導航：安全管理網>> 安全論文>> 機械安全論文>>正文

單體液壓支柱的生產安全可靠性研究

文檔作者：尚慧嶺1 王晨明1 趙恒2 孫亞鵬2 程松1 文檔來源： 1．中平能化集團設備租賃分公司 2．中平能化集團天工機械制造有限公司		點擊數：	更新時間： 2021年07月21日
下載地址：點擊這里	文件大小： 203.87 KB 共3頁	文檔格式： PDF	下載點數： 1 點（VIP免費）

全屏查看

內容預覽 [文件共3頁]

本文件共3頁，如需編輯使用，請下載。

注：預覽效果可能會出現部分文字亂碼（如口口口）、內容顯示不全等問題，下載是正常的。

	文件大小：203.87 KB 共3頁文件格式：PDF 下載點數：1 點（VIP會員免費）

下一篇： SR型液壓安全聯軸器聯接套應力分析

上一篇：關于油罐液壓安全閥的應用計算

文本預覽

僅提取頁面文字內容，供快速閱讀使用。

2010年第6期煤礦機電·19·
單體液壓支柱的生產安全可靠性研究
尚慧嶺1，王晨明1，趙恒2，孫亞鵬2，程松1
(1．中平能化集團設備租賃分公司，河南平頂山467021；2．中平能化集團天工機械制造有限公司，河南平頂山467021)
摘要： 針對單體液壓支柱在生產過程中出現的變形損壞及失效現象，分析了額定工作壓力對單
體支柱穩定性的影響、支柱高度與額定工作壓力之間的變化趨勢，采用試驗室實驗和鐵譜分析等技
術方法，找出了三用閥失效產生的深層次原因。并對升降柱背壓對單體液壓支柱工作性能的危害
性及作用機理作出分析。據此提出了改善、加強、提高單體液壓支柱的生產安全可靠性的對策措
施，在生產中應用后，取得了明顯的技術經濟效果。
關鍵詞： 單體液壓支柱；變形損壞；研究‘
中圖分類號：TD355+．3 文獻標識碼：B 文章編號：1001—0874(2010)06—0019—03
Research on the Safety and Reliability in Process for Hydraulic Prop
SHANG Hui—lin91，WANG Chen—min91，ZHAO tten92，SUN Ya-pen92，CHENG Son91
(1．Equipment Le夠ing Co．，Zhongping Ener舒Chemical(Group)Co．，Ltd．，Pingdingshan 467021，China；
2．Tiangong Machine Manufacture Co。，Lid．，Zhongping Energy Chemical(Group)Co．，Ltd．，Pingdingshan 467021，China)
Abstract： For the hydraulic prop with the phenomena of deformation damage and failure in the production
process，the impacts of rated working pressure Oil the stability of single prop ale analyzed and the charge trends
between the leg’S height and the rated working pressure are statistically analyzed，the deep-seated reasons of three
way valve failure are analyzed by using the technical methods such as laboratory experiments and iron spectral
analysis．The danger and mechanism of action from the back pressure of lifting colulnn to hydraulic prop are
demonstrated and analyzed． Accordingly，the countermeasures to improve，enhance and advance the safety and
reliability of hydraulic prop in working process are proposed，are achieve significant economic results in practical
application．
Keywords：hydraulic prop；deformation damage；study
