SU1555507A1 - Гидравлическа стойка механизированной крепи - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к горному делу, а именно к механизированным средствам креплени  очистных забоев, и может быть использовано дл  отработки угольных пластов с динамическими про влени  горного давлени . Цель - повышение надежности работы гидростойки при ударном нагружении за счет более плавного нарастани  нагрузки. Гидравлическа  стойка механизированной крепи содержит цилиндр 1 с размещенным в нем поршнем 2. Аварийный клапан (АК) с запирающим элементом 6 расположен в головке 7 штока 3. Дополнительный поршень (ДП) 4 размещен в осевой расточке штока 3. Металлический стержень 5 одним концом жестко св зан с запирающим элементом 6 АК, а другим концом - с ДП 4. В нижней части ДП 4 выполнен паз 8, сообщенный гидравлически с кольцевой проточкой 9 на внутренней поверхности штока 3. При подключении гидростойки к напорной магистрали жидкость через гидроблок 16 и канал 15 поступает в поршневую полость 10. При статическом опускании кровли гидростойка медленно сокращаетс . При этом давление в полост х 10 и 11 посредством паза 8 выравниваетс . При ударном нагружении стойки перепад давлени  между полост ми 10 и 11 резко возрастает, повышаетс  усилие на ДП 4. Это усилие через металлический стержень 5 передаетс  на запирающий элемент 6 АК, вызыва  его резкое открытие и снижение давлени  в полости 10. За счет движени  ДП 4 увеличиваетс  зазор между пазом 8 и проточкой 9. Это обеспечивает выравнивание давлени  жидкости в полост х 10 и 11 и закрытие АК. 1 ил.

Description

Изобретение относитс  к горному делу, а именно к механизированным средствам креплени  очистных забоев, и может быть использовано дл  отработки угольных пластов с динамическими про влени ми горного давлени . Цель изобретени  - повышение надежности работы гидростойки при удар- ном нагружении за счет более плавного нарастани  нагрузок в поршневой полости.

На чертеже схематически изображена предлагаема  гидростойка, общий вид.

Гидростойка механизированной крепи содержит цилиндр 1, внутри которого размещен поршень 2, жестко сое- диненный со штоком 3, имеющим осевую расточку. В осевой расточке штока 3 установлен дополнительный поршень 4, которым жестко св зан через металлический стержень 5 с запирающим элементом 6 аварийного клапана, распо- ложенного в головке 7 штока 3 гидростойки . На цилиндрической поверхности дополнительного поршн  4 в его нижней части выполнен паз 8, в исходном положении частично перекрытый внутренней поверхностью полого штока 3, на которой имеетс  кольцева  проточка 9. Между поршнем 2 и дном цилиндра 1 расположена поршнева  полость 10, а между дополнительным поршнем и головкой 7 штока 3 - внут- риштокова  полость 11, имеюща  посто нный объем.

Сверху запирающий элемент 6 аварийного клапана поджимаетс  к седлу 12 пружиной 13, котора  установлена в клапанной полости 14, выполненной в головке 7 штока 3 гидростойки. Поршнева  полость 10 сообщена отвер

0

о 5 п

5

стием (каналы) 15 с предохранительным клапаном 16 и гидрозамком 17 гидроблока 18, а клапанна  полость 14 - через отверстие с атмосферой.

Гидравлическа  стойка механизированной крепи работает следующим образом .

При подключении гидростойки к напорной магистрали рабоча  жидкость через гидрозамок 17 гидроблока 16 и отверстие 15 попадает в поршневую полость 10 (фиг. 1). Поршень 2 со штоком 3 начинает перемещатьс  вверх, происходит раздвижка гидростойки и распор секции крепи кровлей и почвой пласта под начальным давлением .

В дальнейшем при статическом опускании кровли гидростойка начинает постепенно сокращатьс , давление в поршневой полости 10 и соединенной с ней через зазор, имеющий место между цилиндрической поверхностью дополнительного поршн  4 и внутренней стенкой штока 3 (дополнительный поршень 4 установлен в штоке 3 по скольз щей посадке), а также зазор а (фиг. 2), образованный пазом 8 и кольцевой проточкой 9, внутриштоко- вой полости 11 плавно возрастает. Величина зазоров выбрана так, что при статическом нагружении гидростой- |ки происходит свободный переток рабочей жидкости из поршневой полости 10 во внутриштоковую 11 без относительного перемещени  дополнительного поршн  4 и полого штока 3. После того , как давление в поршневой полости 10 станет равным давлению настройки предохранительного клапана 16, рабоча  жидкость начинает стравливатьс  предохранительным клапаном 16 в

сливную магистраль. При этом аварийный клапан, настроенный на давление несколько выше номинального давлени  срабатывани  предохранительного клапана 16, остаетс  закрытым и не оказывает вли ни  на статический режим работы гидростойки. Запирающий элемент 6 аварийного клапана удерживаетс  в нижнем положении усилием предварительного сжати  пружины 13, которое определ етс  из услови , что

d2 a tip t жд- fw,

где Fnp - усилие предварительного

сжати  пружины; F.JJ - усилие, возникающее на

площади запирающего элемента , ограниченной диаметром d, под действием номинального давлени  (Р/4) рабочей жидкости.

