第十六章液壓支架的工作原理和分類(lèi)

第十六章液壓支架綜合機(jī)械化采煤工作面

液壓支架概述●液壓支架以高壓乳化液為動(dòng)力，用于綜采工作面，及時(shí)支護(hù)頂板，提供安全的工作空間，并可自行前移和推移工作面輸送機(jī)。●液壓支架用于綜采工作面，及時(shí)支護(hù)頂板，提供安全的工作空間，并可自行前移和推移工作面輸送機(jī)。一、液壓支架的用途支架的結(jié)構(gòu)主要包括：頂梁、立柱、底座、掩護(hù)梁、操縱控制裝置、推移裝置和其它輔助裝置。二、液壓支架的組成結(jié)構(gòu)錄像◆液壓支架的四個(gè)基本動(dòng)作：升架、降架、移架、推溜★三、液壓支架的工作原理及時(shí)支護(hù)：降—移—升—推（先移架后推溜）滯后支護(hù)：推—降—移—升（先推溜后移架）運(yùn)動(dòng)仿真●液壓支架的工作原理圖頂梁立柱底座推移千斤頂立柱安全閥液控單向閥操縱閥2操縱閥1輸送機(jī)升降推移高壓液體低壓液體（一）支架的升降1、初撐急增阻階段2、承載緩增阻階段3、承載恒阻階段4、卸載降柱（二）支架的推移（一）支架的升降頂梁立柱底座推移千斤頂立柱安全閥液控單向閥操縱閥2輸送機(jī)操縱閥1升降推移高壓液體低壓液體1、初撐急增阻階段（一）支架的升降★初撐力:——由泵站壓力決定的支架對(duì)頂板的最初支撐能力。(以液控單向閥的關(guān)閉為界限）1、初撐急增阻階段：——從頂梁接觸頂板達(dá)到初撐力的階段。——大小取決于泵站工作壓力、立柱缸徑和立柱數(shù)?！舫鯎瘟ψ饔茫ㄌ岣叱鯎瘟Φ囊饬x）：①較大的初撐力能較快達(dá)到工作阻力。②較大的初撐力能防止頂板過(guò)早地因下沉而離層，減緩頂板的下沉速度，增加其穩(wěn)定性?！舫鯎瘟Ψ祷仡}目由液控單向閥封閉立柱下腔，操縱閥打回中位。2、承載緩增阻階段：頂梁立柱底座立柱安全閥液控單向閥操縱閥2輸送機(jī)操縱閥1升降推移高壓液體低壓液體推移千斤頂返回題目●工作阻力:由支架安全閥決定的支架對(duì)頂板的最大支撐能力。3、承載恒阻階段：頂梁立柱底座立柱安全閥液控單向閥操縱閥2輸送機(jī)操縱閥1升降推移高壓液體低壓液體推移千斤頂返回題目4、卸載降柱（移架前）頂梁立柱底座立柱安全閥液控單向閥操縱閥2輸送機(jī)操縱閥1升降推移高壓液體低壓液體推移千斤頂●支架的升降工作特性分析：◆支架的支撐能力和支撐高度主要取決于立柱的性能及結(jié)構(gòu)◆增阻性主要取決于液控單向閥和立柱的密封性能◆恒阻性主要由安全閥來(lái)實(shí)現(xiàn)和保證一柱三閥立柱操縱閥液控單向閥安全閥控制閥●支架的性能分析返回題目1、移架——支架以輸送機(jī)為支點(diǎn)前移（先卸載降柱）頂梁立柱底座推移千斤頂立柱安全閥液控單向閥操縱閥1輸送機(jī)升降操縱閥2推移高壓液體低壓液體（二）支架的推移2、推溜——輸送機(jī)以支架為支點(diǎn)推向煤壁（先升柱）頂梁立柱底座推移千斤頂立柱安全閥液控單向閥操縱閥1輸送機(jī)升降操縱閥2推

