книги / Техника для выемки тонких пластов

Приведенные выше основные специфические собенности систем гидропривода механизированных крепей нашли отражение в схем­ ных и конструктивных решениях, которые будут показаны ниже.

5.2. Гидравлические стойки

Схемы устройства гидравлических стоек. Применяемые в шахт­

ных механизированных крепях гидравлические цилиндры, предна­ значенные для поддержания пород кровли в рабочем пространст­ ве, называются гидравлическими стойками. Все гидравлические стойки механизированных крепей по способу их раздвижности де­ лятся на три группы: I — с одинарной гидравлической раздвижностыо; II — с одинарной гидравлической и дополнительной вин­ товой или ступенчатой раздвижностью; III— с двойной гидравли­ ческой раздвижностью.

Первый тип гидростоек применяется обычно для механизиро­ ванных крепей, работающих в условиях пластов средней мощно­ сти, второй и третий тип — в условиях пластов тонких и средней мощности.

Гидравлические стойки с одинарной гидравлической и дополни­ тельной механической (винтовой или ступенчатой) раздвижностью несколько проще и дешевле в изготовлении по сравнению с гид­ ростойками с двойной гидравлической раздвижностью. Однако в связи со значительной трудоемкостью их перенастройки по длине механическим способом, особенно в неблагоприятных горно-гео­ логических условиях (нарушение пласта и др.), последнее время имеется тенденция перехода на применение гидравлических стоек с двойной гидравлической раздвижностью, как обладающих боль­ шой эффективностью в эксплуатации.

Рабочая характеристика гидравлической стойки. Гидравличе­

ская схема подключения гидростойки любой механизированной

крепи приведена На рис. 5.1.

Работа гидравлической стойки ГС происходит следующим об­ разом: от насосной станции по магистрали 1 через разгрузочный клапан РК (гиДРозамок) рабочая жидкость по магистрали 2—3 поступает в поршневую полость гидростойки ГС. При этом гид­

равлическая стойка распирается с усилием начального распо­ ра N„.P

После распора гидростойки с усилием NlhP разгрузочный кла-

пан РК закрывается, и поршневая полость стойки оказывается за­

пертой и отключенной от напорной магистрали.

По мере увеличения горного давления породы кровли оседа­ ют, опускаясь со средней скоростью 3—5 мм/ч. Выдвижная часть гидростойки соответственно опускается, оказывая сопротивление опусканию пород кровли.

При этом предохранительный ПК и разгрузочный РК клапа­

ны закрыты и в поршневой полости гидростойки повышается дав­ ление, происходит упругое сжатие столба жидкости высотой Я и

до давления рп.к срабатывания предохранительного клапана ПК.

Этому положению соответствует ордината ВК. Стойка из ра­

боты в режиме упругой податливости переходит в режим посто­ янного сопротивления (линия ВС), которое определяется средним давлением рп.к срабатывания предохранительного клапана ПК.

При срабатывании предохранительного клапана ПК рабочая жидкость из поршневой полости гидростойки ГС через магистраль 3—4Упредохранительный клапан ПКУпо магистрали 5—6 посту­

пает в сливную магистраль.

Высота гидравлической стойки за счет гидравлической подат­ ливости уменьшается на величину, определяемую количеством ра­ бочей жидкости, прошедшей из поршневой полости гидростойки на слив через предохранительный клапан ПК. Для контроля давле­

ния в поршневой полости гидростойки служит индикатор давле­ ния ЯД.

Для передвижения секции крепи необходимо предварительно разгрузить гидростойку от горного давления. Для этого с помощью распределителя рабочая жидкость под давлением поступает в ма­ гистраль 2—5 и далее в штоковую полость гидростойки ГС. Од­

новременно, воздействуя на поршень Я, рабочая жидкость своим давлением принудительно открывает разгрузочный клапан РК, от­

крывая этим выход жидкости из поршневой полости гидростойки по магистрали 3—2— 1 на слив — осуществляется разгрузка (при­

нудительное опускание выдвижной части) гидравлической стойки. Этому соответствует линия CD на графике.

