单体液压支柱的结构设计.doc

单体液压支柱的结构设计 第1章 绪 论 1.1我国煤层贮存状况 我国是煤炭资源最为丰富的国家，煤炭的储量和产量占世界第一位。煤炭已经成为我国所依赖的重要能源。我国的煤炭资源分布地域极广，煤层贮存状况也各式各样，主要有如下几个特点： 1、从围岩和煤层贮存的关系上来说，我国不仅有贮存在软岩顶板下的煤层和一般顶板条件下的煤层，还有赋存在坚硬顶板条件下的煤层。坚硬顶板下煤层开采难度相当大，常常有几千平方米的悬顶出现，一旦垮落即可造成严重的事故。 2、从煤层贮存的地质条件来说，由于地质条件复杂，由地壳运动而造成的被断层破坏的煤层较多。在一块煤田中，总有几条贯穿整个煤田的、大落差的断层，至于较小的断层更是层出不穷。 3、从煤层自身的贮存条件上来说，在我国境内的煤层有近水平煤层，有倾斜煤层，有急倾斜煤层，还有直立倒转的煤层；不仅有相当稳定的大片煤层，也有像我国南方的“鸡窝”状贮存煤层。 可以看出，我国是世界上煤层贮存条件最为复杂的国家。在开采的实践过程中，工程技术人员所遇到的困难和解决困难的方式是全世界绝无仅有的。近几年煤矿冒顶事故频繁发生，因此，单体液压支柱在采矿工业中是非常重要的。它保障着国家财产和人员的生命安全，尤其在大倾角煤层中，更能体现它的重要性。但通用式单体液压支柱不能满足要求，所以对其顶盖进行改进——采用防倒式顶盖。 1.2用途 外注式支柱是一种外部供液的恒阻式单体液压支柱。它可与金属顶梁配套使用，也可单独做点柱用，供煤矿一般机械化工作面支护顶板，或供综合机械化工作面作端头支护及其他临时性支护。 1.3适用范围 外注式支柱使用于下列煤层条件： 1、煤层倾角大于25°～35°的急倾斜回采工作面。 2、煤层顶、底板条件 （1）工作阻力为300KN的支柱，底板抗压入强度应为28MP以1956年到1963年，使用单体液压支柱的产量达84.8%，五年左右时间内使用量增长了7～8倍。国外单体液压支柱的使用情况表明，在六十年代初期技术即达到成熟阶段。 1.4.2使用单体液压支柱的突出优点 1、初撑力高 一般地，初撑力可以达到7～10t，为摩擦式金属支柱的3～10倍（摩擦式金属支柱用液压升柱装置时初撑力2～3t，不用液压升柱装置时初撑力仅1t左右）。 2、恒阻的性能 在较小的顶板下沉量情况下，支柱即可达到额定的工作阻力，并保持恒阻的特点（摩擦式金属支柱在顶板下沉量大，支柱下缩到100mm至400mm以上时才能达到最大工作阻力）。显然，单体液压支柱能很快达到较高的工作阻力，大大改善了顶板维护1）通用型支柱。用于一般条件下使用。 （2）重型支柱。用于特殊条件下使用。 2、按升柱时工作液循环方式分类 （1）内部注液式单体液压支柱（简称内注式）。 工作液压油在体内形成闭路循环。 （2）外部注液式单体液压支柱（简称外注式）。从泵站供给乳化液，通过注液枪注入支柱。 3、按材质分类 （1）热轧低碳合金钢单体液压支柱。 （2）冷拔低碳合金钢单体液压支柱。 （3）轻金属合金钢单体液压支柱。 我国批量生产、使用的是热轧低碳合金钢支柱。 2.2技术特征 类型及特征代号用汉语拼音大写字母表示：D表示单体液压支柱，第一特征代号中N表示内注式支柱；W表示外注式支柱。第二特征代号中S代表双伸缩，无字母代表单伸缩，Q代表轻合金。主参数用阿拉伯数字表示；补充特征代号一般不用。修改序号用加括号的大写拼音字母（A）、（B）、（C）……表示，用来区分类型、主参数、特征代号均相同的不同产品。 2.3压支柱的工作原理 1、工作介质 外柱式单体液压支柱工作介质为乳化液，回柱时乳化液排至工作面采空区。 2、动力来源 外注式的工作介质是由设在巷道中的泵站经高压软管、注液枪等组成的管路系统供给，并由泵站保证支柱一定的初撑力。 3、降柱方式 一般靠活柱的自重和复位弹簧降柱。 2.4压支柱的结构 DZ型单体液压支柱为外部注液的单体液压支柱。 单体液压支柱有活柱体、油缸、三用阀、顶盖、底座体、复位弹簧、手把体、活塞等主要零部件组成。如图2.1所示： 图2.1 外注式单体液压支柱装配图 图2.2单体液压支柱的三维实体造型 2.5零部件尺寸的计算与选择 2.5.1给定参数 直径Φ100mm； 工作阻力300KN； 最大高度2000mm。 2.5.2油缸与活柱体 1、油缸 油缸是支柱下部承载杆件。 如图2.3所示： 图2.3油缸 （1）主要技术要求 有足够的强度，能长期承受最高工作压力以及短期动态试验压力而不会产生永久变形。 有足够的刚度，能