液压支架的工作原理液压支架工作原理详解.docx

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液压支架的工作原理液压支架工作原理详解

液压支架的工作原理_液压支架工作原理详解

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液压支架工作原理说明

一、液压支架的基本形式:

1.支撑式液压支架：

顶梁较长一般超过4M左右，立柱垂直于底座，有较强的支撑力。

2.掩护式液压支架：

顶梁较短一般超过3.5M左右，带有掩护梁，分隔采空区和作业空间，立柱倾斜分布，作业空间和通风断面较大。

3.支撑掩护式液压支架：

有上述两种支架的优点，采用四连杆机构，能更好的承受顶板水平分力和扭转分力，有较强的支撑和切顶作用，但价格较贵。

二、液压支架的型号及规格：

1.掩护式支架：

2．放顶煤支架：

3.履带行走式支架：

4.过渡支架：

三、液压支架的结构：

顶梁、掩护梁、前连杆、后连杆、底座、推杆、单侧护装置、立柱、各种千斤顶、液压系统、支架设置销轴等连接机构。

1-护帮装置；2-顶梁；3-推杆；4-底座；5-立柱；6-操纵装置；

7-顶梁活动侧护板；8-推移千斤顶；9-掩护梁活动侧护板；

10-平衡千斤顶；11-掩护梁；12-前连杆；13-后连杆

1.侧护板的作用：

侧护板的作用：

消除相邻支架的架间间隙，防止冒落矸石进入支护空间；作为支架移架过程中的导向板；防止支架落后倾倒；调整支架的间距

2.顶梁：

顶梁是用于支护、控制、管理工作面上方的顶板，顶板的压力通过顶梁传递到两根立柱上。

为了更好地支护煤壁上方刚暴露出的顶板，顶梁前端上翘，顶梁为双侧活动侧护板。

3.伸缩梁

伸缩梁是由钢板拼焊成的整体结构，它的主要作用是超前支护。

当采煤机采过后，没有移架前伸缩梁伸出，护住顶板，可实现及时支护；当煤壁出现片帮时，伸缩梁可伸入煤壁线以内，及时维护顶板，避免引发冒顶。

ZY10000/27/56D型液压支架顶梁结构图

3.掩护梁：

顶板来压后，经顶梁和掩护梁连接销轴，把来压传递到掩护梁上，再通过掩护梁传递到连杆以及底座上。

再传递过程中掩护梁承受扭矩、弯矩的作用。

而且还受到顶板冒落矸石的冲击。

因此要求掩护梁有足够的强度与刚度。

Z110000/27/56D型液压支架掩护梁结构图

4.底座：

ZY10000/27/56D型液压支架底座结构图底座承受顶板经立柱、掩护梁、连杆等传递的各种力及力矩，然后传递到底板上。

底座除有足够的强度外，还应有对底板良好的适应能力，当受力时，底座前端对底板的比压要小，不能使底座前端压入底板，或破坏底板的结构。

支架的推移杆连接在底座上。

底座的作用：

主要是将支架承受的顶板压力传递到底板。

5.连杆：

ZY10000/27/56D型液压支架前、后连杆结构图

前、后连杆与底座、掩护梁连接，构成四连杆机构，设计时保证支架在使用高度范围内，顶梁前端双纽线轨迹满足使用要求。

本支架前、后连杆为双单连杆。

连杆的作用：

前、后连杆、掩护梁和底座形成了一个四连杆机构，使支架在不同采高时梁端距变化很小，同时也能承受顶板的水平错动力。

6.立柱:

立柱为双升缩结构，缸径Φ400mm，立柱是承受顶板压力的主要承载部件，要求有严格的密封性能和强度。

密封圈为复合型密封圈，材料为进口聚氨脂。

7.护帮装置：

护帮装置的作用：

防止煤壁片帮，或在片帮时起到遮蔽挡板的作用，避免砸伤工作人员或损坏设备。

8.防滑防倒装置：

包括排头支架的防倒防滑、底座的防滑装置和输送机的防滑装置。

在工作面倾角小于15°的情况下，可选用排头支架的防倒、防滑装置，当工作面倾角在25°～30°时，除要使用上述装置外，还应在其他支架上使用底座防滑装置，即在支架底座下侧横装一个千斤顶，当支架下滑后用其调整。

