DW16-300100X懸浮式單體液壓支柱的設(shè)計(jì)【說明書+CAD+PROE】,說明書+CAD+PROE,DW16-300100X懸浮式單體液壓支柱的設(shè)計(jì)【說明書+CAD+PROE】,dw16,懸浮,單體,液壓,支柱,設(shè)計(jì),說明書,仿單,cad,proe 摘要 單體液壓支柱是一種新環(huán)保型的支護(hù)裝備，廣泛用在煤礦回采用工作面頂板支護(hù)、煤礦綜采工作面支護(hù)端頭。DWX型單體液壓支柱為柱塞懸浮式單體液壓支柱，是一種新型外部供液的恒阻式單體液壓支柱，采用柱塞懸浮式技術(shù)原理，懸浮力達(dá)到工作阻力的五分之四，立柱受力僅為五分之一，其強(qiáng)度高、行程大、耐使用、重量輕、易維修，解決了傳統(tǒng)支柱存在的一系列安全隱患問題，在煤層支撐防護(hù)上的應(yīng)用日益廣泛，發(fā)展前景廣闊。 DW-X型懸浮式單體液壓支柱DWX型支柱三用閥設(shè)于手把體上，注液時(shí)，三用閥不隨支柱的活柱升高而升高，操作方便，安全可靠。適用于煤礦回采工作面的頂板支護(hù)和端頭頂板支護(hù)，多應(yīng)用于薄煤層、中厚煤層及較厚煤層工作面。 本課題是基于AUTOCAD2010和Pro/ENGINEER 5.0軟件設(shè)計(jì)DW16-300/100X懸浮式單體液壓支柱。 本課題主要設(shè)計(jì)完成以下內(nèi)容: 1. 分析DW16-300/100X型單體液壓支柱的具體參數(shù)和設(shè)計(jì)要求 根據(jù)懸浮式單體液壓支柱型號(hào)DW16-300/100X，確定缸徑、額定工作阻力、最大支撐高度。同時(shí)了解DWX型懸浮式液壓支柱包括頂蓋、密封蓋組件、手把體、三通閥、油缸、活柱體、復(fù)位彈簧、底座等主要零件。設(shè)計(jì)要求選擇外部注液式，工作液體選擇乳化液。降柱方式設(shè)計(jì)為靠活柱的自重和復(fù)位彈簧降柱。設(shè)計(jì)液壓支柱的三用閥置于手把體處，注液時(shí)三用閥不隨活柱升高。 2. 計(jì)算重要的結(jié)構(gòu)尺寸 根據(jù)立柱的工作阻力、缸內(nèi)壓力、缸筒內(nèi)徑之間的關(guān)系，估算出缸壁的厚度。進(jìn)而確定油缸的主要尺寸。而活柱體的限位臺(tái)階限制活柱體的升高到行程后不在升高，因此必須具有一定強(qiáng)度，使其承受初撐力時(shí)，不至于損壞，因此需要計(jì)算確定限位臺(tái)階尺寸,最終設(shè)計(jì)好整體的圖紙尺寸。 3. DWX型單體液壓支柱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及三維建模 基于ATUOCAD2010軟件，根據(jù)其懸浮式柱塞的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)完成零件的二維圖紙。然后借助于Pro/E軟件平臺(tái)，設(shè)計(jì)出DW16-300/100X的3D實(shí)體模型。在此平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)單體液壓支柱零部件的三維建模及裝配。 4. 單體液壓支柱關(guān)鍵零件的結(jié)構(gòu)分析 對(duì)于關(guān)鍵零件油缸進(jìn)行穩(wěn)定性和強(qiáng)度的校核計(jì)算，驗(yàn)證其設(shè)計(jì)的可靠性。 關(guān)鍵詞：?jiǎn)误w液壓支柱，懸浮式， Pro/E 第1章 緒 論 1.1單體液壓支柱的簡(jiǎn)介 單體液壓支柱是一種新環(huán)保型的支護(hù)裝備，廣泛用在煤礦回采用工作面頂板支護(hù)、煤礦綜采工作面支護(hù)端頭。既可與金屬鉸接頂梁配套，也可單獨(dú)做點(diǎn)柱或其它臨時(shí)性支護(hù)用。單體液壓支柱可用于煤層傾斜角在25°～35°以下的任何采煤工作面,它和金屬鉸接頂梁柱配合，可適用于煤層傾角在35°以下的任何采煤工作面。 我國(guó)的煤炭資源分布地域廣，煤層貯存狀況各式各樣，這使得我國(guó)是世界上煤層貯存條件最為復(fù)雜的國(guó)家。在開采的實(shí)踐過程中，工程技術(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，為了保障著國(guó)家財(cái)產(chǎn)和人員的生命安全，單體液壓支柱在采礦工業(yè)中的地位非常重要，尤其在大傾角煤層中，更能體現(xiàn)它的重要性。在眾多的煤礦井下支護(hù)產(chǎn)品中，單體液壓支柱與鉸接頂梁配合使用，具有投資少、受地質(zhì)條件限制少、使用和維護(hù)簡(jiǎn)單方便且操作靈活等。單體液壓支柱也是我國(guó)國(guó)家煤礦工作面的支護(hù)的主導(dǎo)設(shè)備。 1.2單體液壓支柱的用途 單體液壓支柱支柱是一種以專用油或高含水液壓液（含乳化液）為工作液的恒阻式支柱。它可與金屬頂梁配套使用，也可單獨(dú)做點(diǎn)柱用，供煤礦一般機(jī)械化工作面支護(hù)頂板，或供綜合機(jī)械化工作面作端頭支護(hù)及其他臨時(shí)性支護(hù)。同時(shí)要求煤層頂板落后不影響支柱的回收，底板不宜過軟，支柱壓入底板深度不惡化底板的完整性，否則應(yīng)加大底座。在煤質(zhì)較松軟的炮采工作面內(nèi)使用時(shí)，對(duì)活柱體鍍層表面采取保護(hù)措施，以防崩壞。支柱與木頂梁配合或做點(diǎn)柱使用時(shí)，應(yīng)將頂蓋換成柱帽，以免損壞木梁。 1.3單體液壓支柱的類型 單體液壓支柱的類型按型號(hào)分類為通用型支柱和重型支柱；按供油方式和工作介質(zhì)不同，支柱分成外供油式（簡(jiǎn)稱“外注式”）和內(nèi)供油式（簡(jiǎn)稱“內(nèi)注式”）兩大類；按支柱工作行程不同，支柱可分成單伸縮和雙伸縮支柱；按支柱使用材料不同，支柱可分為鋼質(zhì)支柱和輕合金支柱。結(jié)合實(shí)際使用情況，將其分為外注式單體液壓支柱、內(nèi)注式單體液壓支柱、其它類型支柱。具體實(shí)際應(yīng)用產(chǎn)品分類方式如下。 （1）懸浮式單體液壓支柱（DWX型） 懸浮式單體液壓支柱是外注式單體液壓支柱的一種，但是比外注式單體液壓支柱又有一個(gè)很顯著的優(yōu)點(diǎn)，那就是DWX型單體液壓支柱采用柱塞懸浮式技術(shù)原理，懸浮力達(dá)到工作阻力的五分之四，立柱受力僅為五分之一，DWX型支柱三用閥設(shè)于手把體上，注液時(shí)，三用閥不隨支柱的活柱升高而升高，操作方便，安全可靠。 （2）雙伸縮懸浮單體液壓支柱 雙伸縮懸浮式單體液壓支柱是中國(guó)礦業(yè)大學(xué)研制的一種新一代工作面單體支護(hù)產(chǎn)品，是高檔機(jī)械化普采工作面的配套設(shè)備，也是綜采工作面的端頭支護(hù)設(shè)備。其適用于煤礦回采工作面的頂板支護(hù)，綜采工作面的端頭頂板支護(hù)，巷道掘進(jìn)的超前支護(hù)。懸浮式單體液壓支柱是外注式單體液壓支柱的一種，但是比外注式單體液壓支柱又有一個(gè)很顯著的優(yōu)點(diǎn)，那就是DWX型單體液壓支柱采用柱塞懸浮式技術(shù)原理，懸浮力達(dá)到工作阻力的五分之四，立柱受力僅為五分之一，DWX型支柱三用閥設(shè)于手把體上，注液時(shí)，三用閥不隨支柱的活柱升高而升高，操作方便，安全可靠。 （3）DN內(nèi)注式單體液壓支柱 單體液壓支柱一般分為外注式單體液壓支柱，內(nèi)注式單體液壓支柱，懸浮式單體液壓支柱，摩擦支柱。內(nèi)注式單體液壓支柱是自身帶泵及同，支設(shè)時(shí)用手搖把搖動(dòng)就能快速升柱，降柱時(shí)不排出工作液，可較好地保護(hù)工作環(huán)境，而且使用時(shí)方便，管理靈活，裝備簡(jiǎn)單。目前主要使用的有直徑90mm缸徑，從0.6-3.15m共有12個(gè)規(guī)格的內(nèi)注式單體液壓支柱。 一般的表示型號(hào)為DN18-250/80，D表示單體支柱，N表示內(nèi)注式，18表示支柱最大高度為1800mm，250表示支柱工作阻力為250kn，80表示支柱的缸徑80mm。 （4）玻璃鋼單體液壓支柱 玻璃鋼單體液壓支柱通過液壓站向與單體液壓支柱連接的三用閥注液，單體液壓支柱開始升起，達(dá)到需要的高度，利用液壓支柱內(nèi)的密封圈的密封作用，完成支撐；如若下降則打開三用閥卸載閥，液壓支柱開始下降，完成工作。 本次設(shè)計(jì)的就是懸浮式單體液壓支柱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 1.4 單體液壓支柱的適用范圍 單體液壓支柱使用于下列煤層條件： 1、煤層傾角大于25°～35°的急傾斜回采工作面。 2、煤層頂、底板條件 （1）工作阻力為300KN的支柱，底板抗壓入強(qiáng)度應(yīng)為28MP以上。如底板較軟，支柱壓入底板的深度以不惡化頂板的完整性及不影響支柱的回收為限，否則，應(yīng)采取“穿鞋”或加大底座等措施。 （2）適用于一人工作時(shí)進(jìn)行支護(hù)作業(yè)。 （3）頂板冒落情況較好，冒落后不影響支柱的回收。 （4）在分層開采人工假頂工作面或地質(zhì)構(gòu)造較復(fù)雜的條件下使用時(shí)，應(yīng)采取安全措施。 （5）在煤質(zhì)較軟的爆破采煤工作面使用時(shí)，應(yīng)對(duì)活柱體外表面采取保護(hù)措施，以防崩壞。且不能當(dāng)貼幫柱用。 本支柱不宜使用在下列條件的工作面： 3、煤質(zhì)較硬的炮采工作面，以及周期來壓特別強(qiáng)烈或有沖擊地壓的工作面。 4、工作面采高太低，不能保證頂板下沉后支柱安全回收所需的最小高度。 5、不同工作特征或不同工作阻力的支柱，均不能在同一工作面混用。 1.5單體液壓支柱發(fā)展概況 1.5.1國(guó)內(nèi)外單體液壓支柱的發(fā)展趨勢(shì) 目前，我國(guó)煤礦的回采工作面支護(hù)裝備，除一部分整體自移式液壓支架外，主要的仍使用六十年代初期發(fā)展的摩擦式金屬支柱，用這種支柱裝備的回采工作面的產(chǎn)煤量約占百分之七十以上。六十年代初期，回采工作面幾乎全部使用木支架。當(dāng)時(shí)開始了第一次支護(hù)技術(shù)改革，即摩擦式金屬支柱配以鉸接頂梁代替木支護(hù)，并經(jīng)歷了大約三年時(shí)間大量推廣應(yīng)用。其最突出的效果之一是大幅度的降低了木材消耗。與此同時(shí)，也促使人們認(rèn)識(shí)到礦山支護(hù)是一門綜合的技術(shù)，與巖層控制及采掘工序緊密相關(guān)，對(duì)加強(qiáng)頂板管理促進(jìn)安全生產(chǎn)起著舉足輕重的作用。我國(guó)在六十年代已開始了液壓支柱的研究，經(jīng)過一度中斷后，于七十年代初繼續(xù)進(jìn)行研究試制工作，至七十年代末完成了工業(yè)性試驗(yàn)，進(jìn)行了技術(shù)鑒定，現(xiàn)已經(jīng)投入成批生產(chǎn)，并正在有計(jì)劃的逐步進(jìn)行回采支護(hù)的更新?lián)Q代工作。近幾年國(guó)內(nèi)的大量實(shí)踐證明，使用單體液壓支柱有著良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果，適合國(guó)情，適應(yīng)煤礦的具體情況，是進(jìn)行回采支護(hù)第二次技術(shù)改革的一個(gè)方向。但是在大傾角煤層的支護(hù)作業(yè)中，使用通用式頂蓋還是具有一定的缺陷。因此，本次設(shè)計(jì)主要針對(duì)這一問題進(jìn)行解決與改進(jìn)。國(guó)外主要產(chǎn)煤國(guó)家中，單體液壓支柱曾經(jīng)在回采工作面廣泛采用，最早研制、使用的國(guó)家（如英國(guó)）在四十年代后期就已有產(chǎn)品問世。其后，聯(lián)邦德國(guó)、日本、波蘭、蘇聯(lián)等國(guó)家在五十年代相繼采用，如聯(lián)邦德國(guó)薩爾礦區(qū)大體經(jīng)歷十年左右的時(shí)間在條件適應(yīng)的工作面基本上全部使用。從1956年到1963年，使用單體液壓支柱的產(chǎn)量達(dá)84.8%，五年左右時(shí)間內(nèi)使用量增長(zhǎng)了7～8倍。國(guó)外單體液壓支柱的使用情況表明，在六十年代初期技術(shù)即達(dá)到成熟階段。 1.5.2單體液壓支柱的突出優(yōu)點(diǎn) 1、初撐力高 一般地，初撐力可以達(dá)到7～10t，為摩擦式金屬支柱的3～10倍（摩擦式金屬支柱用液壓升柱裝置時(shí)初撐力2～3t，不用液壓升柱裝置時(shí)初撐力僅1t左右）。 2、恒阻的性能 在較小的頂板下沉量情況下，支柱即可達(dá)到額定的工作阻力，并保持恒阻的特點(diǎn)（摩擦式金屬支柱在頂板下沉量大，支柱下縮到100mm至400mm以上時(shí)才能達(dá)到最大工作阻力）。顯然，單體液壓支柱能很快達(dá)到較高的工作阻力，大大改善了頂板維護(hù)狀況。 3、支柱承載力均勻 初撐力大與恒阻的特點(diǎn)，使各支柱能較均勻的承受載荷，這是優(yōu)于摩擦式金屬支柱的重要特點(diǎn)，對(duì)保持中等穩(wěn)定以下工作面頂板的完整是十分有利的。 