移高壓液體低壓液體（二）支架的推移●液壓支架按其對(duì)頂扳的支護(hù)方式和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)不同，分為支撐式、掩護(hù)式和支撐掩護(hù)式三種基本架型。四、液壓支架的分類(lèi)（一）支撐式支架由頂梁、立柱、底座、推移裝置和擋矸裝置等組成。◆特點(diǎn)及適用條件⑴無(wú)掩護(hù)梁，設(shè)復(fù)位裝置和擋矸裝置。⑵頂梁較長(zhǎng)，立柱數(shù)較多，且垂直布置。1、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：●適用于緩傾斜、頂板穩(wěn)定的薄或中厚煤層。2、支護(hù)性能:①支撐力大．切頂性能好。②重復(fù)支撐次數(shù)多，抗水平載荷的能力差，穩(wěn)定性差?！?、適用條件：③工作空間和通風(fēng)斷面大?！?/p>

（二）掩護(hù)式支架由頂梁、掩護(hù)梁、立柱、底座、前后連桿、推移裝置等組成?！锾攸c(diǎn)及適用條件①有掩護(hù)梁，有四連桿機(jī)構(gòu)。②頂梁較短，立柱數(shù)較少，且傾斜布置。③兩側(cè)有側(cè)護(hù)板，實(shí)現(xiàn)架間密封。1、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：●適用于直接頂中等穩(wěn)定以下、頂板周期來(lái)壓不強(qiáng)烈的工作面。（即頂板破碎的工作面）2、支護(hù)性能:①支撐力較?。许斝阅懿?。③支護(hù)強(qiáng)度較大，掩護(hù)性好，能承受較大的水平推力。3、適用條件：④工作空間和通風(fēng)斷面小。②對(duì)頂板反復(fù)支撐的次數(shù)少。（三）支撐掩護(hù)式支架1—護(hù)幫千斤頂2—前梁3—前梁千斤頂4—側(cè)推千斤頂5—頂梁6—掩護(hù)梁7—底座8—立柱9—推移裝置10—連桿11—護(hù)幫板12—側(cè)護(hù)板支撐掩護(hù)式支架的典型結(jié)構(gòu)★特點(diǎn)及適用條件◆有掩護(hù)梁，有四連桿機(jī)構(gòu)。1、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)上結(jié)合以上兩種的優(yōu)點(diǎn)◆頂梁較長(zhǎng)，立柱數(shù)較多，且傾斜布置，但傾斜度小，故支撐效率高。●適用于適用于直接頂中等穩(wěn)定、穩(wěn)定和堅(jiān)硬，周期來(lái)壓強(qiáng)烈的工作面。2、支護(hù)性能:①支撐力在頂梁后部，切頂性能好。3、適用條件：②工作阻力和支護(hù)強(qiáng)度高，工作空間和通風(fēng)斷面大。③

調(diào)高范圍較小，適應(yīng)煤層厚度的變化能力和移架速度不如掩護(hù)式液壓支架。液壓支架全部型號(hào)的命名分為三部分，第一部分為產(chǎn)品類(lèi)型代號(hào)及特征代號(hào)，用大寫(xiě)漢語(yǔ)拼音字母表示；第二部分為液壓支架主參數(shù)代號(hào)，用阿拉伯?dāng)?shù)字表示；第三部分為液壓支架補(bǔ)充特征代號(hào)及修改序號(hào)，用阿拉伯?dāng)?shù)字與漢語(yǔ)拼音字母表示。五、液壓支架產(chǎn)品型號(hào)的命名及意義□□□□□□

修改序號(hào)

補(bǔ)充特征代號(hào)

主參數(shù)代號(hào)液壓支架工作阻力，kN液壓支架最小高度，dm液壓支架最大高度，dm

第二特征代號(hào)

第一特征代號(hào)

產(chǎn)品類(lèi)型代號(hào)例ZY8400/24/50D型掩護(hù)式支架ZY86002450D

電液控制液壓支架最大高度，50dm液壓支架最小高度，24dm液壓支架工作阻力，8600kN掩護(hù)式液壓支架◆較大的初撐力能使支架較快達(dá)到工作阻力，減慢頂板的早期下沉速度，增加頂板的穩(wěn)定性。（一）初撐力六、液壓支架的參數(shù)

