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一般來說,只有使缸體內憋壓且達到或超過缸體的強度極限時才能使缸體產生變形甚至損壞。所以, 首先要分析研究使缸體內憋壓的條件,也就是能夠形成脹缸的條件。
以DW型單體液壓支柱為例,在實際工作中,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介質—高壓液輸送到分布在工作面上的注液槍,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 的單向閥時,支柱內腔工作液經閥筒噴入采空區,活柱3在其自重和復位彈簧作用下回縮,從而實現單體 液壓支柱的降柱。
當工作面受到采動影響,頂板來壓時,由此而產生的支柱下腔壓力大于三用閥的額定工作壓力(產品設計調定壓力)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。
根據單體液壓支柱的工作原理及結構特點,對其形成 脹缸的條件作以下分析:其一當單體液壓支柱升柱到撐緊頂板達到初撐力后,由于供液泵站系統的卸載閥 失效,供液壓力持續升高而導致脹缸。其二如前所述升柱時上腔氣壓在可靠的密封封閉下不能釋放,而上 下腔面積之比為10:1, 若供液泵站額定工作壓力15~20MPa(或31.9MPa), 流量125L/min(或200L/min),那么上腔的壓力就將達到150~200MPa(或319MPa),升柱速度0.27m/s(或0.4 m/s)。這無疑能夠達到形 成脹缸的條件。
其三原設計缸體壁厚強度不足,工作應力大于許用應 力;或生產制造過程中有代料現象而降低了設計強度。
其四三用閥失效,當頂板來壓強度超過其額定工作 壓力后,其中的安全閥不能開啟卸荷,致使缸體活塞 腔壓力超過其許用應力而造成缸體變形。