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        液壓支架立柱及千斤頂培訓教材

        來源:千泓機械設備  發布時間:2020-11-19  瀏覽次數:467次

        一、立柱的用途

        立柱是液壓支架的主要工作機構,用于使液壓支架承受頂板載荷,調節支護高度。立柱是支架的承壓構件,它長期處于高壓受力狀態,除應具有合理的工作阻力和可靠的工作特性外,還必須有足夠的抗壓、抗彎強度,良好的密封性能。

         

        二、立柱的分類、結構、工作原理

        在國產液壓支架中,立柱根據結構的不同大致可分為:單伸縮立柱和雙伸縮立柱兩種。在單伸縮立柱中又分為不帶機械加長桿和帶機械加長桿的二種。

        當立柱伸縮比較大時,可選用帶機械加長桿的單伸縮立柱,也可選用雙伸縮立柱。帶機械加長桿的單伸縮立柱結構簡單,成本低,但不如雙伸縮立柱使用方便。

        1、單伸縮立柱

        1.1、單伸縮立柱的結構

        單伸縮立柱主要由缸體、活柱、導向套、密封件組成。

        下圖所示為卡環式單伸縮立柱。缸體1位于立柱的最外層,是液壓缸的主體。缸體一端為缸口,另一端為焊有凸球面的缸底。缸體上焊有可與操縱閥相連的下腔接頭(進液孔)和上腔接頭(回液口)。在組裝支架時,缸底與支架的底座柱窩相連接;钪4由柱頭、柱管、柱塞三體焊接而成,可在缸體中上下運動,成為液壓缸中傳遞力的重要組件。柱頭上部為凸球面,在組裝支架時,柱頭與頂梁柱窩相連接。柱體表面為先鍍錫青銅(或乳白鉻)再鍍硬鉻的雙層復合鍍層,以防止磨損和銹蝕。柱塞上裝有兩件樹脂夾織物導向環2,以減少柱塞與缸壁的磨損,提高滑動功能。在兩件導向環之間裝有聚氨酯活塞密封3,組成缸體的下腔密封。導向套5是活柱在往復運動時起導向作用的部件,導向套內表面上裝有兩件樹脂夾織物導向環和聚氨酯桿密封,形成活柱運動時的導向和密封,外表面裝有聚氨酯靜密封,形成與缸體的密封?ōh9、擋套12、擋圈11共同組成導向套與缸體的連接。防塵圈13O形密封圈組成導向套的內、外表面防塵作用。

         1.2、單伸縮立柱的工作原理

        1、升柱   當操縱閥手柄扳到升柱位置時,由操縱閥來的壓力液從下腔接頭進入立柱活塞腔,使活柱升起,直至頂梁與頂板接觸。

        2、立柱承載  頂梁與頂板接觸后,頂板壓力通過頂梁轉到活柱。由于在進液管路上裝有液控單向閥和安全閥,立柱活塞腔的壓力液被單向閥封閉,因而活塞腔的壓力隨著頂板壓力的升高而升高。當壓力超過立柱的工作阻力,即超過安全閥的額定工作壓力時,安全閥開始卸載,活柱收縮。當壓力降到低于安全閥額定工作阻力的90%時,立柱又開始承載。在頂梁與頂板脫開接觸之前,壓力的傳遞和安全閥的動作總是這樣反復進行。

        3、降柱  將操縱閥手柄扳到降柱位置時,由操縱閥來的壓力液通過上腔接頭進入活柱外面的活塞桿腔,同時打開液控單向閥,使立柱活塞腔的液體經操縱閥與回液管路相通。此時,活柱在液壓和自重作用下迅速下降。

        2、帶加長桿立柱

        2.1、帶加長桿立柱的結構

        帶加長桿立柱結構的主要特征是:在立柱中,增加加長桿來補償立柱的行程。

        如下圖所示。缸體結構同單伸縮立柱。開口活柱7由柱塞和柱管焊接而成。在缸體中上下運動,成為液壓缸中傳遞力的重要組件。由于下腔密封件采用聚甲醛材料,柱塞處密封和導向由外卡鍵3、支撐環4與柱塞共同作用。導向套8通過螺紋直接與缸體連接。導向套內孔裝有導向環9、蕾形密封圈12、擋圈13、防塵圈14形成與開口活柱的密封和防塵。導向套外槽裝有O形密封圈10形成與缸體的靜密封。加長桿19帶有三個加長桿槽,可與大半環18、保持套17、連接銷16和開口活柱形成三個不同的固定位置,分別調節S1、1/2S1行程。加長桿頭為凸球面,在組裝支架時,與頂梁的柱窩相連接。

