книги из ГПНТБ / Гидрофицированная крепь очистных выработок

(защемление золотников, потеря герметичности клапанов, наруше­ ние работы гидрозамков и распределителей и т. и.).

В системах гидроприводов механизированных крепей, работаю­ щих в запыленной шахтной атмосфере при стесненном рабочем про­ странстве, в условиях затрудненности нормального обслуживания и ухода, особо важным является обеспечение чистоты рабочей жид­ кости.

Особенно чувствительны к загрязнению рабочей жидкости на­ сосы, автоматы разгрузки, распределители, предохранительные и обратные клапаны, гидрозамки и другие устройства, которые при наличии грязи в рабочей жидкости либо преждевременно выходят из строя, либо нарушается их нормальное функционирование.

Рабочая жидкость системы гидропривода в основном загрязняется угольной или породной пылью, продуктами износа деталей гидро­ агрегатов (в виде металлических частиц) и различного вида окислами.

В настоящее время считается, что для надежной работы системы гидропривода размер механических частиц не должен превышать 1—3 мк. Для обеспечения этого должны быть приняты специальные меры как в процессе сборки гидроагрегатов, так и в процессе их эксплуатации.

Обеспечение чистоты рабочей жидкости в процессе эксплуатации гидропривода достигается в основном двумя способами:

герметизацией системы гидропривода, что исключает возмож­ ность проникновения из рудничной атмосферы частиц грязи и пыли, а также воды в рабочую жидкость гидропривода;

непрерывной очисткой в процессе работы рабочей жидкости специальными устройствами (фильтры, отстойники, центробежные грязеотделители и т. п.).

Задача герметизации системы гидропривода, учитывая, что все гидроагрегаты и гидромагистрали (напорные, сливные и всасываю­ щие) для обеспечения нормальной работы должны быть герметичны, практически сводится к обеспечению герметизации резервуара на­ сосной станции, особенно при его пополнении рабочей жидкостью.

Большое внимание должно быть уделено обеспечению чистоты рабочей жидкости, доставляемой в шахту, а также герметизации системы гидропривода при монтажно-демонтажных и ремонтных работах, осуществляемых в условиях очистного забоя.

Должно строго соблюдаться правило, что при снятии в шахт­ ных условиях любого гидроагрегата все отверстия в гидросистеме должны немедленно закрываться с помощью специальных заглушек.

Категорически запрещается спуск и хранение в шахте гидроагре­

при выходе рабочей жидкости задерживаются частицы загрязнений. В зависимости от назначения и места установки фильтров разли­

чают две схемы фильтрации:

последовательную, когда весь поток рабочей жидкости, нагнетае­ мой насосом, пропускается через фильтр;

параллельную, когда поток жидкости разветвляется и только часть жидкости пропускается через фильтр.

В системах гидропривода механизированных крепей рекомен­ дуется применять последовательную схему фильтрации рабочей жид­ кости, как более эффективную.

Последовательная схема фильтрации имеет четыре основные

вление всасывающей магистрали, допустимый перепад давления в фильтре весьма ограничен, в случае загрязнения фильтра ухудша­ ются условия работы насоса Н. В связи с этим обычно при уста­ новке фильтра во всасывающей магистрали ограничиваются приме­ нением сетчатых фильтров, допускающих только грубую фильтра­ цию рабочей жидкости.

Вследствие указанных недостатков не рекомендуется применять эту схему фильтрации в системах гидропривода механизированных крепей.

При второй компоновке размещения фильтра все гидроагрегаты, исключая насос, будут в известной степени предохранены от загряз­ нения, однако сам фильтр будет находиться под полным рабочим давлением, что увеличивает его габариты и вес и несколько услож­ няет конструкцию. В этой схеме параллельно фильтру имеется шун­ тирующая гидромагистраль с подпорным клапаном ПК. При загряз­ нении фильтра увеличивается сопротивление проходу жидкости и, следовательно, возрастает давление перед фильтром.

При достижении заданного давления открывается подпорный клапан и рабочая жидкость по шунтирующей магистрали поступает в напорную магистраль, минуя фильтр. Срабатывание подпорного клапана обычно блокируется с цепью дистанционного управления электродвигателем привода насоса или со звуковым, световым или визуальным сигналами. Сигнал показывает, что фильтрующий эле­ мент засорился и требует замены или очистки.

Такую схему фильтрации рекомендуется применять в гидропри­ водах типа насос — силовой гидроцилиндр, работающих с рабочим давлением не более 100 кгс/см2.

