Гидравлическое оборудование щитов
|
К основному оборудованию щитов относятся домкраты. Щитовой гидравлический домкрат (рис. VIII.6,а) состоит из стального цилиндра 2 с фланцем 3, при помощи которого домкрат, крепят к стенке опорного кольца. Для фиксирования строго параллельного расположения по отношению к оси щита домкрат входит цилиндрической выточкой 6 в отверстие противоположной стенки опорного кольца. Co стороны рабочей полости у домкрата имеется съемное днище 5, для возможности регулирования поршневых колец без удаления домкрата из щита. Последнее обстоятельство очень важно, так как позволяет значительно сократить сроки ремонтных работ. Кроме того, домкрат имеет плунжер 1 с поршнем 4, на который надета система металлических колец и кожаных манжет, обеспечивающая от перетекания жидкости из рабочей полости в нерабочую при давлении до 300 ати и выше. Плунжер проходит через передний фланец цилиндра также со специальным уплотнением. Для питания домкрата рабочей жидкостью в цилиндре предусмотрено два отверстия (для рабочего и холостого ходов). В качестве рабочей жидкости применяют воду с антифрикционными добавками, а также эмульсии. Для передачи давления домкрата на обделку опорной части плунжера придают форму, зависящую от конструкции обделки. Так, при обделке из бетонных блоков передача усилия происходит строго по оси домкрата, и поэтому опорной подушке придают осесимметричное расположение. При обделке из чугунных тюбингов опорной части плунжера необходимо придавать эксцентрическую форму для передачи давления на обделку возможно ближе к ее оболочке во избежание повреждений тюбингов. В этом случае плунжер подвержен изгибу под влиянием возникающего момента, что необходимо учитывать при определении диаметра плунжера и длины направляющей втулки. Для обеспечения правильного опирания домкрата на торцовую плоскость обделки в случае каких-либо перекосов щита целесообразно применять шарнирное соединение опорной подушки с концом плунжера.  Забойные и платформенные домкраты (рис. VIII.6, б) устроены так, что при передвижке щита они находятся под гидравлическим давлением, но превосходящая сила щитовых домкратов перемещает плунжеры забойных домкратов в их цилиндры, вытесняя жидкость, чем опеспечивают постоянное и равномерное давление на забой. В каждой рабочей ячейке щита располагают четное число домкратов для удержания забойной крепи. В угловых ячейках за отсутствием достаточного места иногда ставят нечетное число домкратов, что, однако, затрудняет процесс перекрепления забоя. При проходке в крепких породах, не требующих крепления забоя, эти домкраты обычно не применяют. Конструкция вспомогательных домкратов одинакова и аналогична щитовым. При рабочем ходе плунжера домкрата жидкость под давлением подается в цилиндр одновременно с обеих сторон поршня. Движущая сила домкрата р может быть определена как разность давлений на поршень с двух противоположных сторон, имеющих неравные площади, т. е.  Энергоснабжение щитовых и вспомогательных домкратов обеспечивают по следующей принципиальной схеме. Щитовые домкраты, работающие под давлением 100—300 ати и выше, получают энергию давления жидкости от насосов, располагаемых на подвижной конструкции у щита или непосредственно в его рабочей ячейке. Такие насосы — обычно электроприводные — имеют небольшие габаритные размеры и обладают высокой производительностью (от 5000 ат.л/мин и выше). Для питания вспомогательных домкратов применяют энергию среднего давления (35—50 ати), отличающуюся, кроме того, непрерывностью подачи жидкости и постоянством ее давления, что необходимо для обеспечения тщательного крепления забоя. Для осуществления этого при проходке в неустойчивых породах служит специальная гидронапорная установка, обычно помещаемая вне тоннеля ввиду ее больших габаритных размеров. Такая установка поддерживает постоянное давление в сети посредством промежуточного устройства — грузового аккумулятора. Аккумулятор получает рабочую жидкость от насоса и работает по принципу гидравлического домкрата, создающего постоянное давление в сети благодаря весу груза, опускающего плунжер после автоматического выключения насоса из действия. В целях приближения гидронапорной установки к забою необходимо применять аккумулятор пневматического действия. При проходке щитом в крепких породах питание вспомогательных домкратов осуществляют от