4、支、撤速度快 單體液壓支柱的升柱與降柱，靠液壓系統(tǒng)來完成。內(nèi)注式支柱只須扳動(dòng)手柄、外注式支柱用注液槍從外部注液、扳動(dòng)卸載閥排液等輕微操作即可完成回撤與支設(shè)作業(yè)，其速度一般比摩擦式支柱提高一倍左右。 5、促進(jìn)安全生產(chǎn)、降低輔助材料消耗 由于初撐力高與頂板接觸嚴(yán)實(shí)，回撤與支設(shè)速度快，控制頂板效果好，提高了工作面推進(jìn)速度，冒頂事故明顯減少，促進(jìn)了安全生產(chǎn)，相應(yīng)地降低了木材消耗。 第2章 單體液壓支柱的結(jié)構(gòu)和工作原理 2.1液壓支柱的型號(hào)命名 液壓支柱型號(hào)主要由“產(chǎn)品類型代號(hào)”、“第一特征代號(hào)”、“第二特征代號(hào)”和“主參數(shù)代號(hào)”表示，如按此劃分仍不能區(qū)分產(chǎn)品時(shí)，允許增加“補(bǔ)充特征代號(hào)”和“修改序號(hào)”以示區(qū)別。支柱型號(hào)組成和排列方式如下： 圖2.1 單體液壓支柱型號(hào)命名方式 類型及特征代號(hào)用漢語拼音大寫字母表示：D表示單體液壓支柱，第一特征代號(hào)中N表示內(nèi)注式支柱；W表示外注式支柱。第二特征代號(hào)中S代表雙伸縮，無字母代表單伸縮。。主參數(shù)用阿拉伯?dāng)?shù)字表示，依次是支柱最大支撐高度、額定工作阻力、油缸內(nèi)徑；補(bǔ)充特征代號(hào)用于區(qū)分材質(zhì)和結(jié)構(gòu)的不同，Q代表輕合金，X表示柱塞懸浮式支柱。修改序號(hào)用加括號(hào)的大寫拼音字母（A）、（B）、（C）……表示，用來區(qū)分類型、主參數(shù)、特征代號(hào)均相同的不同產(chǎn)品。 本次設(shè)計(jì)的型號(hào)為DW16-300/100X表示為懸浮式、外注式單體液壓支柱，最大支撐高度1600mm，額定工作阻力為300KN，油缸內(nèi)徑為100mm。 2.2 DWX型單體液壓支柱的結(jié)構(gòu) DWX型單體液壓支柱為外部注液的單體液壓支柱。DWX單體液壓支柱有活柱體、油缸、三用閥、頂蓋、底座、復(fù)位彈簧、鎖緊件、手把體等主要零部件組成。如圖2.2所示： 1-蝶形螺母 2-頂蓋 3-鎖緊件 4-手把體 5-三用閥 6-活柱體 7-油缸 8-底座 圖2.2單體液壓支柱的三維實(shí)體造型 2.3 DWX型單體液壓支柱的工作原理 DWX型（柱塞懸浮式）液壓支柱的工作原理包括升柱、初撐、承載和回柱四個(gè)過程。 （一）升柱、初撐過程 升柱時(shí)將管路系統(tǒng)中的注液槍插入三用閥注油閥體，掛號(hào)鎖緊套，操作注液槍，泵站高壓液經(jīng)注液槍頂開三用閥中的球形單向閥，進(jìn)入支柱，迫使活柱升高。 （二）承載、流溢過程　　 支柱支設(shè)以后便處于承載狀態(tài)，隨著支護(hù)時(shí)間的延長(zhǎng)，支柱面頂板作用在支柱上的載荷增加，當(dāng)支柱所承受的載荷超過額定工作阻力時(shí)，支柱內(nèi)腔高壓液體作用在安全閥墊上的力，超過安全閥彈簧預(yù)先調(diào)定給予六角導(dǎo)向套的壓緊力時(shí)，壓縮安全閥彈簧，安全閥墊和六角導(dǎo)向套一起運(yùn)動(dòng)，安全閥墊離開閥座，安全閥被打開，內(nèi)腔液體外溢，活柱下縮，使支柱壓力重新得到平衡。 （三）回柱過程　　 支柱回收時(shí)，將卸載手把插入三用閥右閥桶的卸載孔中，轉(zhuǎn)動(dòng)卸載手把，迫使閥套，連接螺桿、注油閥體等整體軸向移動(dòng)，壓縮卸載閥彈簧，卸載閥墊離開左閥桶的密封面，卸載閥被打開，支柱內(nèi)腔工作液經(jīng)過閥桶噴開，活柱在自重和復(fù)位彈簧作用下回縮，完成支柱回收。 2.4 DWX型單體液壓支柱的特點(diǎn) DWX型柱塞懸浮式單體液壓支柱是中國(guó)礦業(yè)大學(xué)研制的一種新一代工作面單體支護(hù)產(chǎn)品，是高檔機(jī)械化普采工作面的配套設(shè)備，也是綜采工作面的端頭支護(hù)設(shè)備。其適用于煤礦回采工作面的頂板支護(hù)，綜采工作面的端頭頂板支護(hù)，巷道掘進(jìn)的超前支護(hù)。由于其承載能力大，抗偏載能力強(qiáng)，工作行程大，使用范圍廣，因而其可應(yīng)用于薄煤層，中厚煤層及厚煤層工作面，主要有以下優(yōu)異的特點(diǎn)： （1）具有較強(qiáng)的抗偏載能力和較大的穩(wěn)定性。 DWX型支柱采用柱塞懸浮式技術(shù)原理，使液壓懸浮力直接通過支柱活柱的內(nèi)腔作用在頂蓋上，使液壓懸浮力分擔(dān)了支柱工作阻力的五分之四左右，使活柱在軸向上的受力僅為工作阻力的五分之一，提高了支柱的穩(wěn)定性和安全性，也大大提高了支柱的支撐高度和承載能力；而目前正在使用的國(guó)內(nèi)外支柱產(chǎn)品均采用的是活塞式技術(shù)原理，不能充分利用液壓的懸浮力來分擔(dān)立柱的工作阻力，使立柱承受了工作阻力的全部，從而造成立柱常常被壓彎，使支柱損壞，導(dǎo)致冒頂事故發(fā)生。 (2)可靠性高。 DWX型支柱在立柱上不再設(shè)有工藝難以保證的圓弧焊縫，也提高了立柱的強(qiáng)度和可靠性，避免了因焊縫斷裂而造成的冒頂?shù)仁鹿孰[患，保證了工作人員的安全。而國(guó)內(nèi)外現(xiàn)用支柱的各支柱系列均是在立柱上焊接有裝三用閥的柱頭，使立柱的強(qiáng)度大打折扣。 （3）重量輕。 根據(jù)支柱規(guī)格不同，整柱重量比國(guó)內(nèi)外現(xiàn)用支柱減輕1 5～30％以上，但其工作阻力、工作行程及穩(wěn)定性安全系數(shù)又高于鋁合金支柱。 （4）工作行程大，使用范圍廣。 DWX型支柱的工作行程大，擴(kuò)大了使用范圍，也可以減少支柱的規(guī)格品種，特別是頂板下沉較大的工作面。DWX型支柱仍能滿足大的恒增阻降距，不僅回柱方便，而且提高了支柱的回收率，減少了支柱消耗，降低了生產(chǎn)成本。其每個(gè)規(guī)格可替代DZ型系列支柱的1～5個(gè)規(guī)格，減少了支柱的規(guī)格品種，也給支柱管理帶來方便。降低了煤礦對(duì)支柱設(shè)備的資金投入和管理成本。 (5)強(qiáng)度大，穩(wěn)定性高。 目前國(guó)內(nèi)外支柱，因存在內(nèi)泄漏而造成支柱虛頂，甚至造成支柱自動(dòng)倒下而傷人的事故隱患。而DWX型支柱的所有密封點(diǎn)均為外設(shè)，可用肉眼直觀檢查，一旦支柱泄漏，可隨時(shí)注液或更換支柱，保證了采煤工作面頂板支護(hù)的安全性和可靠性。