式中PC——支架的初撐力，kN；

D——立柱的缸徑，mm；

pb——泵站的工作壓力，MPa；

Z——支架的立柱數(shù)；（二）支護(hù)強(qiáng)度支護(hù)強(qiáng)度：支架有效工作作阻力與支護(hù)面積F之比。

L——支架頂粱長(zhǎng)度，m；

C——梁端距，m；

B——支架頂粱寬度，m；

K1——架間距，m。A——支架中心距，m。

（二）支護(hù)強(qiáng)度K1——作用于支架上的頂板巖石系數(shù)，一般取5～8。頂板條件好、周期來(lái)壓不明顯時(shí)取下限，否則取上限；

H——采高，m；

ρ——頂板巖石密度，一般取2.5×103kg／m3。放頂煤支架的支護(hù)強(qiáng)度一般為0.5MPa～0.7MPa。

（三）工作阻力

式中P——支架的工作阻力，kN；Pa——支架安全閥的動(dòng)作壓力，MPa；Mmax、Mmin——煤層最大、最小采高，m；

S1——偽頂冒落的最大厚度，一般取0.2m～0.3m；

S2——頂板周期來(lái)壓時(shí)的最大下沉量、移架時(shí)支架的下降量和頂梁上、底座下的浮矸、浮煤厚度之和，一般取0.25m～0.35m。支架最大結(jié)構(gòu)高度支架最小結(jié)構(gòu)高度（四）支架高度支架的伸縮比帶機(jī)械加長(zhǎng)桿的立柱或雙伸縮立柱，其Ks值一般為2.5左右。（五）中心距和寬度◆支架中心距一般等于工作面一節(jié)溜槽長(zhǎng)度。目前支架中心距大部分采用1.5m,可采用1.75m或2.05m?！糁Ъ軐挾仁侵疙斄旱淖钚『妥畲髮挾??！绻斄簬в谢顒?dòng)側(cè)護(hù)板，則最小寬度取1150～1180mm，最大寬度取1320～1350mm；如果頂梁不帶活動(dòng)側(cè)護(hù)板，則寬度一般取1150～1200mm?！Ъ艿鬃鶎挾纫话銥?.1m～1.2m，厚煤層支架可加大到1.3m左右。（六）梁端距和頂梁長(zhǎng)度◆

梁端距指移架后頂粱端部至煤壁的距離。◆梁端距是考慮由于工作面頂板起伏不平造成輸送機(jī)和采煤機(jī)的傾斜，以及采煤機(jī)割煤時(shí)垂直分力使搖臂和滾筒向支架傾斜，為避免割頂梁而留的安全距離。支架高度越大，梁端距也應(yīng)越大。◆頂梁長(zhǎng)度受支架型式、配套采煤機(jī)截深(滾筒寬度)、刮板輸送機(jī)尺小、配套關(guān)系及立柱缸徑、通道要求、底座長(zhǎng)度、支護(hù)方式等因素的制約?！魷p小頂梁長(zhǎng)度，有利于減小控頂面積．增大支護(hù)強(qiáng)度，減少頂板反復(fù)支撐次數(shù)。七、液壓支架的主要部件及結(jié)構(gòu)液壓支架由架體、工作機(jī)構(gòu)、液控系統(tǒng)和輔助裝置四部分構(gòu)成。（一）架體●頂梁——主要承載部件之一1、功能：實(shí)現(xiàn)支撐和管理頂板。2、結(jié)構(gòu)類(lèi)型:結(jié)構(gòu)展示1）整體剛性頂梁——接頂不理想，對(duì)頂板不平性適應(yīng)能力差。多用于頂板平整、穩(wěn)定、很少片幫的工作面?！ㄇ傲汉秃罅?。接頂性能力好，近煤壁支撐好。2）鉸接分體頂梁3）伸縮頂梁——套入可伸縮的梁?？蓪?shí)現(xiàn)超前支護(hù)，防止片幫。整體頂梁帶伸縮梁和兩級(jí)護(hù)幫板超前支護(hù)展示●底座1、功能：①傳遞頂板壓力.②組成四連桿機(jī)構(gòu).③與推移機(jī)構(gòu)相連，實(shí)現(xiàn)推移。2、結(jié)構(gòu)型式:1）整體剛性底座●中擋前部有高度50～100mm小箱形結(jié)構(gòu)，中擋后部上方為箱形結(jié)構(gòu)，推移千斤頂安裝在箱形體下。立柱柱窩前設(shè)計(jì)過(guò)橋，提高底座整體剛性和抗扭能力?！竦撞糠忾]，整體性好，強(qiáng)度高，穩(wěn)定性好，與底板的接觸面積大，對(duì)底板比壓小2）分體剛性底座(底分式剛性底座)——應(yīng)用較多●左右對(duì)稱(chēng)，上部固定連接，不封閉，排矸性能好，適用于各類(lèi)支架。但穩(wěn)定性差?！竦追质絼傂缘鬃袚醯装宸煮w，推移裝置處的浮煤、碎矸可隨支架移架從后端排到采空區(qū)，不需人工清理，但底座接底面積減少，對(duì)底板比壓增大?！窀弋a(chǎn)高效工作面液壓支架一般采用分體剛性底座(底分式剛性底座)。3）分底式底座