         2.2、帶加長桿立柱的工作原理

        當支架的支撐高度不能滿足回采高度的要求,可在立柱上安裝加長桿來補償立柱高度。帶有機械加長桿的單伸縮立柱的工作原理與不帶機械加長桿的單伸縮立柱相同。在一般煤層厚度變化不大的工作面中,在安裝時就將加長桿調節到需要的高度,然后,在回采過程中,隨著采高的變化,只調節活柱液壓行程,而不再調節加長桿長度。只有在煤層高度變化超過活柱的液壓行程時,才不得不調節加長桿。

        3、雙伸縮立柱

        3.1雙伸縮立柱的結構

        雙伸縮立柱主要由外油缸17、中油缸18、活柱19、導向套1、導向套2、底閥15及密封件、連接件組成。

        如下圖所示。外油缸17的結構和作用與單伸縮立柱的缸體相通。中油缸18由中缸底和中缸體焊接而成,其即相當于一級缸的活柱,又相當于二級缸的缸體。其可在外油缸17中上下運動,為液壓缸中的主要傳力部件。其缸底部裝有活塞導向環11、活塞密封13形成與外油缸的密封和導向。中油缸內部裝有底閥15,以控制活柱19的升降。中油缸的外表面為先鍍錫青銅(或乳白鉻)再鍍硬鉻的雙層復合鍍層,以防止磨損和銹蝕。其上部通過導向套與外油缸相連,形成密封和導向;钪19位于中油缸內,可在中油缸內上下運動,為液壓缸的主要傳力部件。其結構、作用與單伸縮立柱的活柱相同,其柱頭部加工有進液孔,該進液孔通過活柱中心深孔與二級缸的環形腔相通。

         

        3.2、雙伸縮立柱的工作原理

        1、升柱  當操縱閥手柄扳到升柱位置時,由操縱閥來的壓力液通過下腔接頭進入一級缸的活塞腔,使二級缸首先伸出。一旦二級缸的活塞碰到導向套,一級缸活塞腔內的液體壓力上升,促使底閥打開使壓力液進入二級缸的活塞腔,活柱伸出。此時,初承力為二級缸的面積乘以供液壓力。如需較大的初承力,則可稍加降柱,然后再次升柱到接觸頂板,此時,初承力可達到一級缸的初承力。

        2、立柱承載   頂梁與頂板接觸后,頂板壓力由頂梁傳到活柱上。由于壓力液被底閥封閉,活柱不能回縮,因此壓力傳到二級缸缸底上。此時,一級缸活塞腔的壓力隨頂板來壓而升高,直到超過立柱工作阻力(即安全閥額定工作壓力)時,安全閥開始卸載,二級缸收縮。當壓力降到低于安全閥額定工作壓力的90%,安全閥關閉,立柱又開始承載。在二級缸未完全縮回以前,壓力的傳遞和安全閥的動作就這樣反復進行。當二級缸降到最終位置時,底閥的頂桿接觸缸底,底閥打開,二級缸活塞腔的壓力液進入一級缸活塞腔(實際使用過程中達不到這種地步),這部分壓力液又將二級缸升起一定距離,底閥離開缸底后又關閉。若頂板壓力又超過立柱的工作阻力,安全閥又動作,二級缸又降到最終位置,底閥又打開。這樣的反復動作,保證了立柱的承載在其工作阻力范圍之內。

        3、降柱   當操縱閥手柄扳到降柱位置時,由操縱閥來的壓力液通過上腔接頭進入一級缸活塞桿腔,并打開液控單向閥。同時,一、二級缸活塞腔的液體經操縱閥與回流管相通。此時實現被迫降柱。在二級缸完全回縮時,底閥的頂桿被頂起,底閥打開,二級缸活塞腔的壓力液通過底閥流入一級缸活塞腔,再通過下腔接頭流至回油管路,同時,壓力液進入二級缸活塞桿腔。此時,活柱在液壓作用下迅速下降。