DWX型支柱無柱頭無活塞無圓弧焊縫，使支柱結(jié)構(gòu)工藝簡(jiǎn)化，安全性提高。其活柱和油缸均為整體結(jié)構(gòu)，強(qiáng)度大，穩(wěn)定性好。 （6）使用方便。 目前國(guó)內(nèi)外單體液壓支柱均是把裝三用閥的柱頭焊接在活柱上的，當(dāng)活柱升高時(shí)，操作人員必須隨其上升，特別是對(duì)于較高的工作面，操作人員很不方便也不安全；而DWX型系列支柱三用閥設(shè)于手把體上，當(dāng)注液時(shí)，三用閥不會(huì)隨活柱的升高而升高，操作方便，安全可靠。 (7)維修和維護(hù)費(fèi)用低。 DWX型支柱的各密封點(diǎn)，均采用了專利密封補(bǔ)償和密封脹緊技術(shù)原理。在密封有磨損的情況下板來壓的情況下，可保持密封脹緊狀態(tài)，減少了密封的更換率，降低了維修和維護(hù)費(fèi)用。 (8)使用中性水，運(yùn)行成本低。 DWX型支柱采用先進(jìn)的技術(shù)進(jìn)行特殊表面處理工藝，使支柱具有防腐、耐磨和防泡崩的特點(diǎn)，工作介質(zhì)使用煤礦的井下中性水，保證了工作環(huán)境和地下水不受污染，也保證了礦區(qū)飲用水的質(zhì)量，更保證了礦區(qū)生活人群的健康，是一種理想的采煤工作面支護(hù)的環(huán)保型產(chǎn)品。 2.5 DWX型單體液壓支柱與其他液壓支柱的區(qū)別 DW-X型單體支柱強(qiáng)度高、行程大、耐使用、重量輕、易維修，解決了傳統(tǒng)支柱存在的一系列安全隱患問題。從安全角度看，DWX懸浮式單體液壓支柱較傳統(tǒng)DW型活塞式單體支柱克服了以下安全隱患： 1.柱頭焊縫容易彎曲或脆斷?；钪蛴透椎闹胁亢附恿擞糜谘b三用閥的柱頭，因焊縫強(qiáng)度差，致使在焊縫處易彎曲或脆斷。 2.內(nèi)泄漏難發(fā)現(xiàn)。高壓密封面在油缸內(nèi)，泄漏時(shí)現(xiàn)場(chǎng)操作人員無法發(fā)現(xiàn)，經(jīng)常出現(xiàn)支柱虛頂、脫頂甚至倒柱現(xiàn)象，存在冒頂隱患。 3.高壓密封性能差。支柱承載時(shí)，巨大的內(nèi)腔壓力必然使油缸產(chǎn)生徑內(nèi)膨脹，使得油缸和活塞之間的配合間隙加大，密封性能下降，特別是使用一段時(shí)間后，由于油缸疲勞后的彈性恢復(fù)能力下降，致使密封能力大大降低，威脅礦井安全。 4.使用成本高。因生產(chǎn)工藝復(fù)雜，導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，檢修次數(shù)頻繁，檢修工藝復(fù)雜。 2.6 DWX型單體液壓支柱內(nèi)部密封件的選擇原則 單體液壓支柱內(nèi)部的密封件按照液壓回路中的密封件進(jìn)行選擇。 （1）泄漏量小 要求液壓密封件的泄漏量極小，具有良好的密封作用，并隨液壓油的壓力增高而自動(dòng)提高其密封作用，即使在高壓及高溫等惡劣工作環(huán)境下，液壓密封件的泄漏量也無明顯的增加。 （2）良好的相容性 因液壓密封件長(zhǎng)期浸泡在液壓油中，極易溶脹、溶解或脆化變硬等，使之喪失密封作用，因此要求液壓密封件對(duì)液壓油具有良好的相容性。 （3） 摩擦阻力小 為避免或減少液壓設(shè)備產(chǎn)生低壓爬行等不良現(xiàn)象，要求液壓密封件具有較低的靜摩擦阻力和動(dòng)摩擦阻力，并且其摩擦系數(shù)應(yīng)非常穩(wěn)定。 （4） 使用壽命長(zhǎng) 液壓密封件應(yīng)具有良好的彈性、耐熱性、耐寒性、耐壓性、耐磨性及一定的物理機(jī)械強(qiáng)度等，并且使用壽命長(zhǎng)。 （5） 價(jià)格低廉 液壓密封件應(yīng)易于制造和安裝，其相應(yīng)的密封槽又易于加工制造，對(duì)密封表面的加工精度等要求又較低，并且低格低廉。 常用的密封件有O型圈、Y型圈、防擠圈、防塵圈等等。O型圈壓力液體擠壓自封式壓緊型液壓密封件，使之進(jìn)一步變形，并對(duì)密封表面產(chǎn)生較大的隨壓力液體的壓力，嚴(yán)格地說應(yīng)為壓強(qiáng)。增高而增高的附加接觸應(yīng)力，并與初始接觸應(yīng)力一起共同阻止壓力液體的泄漏。O型圈通常套在回轉(zhuǎn)體的槽內(nèi)進(jìn)行密封。所謂防擠圈是指防止O形密封圈受擠的一個(gè)圈，故它在安裝時(shí)應(yīng)該放在O形密封圈或Y形密封圈的低壓一側(cè)。防塵圈的作用是緊抱單體液壓支柱的活柱，在支柱升降時(shí)防止煤粉進(jìn)入液壓缸。Y形密封圈是單體液壓支柱的活柱通過活塞和支柱油缸密封的關(guān)鍵零件。Y形密封圈是依靠其張開的唇部緊貼于密封表面而保持密封的，通?？蓡为?dú)使用，其密封性能較好，摩擦阻力較小，耐壓性能好，工作穩(wěn)定性好，使用壽命長(zhǎng)。因此Y形密封圈適宜于高速變壓、大缸徑、大行程的液壓缸采用。 2.6 本章小結(jié) 本章介紹了單體液壓支柱的型號(hào)命名、結(jié)構(gòu)組成及工作原理，同時(shí)介紹了DWX型液壓支柱的特點(diǎn)。通過型號(hào)命名可以收獲很多數(shù)據(jù)條件，而結(jié)構(gòu)組成和工作原理可以讓你了解懸浮式單體液壓支柱的工作過程和零件的作用，對(duì)之后的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)都可以起到指導(dǎo)作用。 第3章 DWX型液壓支柱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3.1 DWX型單體液壓支柱的總體設(shè)計(jì)要求 根據(jù)型號(hào)為DW16-300/100X的懸浮式單體液壓支柱，屬于外注式單體液壓支柱，最大支撐高度1600mm，額定工作阻力為300KN，油缸內(nèi)徑為100mm。 根據(jù)要求最大支撐高度1600mm，設(shè)定的工作行程為680mm，可以確定出最小高度920mm。查表得出此型號(hào)液壓支柱的泵站壓力15-20MPa,初撐力108-144KN，工作液體乳化液。注液方式選擇為外注式。液壓支柱三用閥置于手把體，注液時(shí)三用閥不隨活柱升高。 3.2 DWX型單體液壓支柱的具體設(shè)計(jì) 3.2.1油缸與活柱體 1、油缸 油缸是支柱下部承載桿件。 （1）主要技術(shù)要求 有足夠的強(qiáng)度，能長(zhǎng)期承受最高工作壓力以及短期動(dòng)態(tài)試驗(yàn)壓力而不會(huì)產(chǎn)生永久變形。 有足夠的剛度，能承受活柱側(cè)向力，而不至于產(chǎn)生彎曲。 