蝕速度比鋅慢。鋅鎳合金的含鎳量再 10%以下，比鍍鋅層耐腐蝕性高 4 倍以上，含鎳量 1020%比鍍鋅層耐腐蝕性高 620 倍。此外，鋅鎳合金鍍層的硬度比鍍鋅層高。鋅鎳合金鍍層氫脆小，延伸性好，與基體的結(jié)合也好。鍍鋅層與鋅鎳合金鍍層的鹽霧實驗結(jié)果表明：再同等厚度，同等環(huán)境下，鋅鎳合金鍍層鹽霧實驗 576h 才出現(xiàn)銹蝕，而鍍鋅層 192h 就開始出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象。這說明鋅鎳鍍層的腐蝕率比鍍鋅層小的多。鋅鎳合金鍍層可以從以下各種類型的電解 液中獲得：主要有氯化物型、硫酸鹽型、氰化物形、焦磷酸鹽型等。鋅鎳合金鍍層的應(yīng)用提高了單體液壓支柱活柱的耐蝕性，在井下使用達到了較高的防護效果。 鍍鋅鎳合金配方及工藝參數(shù) ZnCl2 65～ 75 g/l 31 NiCl26H2O 120～ 130 g/l H3BO3 18～ 24 g/l NH4Cl 200～ 240 g/l 十二烷基硫酸納 ～ g/l 721—3 添加劑 ～ g/l 電流密度 1～ 4 A/dm2 溫度 15～ 30℃ 2）噴涂 在活柱表面噴涂 CPC 型防腐耐磨高韌性粉末涂料，利用噴涂的熱固性，經(jīng)過一定溫度的固化后，表面形成一層牢固的致密的涂層，再加工 到設(shè)計尺寸。 粉末材料具有高的防腐耐磨性，一定的強韌性以及加工性能與特點。涂料配方：它是防腐和高粘結(jié)性的環(huán)氧樹脂組成，增加強韌性的尼龍成分，增加潤滑耐磨性的組成，提高硬度以及固化組分等構(gòu)成。 涂層的耐酸及耐水性特別好，在 1%MDT 乳化液、 20%鹽酸、 10%鹽水、 30%氫氧花鈉以及自來水中浸泡 3 個月均無變化，涂層的粘結(jié)強度大于 85Mpa。 3）電弧噴涂 ① 生產(chǎn)率高 電弧噴涂的生產(chǎn)率與電弧電流成正比。表 1 是在噴涂各種材料時每 100A 噴涂電流所能達到的生 產(chǎn)率（ kg/h）。當(dāng)噴涂電流為 300A 時，噴涂各種鋼絲可達每小時 15 kg。噴涂鋅則達每小時 30 kg，這大約相當(dāng)于火焰噴涂生產(chǎn)率的 4 倍。需要更高的生產(chǎn)率時，可以使用更高的電流。最大噴涂槍的電流已達 1400A。 表附錄 各種材料在電弧噴涂時的生產(chǎn)率 噴涂材料 生產(chǎn)率（ kg/h/100A） 鋅 10 鋁 巴氏合金 20~28 青銅 ~ 鋼 ~ 80/20NiCr 鉬 3 ② 層結(jié)合強度： 電弧噴涂時噴涂金屬受到高溫電弧的直接加熱，電弧溫度高達 6000℃ ，粒子加熱 32 的程度遠較火焰噴涂時的粒子大。粒子的能量與動能均較高，從而獲得較高的結(jié)合強度及涂層自身強度。 ③ 噴涂質(zhì)量容易保證： 電弧噴涂時噴射出的每個粒子都是絲材被電弧融化所形成的微小液滴，而不象火焰或等離子噴涂那樣將固態(tài)粉末送到火焰中去加熱。在后兩種情況下，由于火焰的溫度分布很不均勻，粒子要得到成分均勻的加熱是很難保證的，從而其噴涂質(zhì)量手工藝條件影響顯著。