        4、立柱構成

        單伸縮立柱主要由缸體部件、活柱部件、缸口導向套部件和密封元件等組成。

        機械加長桿立柱主要由外缸體部件、機械加長活柱、機械加長桿、機械加長桿連接件、外缸口導向套部件和密封元件等組成。

        雙伸縮立柱主要由外缸體部件、中缸體部件、活柱部件、外缸口導向套部件、中缸口導向套部件和密封元件等組成。

        4.1外缸體部件

        外缸體部件位于立柱的最外層,是液壓缸的主體。外缸體由缸筒、缸底焊接組成,在缸體上設有進、回液口和(或)安全閥接口。在組裝支架時,缸底與支架的底座柱窩相連接。

        4.1.1缸體主體

        立柱缸底大部分為球頭形,球頭處加工有用于連接的銷軸孔,或在缸底兩側設有用于銷軸連接的連接耳,以防止立柱在使用中缸底脫出球窩、拔柱和轉動。大缸徑立柱中,為了連接可靠,可在大球徑球頭和柱底側設置壓板連接耳。

        4.1.2缸口結構

        缸口結構有卡環、螺紋兩種結構。

        卡環結構加工簡單、裝拆無需專用的工具,但連接的零件數較多可靠性低;常用于小缸徑立柱。

        螺紋結構常見普通三角螺紋、矩形螺紋兩種。普通三角螺紋因連接可靠、防松性能好,常用于較小直徑立柱;矩形螺紋牙形參數靈活,測量工具簡單,裝拆摩擦力矩小,在大缸徑立柱中使用得較多。

        4.1.3進回液口和安全閥接口

        在缸徑較小的立柱上,外缸是上、下腔各設置一個液口,在較大缸徑的立柱上,外缸的下腔除了設置一個進回液口外,還設置了一個通徑較大的安全閥接口,以保證立柱受沖擊時的安全。

        4.2中缸體部件

        中缸體由中缸底和中缸體焊接而成,其即相當于一級缸的活柱,又相當于二級缸的缸體。其可在外油缸中上下運動,為液壓缸中的主要傳力部件。其缸底部裝有活塞導向環、活塞密封,形成與外油缸的密封和導向。中油缸內部裝有底閥,以控制活柱的升降。中油缸的外表面為先鍍錫青銅(或乳白鉻)再鍍硬鉻的雙層復合鍍層,以防止磨損和銹蝕。其上部通過導向套與外油缸相連,形成密封和導向。

        4.3活柱

        活柱一般由柱頭、柱管、柱塞三體焊接而成?稍诟左w中上下運動,成為液壓缸中傳遞力的重要組件。柱頭上部為凸球面,在組裝支架時,柱頭與頂梁柱窩相連接。柱體表面為先鍍錫青銅(或乳白鉻)再鍍硬鉻的雙層復合鍍層,以防止磨損和銹蝕。柱塞上裝有兩件導向環,以減少柱塞與缸壁的磨損,提高滑動功能。在兩件導向環之間裝有活塞密封,組成缸體的下腔密封。

        4.4密封導向元件和密封溝槽

        4.4.1、密封導向元件

        密封元件的形式有多種,活塞用的鼓形密封圈、山形密封圈、帶切口的聚氨酯密封圈、復合密封圈等;活塞桿用的蕾形密封圈、復合密封圈等。鼓形密封圈、山形密封圈和蕾形密封圈是應用較早的橡膠密封圈,其密封結構陳舊,可靠性較低,壽命短,但價格低,是傳統密封元件,目前仍在使用;其他的是新出現的密封元件,尤其是復合密封圈是一種密封結構先進、可靠性高的產品,是目前高可靠性立柱和千斤頂密封的主流。

        導向環是立柱和千斤頂上的一個重要元件,一般由聚甲醛材料制成。

        4.4.2、密封溝槽

        密封溝槽的結構是依據密封元件的結構而產生的;钊系拿芊鉁喜鄞笾驴煞譃閮深悾赫w溝槽和組合溝槽。圖(a)為鼓形密封圈的組合溝槽結構;圖(b)為采用切口聚氨酯密封圈的整體密封溝槽結構;圖(c)為采用聚氨酯復合密封圈的整體密封溝槽結構;活塞桿密封溝槽結構形式無多大變化,一般是整體密封溝槽,如圖(c)所示。

         

        4.5缸口導向套組件

        缸口導向套組件分為卡環結構、鋼絲結構和螺紋結構。

        4.5.1卡環結構

        卡環結構由導向套、卡環、擋套和擋圈構成,在導向套內設置有活塞桿密封圈組件和導向環,在擋套中設置有防塵圈,導向套中的密封圈和導向環的位置有兩側、前和后之分,一般雙導向環在密封圈的兩側,或單導向環位于密封圈的外部,只有在結構不允許時才放在內部。  

        4.5.2鋼絲結構

        鋼絲結構的導向套是整體結構,它與缸筒的連接通過環形鋼絲連接。這種結構可在缸徑較小的立柱上使用,連接的可靠性差,目前使用得較少。

         

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