內(nèi)表面在密封件及導(dǎo)向環(huán)的摩擦力作用下，能長(zhǎng)期工作，且磨損少，幾何精度高，確保活塞密封。 （2）材料 缸筒材料一般要求有足夠的強(qiáng)度和沖擊韌性，根據(jù)油缸的參數(shù)、用途和毛坯，可選用的材料是27SiMn。 （3）缸筒的計(jì)算 ①立柱的工作阻力，缸內(nèi)壓力，缸筒內(nèi)徑之間的關(guān)系為 P=D22p （2.1） 式中 p——缸筒內(nèi)壓力，N/mm2； D2——缸筒內(nèi)徑，mm； P——立柱工作阻力，KN。 Kb= 則 p= （2.2） 式中 pR——乳化液泵的工作壓力； Kb——一般在0.52～0.78之間。 Kb===0.52 （2.3） 初撐力= Kb×工作阻力=0.523×300=157KN （2.4） ②預(yù)算缸徑尺寸和缸壁厚度 缸筒內(nèi)壓力為 p===38.2MPa （2.5） 式中 P——立柱工作阻力300KN； D2——缸筒內(nèi)徑100mm。 缸筒材料為27SiMn無縫鋼管，s=833.85 MPa （2.6） []===555.9 MPa （2.7） 缸壁厚度為 = = =3.1mm （2.8） 考慮到缸口要車槽口和臺(tái)階，所以選用缸壁厚度為7mm。 根據(jù)型號(hào)確定油缸的直徑（即內(nèi)徑）為100mm，依據(jù)工作阻力和內(nèi)徑估算出壁厚，考慮到臺(tái)階因素，選定為7mm，則外徑為114mm。油缸的兩端應(yīng)該可以與底座、手把體固定在一起，因此油缸兩端設(shè)計(jì)為階梯狀，同時(shí)通過O型圈、連接鋼絲進(jìn)行密封和鎖緊。 （4）缸筒的加工要求 ①缸筒內(nèi)徑采用H8、H9配合； ②缸筒內(nèi)徑D的圓度公差值可按9、10、11級(jí)精度選取，圓柱度公差值可按8級(jí)選取； ③缸筒端面T的垂直度公差值可按7級(jí)精度選取。 圖3.1 油缸三維實(shí)體造型圖 2、 活柱體尺寸的確定 活柱體是可以沿著油缸做軸向自由移動(dòng)，行程為680mm。因此，設(shè)計(jì)時(shí)需要設(shè)定限位凸臺(tái)或限位鋼絲來設(shè)計(jì)行程限位。為了方便活柱體沿著油缸移動(dòng)，在活柱體和油缸之間設(shè)計(jì)導(dǎo)向環(huán)來引導(dǎo)活柱體軸向移動(dòng)。 活柱體是支柱上部承載桿件。根據(jù)油缸的內(nèi)徑及厚度選擇確定出活柱的內(nèi)外徑分別為78 mm和95 mm。 在外注式單體液壓支柱的活柱外側(cè)還裝有限位裝置，其是限制活柱升高，保證油缸與活柱具有一定重合長(zhǎng)度，防止活柱拔出和損壞的裝置。限位裝置有限位套、限位環(huán)、鋼絲擋圈和限位臺(tái)階等多種形式。缸徑為100mm的DWX型支柱采用活柱上限位臺(tái)階限位。 支柱升高，活柱上限位裝置與手把體接觸后，如果繼續(xù)供液，活柱也不再升高。因此，限位裝置必須具有一定強(qiáng)度，使其承受初撐力時(shí)，不至于損壞。 限位臺(tái)階高度尺寸計(jì)算過程如下 H=mm=mm=151mm （2.9） 式中 L——立柱最大工作行程，mm； D2——缸筒內(nèi)徑，mm。 圖3.2 活柱體三維實(shí)體造型圖 3.2.2單體液壓支柱三用閥和復(fù)位彈簧 1、外注式單體液壓支柱三用閥的選擇 三用閥顧名思義，即有三種用處的閥。它是外注式單體液壓支柱的心臟，支柱靠它的單向閥完成開柱和支撐；靠它的卸載閥完成支柱的回收；靠它的安全閥在支柱過載時(shí)使支柱緩慢下縮，保護(hù)支柱不致受損。外注式支柱將三個(gè)閥組裝在一起，便于更換和維修。三用閥利用左右閥筒上的螺紋裝在支柱柱頭上，并用閥筒上的O形密封圈與柱頭密封。 圖3.3三用閥三維造型 圖3.4 三用閥二維裝配圖 1— 左閥筒；2—注油閥體；3—限位套；4—單向閥閥座；5—壓緊螺套；6—鋼球Φ8；7—錐形彈簧；8—卸載閥墊；9—卸載閥彈簧；10—連接螺桿；11—閥套；12—閥座；13—O形圈Φ13×1.9；14—O形圈Φ28×3.5；15—安全閥針；16—安全閥墊；17—六角導(dǎo)向套；18—O形圈Φ42×3.5；19—彈簧座；20—安全閥彈簧；21—調(diào)壓螺絲；22—右閥筒 2、復(fù)位彈簧 采用復(fù)位彈簧降柱可加速支柱下降速度。復(fù)位彈簧一頭掛在柱頭上，另一頭掛在底座上，并使它具有一定的預(yù)緊力。并且使用復(fù)位彈簧支柱的底座不能焊在油缸上，而必須活接，且采用連接鋼絲與油缸連接。 復(fù)位彈簧是單體液壓支柱在進(jìn)行回收時(shí)，使活柱筒快速回縮的重要零件。檢驗(yàn)復(fù)位彈簧時(shí)，應(yīng)根據(jù)支柱實(shí)際支設(shè)狀況，將其拉伸到最大使用高度后保持24小時(shí)，最多允許彈簧有4mm的殘余變形，這樣的復(fù)位彈簧才算合格。 3.2.3單體液壓支柱用鍛件 外注式單體液壓支柱中有4個(gè)零件是用模鍛加工而成。它們分別是頂蓋、手把體、底座、密封組件。 1、頂蓋 本次單體液壓支柱主要針對(duì)大傾角煤層的工作狀況而設(shè)計(jì)的，在大傾角工作面中單體支柱的傾倒與下滑問題一直都很嚴(yán)重,頂板冒落甚至大面積垮落事故時(shí)有發(fā)生,嚴(yán)重威脅著工作面的安全生產(chǎn)。因此頂蓋必須可以支持煤層，同時(shí)防止傾倒和下滑。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖3.5所示. 圖3.5 頂蓋三維實(shí)體造型 2、手把體 手把體是單體液壓支柱上唯一的一個(gè)可用手抓住的零件，對(duì)搬運(yùn)、支設(shè)、移動(dòng)支柱非常重要。手把體內(nèi)裝有防塵圈、導(dǎo)向環(huán)。它通過手把體連接鋼絲與油缸相連接，能繞油缸自由轉(zhuǎn)動(dòng)便于操作和搬運(yùn)。 手把體內(nèi)孔的尺寸根據(jù)油缸外徑、活柱外徑、手把體連接鋼絲、防塵圈和導(dǎo)向環(huán)的尺寸確定，防塵圈和導(dǎo)向環(huán)的尺寸根據(jù)活柱外徑選取。由于三用閥置于手把體上，因此手把體上應(yīng)該有安裝三用閥的設(shè)計(jì)。 圖3.6 手把體三維造型 3、底座 底座體由底座、彈簧掛環(huán)、O形密封圈、防擠圈等組成。它是支柱底部密封和承載的零件。它通過底座連接鋼絲與油缸相連接。 底座體外徑由油缸內(nèi)徑而定，各凹槽部分分別由安放在此處的標(biāo)準(zhǔn)件的尺寸決定，而各標(biāo)準(zhǔn)件的尺寸是根據(jù)油缸內(nèi)徑值查表而得。 結(jié)構(gòu)形式如圖3.7所示。 