Установка фильтра на сливной магистрали (см. рис. 114, III) хотя непосредственно не защищает насос и гидроагрегаты от посту­ пления загрязненной жидкости, однако обладает рядом существен­ ных преимуществ. Главные из них — это то, что в фильтре можно допустить требуемый перепад давления, а сам фильтр при этом не будет находиться под большим давлением; загрязнение фильтра не сказывается на работе всасывающей магистрали насоса: грязь, попадающая в рабочую жидкость в гидроагрегатах, очищается перед входом в маслобак, что обеспечивает в дальнейшем нормальную работу насоса и всех гидроагрегатов. Степень загрязнения фильтра контролируется срабатыванием клапана ПК в шунтирующей маги­ страли. Такая схема фильтрации вследствие указанных преимуществ получила наибольшее распространение в системах гидропривода механизированных крепей.

Весьма эффективной является схема фильтрации с подпиточным насосом ПН, который с подпором нагнетает рабочую жидкость во всасывающую магистраль основного насоса Н (см. рис. 114, IV).

В этом случае фильтр устанавливается в напорной магистрали подпиточного насоса и работает под небольшим давлением (обычно не свыше 5—10 кгс/см2), в нем допускается иметь требуемый для фильтрации перепад давления рабочей жидкости, что позволяет

применять фильтры тонкой очистки. Вместо шунтирующей гидрома­ гистрали в этой системе предусмотрена отводная гидромагистраль с подпорным клапаном ПК, по которой при засорении фильтрующего элемента рабочая жидкость отводится в маслобак. При такой схеме фильтрации все гидроагрегаты и особенно насос надежно защищены от попадания загрязненной рабочей жидкости.

УПЛОТНЕНИЯ

Уплотнения являются важнейшими элементами систем гидропри­ вода , от надежного действия которых в значительной мере зависит работа гидропривода, гидравлических стоек и механизированных крепей.

Нарушение герметичности одного какого-либо уплотнения может расстроить работу всей системы гидропривода. Особенно большие требования к герметичности и надежности уплотнений предъявля­ ются в гидравлических стойках индивидуальных и механизирован­ ных крепей, где самое незначительное нарушение герметичности уплотнения выводит стойку из строя, создавая опасность обрушения пород кровли.

Применяемые в системах гидропривода механизированных кре­ пей и гидравлических стоек контактные уплотнения по их назначе­ нию подразделяют на три группы:

уплотнения щелей между неподвижными поверхностями; уплотнения щелей между подвижными поверхностями при отно­

сительных возвратно-поступательных их перемещениях; уплотнения щелей между подвижными поверхностями при отно­

сительном вращательном их перемещении.

Условия работы уплотнений в системах гидропривода механизи­ рованных крепей и гидравлических стоек имеют специфические осо­ бенности:

попадание в рабочую жидкость и на выдвижные части гидростоек и гидродомкратов угольной и породной пыли;

большая влажность и агрессивность шахтной атмосферы, приво­ дящей к коррозии контактирующих с уплотнениями поверхностей; увеличенные зазоры в соединении поршня с цилиндром (гидро­ стойки) и требование абсолютной герметичности уплотнения при высоких давлениях рабочей жидкости, достигающих 600—700 кгс/см2; затрудненность своевременного обнаружения утечек и доступа к уплотнениям, что обусловливает требование к высокой их надеж­

ности и ресурсу работы; рабочий интервал температур, в котором приходится работать

уплотнениям в гидросистемах крепей, — обычно 10 -4- 70° С. Принцип работы контактных уплотнений заключается в созда­

нии начального давления в зоне контакта между уплотняющими поверхностями и уплотнением, с последующим возрастанием этого давления по мере увеличения давления рабочей жидкости.

Среднее давление па поверхности, контактирующей с уплотне­ нием, в общем виде выражается формулой

Рк- Р<)лг с р раб,

где рк — среднее давление на поверхности, контактируемои с уплот­

Для большинства уплотнений из резиносмесей значение с близко к единице. Для твердых резин, фторопласта, полихлорвинилового пластиката и т. п. с < 1. Из этого следует, что значение рк будет минимальным при рра? = 0. Это приводит к важному выводу о том, что все гидроагрегаты для проверки работы уплотнений обязательно должны проходить испытание на герметичность как при максималь­ ном рабочем давлении, так и при минимальном давлении, обычно принимаемом равным 0,2—0,4 кгс/см2.

Вторым важным выводом является то, что работа эластичных уплотнений почти не зависит от изменения вязкости жидкости. Изменение вязкости рабочей жидкости в 50 раз на практике не сказа­ лось заметным образом на работе эластичных уплотнений.