9.阀：

ZY2000/14/31型支架使用了一个ZC（6）A型操纵阀，2个KDF2型球形液控单向阀，6个YF4型安全阀和2个SDS1型液压双向锁。

两个液控单向阀与两个安全阀构成控制阀组来控制两个立柱。

每个液控双向锁和一个安全阀成组后控制平衡千斤顶和护帮千斤顶。

四、液压支架的工作过程：

a立柱初撑，支架对顶板急增阻阶段。

操纵阀置于升柱位置，由泵站输来的高压液体经液控单向阀进入立柱的下腔，立柱上腔与回液管连通，因而活柱伸出使支架升起接顶，对顶板产生支撑力，支架接顶后，泵压使立柱下腔压力迅速上升，支架对顶板的支撑力急剧增加，这就是支架对顶板的急增阴阶段。

初撑力：

立柱下腔的压力达到泵站的额定工作压力，液压泵自动卸载，液控单向阀关闭，从而使立柱下腔的液体被封闭，支架对顶板产生的支撑力称为初撑力。

b闭锁承载，支架对顶板缓增阻阶段

支架初撑后，随着顶板逐渐下沉，立柱下腔内的液体受到进一步压缩，压力逐渐增高，使支架对顶板产生更大的支撑力，力图阻止或延缓顶板下沉，一般情况下，顶板下沉比较缓慢，支架对顶板支撑力的增长也就相应缓慢，所以这个阶段被称为支架对顶板缓增阻阶段。

工作阻力：

立柱下腔的液体压力接近安全阀的开启压力，也就是支架溢流承载，支架对顶板恒阻阶段

顶板继续下沉，立柱下腔的压力继续升高，当达到立柱安全阀的调定值时，安全阀便开始溢流使立柱下腔内液体压力保持定值，从而支架对顶板的支撑力不变，即支架于对顶板恒阻作用阶段。

支架对顶板支撑力达到最大值，称为支架的工作阻力。

d卸载降柱，支架与顶板无作用阶段

当采煤机截煤过后，欲将支架移到新的位置，需要操纵阀置于降柱位置，高压液进入立柱上腔，同时打开液控单向阀，立柱下腔与回液管连通，于是活柱收缩使支架卸载下降。

支架推移包括支架本身的前移和推动运输机，移架时，先使支架卸载，并以运输机为支点，通过操纵推移千斤顶，使千斤顶

前腔进液，后腔与回液管连通，这时缸体在高压液作用下带动支架一起前移，推运输机则相反，使支架支撑顶板，以支架为支点，使千斤顶后腔进液，前腔回液，高压液推动活塞杆连同运输机一起移动到新的位置。

