液压支架总综述.docx
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液压支架总综述
新疆工程学院
实习（实训）报告
实习实训科目采掘机械实训
系部机械工程系
专业
班级
姓名
学号
实习实训地点
指导教师
完成日期
新疆工程学院教务处印制
附：
指导教师评语及成绩评定
带队教师评语：
年月日
评定结果
教师签字：
新疆工业高等专科学校实习（实训）任务书
机械工程系系（部）矿山机电专业11-8
（2）班
实习（实训）科目
采掘机械实训
实训班级
实训人数
实训方式
集中
起止时间
2014.1.13-1.17
实习（实训）地点
机械系综采实训室
实训带队教师
信劲东
实训指导教师
信劲东、刘克毅
实习（实训）目的：
课程实训
了解综采工作面采、掘、运机械设备应用的基本知识，掌握实际操作的基本技能。
提高动手能力，进一步提高就业竞争能力。
实习（实训）内容：
1．综采工作面主要设备的基本操作技能训练。
2．综采工作面主要设备的维护基本方法训练。
3．熟悉认识综采工作面主要设备的结构。
4．对综采工作面主要设备进行故障诊断分析。
实训要求：
1、了解本课程的作用、地位和学习目的。
2、掌握综采工作面主要设备的结构、原理、特性及运行操作和维护管理。
3、掌握综采工作面主要设备常见的故障诊断方法和解决措施。
4、编写实训报告一份，约2000字。
实习（实训）场所概况：
1、机械系综采实训室：
2、主要设备：
采煤机、液压支架、刮板输送机、课伸缩胶带输送机、转载机。
实习（实训）安排
时间
内容
分组情况
2014.1.13—1.17
课程实训
组
考核方式
考核分为基本概念和基本技能（占20%），熟练程度和题目完成质量（占50%），纪律与态度（占30%）三方面，考核成绩按优秀，良好，中等，及格，不及格记分制评定。
填表人：
信劲东实习实训负责人：
信劲东系（部）领导：
潘江如
2014年1月11日
液压支架
1概述
液压支架是以高压液体作动力、由液压元件（液压缸和液压阀）与金属构件组成的一种用来支撑和管理顶板的自移式设备，它不仅能实现支撑、切顶和隔离采空区，而且还能使指甲本身前移和推送输送机。
液压支架具有支护性好、强度好、强度高、移设速度快、安全可靠等有点，与可弯曲刮板输送机和采煤机一起组成了采煤工作面的综合机械化设备。
木钱，液压支架在大中型煤矿中已得到广泛的应用
2工作原理
液压支架主要由顶梁、立柱、底座、推移千斤顶、操纵阀和安全阀等组成（见图4-5），其基本动作包括升柱、降柱、移驾和推溜。
图4-5液压支架工作原理
1——顶梁；2——立柱；3——底座；4——推移千斤顶；5——安全阀；6——液控单向阀；7、8——操纵阀；9——工作面输送机
2.1支架的升降
支架的升降依靠立柱的伸缩来实现。
A初撑
将操纵阀8置于升柱位置，由泵站派出的高压液体经管路、操纵阀8和液控单向阀6进入立柱2的下腔，同时立柱上腔回液。
立柱升起撑紧在顶、底板之间当立柱下腔压力达到泵站工作压力时，初撑阶段（对应图4-6中
时间）结束。
这时支架所有立柱对顶板产生的支撑力（即支架的初撑力）为
（4-1）
式中
——泵站的工作压力，MPa
——立柱的缸径，m；
——立柱的数目。
B承载
初撑结束后，将操纵阀手把置于中间位置，立柱下腔的工作液体被夜空单向阀6封闭。
随顶板下沉，立柱下腔液体压力升高，立柱的推力（即支架对顶板的支承力）也随之增大。
这是指甲的增阻阶段（图4-6中
时间）。
当立柱下腔液体的压力达到安全阀5的挑定压力