特別是在等離子噴涂時多個參數(shù) 很準(zhǔn)確的控制，才能保證高質(zhì)量。 ④ 獲得 “偽合金 ”涂層： 當(dāng)使用兩種不同材料的噴涂絲材時，獲得的涂層是這兩種材料的粒子緊密互相結(jié)合的 “偽合金 ”涂層，涂層中粒子之間還會存在少量的兩種材料的合金或金屬間化合物。這種 “偽合金 ”涂層往往兼具兩種組成成分的性能而發(fā)揮獨特的優(yōu)越性。 4）活柱鑲不銹鋼套工藝： 活柱鑲不銹鋼工藝，是將 3mm 左右厚度的不銹鋼薄板對焊后再擠壓到活柱筒上。它的主要問題除了成本稍高以外，根本性的問題是不銹鋼套本身較軟，同時很薄，除了井下難免 的強力磕碰外，活柱一旦發(fā)生彎曲變形，鋼套將出現(xiàn)皺皮，無法校直。在井下試驗時，初期使用效果不錯，但經(jīng)過一段時間的使用就出現(xiàn)上述問題。另外， Φ42孔無法鑲套，只能局部電鍍?nèi)榘足t，工藝較復(fù)雜。 目前煤礦經(jīng)濟條件相當(dāng)困難，資金緊張，已經(jīng)各煤礦企業(yè)的現(xiàn)實問題，增加支柱的投入，必然會給推廣工作造成困難，另外，出于環(huán)保的目的，活柱表面采用電鍍工藝。 采用環(huán)保型金屬合金鍍液：環(huán)保鍍液的特點是 與金屬件結(jié)合強度高：一般強度350~450Mpa，自然狀態(tài)下不起皮、不脫落、既保證金屬基件原有的金屬性能，又增加了鍍件的耐磨性、耐 腐蝕性。鍍件表面的防銹性能與被鍍件的使用環(huán)境、加工工藝、鍍層厚度有著直接的關(guān)系。 鍍件表面均勻致密：不論是沉孔、盲孔、管路內(nèi)壁、拐角等任何不規(guī)則形狀的表面都能進行表面處理，且無麻點，無氣泡。 耐腐蝕性能強：該合金鍍液表面處理后是一種非晶態(tài)鍍層。因為無晶界所以抗腐蝕性能特別優(yōu)良，同時表面硬度高。如果經(jīng)熱處理后是一種非晶態(tài)和晶態(tài)的混合物，硬度會更高。 自滑性好：鍍件經(jīng)過合金鍍液處理后的表面是一種非晶態(tài)，即處于基本平面狀態(tài)，有自滑性，因此摩擦系數(shù)小，非粘著性好。 （ 4）油缸內(nèi)表面的防腐處理工藝 1）電 鍍銅錫合金： 油缸內(nèi)表面主要采用電鍍銅錫合金，其耐磨損較低，為此在其上表面再鍍一層乳白鉻，乳白鉻與銅錫合金結(jié)合力強，空隙率很低，耐蝕性很好，硬度較高，可以增加油缸 33 耐磨損性，用這種工藝處理的支柱成本較低，便于修復(fù)。 2）不銹鋼套： 不銹鋼套是一種定型產(chǎn)品，現(xiàn)在有壁厚 和 兩種，特點：方法簡單、經(jīng)濟，沒有外力作用下，可以使用 4~5 年，鑲不銹鋼套時，要保證缸內(nèi)表面的粗糙度和焊縫的質(zhì)量，工藝控制嚴(yán)格。 3）料涂層工藝： 缸筒不經(jīng)熱處理，也不用鍍鋅保護，以免增加脆性，而采用 CWS—Duren 公司的三維橫連 Duroplast 涂層做保護層，其延伸性能大于缸筒。這種 厚的塑料涂層用來填平缸內(nèi)表面缺陷，如劃痕，并可以對表面涂層的機械損傷進行重復(fù)的加工而不影響管子的靜態(tài)強度。