Гидростойка может разгружаться полностью от горного дав­ ления с потерей контакта верхнего перекрытия с породами кров­ ли в процессе передвижения секции или частично со снижением давления в поршневой полости стойки до заданного предела, ре­ гулируемого специальным подпорным клапаном с последующей подпиткой (активный подпор). В этом случае перекрытие секции крепи в процессе передвижения не теряет контакта с породой кровли, развивая сопротивление активного подпора (линия тпп на

рис. 5.2), равное

где Ра.п — давление активного подпора.

После передвижения секции стойки распираются и цикл по­ вторяется. График OABCD, характеризующий изменение усилия (давления в поршневой полости ГС), развиваемого гидравличе­

ской стойкой за цикл ее работы, называется рабочей характери­ стикой гидростойки.

Площадь фигуры OABCD — это работа гидравлической стойки

по сопротивлению опускания пород кровли.

Упругая податливость Д5У— является одним из основных па­ раметров гидростойки, существенно влияющим на ее рабочую ха­ рактеристику. Значение упругой податливости определяется двумя составляющими:

ASc— опускание выдвижной части стойки от упругого увеличения

диаметра ее цилиндра за счет упругих деформаций стенок. Гидравлическая податливость является одним из основных па­

раметров гидравлической стойки, обеспечивающих приспособляе­ мость стойки к изменяющейся мощности пласта.

В целях унификации гидростоек по ГОСТ 15852—82 установ­ лены следующие основные параметры механизированных крепей очистных забоев пологих и наклонных (до 35°) пластов (табл. 5.1).

Основные параметры механизированных крепей очистных забоев пологих и наклонных пластов

Конструкция гидростоек. Во всех типах механизированных кре­

пей для тонких пластов применяются гидравлические стойки толь­ ко двойной гидравлической раздвижности, конструкцию которой рассмотрим на примере конструкции гидростойки механизирован­ ной крепи 1М103 (рис. 5.3).

Гидростойка состоит из трех основных деталей: цилиндра / первой ступени, выдвижной части 2 первой ступени, являющейся

одновременно цилиндром для второй ступени, и выдвижной части 3 второй ступени.

Для направления выдвижных частей первой и второй ступеней служат грундбуксы соответственно 4 и 5 с уплотнительными эле­ ментами 6 и 7 и грязесъемниками 8 и 9. Грундбуксы фиксируют­ ся от осевых перемещений кольцами 10 и 11. Поршни выдвиж­

ных частей первой и второй ступеней снабжены уплотнительны­ ми элементами 12 и 13. Каждый уплотнительный элемент состоит

из уплотнительной манжеты из резиносмесй и разрезного пласт­ массового защитного кольца.

При исчерпании податливости выдвижной части 2 первой сту­ пени толкателем 16 принудительно открывается обратный кла­ пан 15. В выдвижной части 3 первой ступени на верхнем конце закреплена с помощью проволочного кольца 17 сферическая го­ ловка 18. Подвод рабочей жидкости в поршневую полость гидро­ стойки осуществляется через штуцер 19.

П 16 IS

Рис. 5.3. Конструкция гидравлической стойки двойной гидравлической раздвижности механизированной крепи 1МКЮЗ

Рабочая жидкость в штоковую полость второй ступени попада­ ет из штоковой полости первой ступени по каналу 20. Для закреп­ ления гидростойки в верхнем перекрытии служит кольцо 21.

Данная конструкция гидравлической стойки двойной гидрав­ лической раздвижности является типовой. Характеристика гид­ равлических стоек, применяющихся в механизированных крепях для тонких пластов, приведена в табл. 5.2.