时，安全阀即关闭。
这就是支架的恒阻阶段（图4-6中
时间）。
这时，支架所有立柱对顶板的支承力（称液压支架的阻力），为
（4-2）
式中
——安全阀调定压力，MPa。
图4-6液压支架的特性曲线
支架特性曲线（见图4-6）表示工作阻力随时间的变化的情况。
增阻阶段
的长短与顶板下沉速度、支架的初撑力大小及初撑质量有关。
较大的初撑力和较好的初撑质量可以较快的达到工作阻力，延缓顶板下沉，增加顶板的稳定性。
液压支架的恒阻特性保证支架架构在给定的强度范围内工作。
液控单向阀和安全阀一般集成为一个阀，称为控制阀。
C卸载
将图4-5中的操纵阀置于降柱位置，高压液体进入立柱上腔，同时打开液控单向阀6，立柱下腔回液，支架下降，使顶梁1脱离顶板。
2.2移驾与推溜
支架和输送机前移，都是由底座3上的推移千斤顶4来完成的。
当需要移驾时，先降柱卸载，然后通过操纵阀使高压液体进入推移千斤顶的活塞杆腔，活塞腔回液，以输送机为支点，缸体前移，把整个支架拉向煤壁。
当需要推送输送机时，支架支承顶板后，使高压液体进入推移千斤顶的活塞腔，另一腔回液，以支架为支点，使活塞杆伸出，把输送机推向煤壁。
3分类
按在采煤工作面的安装位置来划分，液压支架分为端头支架（安装在工作面的两端）和中间支架（除端头以外的所有支架）。
中间支架按其结构形式划分，可分为支承式、掩护式和支承掩护式三类。
3.1支承式支架
支承式支架（如图4-7所示）利用立柱与顶梁直接支承和控制工作面的顶板。
其特点是：
立柱多，支承力大，切顶性好;顶梁长，通风断面大，适用于中等稳定以上的顶板。
支承式支架又有垛式（见图4-7a）和节式（见图4-7b）之分。
（1）节式。
节式支架由2~4个框架组成，用导向机构相互联系，交替前进。
因其稳定性差，目前已很少使用。
（2）垛式。
整个支架为一整体结构，整体移动，通常有4~6根立柱，可以支承坚硬与极坚硬的顶板。
图4-7支承式支架的结构形式
3.2掩护式支架
掩护式支架（4-8）利用支柱、短顶梁支承顶板，用掩护梁来防止岩石落入工作面。
其特点是：
立柱少、切顶能力弱；顶梁短。
控顶距小；由前、后拉杆和底座铰接（见图4-8中b、c、d、e）构成的四杆机构使抗水平力的能力增强，立柱不受横向力；而且使顶梁前端的运动轨迹为近似平行于煤壁的双纽线，梁端距变化小；架间通过侧互板密封，掩护性好；调高范围大，适用于松散破碎的不稳定的顶板。
图4-8掩护式支架的结构形式
根据支架底座是否插入输送机溜槽下面，掩护式支架分有插底式（见图4-8b）和非插底式（如图4-8a、c、d、e）。
按照立柱上端的支承位置，掩护式支架可分为支顶式（支承在顶梁上，图4-8d）、支掩式（支承在掩护梁上，见图4-8a、b、c）和支顶支掩式（分别支承在顶梁和掩护梁上，见图4-8e）。
支顶式掩护支架顶梁和掩护梁间必设一平衡千斤顶，以保证结构稳定。
在立柱工作阻力相同的条件下，支顶式比支掩式的支架支承力大。
3.3支承掩护式支架
支承掩护式支架（见图4-9）具有支承式的顶梁和掩护式的掩护梁，它兼有切顶性能和防护作用，适用压力较大、易于冒落的中等稳定或稳定的顶板。
根据使用条件，支承掩护式支架的前、后排立柱可前倾或后倾，倾角大小也可不同。
前、后排立柱交叉式布置的支架（4-9d）适用于薄煤层。
图4-9支撑掩护式支架的结构形式
4组成部分
4.1顶梁
顶梁是支架的主要承载部件之一，支架通过顶梁实现支承和管理顶板。
顶梁的结构形式如图4-10所示。
为了适应顶板要求，支架顶梁有整体刚性、铰链分体、伸缩铰接式几种。