五、液压支架的一柱三阀

1、一柱指立柱千斤顶；

2、三阀指控制阀（单向阀，安全阀）和操纵阀；

3、立柱：

用来承受载荷，调节支架高度的液压缸称为立柱。

4、千斤顶：

用于升降前梁，推溜移架、复位、防倒、侧推、护邦等工作的液压缸称为千斤顶；

5、双伸缩双立柱的特点：

下活柱先伸先缩，上活柱后伸后缩；

6、浮动活塞式千斤顶

优点：

移架力大于推溜力

缺点：

存在动作滞后现象，千斤顶动作前管路压力会短暂

突降，引起压力波动。

7、控制阀：

1、控制阀是由液控单向阀和安全阀组成。

2、控制阀的工作位置：

一般安设在每根立柱和前梁短柱的下腔进油路上。

3、控制阀的作用：

使支架正常工作，有效地控制顶板压力和围岩移动，保持立柱和前梁短柱合理的工作阻力和稳定的恒阻工作特性。

4、液控单向阀

a作用：

用来闭锁液压缸中的液体，使之承载。

b工作原理是：

当阀口前的液压力与作用于阀芯的弹簧力相平衡时阀即开启。

8、操纵阀：

1、作用：

在支架液压控制系统中用来使液压缸换向实现各个动作的手动换向阀。

2、ZC型片式操纵阀的特点：

回液阀关闭后进液阀才开启；进液阀关闭后回液阀才打开，避免了操作时短暂窜液现象。

六、几种不同的支架：

一、端头支架：

1.端头支架是综采工作面与上、下顺槽连接处的设备。

该顶板显露面积大，矿山压力大，机械设备多，又是人员的安全出口和工作面运送材料的通道。

位于该处的液压支架不仅要维护好顶板，还要保证有足够的空间安装输送机机头和机尾，放置转载机机尾；不仅要使支架本身能沿弯曲的顺槽前移，还要考虑推移输送机机头、机尾和转载机的移动和推进。

端头支架应当能够可靠地保证人员和设备的安全，保证上下出口的通畅和良好的通风断面；能够有效的保证工作面支架、输送机、转载机、采煤机之间的相互位置关系和运动关系，进一步改善和提高综采工作面设备的效能。

所以端头支架是综采工作面不可缺少的设备。

2.端头支架间的主要结构特点

（1）端头支架与工作面支架一起形成封闭支护，可靠地保证人员和设备的安全，保证上下出口的通畅和足够的通风断面。

（2）前探梁伸入巷道内较长，能够承受部分超前压力，提高巷道顶板的维护质量。

（3）前柱与中柱间有较大空间，为采煤机自开切口提供了良好前提条件。

（4）前、中、后柱可分别操纵，改变支撑面的形状，提高对顶板变化的适应能力以满足对回收巷道支架的要求。

（5）可以大大提高巷道支架的回收率，降低生产成本，提高经济效益。

（6）能够保证工作面输送机对转载机的卸载高度和距离。

（7）能够适用左右工作面，换向方便。

（8）装有转载机机尾锚固装置。

（9）能够完成对输送机机头和装载机的移动以及端头支架本身的移动。

3.单体液压支柱：

单体液压支柱具有体积小、支护可靠、使用和维护方便等优点。

它既可与金属铰接顶梁配套用于普通机械化采煤工作面支护顶板和综合机械化采煤工作面支护端头，也可作单独点柱或其它临时性支护。

根据供液方式的不同，单体液压支柱可分为内注式和外注式。

前者结构复杂，质量大，支撑升柱速度慢，故使用不如后者普遍。

4.滑移顶梁支架：

滑移顶梁支架是一种介于单体液压支柱和液压支架之间的一种液压支护设备。

最初用它来代替单体液压支柱和铰接顶梁，以减轻工人的劳动强度，提高架设效率，减少支柱丢失。

后来为了简化操作，避免大量乳化液流失，将滑移支架的操作由注液枪控制改为操纵阀集中控制。

工作面生产能力预算方法

按工作面长度150m，平均采高2.8m，采煤机截深0.6m，煤容重r为1.36t/m3计算，则：

工作面每刀割煤量Q割为：

Q割式中：

—工作面长度，取150m；

—平均采高，取2.8m；

—采煤机截深，取0.6m；

—煤容量，取1.36t/m2；

—回采率，取95%。

即得：

Q割=150×2.8×0.6×1.36×95%=325.5t工作面日产量

工作面作业方式按综采面通常采用“四、六制”：

即每日3个生产班，一个检修班。

生产班每班6个小时，割煤进刀2.5次；日进刀n=7.5次。

每个检修班6个小时，则工作面日产量为：

Q日=Q割=325.5×7.5=2441t

工作面月产量

按每月25个工作日计，则：

Q月=25Q日=25×2441=61025t

工作面年产量

按每年300个工作日计，则

Q年=300Q日=300×2441=7323005t=73.23万t

支护强度和工作阻力

支护强度是指支架对单位面积顶板提供的工作阻力，按下式计算：

qPKsLPLn

L13