1概述主竺器高豸萎輦飄戔善翥滕罷
目前，高檔普采工作面和綜采面端頭支護中使果表明：其失效比例達80％以上，這在一定程度上
用的單體液壓支柱在生產過程中發現的主要問題： 降低了單體液壓支柱的支護能力，也對井下的安全
一是缸體脹缸串流，出現自降現象；二是達不到額定生產造成了影響。
參考文獻： [J]．模式識別與人工智能，1997，10(3)．
[1] 于不凡，王佑安．煤礦瓦斯災害防治及利用技術手冊[M]．北[5]李人厚．智能控制理論與技術[M]．西安：西安電子科技大學
京：煤炭工業出版社，2005． 出版社，1997．
[2]邵良杉．計算機煤礦瓦斯監測系統[J]．計算機應用研究， E6 3 SarnsungInc．S3C2440X 32-Bit RISCmicro-pnme∞or u唧manuM
1996(1)． revisionl．2003．
[3]何友，等．多傳感器信息融合及應用[M]．北京：電子工業出版作者簡介：胡江為(1985一)，男，在讀碩士研究生。研究方向為控
社，2007． 制工程與控制理論。
[4]李銀國，張邦禮，曹長修．小波神經網絡及其結構設計方法(收稿日期：2010—06—11；責任編輯：陶馳東)
萬方數據
·20· 煤礦機電2010年第6期
2單體支柱的穩定性
生產制造廠，一般把單體液壓支柱、三用閥作為
獨立的產品分別組織生產，供貨。而在生產現場，單
體支柱用的三用閥一般都沒有嚴格按照相應的規格
型號配套選用。
生產現場使用的三用閥，其額定工作壓力調定
值通常為40 MPa。以DW35型單體液壓支柱(圖
1)為例，結構尺寸Z1=1．608 m、12=0．304／／1、13=
1．588 m、d1=O．084 Ill、以=0．096 m、Dl=0．10 m、
D2=0．144 m。
在計算單體液壓支柱的穩定性時，以相關參數
來分析其穩定性，采用的三種臨界壓力公式分別為：
r p 1一!蘭!!!
。1
1‘。一[p(厶+z2+z3)]2
=2．93×102 kN(取肛=1) (1)
r p、一!：墨!塑互二簍!
¨．u／一“(∥。)2(D；一d：)
=4．7×103 kN (2)
[P3^]=7I訂d22p=2．44×103 kN (3)
通過比較3種臨界壓力的計算結果，式(3)認
定為設計確定的臨界壓力，但由于在生產現場末使
用與設計匹配的三用閥、而是使用的額定工作壓力
為P；40 MPa的三用閥，經計算：
P3I=2．89×103 kN
顯然，P3。>[P，。]致使單體液壓支柱在使用中
會降低其穩定性從而降低對頂板的支撐能力。
． 圈1 DWX型單體液壓支柱受力狀況
經對缸徑100 mm和110 mm兩種規格的DWX
型單體液壓支柱的額定工作壓力統計分析，結果如
圖2所示。縱坐標表示支柱高度用H(dm)標示，橫
坐標表示支柱的額定工作壓力用P。(MPa)標示，實
線和虛線分別是DW06-300／100X—DW35-250／
100X、DW06-300／1 10X—DW35-25：0／1 10X單體支柱
的高度與額定工作壓力值關系示性線，其共同特征
是設定的額定工作壓力值P。(即三用閥的安全閥工
作壓力)與單體支柱的高度日成反比，即P。隨日增
加而降低，隨日降低而增大。
圖2單體支柱的只講關系
可見，單體支柱與三用閥有設定的匹配關系，在
使用中應按規定配套使用，不能代用、混用、通用。
因此，正確使用三用閥對于減少單體支柱彎曲變形、
脹缸，維持其強度、剛度，改善、提高使用效果具有重
要作用。生產制造或大修后的三用閥應明確標注出
其主要技術特征及適配的單體支柱品種，以便于生
產現場正確使用。
3三用閥的安全閥失效
三用閥是外注式單體支柱的心臟，它由三部分
組成：單向閥、安全閥、卸載閥，在回采工作面實現支
柱的升柱、卸載、回柱等動作。
實驗結果表明，造成三用閥的安全閥失效的主
要原因是受污染物污染。采用鐵譜技術分析發現三
用閥在工作過程中失效，主要是安全閥失效，失效的
根本原因是由于煤巖粉塵、氧化物、金屬顆粒等混合
造成的污染澀滯。當回采工作面頂板壓力顯現比較
明顯時，因安全閥被污物堵塞不能開啟溢流，致使載
荷超過支柱設定的支撐能力而引起支柱脹缸串流、
失穩、彎曲變形等故障。
這些污染物的來源途徑較多，比如：生產制造
時，液壓元件尖棱倒鈍，去飛邊毛刺等；組裝時零件
清洗不干凈；使用過程中，控制煤巖粉塵等措施不到
位，這些混合污染物造成的污染都會引起安全閥被
萬方數據
2010年第6期煤礦機電·2l·
堵塞。為此，使用中三用閥必須按規定周期，按期進
行標定、更換，以保證工作性能完好。
