第五单元 液压支架的液压元件

第五单元液压支架的液压元件【学习目标】

液压支架中的立柱、千斤顶、安全阀、液控单向阀、双液控单向阀和操纵阀是液压支架的主要液压元件。由于立柱与千斤顶的结构类似，液控单向阀和双液控单向阀相似，所以人们习惯称为“一柱三阀”。第一节液压支架的执行元件

一、立柱立柱：承受顶板载荷、调节支架高度。它直接影响支架的工作性能。立柱两端采用球面结构与顶梁和底座铰接以便更好地承受顶板压力。立柱分为单伸缩立柱和双伸缩立柱两种。课题一、液压支架的执行元件1．单伸缩立柱单伸缩立柱：分不带机械加长杆和带机械加长杆两种型式。支架调高范围较大时，可选用带机械加长杆的单伸缩立柱，加长杆调节长度为750mm，分5挡，每挡150mm。也可选用双伸缩立柱。单伸缩立柱结构简单，成本低，但不如双伸缩立柱使用方便。课题一、液压支架的执行元件图5-1单伸缩立柱1—缸体2—活塞3—密封圈4—防尘圈5—销轴6—开口销7—卡套8—卡环9—加长杆课题一、液压支架的执行元件2．双伸缩立柱双伸缩立柱结构如图所示，柱体表面通常先镀锡青铜（或乳白铬）再镀硬铬的双层重合镀层，以防止磨损和锈蚀。活塞上装有鼓形密封圈或山形密封圈，以实现活塞和活塞杆两腔双向密封。为保护密封圈，在其两侧装有聚甲醛导向环，以减少活塞与缸壁的磨损，提高滑动性能。课题一、液压支架的执行元件图5-2双伸缩立柱1—缸体（一级缸）2、7—卡键3、8—卡箍4、9—支撑环5、10—鼓型密封圈6、11、25—导向环12—内活柱13—外活柱（二级缸）14、20—导向套15—方钢丝挡圈16、18—O形密封圈17、19、22、24—挡圈21、23—蕾形密封圈26—卡环27—O形密封圈28、30—防尘圈29—缸盖31—弹性挡圈课题一、液压支架的执行元件课题一、液压支架的执行元件课题一、液压支架的执行元件二、千斤顶液压支架中除立柱以外的液压缸均称为千斤顶。千斤顶多为单伸缩双作用，个别为单伸缩单作用千斤顶。按进、回液方式分外进液和内进液千斤顶，多用外进液千斤顶。按活塞固定方式分固定活塞式和浮动活塞式千斤顶，固定活塞式的占绝大多数，只有推移千斤顶中有的采用浮动活塞式千斤顶。按在液压支架上的功能分推移千斤顶、侧推千斤顶、前梁千斤顶、护帮千斤顶、伸缩梁千斤顶、平衡千斤顶、防倒千斤顶、防滑千斤顶、调架千斤顶、底调千斤顶、抬底座千斤顶等。用在放顶煤支架的还有尾梁千斤顶、插板千斤顶、拉后输送机千斤顶等。课题一、液压支架的执行元件课题一、液压支架的执行元件图5-3外供液式千斤顶1—缸底2—弹簧挡圈3—压盘4—外卡键（两半环）5—支承环6—鼓形密封圈7—LW型导向环8—活塞9—活塞杆10—蕾形密封圈11—导向套12—导向环13—内卡键（三半环）14—蕾形密封圈和挡圈15—弹簧挡圈16—压盖17—防尘圈课题一、液压支架的执行元件图5-4内供液式千斤顶1—缸体2—活塞杆3—鼓形密封圈4—LW型导向环5—活塞6—蕾形密封圈7—防尘圈课题一、液压支架的执行元件图5-5浮动活塞式千斤顶1—缸体2—螺钉3—压帽4—浮动活塞5—密封圈6—活塞杆7—导向套（缸盖）8—密封圈9—防尘圈课题一、液压支架的执行元件三、立柱和千斤顶的结构特点（1）缸筒①要求材料强度高，能承受高压，一般要求屈服强度σs≥800MPa。②要求材料延伸率高，一般δ5≥12%，保证缸筒在高压作用下不致发生脆裂，防止井下发生伤人等事故。③要求材料可焊性好。国内常用27SiMn、25CrMo等材料的无缝钢管制作。④缸筒内表面是活塞的密封表面，所以要求较高的加工精度与粗糙度。我国一般要求配合精度为H9～H10，表面粗糙度Ra为0.4μm。⑤缸筒内表面与乳化液接触，要求耐腐蚀。1．缸体课题一、液压支架的执行元件（2）缸底①为减少立柱受偏载作用，以及掩护式与支撑掩护式支架中适应立柱倾角位置的变化，大部分立柱缸底采用球头形式；个别厚煤层支架用立柱缸底则采用反球头形式。②要求材料强度高，可焊性好。一般锻压加工而成。课题一、液压支架的执行元件2．活柱（1）活柱筒①对材料强度、延伸率及可焊性等要求与缸筒的要求相同。②大部分是由合金无缝钢管与柱头、活塞等焊接加工而成，个别小直径立柱的活柱采用圆钢加工而成。③活柱外表面必须耐磨、耐腐蚀，要求与导向套的配合精度一般为H9/f10，表面粗糙度Ra为0.4μm。④表面要有防腐耐磨镀层。常用的为双层镀铬，如先镀乳白铬，后镀硬铬，可用铜打底，镀硬铬或镀铜等。课题一、液压支架的执行元件（2）活塞组件1）活塞①要求活塞组件具有良好的密封性能、耐磨损性能及抗冲击和振动等性能。②大部分立柱的活塞直接焊在活柱上，零件少，密封环节少，可靠性高。③采用小断面密封件的双伸缩立柱活塞直接在活柱筒上加工而成，没有专门的活塞。④个别立柱采用组装活塞式结构（图5-3），零件多，增加了密封环节。此结构大部分用于各类千斤顶，目前应用较少。课题一、液压支架的执行元件2）密封圈①鼓形密封圈