圖3.7 底座體三維實(shí)體造型圖 4、密封組件 密封組件連接活柱體和頂蓋，密封內(nèi)部結(jié)構(gòu)和油路。密封組件與活柱體的固定是選用彈簧銷來固定，而密封組件與頂蓋的固定是選用蝶形螺栓螺母進(jìn)行鎖緊固定。為了固定更加穩(wěn)定，與活柱體直接還應(yīng)用了O型圈密封。密封組件的尺寸根據(jù)活柱體的內(nèi)徑來確定，密封組件的形狀由頂蓋的內(nèi)腔形狀來確定。 圖3.8 密封組件三維實(shí)體造型圖 設(shè)計(jì)好所有的零件后，進(jìn)行總裝配。PRO/E中的裝配是以組件的形式來裝配。裝配時(shí)，首先需要一個(gè)零件進(jìn)行缺省，確定第一個(gè)零件的位置，這里是默認(rèn)位置，選擇用底座進(jìn)行缺省。之后的零件通過條件約束來進(jìn)行確定各個(gè)零件相對(duì)于缺省零件的相對(duì)位置，一般應(yīng)用的軸對(duì)齊、端面匹配較多。對(duì)齊和匹配不僅可以進(jìn)行進(jìn)行重合的設(shè)定，還可以用來定向和偏移。最終，總的裝配就完成了，裝配后的模型如圖3.9所示。如果想更加清楚的看清裝配的各個(gè)零件的位置，PRO/E中有分解功能進(jìn)行自動(dòng)分解，同時(shí)也可以自己編輯分解的位置。 圖3.9 裝配后的三維實(shí)體造型圖 3.3單體液壓支柱的密封件和導(dǎo)向件 單體液壓支柱及三用閥中所使用的各種橡膠件和塑料件共14件，詳見下表2.1。 表2.1單體液壓支柱的密封件和導(dǎo)向件 項(xiàng)目 類別 名稱 規(guī) 格 材 料 數(shù)量 備 注 單 體 液 壓 支 柱 Y形密封圈 防塵圈 O形密封圈 活柱體導(dǎo)向環(huán) 油缸導(dǎo)向環(huán) 皮碗防掎圈 底座防掎圈 — — 100×3.1 80×3.1 97×10×2.5 99.4×10×2.5 99.4×2×2.5 80×1.5×2.5 P228丁腈橡膠 P228丁腈橡膠 P229 P229 聚甲醛 聚甲醛 聚甲醛 聚甲醛 1 1 1 1 1 1 1 外徑×高×厚 外徑×高×厚 外徑×高×厚（不切口） 外徑×高×厚 三 用 閥 O形密封圈 安全閥墊 卸載閥墊 單向閥閥墊 42×3.5 28×3.5 13×1.9 6×2 27×3.5 14×3 P229 P229 P229 WS—520 QJ5511—1 WS—520 QJ5511—1 P907 2 1 1 1 1 1 其中大流量三用閥的安全閥部分，有一特制密封圈 導(dǎo)向環(huán)是導(dǎo)向環(huán)，也叫支撐環(huán)，是一種用于液壓缸或氣缸的活塞或活塞桿上的、支撐活塞或活塞桿運(yùn)動(dòng)的零件，它能防止活塞或活塞桿在運(yùn)動(dòng)過程中與缸體發(fā)生直接接觸和摩擦，起到保護(hù)缸體與活柱體桿不被損壞的作用。導(dǎo)向環(huán)常用的材料為聚甲醛（POM）?？梢钥住⑤S兩用，對(duì)活塞桿、活柱體起支承與導(dǎo)向作用。 防擠圈是指防止O形密封圈受擠的一個(gè)圈，故它在安裝時(shí)應(yīng)該放在O形密封圈或Y形密封圈的低壓一側(cè)。 防塵圈的作用是緊抱單體液壓支柱的活柱，在支柱升降時(shí)防止煤粉進(jìn)入液壓缸。 Y形密封圈是單體液壓支柱的活柱通過活塞和支柱油缸密封的關(guān)鍵零件，又是支柱在承載時(shí)的承壓件。同時(shí)在支柱回柱時(shí)，它又能使支柱的活柱快速回縮而達(dá)到回收的目的。 3.4本章小結(jié) 本章主要根據(jù)已知的條件計(jì)算出各個(gè)零件主要的尺寸，按照設(shè)計(jì)要求對(duì)各個(gè)零件進(jìn)行總體設(shè)計(jì)，同時(shí)用AUTOCAD軟件畫出設(shè)計(jì)的各種零件的二維圖紙。對(duì)于設(shè)計(jì)好的零件，用PRO/E進(jìn)行三維實(shí)體造型，同時(shí)將各個(gè)零件有次序的裝配起來，同時(shí)發(fā)現(xiàn)畫出的零件與預(yù)想的設(shè)計(jì)存在的不合理處，然后進(jìn)行及時(shí)修改。 第4章 單體液壓支柱結(jié)構(gòu)及尺寸的驗(yàn)算 4.1已知設(shè)計(jì)參數(shù) 立柱初撐力：P1=157KN 立柱工作阻力：P=300KN 油缸外徑：D0=114mm 油缸內(nèi)徑：D=100mm 活柱外徑：D1=95mm 活柱內(nèi)徑：D2=78mm 支柱最大高度：1680mm 支柱最小高度：920mm 液壓行程：680mm 4.2油缸穩(wěn)定性的驗(yàn)算 驗(yàn)算活塞桿全部伸出并受最大同心縱向載荷的穩(wěn)定性。 油缸穩(wěn)定性條件為 Pk>P 即 Pk= （3.1） 式中 Pk ——穩(wěn)定的極限力； P——最大工作阻力； J1——活塞桿斷面慣性矩， =2.18×106mm4； （4.1） J2——缸體斷面慣性矩， =3.38×106mm4 。 （4.2） 根據(jù) =1.2 及 =0.9查極限計(jì)算圖得： 立柱穩(wěn)定性的極限力為 Pk==600KN （4.3） 立柱的最大工作阻力P=300KNPk可滿足穩(wěn)定條件上述Pk值僅當(dāng)活塞桿頭部距離在載荷下發(fā)生最大撓度處的距x時(shí)才適用 x=2280=2280=6555mm （4.4） 所以適用。 4.3油缸的最大撓度 油缸的最大撓度 當(dāng) ， 時(shí) （4.5） 式中 0.8×10-3； （4.6） 0.4×10-3； （4.7） 1.08； （4.8） 0.4； （4.9） E——鋼的彈性模量， E=2.1×105Mpa。 4.4缸體強(qiáng)度驗(yàn)算 油缸壁厚驗(yàn)算 時(shí)，按中等壁厚缸體公式計(jì)算 （4.10） （4.11） 式中 P——油缸內(nèi)工作壓力， P=38.2 Mpa； c——計(jì)入管壁公差及侵蝕的附加厚度，一般取 c=2mm； ——強(qiáng)度系數(shù)，當(dāng)無縫鋼管時(shí)， =1； ——缸壁厚，取22.5 mm； b ——缸體材料，27SiMn無縫鋼管b=980 Mpa； ——許用安全系數(shù)，一般在3.5～5范圍內(nèi)選取。 把上列公式化為： （4.12） （4.13） 所以可以安全使用。 4.5本章小結(jié) 本章主要是進(jìn)行支柱部分結(jié)構(gòu)的尺寸驗(yàn)算。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理與否需要對(duì)尺寸進(jìn)行結(jié)構(gòu)安全性的驗(yàn)證，這里選取單體液壓支柱的支撐件油缸進(jìn)行穩(wěn)定性的驗(yàn)證和強(qiáng)度的驗(yàn)算，保證支撐件的安全性。