4缸體脹缸變形
單體液壓支柱就像一種單作用油缸，上腔沒有
進、回油口，不進工作介質。從這個意義上，裝在手
把上面的防塵圈、導向環只起防塵及導向作用，上也
到密封作用。尤其當支柱以O．27 m／s或0．4 affs
(流量125 L／min或200 L／min)的速度升柱時，上腔
的壓縮氣體不能夠從手把與缸體結合處、防塵圈及
導向環部位釋放、尤其在產生銹蝕之后其密封性能
還會得到加強。當注液槍連續供液時，支柱上腔氣
體被壓縮產生增壓，上腔壓力大于下腔充液壓力時，
即從活塞密封處進入下腔。因此，上腔的封閉壓力
能否高于下腔取決于活塞Y形密封小端(大端喇叭
口朝向下腔)與缸孔之間的密封效果。
(1)當缸徑與活塞Y形密封小端間隙為零，意
即單體支柱升柱時上腔產生的壓縮空氣被切斷了向
下腔泄壓的可能性，而只有手把與缸體結合處、防塵
圈及導向環部位的一個釋放路徑，如若此路不通或
流量不敷，則上腔空氣即被壓縮，記作P，，下腔供液
壓力記作P。，那么上下腔壓力的關系為：P。／P，=
10／1(下腔與上腔面積之比)，下腔供液壓力P。取
決于配套乳化液泵站的壓力，一般為31．9 MPa，那
么上腔的壓力將會達到319 MPa，在此壓力下必然
會產生缸體脹缸變形現象。
在工作過程中，只要注液槍注液就存在升柱動
作，即使缸體產生了脹缸。缸體出現脹缸后，由于活
塞Y形密封的預壓縮量(預緊力)較大，支柱的支撐
能力在額定工作阻力下不會出現明顯變化，所以，單
體液壓支柱的升柱背壓現象容易被忽視。
(2)當缸徑與活塞Y形密封小端存在間隙或
間隙較大，或升柱時上腔產生的氣壓大于下腔充液
‘壓力時，則上腔存有的煤巖粉塵等污物會進入下腔，
以煤巖粉塵混合的污染物，不但造成三用閥失效，而
且加劇活塞密封件及缸孔的磨損，降低其使用壽命。
對單體液壓支柱可靠性造成的影響，目前，主要
是通過加強供液系統清潔度監管，如：確保泵站過濾
系統性能完好、一旦工作介質污染變質及時更換、定
期標定更換三用閥等措施來改善。
在生產中，安裝在回采工作面風巷的乳化液泵
站，通過管路系統將工作液輸送到在工作面的注液
槍，由注液槍把高壓液經三用閥注入單體液壓支柱
的下腔，完成升柱動作；當操作者用卸載手把打開三
用閥中的卸載閥時，支柱內腔工作液經閥筒噴入采
空區，活柱在其自重和復位彈簧作用下回縮，實現單
體液壓支柱的降柱；當工作面受到采動影響，頂板來
壓時，支柱下腔壓力大于三用閥的額定工作壓力后，
三用閥中的安全閥開啟溢流，卸壓至封閉壓力時關
閉，如此循環，保證單體液壓支柱具有恒阻工作特
性。
在操作使用過程中，有行業標準《單體液壓支
柱使用規范》(MT／T 548m1996)、以及企業制訂的
規章制度和一些成熟的管理辦法可循。這里著重討
論兩點：
一是升柱背壓。單體支柱升柱時，上腔存在壓
縮空氣是客觀存在，如不采取措施消除，雖然可以保
證達到初撐力，但當頂板來壓時，由于氣體的可壓縮
性，必然會影響支護效果。所以，在支柱撐緊頂板
后，要操作卸荷閥排出支柱下腔的空氣，而后重新充
液直至其達到初撐力。
二是避免注液污染。即注液槍未套入三用閥的
單向閥之前，先用注液槍沖洗單向閥口部可能存在
的污染物，而后方可注液。
4結語
針對單體液壓支柱使用中存在的問題，分析出
額定工作壓力、三用閥、升降柱背壓負壓、工作面使
用操作等方面對單體液壓支柱的生產安全可靠性產
生的影響，簡述了提高單體液壓支柱可靠性的措施，
在生產中應用，已取得較明顯的效果。
參考文獻：
[1]陳世其，王忠民，李炳文，等．DWX型單體液壓支柱動力穩定
性分析[J]．西安理工大學學報，2004(3)．
[2] 趙丕，孫玉寧，立元武，等．單體液壓支柱穩定性的合理驗算與
活塞桿設計[J]．煤礦機械，1997(4)．
[3] 陳世奇，王忠民。李炳文，等．DWX型單體液壓支柱靜力穩定
性分析[J]．煤礦機械，2004(2)．
[4] 張新城，孟繁華，尚慧嶺，等．液壓支架安全閥的安全可靠性研
究[J]．煤礦機械，2010(1)．
[5] 尚慧嶺，張新城，孟繁華，等．采掘設備液壓潤滑系統污染控制
研究與實踐[J]．煤炭科學技術，2009(11)．
[6] 尚慧嶺，張新城，楚紹輝，等．支架液壓系統污染危害性研究
[J]．礦山機械，2mo(9)．
[7] 煤炭科學研究院上海研究所．液壓傳動設計手冊[M]．上海：
上海科學技術出版社，1981．
作者簡介：尚慧I嶺(1953一)，男，高級工程師。現在中平能化集團
設備租賃分公司工作，發表文章20余篇。
(收稿日期：2010—06一07；責任編輯：陳錫強)

網友評論 more

機械安全論文最新內容

05-05