鼓形密封圈与导向环1—橡胶2—夹布橡胶圈3—导向环4—活塞5—缸体山形密封圈与活塞导向环1—活塞2—活塞导向环3—山形密封圈4—活塞杆

5—缸体

②山形密封圈

课题一、液压支架的执行元件3）导向环①与鼓形密封圈相配合的为LW型活塞导向环，双向都有。一般由聚甲醛制成。其功能有防挤、导向及减磨。②与山形密封圈相配合的为双向聚四氟乙烯挡圈与聚四氟乙烯楔形支承环。4）限位方式限位结构的功能是增加活柱与缸体的重合段长度，保证立柱在最大行程高度时的稳定性与安全可靠性。常用的有钢丝环限位，距离套限位等方式，如果结构允许可直接用活柱台阶或活塞限位，这种限位方式比较可靠，应用较广。课题一、液压支架的执行元件（2）密封圈①蕾形密封圈3．缸口导向组件（1）导向套①导向套在活柱升降时起导向作用。它与活塞杆表面既要紧密接触又要动作灵活，同时要承受住由外部载荷对活塞杆形式的横向压力、弯曲及振动等影响。②目前多采用聚甲醛导向环压装到导向套内起减磨导向作用（图5-3中的12）。导向环与活柱之间无间隙，而导向套内孔与活柱之间则留有间隙。导向套也可采用铜合金等材料制做。1—橡胶2—夹布橡胶圈课题一、液压支架的执行元件图5-9螺纹连接的缸口结构a—外螺纹连接；b、c—内螺纹连接1、7、15—活柱2、4、13—缸口3—压紧螺帽5、14—导向套6—导向环8、9—O形密封圈和挡圈10、11—蕾形圈和挡圈12—防尘圈（4）缸口连接①螺纹连接：结构简单，连接可靠，但加工困难，而且在井下使用久了容易生锈，拆卸不方便。②钢丝连接（图5-2中的15），结构简单，但装拆较麻烦，耐压不高。③卡环连接（图5-3中的13），结构较复杂。主要传力件是卡环。为安装方便，采用剖分结构，缸口尚需固定。这种结构耐压高、装拆容易。课题一、液压支架的执行元件课题二、液压支架的控制元件

【任务描述】

液压支架使用的控制元件包括压力控制阀和方向控制阀两类。压力控制阀主要为安全阀，方向控制阀有液控单向阀、手动操纵阀和电液控制阀等。一、安全阀

安全阀的作用是保证液压支架具有可缩性和恒阻性。立柱和千斤顶用的安全阀可按照立柱和千斤顶的额定工作阻力来调整开启压力。

安全阀根据弹性元件的不同，有弹簧式和充气式两类。按安全阀密封副的结构形式不同，有阀座式和滑阀式两类。按溢流能力：分为小流量安全阀、小于l6L/min，适用于顶板来压不强烈的工作面支架立柱；中流量安全阀，16～100L/min，适用于顶板来压强烈的工作面支架立柱及某些千斤顶，如前梁千斤顶、平衡千斤顶等；大流量安全阀，一般大于100L/min，主要起过载保护作用，适用于顶板来压极强烈的工作面支架立柱。课题二、液压支架的控制元件