這些驗(yàn)算確定了各零件的安全尺寸，以便使支柱安全的使用。 第5章 單體液壓支柱的使用與維護(hù) 5.1支柱的拆裝和試驗(yàn) 5.1.1三用閥的組裝 1、組裝前的裝備 （1）合格的三用閥零件在組裝前必須用壓力油沖洗干凈，任何有毛刺、鐵屑或生銹的零件均不得組裝。 （2）裝好全部O形密封圈。 （3）六角導(dǎo)向套的組裝 把安全閥墊裝入六角導(dǎo)向套中，要裝到底，并檢查安全閥墊工作面是否平整。在閥座和六角導(dǎo)向套接觸時(shí)，閥墊壓縮量應(yīng)控制在0.15～0.25mm。 （4）注油閥體的組裝 將單向閥座連同限位套一起裝入注油閥體中，并裝入8鋼球，再用一字型螺絲刀擰緊螺套（擰緊程度要適當(dāng)，以防單向閥座變形），并把卸載閥墊裝入注油閥體。 2、組裝 將閥針裝入閥座中，閥針端面不應(yīng)露出閥座端面，并檢查運(yùn)動(dòng)是否靈活，再轉(zhuǎn)入閥套內(nèi)，然后將連接螺桿擰入閥套并擰緊。用鑷子將六角導(dǎo)向套裝入閥套內(nèi)，檢查六角導(dǎo)向套軸向運(yùn)動(dòng)是否靈活，應(yīng)無卡阻，然后裝入8鋼球、彈簧座、安全閥彈簧，用調(diào)壓工具擰緊調(diào)壓螺絲。 安全閥部分裝好以后，將閥套裝入裝配套筒中。單向閥錐型彈簧裝在連接螺桿上，套上左閥筒并與裝配套筒擰緊，用套筒扳手將注油閥體擰入螺桿。然后擰下裝配套筒，換上右閥筒。三用閥組裝完畢之后，需根據(jù)《礦用單體液壓支柱》（MT112—93）中的有關(guān)規(guī)定對(duì)其進(jìn)行調(diào)壓和試驗(yàn)。安全閥的開啟壓力調(diào)定是用調(diào)壓工具調(diào)整調(diào)壓螺絲的進(jìn)退來實(shí)現(xiàn)的。 調(diào)好安全閥應(yīng)涂上M10乳化劑封存。 5.1.2支柱組裝 1、組裝前的準(zhǔn)備 （1）用壓力油洗凈活柱、油缸、活塞、底座、手把體等零件，不允許零件上有鐵屑和污物。 （2）在手把體的內(nèi)表面、頂蓋與柱頭配合面、底座與液壓缸配合面及活塞與活柱配合面涂防銹油。 （3）在手把體、底座上裝入O型密封圈和防擠圈，注意防擠圈的位置應(yīng)緊靠O型密封圈的低壓側(cè)。 （4）把Y形密封圈、防擠圈和導(dǎo)向環(huán)安裝在油缸上，注意導(dǎo)向環(huán)外徑應(yīng)大于油缸的最大外徑。 2、活柱體的組裝順序 （1）將防塵圈和活塞導(dǎo)向環(huán)按次序（注意方向）裝在手把體上。 （2）將手把體套入活柱體。在限位鋼絲圈槽中先裝上一個(gè)O形密封圈（作為裝配工具），這樣手把體上的防塵圈就能順利通過，然后取下O形密封圈，將限位鋼絲圈涂油裝在活柱上，并測(cè)量限位鋼絲圈的外徑（應(yīng)比油缸的外徑小0.5mm以上）。 （3）將密封組件裝入活柱。 （4）把復(fù)位彈簧掛在活柱體中。 3、支柱整體組裝 （1）將裝好的活柱體裝入油缸，并將手把體裝好，穿上連接鋼絲。 （2）將頂蓋裝入活柱體，用彈性圓柱銷連接好，所有彈性圓柱銷均不允許露出，其開口應(yīng)垂直于支柱的軸向方向。注意使頂蓋方體軸線與柱頭閥孔軸線平行。 （3）將復(fù)位彈簧掛在底座彈簧環(huán)上，并將底座裝入油缸，穿好底座連接鋼絲。 （4）裝上三用閥，并使三用閥卸載孔軸線垂直于支柱軸線。 4、組裝注意事項(xiàng) （1）除油缸、底座等裸露表面電鍍外，所有連接配合部分及活柱外圓均應(yīng)涂防銹油。 （2）裝配底座時(shí)應(yīng)將防擠圈切口背向穿鋼絲槽口，在打入底座時(shí)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?zhàn)臃馑馈? （4）支柱組裝時(shí)，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(yùn)輸過程中不允許隨意摔砸。 5.1.3支柱的拆卸 支柱的拆卸可按裝配相反的工序進(jìn)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(shí)應(yīng)使用卸活塞工具，用撞塊沖擊數(shù)次剪斷O形密封圈可取出活塞。 5.1.4試驗(yàn) 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(jìn)行試驗(yàn)，合格后方可下井。 5.2使用注意事項(xiàng) 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(hù)密度。 2、支柱必須達(dá)到出廠試驗(yàn)要求或維修質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，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(jī)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(dòng)乳化液泵，待泵各部運(yùn)轉(zhuǎn)正常，供液壓力達(dá)到泵站額定工作壓力時(shí)方可向工作面供液。 4、將支柱移至預(yù)定支設(shè)地點(diǎn)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(shí)，應(yīng)注意下列四點(diǎn)： （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(yùn)輸機(jī)械應(yīng)有適當(dāng)?shù)木嚯x，避免采煤機(jī)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(diǎn)柱用時(shí)，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(dá)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(huì)自動(dòng)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(shí)，應(yīng)及時(shí)回撤，以免壓死。 9、絕對(duì)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?yán)А? 10、支護(hù)過程中，不準(zhǔn)以支柱手把體作為推移裝置的支點(diǎn)，以免損壞支柱。 