Для изготовления уплотнительных манжет и колец круглого сечения применяются в основном невулканизированные резины типа 3825 по ТУМХП 1166-58 и типов КР-360 (УА-1) и КР-361 по регламенту Курского завода резинотехнических изделий по МРТУ 3 8 -5 -6 0 5 8 -6 5 .

Резины типов 3825 и КР-360 применяются для уплотнительных манжет гидравлических силовых цилиндров и типа КР-361 для уплотнительных колец круглого сечения.

Учитывая, что существующие резиносмеси по маслостойкости, прочности, морозостойкости и релаксации не удовлетворяют пол­ ностью техническим требованиям и специфике условий работы уплотнений в гидросистемах механизированных крепей и гидравличе­ ских стоек, Институтом горного дела им. А. А. Скочинского пред­ ложены две новые резиносмеси с более высокими физико-механиче­ скими свойствами:

изменения первоначального натяга уплотнений во времени, что ха­ рактеризуется релаксационными свойствами материала.

Физико-механические свойства резиносмссей

Данные об изменении первоначальных натягов у манжетных уплотнений, выполненных из резин КР-360, У-17К и ПМ-33, приве­

в гидрокрепях применяются в основном кольца резиновые круглого сечения без защитных колец и с защитными кольцами по ГОСТ 9833-61.

Кольца резиновые круглого сечения применяются для уплотне­ ний неподвижных соединений при давлениях до 600 кгс/см2 и для

уплотнения подвижных соединений (преимущественно только в регу­ лирующей и распределительной аппаратуре) при давлениях до

200кгс/см2.

Впрактике авиационного машиностроения кольца резиновые круглого сечения с защитными кольцами, кроме того, широко при­ меняются для уплотнений штоков, поршней и плунжеров силовых гидравлических цилиндров при давлениях до 360 кгс/см2. Эта прак­ тика еще не нашла применения в угольном машиностроении, хотя работы по изучению работы уплотнительных колец круглого сече­ ния в гидростойках механизированных крепей и других силовых гидроцилиндрах при давлении до 460 кгс/см2 дали положительные результаты.

Принципиальная схема устройства и действия такого уплотнения приведены на рис. 116.

Рис. 116. Уплотнения кольцами круглого сечения:

а— исходное положение уплотнительного кольца; б — работа уплотни­ тельного кольца;« — уплотнение круглым кольцом с защитным кольцом

Экспериментально установлено, что минимальное значение на­ чального натяга уплотнительного кольца ômin должно быть таким,

Размеры, предусмотренные ГОСТ 9833—61, обеспечивают полу­ чение коэффициента начального обжатия поперечного сечения уплот-

нительного кольца А тп = Ô в пределах 0,1—0,3.

Величина зазора I между уплотняемыми поверхностями особенно сказывается при работе уплотнения с давлением рабочей жидкости свыше 50 кгс/см2 (см. рис. 116, б).

При чрезмерном зазоре действием давления рабочей жидкости материал уплотнительного кольца, деформируясь, вдавливается в зазор, при этом острая кромка боковой стенки канавки, врезаясь в кольцо, вызывает его разрушение. Это особенно наблюдается при пульсирующем давлении жидкости.

По данным T. М. Башта, для обеспечения надежности в эксплуа­ тации уплотнения рекомендуются следующие предельные значения зазора I в зависимости от давления:

Поверхность штока (плунжера), соприкасающаяся с манжетой, должна иметь твердость не ниже HRG ^ 45, чистоту поверхности не ниже V 8 и антикоррозионное покрытие инертное к резине.

При работе в запыленной атмосфере перед манжетой, уплотняю­ щей шток, ставятся грязесъемники или другие защитные средства.

Рис. 119. Грязесъемник для штоков силовых цилиндров

Одна из получивших распространение конструкций грязесъемников для штоков силовых цилиндров приведена на рис. 119.

Особенностью конструкции грязесъемника является относитель­ но большой натяг по диаметру d2, который для диаметров штоков от 20 до 150 мм изменяется от 3 до 4,5 мм.

Поршневое т ипа КП

Рис. 120Кольца защитные по РМ 358—65 Гипроуглемаша

Для повышения надежности и срока службы уплотнительных манжет уменьшенного сечения при высоких давлениях и увеличен­ ном значении диаметрального зазора, применяются защитные кольца, которые устраняют затягивание манжеты в зазор между уплотняе­ мыми деталями (см. рис. 127).

Уплотнения с защитными кольцами выполняются по руководя­ щему материалу института Гипроуглемаш РМ 358—65 двух типов: с кольцами типа КП (кольцо поршневое) — для поршней диаметром от 60 до 200 мм и с кольцами типа КШ (кольцо штоковое) — для што­ ков диаметром от 36 до 180 мм (рис. 120).