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1、液壓支架10機械 陳燦煌地下開采的煤產(chǎn)量主要是利用由液壓支架配套的綜采設(shè)備產(chǎn)出的。綜采設(shè)備的研制和廣泛的運用，對煤炭工業(yè)革新技木裝備不僅有著重大的作用，而且對采煤工藝各個環(huán)節(jié)技術(shù)水平的發(fā)展和提高，是強有力的促進因素。加速現(xiàn)代化進程，必須加速煤炭工業(yè)企業(yè)的建設(shè)、改造和革新技術(shù)裝備的進程，增加地下開采和露天開采的煤產(chǎn)量。地下開采方法是最復(fù)雜和閑難的方法，但是，這種方法在工業(yè)發(fā)達國家和以煤作為次能源的地區(qū)，仍然普遍應(yīng)用。而且，開采優(yōu)質(zhì)煤，包括煉焦煤，都是采用地下開采方法。綜合機械化采煤是煤炭工業(yè)的一次技術(shù)革命，從根本上改變了煤炭工業(yè)的面貌，綜合機械化采煤是20世紀人類科技發(fā)展的重要成果。 綜合機械化

2、采煤技術(shù)在我國的研究試驗、使用、發(fā)展，徹底改變了我國煤炭工業(yè)的面貌，降低了工人的勞動強度，提高了產(chǎn)量、勞動生產(chǎn)率和企業(yè)效益，滿足了國民經(jīng)濟建設(shè)對煤炭的需求，合理的集中生產(chǎn)簡化了生產(chǎn)系統(tǒng)，提高了生產(chǎn)安全性。我國綜采技術(shù)發(fā)展的30多年，使我國的煤炭生產(chǎn)技術(shù)水平跨進了世界先進行列，綜放技術(shù)躍居世界領(lǐng)先地位。工作面支護問題始終是困擾煤礦生產(chǎn)安全、產(chǎn)量和效率的重要問題。以液壓支架為主要設(shè)備的綜合機械化采煤(以下簡稱綜采)的誕生和發(fā)展是煤礦生產(chǎn)發(fā)展史上的一次重大革命。不僅從根本上改善了勞動和安全條件，也為工作面產(chǎn)量和效率的迅速提高奠定了基礎(chǔ)。但是綜采設(shè)備初期投資高，特別是液壓支架占綜采設(shè)備總投資約60%，

3、因此液壓支架的合理選用特顯重要。 液壓支架概述 用于長壁開采綜采工作面； 以液壓為動力實現(xiàn)升降、前移等動作； 作用：支撐和維護頂板，提供安全作業(yè)的支護； 兩大功能：支護、前移； 重要性：重量和初期投資費用占整套綜采設(shè)備的6070長壁采煤工作面的構(gòu)成三、采煤工作面斷面圖 液壓支架的組成l由四大部分組成： a、承載結(jié)構(gòu)件 b、執(zhí)行元件 c、控制元件 d、 輔助裝置一、承載結(jié)構(gòu)件l 頂梁：直接與頂板接觸，傳遞支撐力并起護頂作用。l 底座：直接與地板接觸，傳遞支撐力并用于支托立柱和其他部件。l 掩護梁：連接頂梁與底座（或連桿），承受支架水平力和垮落頂板巖石壓力，防止采空區(qū)冒落矸石進入支架的構(gòu)件。是掩護

4、式和支撐掩護式的特征構(gòu)件。l 前、后連桿：掩護式和支撐掩護式的特征構(gòu)件，與掩護梁、底座鉸接形成四連桿機構(gòu)，即可承受頂板水平力，使立柱無需復(fù)位裝置，又可在支架升降時頂梁前端沿雙紐線移動，使梁端距變化較小，提高支架控制頂板的可靠性。二、執(zhí)行元件 l立柱：缸徑系列：140、160、180、200、230、250、280、320、360、380、400、420.l千斤頂：前梁千斤頂、推移千斤頂、側(cè)推千斤頂、平衡千斤頂、護幫千斤頂、伸縮千斤頂、防倒防滑千斤頂、抬底千斤頂、調(diào)架千斤頂。 缸徑系列：63、80、100、125、140、160、180、200等。千千斤斤頂頂安安裝裝位位置置掩護式、支撐掩護式掩