這種表面結(jié)構(gòu)使無油潤滑成為可能，并可用無添加劑的水作為壓力介質(zhì)。這種強度大、薄壁、涂塑的鋼管，只有在制造支柱時不使用傳統(tǒng)的焊接連接才有可能被采用。替代的方法是將這種支柱的柱腳、柱頭、和活塞的連接處，采用套入、細紋或粘膠的方法。這些連接處要求設(shè)置控制機構(gòu)，以避免活塞與箍環(huán)受到機械碰撞；活塞行程用一個控制突緣來限制。當(dāng)規(guī)定的行程達到時，用機械的方 法打開行程限制閥，這樣活塞腔不會增大壓力從而防止支柱再伸長。支柱內(nèi)的水流在某種程度上清洗內(nèi)柱和外柱間的環(huán)狀空間。 （ 5）復(fù)位彈簧的處理工藝 1）噴涂處理工藝 復(fù)位彈簧噴涂有機硅的薄層材料，保持非使用期間不銹，使用期間活柱筒內(nèi)充滿液體，缺少銹蝕的環(huán)境，即使脫落也不至于造成密封漏液，影響支柱正常使用。 2）鋅鉻膜涂層處理 鋅鉻膜涂層的組分含有能夠提供六價鉻起還原作用的物質(zhì)。這種還原劑是水溶性，同時組分中包含粉末壯的金屬。提供六價鉻的物質(zhì)是鉻酸、鉻酸鹽（重鉻酸銨、重鉻酸鈣、重鉻酸鋅等）或它們的混合物。金屬粉可以是 鋅、鎂、鋁和錳或它們的混合物，主要是電極電位比鐵負的金屬。 ① 深鍍（涂）能力高 鋅鉻膜涂層在管狀、片壯、螺紋件及彈簧上都能均勻涂覆成膜。即使是緊密接觸的拉簧，浸涂后展開鹽霧實驗也能耐 240h，由于電鍍工藝上的特點，鍍鋅在處理復(fù)雜形狀工件時，深鍍能力受到許多因素的限制。 ② 氫脆 鋅鉻膜涂覆處理過程中，不用酸洗，也不存在電鍍時的滲氫問題。 ③ 更好的耐熱腐蝕性 34 鋅鉻膜的燒結(jié)固化溫度在 300℃ 左右，在較高的溫度下使用其外觀不變色，仍保持良好的耐蝕性，抗鹽霧的實驗時間可達 500h 以上。而鍍鋅層 在 70℃ 下會出現(xiàn)微小裂紋，在 200～ 300℃ 下不變色，耐蝕性大大降低。 ④ 利于環(huán)保 鋅鉻膜涂層雖然使用六價鉻，但浸涂和燒結(jié)均在封閉的條件下進行，即使是將涂覆液暴露在空氣中，揮發(fā)的主要成分只有水分，且不用酸洗。無廢液排放。符合環(huán)保要求的工藝條件。 ⑤ 工件的清潔度高 鍍鋅鉻需要鈍化等工藝易污染工件，而鋅鉻膜只有一道燒結(jié)工藝。 ⑥ 對其他的涂層具有很強的附著力 鋅鉻膜對其他涂層的附著力甚至超過磷化層，利于符合涂層的設(shè)計。 鑒于鋅鉻膜涂層的優(yōu)良性能，所以該技術(shù)能夠用于復(fù)位彈簧的防腐。處理工藝的 實驗： 處理工藝：工件除油（化學(xué)除油） —除銹（噴砂或砂紙打磨，不用酸洗） —鋅鉻膜涂層 —瀝干（離心甩干） —烘干（烘干箱 60～ 80℃ ， 10～ 20min） —燒結(jié)（熱處理，電阻爐 280～ 300℃ ， 20～ 30 min） —自然冷卻。 實驗結(jié)果 （ 1）鋅鉻膜層的耐蝕性、 將經(jīng)過鋅鉻膜涂覆處理的試件，在 20℃ ， 5%NaCl 水溶液中浸泡一定時間后烘干。用電光分析天平稱重，得到鋅鉻膜涂層的腐蝕失重如圖所示： 失重/（ ) 經(jīng)鋅鉻膜涂覆處理的試件在 5%NaCl 溶液中常溫浸泡 30h，涂層表面無任何變化，涂層附著良好，無白霜和其它銹蝕產(chǎn)物，耐蝕性能好。 （ 2）用普通粒狀細化鋅粉，配合適當(dāng)?shù)挠袡C還原劑和添加劑也可以達到涂覆性能 35 良好、結(jié)合牢固的鋅鉻膜涂層。 （ 3）涂覆液的 PH 值對鋅鉻膜涂覆處理的影響較大，不僅影響膜層結(jié)合力，也影響鋅鉻膜的耐蝕性。 （ 4）鋅鉻膜涂覆液存在一定的使用期，只有在使用期內(nèi)涂覆，才能得到結(jié)合力、耐蝕性良好的鋅鉻膜涂層。 活塞處理工藝 電鍍處理：由于用水介質(zhì)，活塞表面不僅要考慮防腐性能，而且要無油潤滑的條件下，活塞工作時能達到良好的密封和摩擦性能。因此，要用電鍍環(huán) 保型合金鍍液的方法處理活塞的表面，使其具有良好的自滑性能 。 (1)用水做介質(zhì)，缸體內(nèi)表面不但必須具有防腐蝕性能，而且在無油潤滑條件下，活塞工作時能達到良好的密封和摩擦性能。因此缸體內(nèi)表面的處理工藝是鍍銅錫合金，再鍍一層乳白鉻。 (2)采用電鍍鋅鎳微孔鍍鉻工藝代替表面鍍硬鉻 ,解決鍍硬鉻工藝本身易出現(xiàn)裂紋和孔隙等缺陷。高耐蝕的鋅鎳合金鍍層將是鋼質(zhì)零件采用陽極性鍍層長效防腐的發(fā)展方向。礦井環(huán)境及其它工業(yè)環(huán)境下 ,鋅鎳合金鍍層是目前緊固件長效防腐的優(yōu)選方法。 (3)在有條件的情況下 ,優(yōu)先發(fā)展化學(xué)鍍鎳磷合金 ,化學(xué)鍍技術(shù) 對零件內(nèi)部表面可以獲得均勻鍍層 ,化學(xué)鍍鎳磷合金具有優(yōu)異的耐腐蝕、耐磨損性能 ,且與基體金屬有良好的附著力 ,其壽命比鍍鉻提高 2～ 3 倍。 參考文獻 [1]張家鑒 陳享文 伊長德 液壓支架 煤炭工業(yè)出版社 [2]趙宏珠 綜采面礦壓與液壓支架設(shè)計 中國礦業(yè)學(xué)院出版社 [3]陳相山等 煤礦支護產(chǎn)品實用手冊 煤炭工業(yè)出版社 [4]張繼春 楊建國 裝配設(shè)計與運動仿真及 Pro/E 實現(xiàn) 國防工業(yè)出版社 [5]孫江宏 黃小龍 Pro/E2020 虛擬設(shè)計與裝配 中國鐵道出版社 [6]劉元林 計算計繪圖 黑龍江科學(xué)技術(shù)出版社 [7]王建中 李洪 公差與制圖技術(shù)手冊 遼寧科學(xué)技術(shù)出版社 [8]孫明 機械工程基礎(chǔ) 黑龍江人民出版社 [9]彭英杰 AutoCAD2020 完全自學(xué)手冊 北京希望電子出版社 [10]林清安 Pro/ENGINEER Wildfire 零件設(shè)計清華大學(xué)基礎(chǔ)工業(yè)訓(xùn)練中心 [11]煤炭工藝部物資供應(yīng)局 單體液壓支柱 煤炭工業(yè)出版社 36 [12]孫大涌 熱處理手冊 機械工業(yè)出版社 [13] 《金屬機械加工工藝人員手冊》修訂組 金屬機械加工工藝人員手冊 上?？茖W(xué)技術(shù)出版社 [14]楊培元 朱福元 液壓系統(tǒng)設(shè)計簡明手冊 機械工業(yè)出版社 [15]程居山 礦山機械 中國礦業(yè)