●前后兩半座箱在中部用銷(xiāo)鈾或彈簧鋼板連接為一整體。對(duì)不平底板適應(yīng)性好，排矸性能好，但穩(wěn)定性差。●掩護(hù)梁與前后連桿、底座組成四連桿機(jī)構(gòu)，承受支架的水平分力。隔離采空區(qū)，阻止冒落矸石，承受沖擊載荷。1、功能：1）整體直線型2）整體折線型

整體性好，強(qiáng)度大，應(yīng)用廣泛。

增大工作空間，但支架歪斜時(shí)架間密封性差。2、結(jié)構(gòu)型式:●連桿◆四連桿機(jī)構(gòu)的作用：1、功能：②使梁端距近似保持不變(雙紐線機(jī)構(gòu))?！c掩護(hù)梁、底座組成四連桿機(jī)構(gòu)①承受支架的水平分力。（側(cè)向力和扭轉(zhuǎn)力矩）②后連桿為整體鑄鋼件或焊接件，前連桿為左右分置的單桿鑄鋼件或焊接件（增大支架的有效利用空間）。2、結(jié)構(gòu)形式①前、后連桿都為單桿式；（二）工作機(jī)構(gòu)●立柱1、功能：——支架承載并實(shí)現(xiàn)升降動(dòng)作的主要液壓元件。2、結(jié)構(gòu)型式:1）單伸縮立柱●一級(jí)行程，調(diào)高范圍小?！袂蛎娼Y(jié)構(gòu)可適應(yīng)支撐高度的變化和頂板的不平整狀況。2）單伸縮帶機(jī)械加長(zhǎng)桿立柱●液壓行程＋機(jī)械行程，調(diào)高范圍大。3）雙伸縮立柱：●兩級(jí)液壓行程，調(diào)高范圍大?！粞a(bǔ)充：雙伸縮立柱工作原理a—升柱b—承載c—降柱三伸縮立柱（二）千斤頂1、功能：完成支架及其各部位動(dòng)作、承載的液壓元件?！袂Ы镯?、功能：完成支架及其各部位動(dòng)作、承載的液壓元件。2、按用途分類(lèi)：調(diào)架千斤頂、伸縮梁千斤頂、護(hù)幫千斤頂?shù)?。推移千斤頂、前梁千斤頂、平衡千斤頂、?cè)推千斤頂、防滑千斤頂、防倒千斤頂、液壓支架前梁千斤頂