5、護式支撐掩護式三、控制元件l 兩大類：壓力控制閥和方向控制閥l 壓力控制閥：安全閥l 方向控制閥：液控單向閥、操縱閥、電液控制閥、先導(dǎo)控制閥l 1、安全閥：限制液體壓力的液壓元件。 超過調(diào)定壓力開啟 低于恢復(fù)壓力關(guān)閉 2、 液控單向閥：閉鎖并控制釋放立柱或千斤頂工作腔液 體，使其獲得額定工作阻力的液壓元件。 3、操縱閥：液壓系統(tǒng)中使液壓缸換向，實現(xiàn)各種動作。四、輔助裝置l 推移裝置：用于推移支架和刮板輸送機的裝置。l 側(cè)護裝置：布置在頂梁、掩護梁或連桿側(cè)面，起擋矸和防倒調(diào)架等作用的裝置。l 梁端支護裝置：割煤后梁端距擴大，用于及時支護頂板的裝置，如伸縮梁、前梁等。l 擋矸裝置：防止矸石從采空區(qū)

6、涌入工作面的裝置。l 復(fù)位裝置：保證支撐式支架立柱在垂直頂板的位置，使支架結(jié)構(gòu)穩(wěn)定且具有抵抗水平分力的裝置；l 護幫裝置：在支架前方頂住煤壁，防止煤壁片幫或在片幫時起到遮蔽作用的裝置。l 防倒訪滑裝置：防止支架傾倒和支架移動時下滑裝置的總稱。 液壓支架的工作原理液壓支架工作原理液壓支架工作原理1 1頂梁；頂梁；2立柱；立柱；3推移千斤頂；推移千斤頂；4安全閥；安全閥；5單向筏；單向筏； 6、7操縱閥操縱閥實現(xiàn)的動作l液壓支架在工作過程中，不僅要可靠的支撐頂板，維護一定的安全工作空間，而且要隨工作面的推進，進行移架和推移輸送機。因此，支架要實現(xiàn)升、降、推、移升、降、推、移四個基本動作，這些動作是

7、利用泵站供給的高壓液體，通過工作面性質(zhì)不同的幾個液壓缸來完成的 支架升降l當操作閥處于升柱位置時，從乳化液泵站來得高壓液體通過操縱閥液控單向閥5進入立柱2的下腔，立柱上腔回液，支架升起，并撐緊頂板。當操縱閥處于降柱位置時，工作液體進入立柱的上腔，同時打開液控單向閥，立柱下腔回液，支架下降。 支架推移l支架的前移和推移輸送機是通過操縱閥和 推移千斤頂3來進行的。移架時，先使支架卸載下降，再把操縱閥置于移架位置，從乳化液泵站來的高壓液體進入推移千斤頂?shù)那扒患椿钊麠U腔，后腔即活塞腔回液。這時，支架以輸送機為支點前移。移架結(jié)束后，再把支架升起，使支架撐緊頂板。若將操縱閥置于推溜位置，高壓液體進入推移千

8、斤頂后腔即活塞腔，前腔即活塞桿腔回液，這時輸送機以支架為支點被推向煤壁。 液壓支架的工作原理l兩個基本動作：升降、推移。l利用乳化液泵站提供的高壓乳化液體，通過立柱、推移千斤頂來完成各種動作。l一、升降：指液壓支架升起支撐頂板到下降脫離頂板整個工作過程。分為四個工作階段，分別是： 初撐階段 增阻階段 恒阻階段 降架階段 1、初撐階段：立柱上升，達到初撐力。 立柱初撐力:Pzc=D2/4Pb103 支架初撐力: PjcPzcn 式中 Pzc立柱初撐力，KN； D立柱缸體內(nèi)徑，mm； Pb泵站工作壓力，MPa； n每架支架的立柱數(shù)量； Pjc支架初撐力，KN； 支護效率。 支護效率主要取決于立柱的

9、傾斜程度，當立柱直立時，支護效率為1。 支架的初撐力取決于泵站工作壓力、立柱數(shù)目、立柱缸徑以及立柱布置的傾斜程度。2、增阻階段 支架達到初撐力后，隨著頂板的緩慢下沉，封閉在立柱下腔的工作液體緩慢升高，立柱的推力即支架對頂板的支撐力也隨之增大，直到立柱下腔壓力達到安全閥動作壓力為止，這一過程稱為支架的增阻階段； 立柱下腔的液體受壓而使其體積減小，以及立柱缸體的彈性膨脹，支架要下降一段距離，下降的距離稱為支架的彈性可縮值，下降的性質(zhì)稱為支架的彈性可縮性。3、恒阻階段 安全閥動作后，立柱下腔少量液體經(jīng)安全閥溢出，壓力隨之減小，當?shù)陀诎踩y的調(diào)定壓力時，安全閥重新關(guān)閉，停止溢流，支架恢復(fù)正常工作狀態(tài)。