5.3. Гидродомкраты передвижения и другие

Кроме гидравлических стоек — гидродомкратов специального назначения для поддержания и оказания сопротивления опусканию пород кровли, в секции механизированной крепи применяются гид­ родомкраты, которые в зависимости от назначения применяются в системах и устройствах:

передвижения секции крепи и става конвейера; активного подпора;

управления консольной частью верхнего перекрытия (поджим или выдвижение);

устойчивости и направленного движения секции.

Как правило, эти гидродомкраты выполняются одинарной гид­ равлической раздвижности. По принципиальной схеме устройства различают гидродомкраты: плунжерный (рис. 5.4, а); поршневой одноштоковый (рис. 5.4,6); поршневой двухштоковый (рис. 5.4, в).

По первой схеме выполняются обычно гидродомкраты (гидро­ патроны), где возврат плунжера в исходное положение осущест­ вляется гравитационными силами (например, весом поджимаемой консольной части верхнего перекрытия, весом секции и т. п.).

По второй схеме выполняются гидродомкраты передвижения секций агрегатированных с конвейером крепей и става забойного конвейера и ряд гидродомкратов другого назначения.

По третьей схеме выполняются только гидродомкраты передви­ жения рамных секций комплектных крепей.

Подвод рабочей жидкости в гидродомкратах осуществляется различными способами (рис. 5.4):

Рис. 5.4. Схемы устройства гидродомкратов передвижения и другого назначе­ ния

в плунжерных гидродомкратах — / — подвод через цилиндр;

//— подвод через плунжер;

впоршневых одноштоковых гидродомкратах — III — подвод че­

рез цилиндр; IV — подвод через шток; V — комбинированный, че­

рез цилиндр и шток;

в поршневых двухштоковых гидродомкратах — VI — подвод через цилиндр; VII — подвод через штоки (шток).

Гидродомкраты передвижения характеризуются следующими ос­ новными паРаметРами: Х°Д передвижения (мм), диаметры (мм) цилиндра и штока; усилия передвижения (кН) секции крепи и ста­ ва конвейер3» скорость штока гидродомкрата при передвижении

где Q _за*зат исполнительного органа комбайна; С«50-т-60 —

запас хода, Диаметр Цилиндра и штока выбирают исходя из рабочего давле­

ния жидкое'*-11» развиваемого насосной станцией, необходимых уси-

лий для передвижения става конвейера и секции крепи, прочности и схемы подключения (дифференциальная или обычная).

Усилие передвижения секции крепи и става конвейера изменяет­ ся в процессе хода передвижения не линейно.

В общем виде качественное изменение усилия передвижения в зависимости от хода передвижения характеризуется графиком (рис. 5.5), на котором можно выделить три зоны:

/ — страгивания (линия ЛВ), когда происходит изменение коэф­ фициента трения покоя на коэффициент трения движения, преодо­ леваются силы инерции, и усилие страгивания Nc уменьшается до

Nmini

II — стационарного передвижения, когда усилие передвижения относительно постоянно и минимально по значению ,(линия ВС); III — додвигания, когда начинается прессование породной и

угольной мелочи между основанием секций крепи и ставом кон­ вейера или между ставом конвейера и поверхностью угольного за­

боя. Происходит существенное увеличение сопротивления передви­ жению, и в конце хода усилие достигает максимального значения А^шах ордината DE.

Учитывая, что до настоящего времени отсутствуют расчетные методы определения усилия Л/max, обычно для его нахождения пользуются экспериментальными данными.

Усилие передвижения при работе в условиях тонких пластов принимается при передвижении секций крепи без активного подпо­ р а — от 70 до 157 кН, с активным подпором — от 56,5 до 100 кН, при передвижении става конвейера — от 80 до 300 кн.

Скорость передвижения штока гидродомкрата вперед и назад определяется в зависимости от выбранных размеров гидродомкра-

Т а б л и ц а 5.3

Основные параметры гидродомкратов передвижения

теле — конвейера.

•* В числителе — при подаче рабочей жидкости в поршневую полость, в знаменателе — в штоко­ вую.