основных насосов с устройством дополнительного регулирующего клапана. Гидравлические трубы служат для подачи напорной жидкости к щитовым и вспомогательным домкратам и для возврата отработавшей жидкости обратно к насосам. В соответствии с назначением домкратов гидравлическую сеть разделяют на системы высокого давления (200—300 ати) и среднего (35—50 ати). Первая образует замкнутый цикл работы жидкости — от насосов на опорной конструкции до щитовых домкратов и обратно; вторая — от гидфонапорной установки до забойных и платформенных домкратов и обратно. Сеть высокого давления (рис. VIII.7, а) представляет собой систему труб, а также пусковых и регулирующих клапанов, идущих от насосов, расположенных на опорной конструкции (или на щите), до распределительных устройств на щите и далее до каждого щитового домкрата.  Первую часть пути жидкость проходит по шарнирному металлическому шлангу, расположенному между опорной конструкцией и щитом для обеспечения относительных смещений этих агрегатов при выполнении проходческого цикла. По этому шлангу жидкость проходит к приемному фланцу 3 гидропровода высокого давления на щите. Далее она проходит через предохранительный клапан 4, главный трехходовой клапан 5 и распределитель 6 с вентилями по числу обслуживаемых им домкратов, откуда по отдельным трубам 1 поступает в рабочие полости щитовых домкратов 7, что достигают соответственным положением шпинделя трехходового клапана и вентилей каждого домкрата. При этом жидкость может наполнять рабочие полости всех домкратов, группы их и любого одного домкрата, что создает гибкость в управлении всем щитом. Для возвращения плунжера в цилиндр жидкость направляют в нерабочую полость домкрата, выпуская ее из рабочей полости регулированием направления потока жидкости той же аппаратурой. Одновременного движения плунжеров одной группы домкратов в направлении рабочего хода, а другой — нерабочего хода при одном трехходовом клапане осуществить нельзя, так как при любых переключениях жидкость поступает через этот же клапан. Co стороны нерабочей полости 10 каждого щитового домкрата отходит трубка 9 к соединительной коробке 8 на общей трубе, располагаемой по внутренней окружности опорного кольца. Из этой трубы жидкость подходит к трехходовому клапану по соединительной трубе 2. Сеть среднего давления (рис. VIII.7, б) представляет собой систему труб с соответствующими клапанами, идущих от гидронапорной установки до забойных и платформенных домкратов. Первую часть пути до вспомогательной тележки жидкость проходит по металлическим трубам диаметром 50 мм и далее от опорной конструкции до щита по шарнирному шлангу диаметром 25 мм. Передний конец шарнирного шланга примыкает к приемному устройству 11 на щите. Отсюда по трубам 12 (d=25 мм) жидкость поступает через распределители 15, вентили 14, трубы 19 к золотниковым переключателям 17. От последних жидкость идет к каждому домкрату по трубам 20 и 18. По тем же трубам жидкость возвращается через золотниковый переключатель и трубе 16 к общей обратной трубе 13 и далее к гидронапорной установке. Золотниковый переключатель (рис. VIII.8) предназначен для распределения жидкости среднего давления при поступлении ее в цилиндр вспомогательного домкрата во время рабочего хода, а также для выпуска жидкости во время обратного хода плунжера.  Принципиальная схема устройства переключателя следующая: в диске 5 золотника сделаны четыре отверстия 1, 2, 3, 4; последние три совпадают с пазом, по которому передвигается золотник 6 при помощи рукояти с эксцентриковой передачей. В зависимости от положения I, II или III золотник перекрывает ту или иную группу отверстий в пазу. Через отверстие 1, всегда открытое, жидкость поступает к переключателю. Отверстия 2 и 4 служат для сообщения жидкости соответственно с нерабочей и рабочей полостями домкратов. Отверстие 3 ведет к сливной трубе. При таком устройстве распределительного клапана рабочее перемещение плунжера обеспечивается за счет разности давления жидкости, поступающей одновременно к обеим сторонам поршня. Это мероприятие служит для крепления забоя во время передвижек щита, когда плунжеры забойных домкратов могут упруго осаживаться в цилиндры. Управление домкратами осуществляют в каждой ячейке щита с использованием возможных положений рукояти переключателя, соответствующих рабочему ходу, нерабочему ходу и остановке работ. |