（1）整体刚性顶梁（见图4-10a）。
这种顶梁结构简单、质量较轻，但对顶板不平的适应能力较差，接顶不够理想。
多用于顶板比较平整、稳定，很少出现片帮现象的采煤共面。
（2）铰链分体顶梁（见图4-10b）。
这种顶梁分为前梁和后梁两部分，前梁在前梁千斤顶作用下可绕销轴上下各摆动20度左右。
这种顶梁的接顶性能好，也加大了靠近煤壁顶板的支承能力。
（3）伸缩铰接顶梁（见图4-10c）。
它是在铰接分体顶梁的前梁上又套上（或插入）一个可伸缩的梁，这种顶梁具有铰接分体顶梁的优点外，还可超前支护，防止片帮。
ab
C
图4-10顶梁的结构形式
4.2底座
底座是支架的又一主要支承部件，支架通过底座将顶板压力传至底板。
底座也是组成四连杆机构的构件之一。
支架还通过底座与推移机构相连，以实现自身的前移和推动输送机。
底座的结构形式如图4-11所示。
ab
Cd
图4-11底座的结构形式
（1）整体刚性底座（见图4-11a）。
底座用钢板焊接成箱式结构，底座封闭。
具有强度高、稳定性好、对底板比压小的特点；缺点是排矸性能差。
该底座使用于底板比较松软、采高与倾角较大以及顶板稳定的采煤工作面。
（2）分式刚性支座（见图4-11b）。
底座分左右对称的两部分，上部用过桥或箱形结构将左右部分固定连接。
这种底座在刚性、稳定性和强度等方面基本与整体刚性底座相同，由于安装推移装置通道的底座不封闭，故排矸性能好。
该底座使用于各类支架，在底板比压允许的条件下，广为采用。
（3）左右分体底座（见图4-11c）。
底座有左右两个独立而对称的箱形结构件组成，两部分之间用铰接过桥或连杆连接，并可在一定范围内摆动。
对不平底板适应性较好，排矸性能好；缺点是底座底面太小、稳定性差，故不宜用于底板松软、厚煤层、倾角大的条件。
（4）前后分体底座（见图4-11d）。
底座由前后两个独立的箱形结构件组成，用铰接或连扳连接。
对底板的适应性好，多用于多排立柱、支承掩护式、垛式支架以及端头支架等。
4.3掩护梁
掩护梁只是掩护式和支承掩护式支架才安设。
其主要功能是隔离采空区、阻止采空区冒落矸石涌入工作面，并承受采空区冒落矸石的载荷和基本顶来压时的冲击载荷。
掩护梁于前后连杆、底座共同组成四连杆机构，承受支架的水平分力。
掩护梁的结构形式如图4-12所示。
ab
图4-12掩护梁的结构形式
（1）整体直线形掩护梁（见图4-12a）。
掩护梁一般都为整体箱形结构，这类掩护梁整体性能好，强度大。
从侧面看，掩护梁上轮廓线形状为直线形，目前应用最为广泛。
（2）整体折线形掩护梁（见图4-12b）。
从侧面看，掩护梁上轮廓线形状为折线形，相对的增大了工作空间，但当支架歪斜时架间密封性差，加工工艺差，目前应用较少。
4.4连杆
连杆是掩护式和支承掩护式支架上的部件。
它与掩护梁、底座组成四连杆机构，既可承受支架的水平力，又可使顶梁与掩护梁的铰接点在支架调高范围内作近似直线运动，使支架的梁端距基本保持不变，从而提高了支架控制顶板的可靠性，如图4-13所示，其中：
图a为前连杆，图b为后连杆。
前后连杆一般采用分体式箱体结构，即左右各一件。
后连杆往往用钢板将两个箱型结构连接在一起，可增加档杆矸性能。
a
b
图4-13连杆结构形式
4.5立柱
A立柱是液压支架承载与实现升降动作的主要液压元部件。
液压支架上常用的立柱的结构形式如图4-14所示。
AB
C
图4—14立柱的结构形式
（1）单伸缩双作用立柱（见图4-14a）.只有一级行程，伸缩比一般为1.6左右，这类立柱结构简单、调整高度方便，缺点是调高范围小。