10、l 恒阻階段，支架對頂板產(chǎn)生的最大支撐力稱為支架的工作阻力 立柱的工作阻力 ：P zz D2/4Pa103 支架的工作阻力：PjzPzzn 式中 P zz 立柱的工作阻力，KN. Pa安全閥調(diào)定壓力，MPa. D立柱缸徑，mm. Pjz支架工作阻力，MPa. 支架的工作阻力取決于安全閥的調(diào)定壓力、立柱數(shù)目、立柱缸徑及立柱布置的傾斜程度。所以，安全閥調(diào)定壓力的準確性、動作可靠性，對支架的性能有著決定性的影響。l 液壓支架承載中達到工作阻力后能加以保持的性質(zhì)叫做支架的恒阻性；l 液壓支架因安全閥動作使立柱下腔液體少量溢出而下降的性質(zhì)稱為支架的可縮性。l 當工作面某些支架達到工作阻力而下降時，相鄰的

11、未達到工作阻力的支架便成為頂板壓力作用的突出對象，即將壓力分擔到相鄰的支架上，這種支架相互分擔頂板壓力的性質(zhì)叫做支架的讓壓性。l 讓壓性可使支架受力均勻。l 4、降架階段 降架是指支架頂梁脫離頂板而不再承受頂板壓力。需移架時先降架。100200mm左右；破碎頂板帶壓移架。5、液壓支架的特性曲線 由上可知，支架工作時，其支撐力與時間的關(guān)系，可用支架工作特性曲線表示，如圖 所示，曲線上的t1、t2、t3分別表示支架的初撐、增阻、和恒阻階段的時間。0t二、推移l 移支架、推刮板輸送機，靠推移千斤頂?shù)耐评瓿?。l 一個推移千斤頂，兩端分別和支架的底座和刮板輸送機相聯(lián)接。l 動作順序：降架移架升架推移刮

12、板輸送機。l 推移步距：600mm、800mm、900mm。由相配套的采煤機截深決定。l 動作實現(xiàn)的兩種方式：手動、電液控制自動。 液壓支架的支護方式l 即時支護：采煤機過后，液壓支架按照降架移架升架推溜的次序動作，及時支護新裸露的頂板，應(yīng)用廣泛；l 滯后支護：采煤機割煤后，液壓支架按照推溜降架移架升架的次序動作，用于穩(wěn)定、完整的頂板條件。 液壓支架的分類l一、按照支架與圍巖的相互作用關(guān)系分： 1、 支撐式：立柱支撐在頂梁上，沒有掩護梁。分為垛式和節(jié)式兩類； 2、 掩護式：以單排立柱為主要支撐部件并帶有掩護梁的液壓支架。調(diào)高范圍大，掩護性和穩(wěn)定性較好。 3、支撐掩護式：具有頂梁和掩護梁，有兩排

13、（少數(shù)有三排）立柱的液壓支架。具有支撐力大，切頂性好，工作空間寬敞的優(yōu)點，用于直接頂中等穩(wěn)定以上、周期來壓明顯或強烈、瓦斯涌出量較大的煤層。掩護式液壓支架支撐掩護式液壓支架二、按支架的移動方式分：l 1、整體自移式液壓支架：一般均為整體結(jié)構(gòu)，移架和推溜公用一個推移千斤頂，能以刮板機為支點實現(xiàn)拉架，以支架為支點實現(xiàn)推溜。l 2、邁步移動式液壓支架：有一定連接關(guān)系的主、副架組成，移架與推溜是各自獨立實現(xiàn)的。移架時主、副架互為支點，交替邁步自移；推溜時以支架為支點，推移千斤頂只與支架相連，另一端自由。三、按支架在工作面的位置分：l 1、基本支架：布置在工作面內(nèi)，支護工作面頂板。l 2、排頭支架：又叫

14、過渡支架，用于工作面兩端刮板輸送機傳動部分頂板的支護。兩端各為25架。l 3、端頭支架：用于支護端頭處巷道頂板的支架。l 4、超前支護支架：用于運輸巷和回風巷支護的支架。四、按支架的特種功能分：l 1、放頂煤支架：用于放頂煤采煤工藝的專用液壓支架。l 2、鋪網(wǎng)支架：具有沿頂（底）板鋪設(shè)墊網(wǎng)功能的液壓支架。l 3、充填支架：提供充填作業(yè)空間，用于充填法采煤工作面的液壓支架。l五、按支架的控制方式分：l 1、手動控制：有本架控制、單向鄰架控制、雙向鄰架控制等。支架推進速度慢，不能保證支架的額定初撐力，工人勞動強度高。l 2、自動控制：分程序控制、先導(dǎo)式程序控制、遙控等。支架推進速度提高35倍，保證