В период динамических (.ударных) нагрузок на гидростойку полый шток 3 с жестко соединенным с ним поршнем

2резко смещаетс  вниз, происходит мгновенное повышение давлени  рабочей жидкости в поршневой полости 10,

при этом срабатывани  предохранительного клапана 16 в силу его инерционности не происходит. Из-за быстродействи  процесса нагружени  рабоча  жидкость не успевает пройти через небольшие зазоры между поршневой 10 и внутриштоковой 11 полост ми и уравн ть в них давление. Следовательно , между этими полост ми возникает перепад давлени , в результате чего на нижней торцовой поверхности дополнительного поршн  4 по вл етс . усилие, равное

F - Г, - -Ј- /ЗР,

где ДР - пбрепад давлени  между поршневой 10 и внутриштоковой 11 полост ми,

которое, значительно превышает усилие предварительного сжати  пружины 13, запирающей аварийный клапан, т.е.

Fi

Под действием этого усили  дополнительный поршень 4 и св занный с ним через металлический стержень 5 запирающий элемент 6 аварийного клапана перемещаютс  относительно штока

3вверх. Величина зазора а резко увеличиваетс , одновременно по вл 0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

етс  отверстие между запирающим элементом 6 и седлом 12 аварийного кла- пана и рабоча  жидкость из поршневой полости tO перетекает во внутришто- ковую полость 11 и через клапанную полость 14 и отверстие 19 выбрасываетс  в атмосферу. Это обеспечивает эффективную работу аварийного клапана с большим пропускным отверстием, котора  позвол ет исключить возникновение пиковых давлений рабочей жидкости в поршневой полости 10 и тем самым предотвратить пластические деформации стенок рабочего цилиндра 1 гидростойкости (в прототипе резкое повышение давлени  в поршневой полости компенсировать не удаетс  и гидростойка выходит из стро ). После того, как величина зазора а оказываетс  достаточной дл  того, чтобы уравн ть давление в поршневой 10 и внутриштоковой 11 полост х, запирающий элемент 6 и св занный с ним че- рез металлический стержень 5 дополнительный поршень 4 под действием пружины 13 опускаютс  вниз и гидростойка продолжает работать в статическом режиме.

Таким образом, в исходном положении малый зазор а обеспечивает при динамических нагрузках перепад давлени  между поршневой 10 и внутриштоковой 11 полост ми и по вление усили  на дополнительном поршне 4, который через металлический стержень 5 осуществл ет своевременное открытие аварийного клапана. В то же врем  в момент открыти  аварийного клапана дополнительный поршень 4 смещаетс  вверх и, увеличива  зазор, соедин ет поршневую полость 10 с атмосферой и выравнивает давление в полост х 10 и 11, что позвол ет закрыть аварийный клапан. Чувствительность этого клапана на скачок (перепад) давлени  определ етс  величиной площади дополнительного поршн  4, а также объемом внутриштоковой полости 11, который может быть установлен экспериментально . При этом сам объем остаетс  посто нным, что обеспечивает стабильность срабатывани  аварийного клапана на расчетную величину давлени .

Така  конструкци  гидростойки позвол ет предотвратить необратимые пластические деформации рабочего цилиндра при динамических нагружени х

со стороны кровли за счет исключени  действи  повышенного давлени  в поршневой полости и  вл етс  усовершенствованием силовых элементов механизированных крепей.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Гидравлическа  стойка механизированной крепи, содержаща  цилиндр, размещенный в нем поршень, аварийный клапан с запирающим элементом в виде усеченного конуса, жестко св занный с поршнем полый шток с внутренней стенкой и осевой расточкой, в которой расположен металлический стержень, одним концом жестко св занный с запирающим элементом аварийного клапана, гидроблок с предохранительным клапаном, сообщенный каналами с полост ми гидростойки, отличающа с  тем, что, с целью повышени  надежности работы гидростойки при ударном нагружении за счет более плавного нарастани  нагрузок , она снабжена дополнительным

   поршнем, размещенным в осевой расточке штока и жестко св занным с другим концом металлического стержн , аварийный клапан расположен в головке штока, а в нижней части дополнительного поршн  выполнен паз, сообщенный гидравлически с кольцевой проточкой, выполненной на внутренней стенке полого штока.