11、回柱時(shí)應(yīng)嚴(yán)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(shí)采取近距離卸載，工作人員轉(zhuǎn)動(dòng)卸載手把使卸載手把呈水平位置。此時(shí)卸載閥打開，活柱下縮到可以撤出為止。 頂板條件較差時(shí)應(yīng)采用遠(yuǎn)距離卸載，即工作人員離開支柱至安全位置，拉動(dòng)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(zhǔn)隨意橫放，以免水和煤粉進(jìn)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(shí)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(yùn)輸過程中應(yīng)輕裝輕卸，不準(zhǔn)隨意摔砸。需要使用工作面運(yùn)輸機(jī)時(shí)，應(yīng)先在運(yùn)輸機(jī)上裝滿煤，然后將支柱放在煤層上。機(jī)頭尾應(yīng)有專人護(hù)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(jī)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(jìn)液孔，以防贓物進(jìn)入。 5.3支柱的維修 工作面支柱應(yīng)有專人負(fù)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(shí)能及時(shí)處理。 維修注意事項(xiàng)： 1、維修場(chǎng)地應(yīng)清潔。零部件需經(jīng)汽油清洗干凈后再裝配，嚴(yán)格防止贓物進(jìn)入支柱內(nèi)腔。因?yàn)橼E物是破壞密封、造成滲漏的主要因素。 2、每根支柱都應(yīng)建立維修卡片備查。每次檢修時(shí)，均應(yīng)詳細(xì)記錄故障情況、損壞零部件及檢修工時(shí)等項(xiàng)目?jī)?nèi)容，以便統(tǒng)計(jì)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(yàn)要求和維修質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行各項(xiàng)試驗(yàn)，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(chǎng)所。支柱除日常維修外，應(yīng)定期進(jìn)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(gè)月，過濾器3個(gè)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(jìn)行規(guī)定的各項(xiàng)試驗(yàn)。 5.4本章小結(jié) 本章主要詳細(xì)的介紹了支柱的使用與維護(hù)。其中包括支柱整體和一部分的組裝和拆卸，支柱使用過程中的注意事項(xiàng)以及支柱的故障與維修。本章的詳細(xì)說明可使支柱最大限度增加其使用壽命和安全性，從而間接增加了適用性與經(jīng)濟(jì)性。 結(jié) 論 單體液壓支柱是一種新環(huán)保型的支護(hù)裝備，也是礦山機(jī)械中不可或缺的重要組成部分，尤其是煤層支護(hù)作業(yè)時(shí)，起著致關(guān)重要的作用。 當(dāng)今采礦工業(yè)中，安全問題不可忽視。而保證安全性環(huán)境的關(guān)鍵所在就是單體液壓支柱的支護(hù)作用，尤其是在大傾角煤層中。因此，本次設(shè)計(jì)就是針對(duì)大傾角煤層設(shè)計(jì)的懸浮式單體液壓支柱，采用柱塞懸浮式技術(shù)原理，懸浮力達(dá)到工作阻力的五分之四，立柱受力僅為五分之一，重量輕、易維修，解決了傳統(tǒng)支柱存在的一系列安全隱患問題。 計(jì)算機(jī)制圖的改進(jìn)也是本次設(shè)計(jì)的重要問題之一，首先使用AutoCAD2010根據(jù)設(shè)計(jì)要求和運(yùn)動(dòng)原理設(shè)計(jì)出二維零件圖紙，為了便于零件的立體、動(dòng)態(tài)效果，再使用Pro/E5.0軟件進(jìn)行三維實(shí)體造型，它獨(dú)特的參數(shù)化更方便設(shè)計(jì)者進(jìn)行繪制與修改。 致 謝 經(jīng)過近四個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我對(duì)所學(xué)專業(yè)課有了更深刻的認(rèn)識(shí)，讓我接觸、學(xué)習(xí)了從未涉及的領(lǐng)域。認(rèn)識(shí)到了機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)對(duì)于社會(huì)發(fā)展起著舉足輕重的作用。我也從中找到自己感興趣的方面，激發(fā)了自己的學(xué)習(xí)熱情。在本設(shè)計(jì)中我通過網(wǎng)絡(luò)、圖書館等渠道翻閱了不少有關(guān)設(shè)計(jì)方面的資料，學(xué)到了很多以前沒有學(xué)到的東西，同時(shí)也感覺到我們所學(xué)的知識(shí)對(duì)于以后的工作來說遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠用。還不能完全獨(dú)立完成某一項(xiàng)目，其間我受益最大的是我有了自己一套分析和解決問題的能力。 能夠順利完成這次設(shè)計(jì)，離不開老師等幾位機(jī)電教研室老師們的辛勤指導(dǎo)，為了我弄懂每一個(gè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，老師不厭其煩的給我們講解與指導(dǎo)，直到我徹底消化為止。從她身上我學(xué)到的不僅僅是專業(yè)知識(shí)，而且還有一絲不茍、無私奉獻(xiàn)的精神。在此，我向她們表示真誠(chéng)的謝意。 參考文獻(xiàn) [1] 程居山.礦山機(jī)械[M].中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社.1979.5 [2] 王憲軍,趙存友.液壓傳動(dòng)[M].哈爾濱工程大學(xué)出版社.2002 [3] 煤炭工藝部物資供應(yīng)局.單體液壓支柱[M].煤炭工業(yè)出版社.1987.6. 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