（2）单伸缩机械加长杆立柱（见图4-14b）。
总行程为液压行程L1与机械行程L2之和，这类立柱的调高范围较大，可在较大范围内适应煤层厚度的变化。
但机械行程只能在地面根据煤层的最大厚度调定。
这类立柱造价比双伸缩立柱低，应用广泛。
（3）双伸缩双作用立柱（见图4-14c）。
两级行程都由液压力操纵，总行程L1+L2,可在较大范围内适应煤层厚度的变化，而且可在井下随时调节，其伸缩比可达3。
这类立柱造价高、结构复杂。
B立柱的结构一般由缸体、活塞、缸口和活塞杆等组成。
（1）缸体
缸体是立柱的承压部件。
一般由27SiMn无缝钢管制成。
缸体内表面是活塞的密封表面，所以要求很高的加工精度，北京煤矿机械厂用镗滚压复合加工而成；郑州煤矿机械厂用粗、精镗后再研磨，它的配合精度为H7—H9，表面粗糙度为0.4—0.1。
（2）活塞
活塞是立柱的关键元件，对它的主要要求是保证密封性能良好，运动表面能承受外力的冲击。
活塞可以套在活柱上，或直接焊接在活柱上，活塞与缸体内径的配合精度一般为H9/f9，粗糙度为0.8—0.4.用钢制作活塞时，可在活塞上安装导向环与缸体内径配合。
导向环多数用塑料制品，也有用铜合金制成。
在不承受横向力或横向力很小的情况下，可以用保护密封圈的尼龙挡圈兼作导向环。
活塞靠密封圈密封，密封圈有O形、Y形、U形、V形、鼓形、蕾形等。
活塞的轴向固定方式有三种：
用螺帽加防松螺钉固定、用压盘和螺钉压紧、用半圆环加弹性挡圈固定。
（3）活柱和活塞杆
活柱和活塞杆是立柱传递机械力的重要零件，它要能承受压力和弯曲等载荷作用，必须耐磨和耐腐蚀，可用27SiMn无缝钢管或45号钢制成。
活柱和活塞杆与导向套的配合精度为H9/f9，表面粗糙度为0.4—0.2。
为了防止在矿井条件下表面生锈和腐蚀，表面要镀铬，并要注意保护，防止外部硬伤。
（4）缸口
缸口是缸体与活柱或活塞杆接触的部位，它装有密封圈，导向套好人缸盖等主要零配件。
缸盖与缸体连接方式：
螺纹连接、固定钢丝连接、用钢丝挡圈固定。
4.6千斤顶
千斤顶是完成支架及其各部位动作、承载的主要元件，大多属于单伸缩双作用活塞式液压缸。
千斤顶按用途分，有推移千斤顶、前梁千斤顶、伸缩梁千斤顶、平衡千斤顶、侧推千斤顶、调架千斤顶、防倒千斤顶，防滑千斤顶、护帮千斤顶等。
千斤顶与立柱都是活塞式动力油缸，因此其工作原理、基本组成以及对零部件的要求等大体相同。
但是，与立柱相比，千斤顶仍有一些区别，如立柱受力大，千斤顶受力小；立柱压力高，千斤顶压力低；立柱主要承受推力，拉力较小，推拉力相差较大，而千斤顶推拉力均有要求，一般相差不大，有时还要求拉力大于推力（采用浮动活塞千斤顶等结构）
4.7推移装置
支架推移装置是实现支架自身前移和输送机前移的装置，一般由推移千斤顶、推杆或框架等导向传力杆件以及连接头等部分组成。
其中推移千斤顶形式有普通式、差动式和浮动活塞式。
普通式推移千斤顶通常是外供液普通活塞式双作用油缸；差动式推移千斤顶则利用交替单向阀或换向阀的油路系统，使其减小推输送机力；浮动式活塞式推移千斤顶的活塞可在活塞杆上滑动（保持密封），使活塞杆腔（上腔）供液时拉力与普通千斤顶相同，但在活塞腔（下腔）供液时，使压力的作用面积仅为活塞杆断面，从而减小了推输送机力。
（1）直接式推移装置（见图4-15a）。
采用普通式或差动式千斤顶，千斤顶的两端直接通过连接头、销轴分别与输送机和支架底座相连。
支架移动时必须有专门的导向装置，而不能直接用千斤顶导向。
这种推移装置可用于底座上有专门导向装置的插腿式等支架，目前应用较少。