安全阀基本要求：①结构简单，动作灵敏，在过载时能及时起到溢流卸载的作用。②卸载时，要求压力波动小，保证立柱工作阻力稳定。③工作压力高，采用乳化液作为工作介质，为保证密封可靠，一般采用软硬密封副。④储存或长期不工作后，开启压力不得有变化。⑤抗污染性好。课题二、液压支架的控制元件

1．弹簧式安全阀弹簧式安全阀按密封副形式有平面密封式、锥面密封式和圆柱面密封式。这三种阀的原理均相同，结构也类似。1—阀座2—阀体3—阀针4—阀垫5—阀垫座

6—导杆7—弹簧座8—弹簧9—调压螺塞10—过滤网YF2B型阀座式安全阀

课题二、液压支架的控制元件

WAF型滑阀式安全阀1—阀嘴2—柱塞3—特制O形密封圈4—特制挡圈5—节流片6—弹簧座7—弹簧8—厂标牌9—调节帽10—阀壳

FAZ100/40安全阀课题二、液压支架的控制元件

2．充气式安全阀液压支架上的安全阀大多为金属弹簧式直动安全阀，由于弹簧的刚度较大，安全阀在溢流时稳定性较差。另外，当弹簧疲劳破坏时阀就失灵。充气式安全阀可以克服以上缺点。1、2—O形密封圈、挡圈3—阀壳4—阀芯5、6—O形密封圈、挡圈7—弹簧8—阀盘9—密封垫10—O形密封圈11—螺堵12—充气室(氮气)13—过滤网14—固定圈课题二、液压支架的控制元件

二、液控单向阀液控单向阀是支架的重要液压元件之一，它的作用是闭锁立柱或千斤顶的某一腔中的液体，使之承受外载产生的增加阻力，使立柱或千斤顶获得额定工作阻力。液控单向阀往往和安全阀组合在一起，组成控制阀。液控单向阀分单液控单向阀和双液控单向阀两种，按卸载方式分为单级卸载式单向阀和分级卸载式单向阀两种，按密封副形式有平面密封式、锥面密封式、球面密封式、圆柱面密封式。课题二、液压支架的控制元件

1．单液控单向阀

1—螺套2—阀体3—顶杆4—O形密封圈5—套6—弹簧7—阀座8—钢球9—压套10—减震阀1l—安全阀接头

KDF2型单液控单向阀课题二、液压支架的控制元件

2．双液控单向阀

SKS1型双液控单向阀1—阀体2—端堵3—压套4—减震阀5—阀座6—套7—中间套8—顶杆9—钢球课题二、液压支架的控制元件

三、操纵阀操纵阀是液压支架的液流分配机构，用于控制各种液压缸的动作。操纵阀型式可分为平面转阀式、组合单向阀式及滑阀式等。目前使用较多的是组合单向阀式操纵阀，按照密封副形式分为球阀式，锥阀式及平面阀式等；按控制方式不同，又分为手控式、液控及电液控式等。课题二、液压支架的控制元件

1．球阀式操纵阀A型为长手柄；B型为短手柄ZC型操纵阀

1—弹簧2—压紧螺钉3—端套4—弹簧座5—钢球6—O形密封圈7—阀座8—中阀套9—垫圈10—上阀套11—阀柱12—阀垫13—阀杆14—半环15—压块16—阀体17—手柄课题二、液压支架的控制元件

ZC（6）A型组合操纵阀KDF型液控单向阀课题二、液压支架的控制元件

2．锥阀式操纵阀

WZCF型操纵阀1—手把2—压块3—顶杆4—密封套5—阀座6—阀锥

课题二、液压支架的控制元件

四、其它液压阀1．截止阀截止阀的作用是当工作面上某一支架的液压系统发生故障而需要检修时，它能够使该支架的液压系统与主管路断开，而不影响其他支架的正常工作。截止阀按密封副形式分为平面密封式和球面密封式。课题二、液压支架的控制元件

PJF型平面截止阀l—阀体2—阀垫3—距离垫4—螺套

5—阀杆6—旋钮7—螺钉

8、9—0形密封圈10—柱销11—螺母课题二、液压支架的控制元件

QJ型球形截止阀1—阀壳2—接头3—阀座4—阀体5—阀托6—轴挡7—限位销8—防尘罩