液壓支架推移千斤頂

液壓支架護(hù)幫千斤頂

液壓支架推溜千斤頂

液壓支架平衡千斤頂

（三）液控系統(tǒng)包括操縱閥、控制閥和輔助閥。1、液控單向閥控制立柱與千斤頂工作腔的液流方向，并閉鎖工作腔內(nèi)的液體。2、安全閥使立柱保持恒定的工作阻力，并起過(guò)載保護(hù)作用。功能：功能：（三）操縱閥控制各種液壓缸的動(dòng)作。（四）輔助閥用于支架的管路上，使液流接通或斷開(kāi)。功能：功能：支架組裝（放頂煤）支架組裝（掩護(hù)式）組成：推移桿、推移千斤頂和連接頭等。（四）輔助裝置●推移裝置實(shí)現(xiàn)支架的自身前移和輸送機(jī)前推。1、功能：1)推桿式浮動(dòng)活塞式推移推移可實(shí)現(xiàn)移架力>推溜力普通式差動(dòng)式2、結(jié)構(gòu)型式：2)框架式移推框架支架底座●側(cè)護(hù)裝置——安裝在頂梁和掩護(hù)梁側(cè)面防止支架傾倒，調(diào)整支架間距。（防倒、調(diào)架）2、結(jié)構(gòu)型式：1、功能：消除支架間間隙，防止冒落矸石竄入工作面。（擋矸）移架時(shí)起導(dǎo)向作用。（導(dǎo)向）●直角式單側(cè)活動(dòng)側(cè)護(hù)板●直角式雙側(cè)可調(diào)活動(dòng)側(cè)護(hù)板●折頁(yè)式單側(cè)活動(dòng)側(cè)護(hù)板。支架展示一側(cè)固定式，一側(cè)活動(dòng)式。固定側(cè)護(hù)板是梁的邊筋板，可增加梁體強(qiáng)度，減輕支架重量。適用于傾角較小(<15°)的緩傾斜煤層或水平煤層，擋矸密封性和導(dǎo)向性好。

2．直角式雙側(cè)活動(dòng)側(cè)護(hù)板1.直角式單側(cè)活動(dòng)側(cè)護(hù)板◆根據(jù)工作面傾角方向，調(diào)整一側(cè)固定，另一側(cè)活動(dòng)，適應(yīng)性強(qiáng)，用于各種支架?！艄潭▊?cè)護(hù)板在上方，活動(dòng)的在下方。移架時(shí)上方的支架以下方的支架為支點(diǎn),采用本架操作;反之，則采用鄰架（下一架）操作。c下嵌式——下嵌入頂梁體內(nèi)，不承受頂板壓力，側(cè)護(hù)板容易伸縮。a上伏式——直接承受頂板或冒落矸石的壓力，受載大。b嵌入式——低于梁面，受載小。3、直角式活動(dòng)側(cè)護(hù)板類(lèi)型4、直角式活動(dòng)側(cè)護(hù)板的控制方式a彈簧式——靠彈簧力伸出與鄰架固定側(cè)護(hù)板接觸，不能自動(dòng)縮回，不具備調(diào)架功能，使用不多。b液壓式——通過(guò)側(cè)推千斤頂實(shí)現(xiàn)伸縮。c混合式——既有彈簧伸出機(jī)構(gòu)，又有側(cè)推千斤頂控制機(jī)構(gòu)，是目前應(yīng)用較多的一種?；顒?dòng)側(cè)護(hù)板在彈簧作用下推出與鄰架靠緊實(shí)現(xiàn)側(cè)護(hù)。側(cè)推千斤頂用于調(diào)架。（靠缸體推動(dòng)）●護(hù)幫裝置——采高>2.5m，應(yīng)設(shè)置。——設(shè)置在頂梁前端或伸縮梁的前部，使用時(shí)護(hù)幫板（挑梁）推出，支托在煤壁上。支架護(hù)幫動(dòng)作①護(hù)幫

正常情況下，護(hù)幫板貼緊煤壁，向煤壁施加一個(gè)支撐力，防止片幫；或伸進(jìn)煤壁20－40mm，支護(hù)已片幫的煤壁。1、功能：③當(dāng)移架步距不足時(shí)，也能支護(hù)煤壁。

②作臨時(shí)前梁

在支架能及時(shí)支護(hù)的情況下，采煤機(jī)過(guò)后挑起挑梁實(shí)現(xiàn)超前支護(hù)；在支架滯后支護(hù)的情況下，利用挑梁實(shí)現(xiàn)及時(shí)支護(hù)。2、結(jié)構(gòu)型式普通翻轉(zhuǎn)式下垂式●防