A
（2）平面短推杆式推移装置（见图4-15b）。
通过推杆，千斤顶分别与输送机、支架相连，千斤顶多采用浮动活塞式，以减小推输送机力。
由于平面短推杆与千斤顶位于同一轴线，故受力较好，同时，用推杆作导向装置，抗弯强度高，导向性能好。
这种推移装置推拉力合理，导向简单、可靠，应用广泛。
B
（3）反拉长框架式推移装置（见图4-15c）。
框架一端与输送机相连，另一端与推移千斤顶的活塞杆或缸体相连，推移千斤顶的另一端与支架相连。
用框架来改变千斤顶推拉力的作用方向，用千斤顶推力移支架，用拉力推输送机，使移架力大于推输送机的力，移架力最大。
框架一般用高强度圆钢制成，作为支架底座的导向装置。
由于框架长，框架的抗弯性能差，易变形，装卸不方便，重量较大，成本较高，不宜在短底座上采用。
这种推移装置只需用普通千斤顶，推拉力合理，应用广泛。
C
图4-15所示推移装置的结构形式
4.8活动侧护板
活动侧护板安装在掩护式和支承掩护式支架的顶梁和掩护梁的侧面，其作用如下：
（1）可改善顶梁与掩护梁的护顶、防矸性能，隔离控顶区与采空区，防止冒落矸石窜入工作面。
（2）在移架时起导向作用。
（3）活动侧护板增强了支架侧向稳定性，其上设置的弹簧与千斤顶都起防止支架降落后倾倒和调整支架间距的作用。
活动侧护板的基本形式有直角式和折页式。
直角式活动侧护板的类型如图所示。
上伏式活动侧护板（见图a）的盖板直接平置于顶梁（或掩护梁）上方，直接承受顶板和冒落矸石的压力，受载大，结构简单。
嵌入式活动侧护板（见图b）的盖板虽然也在梁面上方，但一般低于梁面，因而承载小。
下嵌式活动侧护板（见图c）的盖板位于顶梁上梁面下方，下嵌入顶梁体内，不承受顶板压力，侧护板容易伸缩，有利于放倒与调架，但结构复杂。
直角式活动侧护板的类型
4.9护帮装置
一般情况下，当采高大于2.5m时，支架都应配护帮装置。
护帮装置设在顶梁前端或伸缩梁的前部，使用时将护帮板推出，支托在煤壁上，起到护帮作用，防止片帮现象发生。
护帮装置的基本形式有下垂式和普通翻转式，如图所示。
（1）下垂式护帮装置（见图a、图b）。
由护帮板、千斤顶、限位挡块等主要部件组成，结构简单。
但护帮板由垂直位置起向煤壁的摆动值一般较小，因此适应性差，一般由于采高为2.5~3.5m，片帮不十分严重的工作面。
（2）普通翻转式护帮装置（见图c）。
除具有下垂式特点外，其摆动值大，可回转180°，因此对梁端距变化与煤壁片帮的适应性强，适用于顶板比较稳定的采煤工作面，使用较多。
护帮装置的基本形式
4.10放倒、防滑装置
为使液压支架能正常工作，当工作面倾斜角度大于15°时，液压支架必须采取防倒、防滑措施。
其具体办法是：
利用装设在支架上的放倒、防滑千斤顶在调架时产生的一定的推力，以防支架下滑、倾倒，并进行架间调整。
几种防倒、防滑装置如图所示，图a所示是在支架的底座旁设置一个与防滑翘板3相连的防滑调架千斤顶4.移架时，千斤顶4伸出，推动翘板顶在邻架的导向板上，起导向防滑作用，而顶梁之间装有防滑千斤顶2防止支架倾倒，图b是两个防倒千斤顶2装在底座箱的上部，通过其动作，达到防倒、防滑和调架的作用。
图c所示是在相邻两支架顶梁（或掩护梁）与底座之间装一个防倒千斤顶2，通过链条或拉杆分别固定在各支架的顶梁和底座上，千斤顶2防倒，千斤顶4调架。
1-顶梁；2-防倒千斤顶；3-防滑翘板；4-防滑调架千斤顶
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