15、支架的初撐力。明顯改善支架對頂板的支護效果，易于實現(xiàn)帶壓移架，降低工人勞動強度，改善勞動條件，實現(xiàn)完全自動化綜采工作面。 Y后立柱支在掩護梁上 S雙運輸機或水砂充填 D單運輸機 F風力充填l 4、主參數(shù)代號依次表示液壓支架的工作阻力、最小高度和最大高度，均用阿拉伯數(shù)字表示，參數(shù)之間用“/”符號隔開，工作阻力單位KN,高度單位dm，一般舍去小數(shù)。l 5、“補充特征代號”是“第二特征代號”的補充 L機械聯(lián)網(wǎng) C插腿式或插板式l 6、“修改序號”用帶括號的大寫英文字母依次表示，如第一次改型用（A）表示，第二次改型用（B）表示。l 7、所有漢語拼音字母一律采用大寫字母，其中不得用“I”和“O”兩個字母

16、，以免與“1”和“0”相混淆l 8、型號中字體大小相仿，不得采用角標。l 9、型號中不得用地區(qū)或單位名稱作為“特征代號”。 液壓支架結(jié)構(gòu)l分為承載結(jié)構(gòu)件、輔助裝置、液壓元件 承載結(jié)構(gòu)件 主要有頂梁、掩護梁、底座和前后連桿一、 頂梁 是支架的直接承載部件，對防止頂板冒落具有重要意義。要求有較高的剛度和強度外，還要對頂板有較高的覆蓋率，要盡可能適應(yīng)頂板起伏不平的變化，具有較好的穩(wěn)定性。結(jié)構(gòu)型式主要有以下幾種：l1、支撐式支架頂梁 剛性頂梁 鉸接式頂梁 剛性主梁與鉸接前梁的組合頂梁 剛性主梁與前伸梁的組合頂梁l 2、掩護式支架頂梁 長頂梁與短頂梁l 3、支撐掩護式支架頂梁頂梁二、掩護梁 是掩護式和支

17、撐掩護式支架的重要承載部件，作用是防止采空區(qū)冒落矸石涌入工作面，并承受冒落矸石的壓力。也是鋼板焊接結(jié)構(gòu)件，上端與頂梁鉸接，下端前、后連桿鉸接，前、后連桿和底座連接，形成四連桿機構(gòu)。梁內(nèi)焊有固定側(cè)護千斤頂和彈簧的套筒，梁上兩側(cè)掛有側(cè)護板，有的梁上焊有平衡千斤頂?shù)倪B接耳座。 有折線型掩護梁和直線型掩護梁兩種型式。掩護梁三、底座 是將支架承受的頂板壓力傳遞到底板并穩(wěn)固支架的承載部件；滿足一定的剛度和強度要求外，還要求對底板起伏不平的適應(yīng)性要強，對底板的接觸比壓要小，有足夠的空間為立柱、推移裝置和其他輔助裝置提供必要的安裝條件；要便于人員操作和行走；能起一定的擋矸作用及一定的排矸能力；目前有以下三種結(jié)

18、構(gòu)型式：l 1、整體式底座 又稱剛性底座，穩(wěn)定性好、強度高，不易變形，與底板的接觸面積大，比壓小。一般用于掩護式和支撐掩護式支架。缺點是接底性較差。l 2、對分式底座 分為前后或者左右對分式結(jié)構(gòu)，接底性好，有較大的變形能力，又稱半剛性底座。缺點是穩(wěn)定性較差。l 3、底靴式底座 整個底座分為四個底靴，每個底靴上支撐一個立柱，立柱之間用彈簧鋼板連接。這種底座結(jié)構(gòu)輕巧，動作靈活，對地板不平適應(yīng)性強，但是剛度差，穩(wěn)定性差接地面積小，對底板比壓大，易壓入底板，所以只適用于底板堅硬且起伏較大的工作面，多用于節(jié)式支架。 l 底座 輔助裝置l 根據(jù)其結(jié)構(gòu)不同、使用條件的不同、需要設(shè)置必要的輔助裝置。常用的輔助

19、裝置有推移裝置、護幫裝置、復(fù)位裝置、側(cè)護裝置、調(diào)架裝置、防倒防滑裝置和擋矸裝置等。一、推移裝置 推移裝置是液壓支架必備的輔助裝置，擔負著推溜和移架任務(wù)。由推移千斤頂及其附屬裝置組成。l 1、直接推移裝置 有正裝和倒裝兩種方式。l 2、間接推移裝置 有長框架間接推移裝置和連接桿間接推移裝置二、護幫裝置 護幫裝置安裝在頂梁前端下部，一般由護幫千斤頂和護幫板組成，起到防止片幫或在片幫時起緩沖作用。采煤機割到支架前端時需將護幫板收回。 大采高支架適用二級護幫裝置。三、復(fù)位裝置 是垛式支架特有的部件，作用是保證支架移架后使立柱恢復(fù)正確的支撐位置。目前主要有復(fù)位橡膠和復(fù)位千斤頂兩種裝置。四、側(cè)護裝置 用于

20、掩護式和支撐掩護式支架，作用是防止架間漏矸和調(diào)架。由位于支架頂梁和掩護梁兩側(cè)的側(cè)護板、側(cè)推千斤頂、伸出彈簧等組成。五、調(diào)架裝置 在大傾角工作面，支架移架時下滑是不可避免的，調(diào)架裝置安裝在底座的側(cè)面，由調(diào)架梁和調(diào)架千斤頂組成，可以左右側(cè)面互換安裝。六、防倒防滑裝置 液壓支架在傾斜工作面工作時，自重在傾斜方向的分力，會使支架沿傾斜下方下滑或傾倒。煤層傾角越大，下滑或傾倒的現(xiàn)象越嚴重。因此，必須采取相應(yīng)的防倒防滑裝置。一般在排頭、排尾幾架支架上布置，連接相鄰支架頂梁的千斤頂叫做防倒千斤頂，連接底座的千斤頂叫做防滑千斤頂。 液壓元件 執(zhí)行元件 包括立柱和各種千斤頂，負責完成液壓支架的各種動作。其性能的

21、好壞直接影響到液壓支架的工作性能和壽命，所以是液壓支架的關(guān)鍵部件。一、立柱 根據(jù)結(jié)構(gòu)不同大概分為 單伸縮立柱（帶機械加長桿和不帶機械加長桿） 雙伸縮立柱二、千斤頂 按結(jié)構(gòu)分：柱塞式、活塞式（固定活塞式和浮動活塞式） 按進液方式分：內(nèi)進液式千斤頂、外進液式千斤頂 按其在支架上的用途不同分：推移千斤頂、前梁千斤頂、護幫千斤頂、側(cè)推千斤頂、平衡千斤頂、防倒千斤頂、防滑千斤頂、調(diào)架千斤頂?shù)?。l 1、柱塞式千斤頂：主要由缸體、柱塞、導(dǎo)向套、連接件和密封件組成。 缸體一般為焊接件。l 2、固定活塞式千斤頂：由缸體、活塞桿、活塞頭、導(dǎo)向套、連接件和密封件組成。 活塞桿表面鍍?nèi)榘足t和硬鉻，以防止磨損和銹蝕。l

22、 3、浮動活塞式千斤頂：組成同固定活塞式，不同點在于活塞頭可以在活塞桿上滑動。主要用于推移千斤頂。千千斤斤頂頂安安裝裝位位置置 控制元件 控制元件擔負著液壓支架各個動作的操作、控制任務(wù)，包括操縱閥、液控單向閥、安全閥等。是液壓支架的關(guān)鍵部件。l 一、操縱閥：控制支架各立柱、千斤頂進出油液，完成支架預(yù)定動作的操作元件。要求其密封性能好、操縱力小、工作可靠、操作方便。 按閥芯動作原理的不同分為往復(fù)式和回轉(zhuǎn)式。 按控制方式不同分為手控、液控和電液控等。l 二、安全閥：是使立柱、千斤頂保持恒阻工作特性的關(guān)鍵元件。由于長期處于高壓狀態(tài)，因此要求動作靈敏、密封可靠、工作穩(wěn)定、使用壽命長。l 三、液控單向閥：用來閉鎖立柱、千斤頂工作腔的液體，使之保持一定的壓力。四、其他液壓元件 截至閥： 平面截至閥、球面截至閥。 回液斷路閥：實際是一個單向閥。 交替單向閥 雙伸縮立柱底閥：實際上是機械控制的單向閥。 過濾器 高壓膠管：多用快速接頭型式的。