第九章液壓支護(hù)設(shè)備教案

1、第九章 液壓支護(hù)設(shè)備章題目液壓支護(hù)設(shè)備授課時(shí)數(shù)10模 塊概述方法啟發(fā)式、實(shí)踐、舉例單 元概述手段多媒體+板書教 學(xué)目 的1、理解和掌握單體液壓支柱的結(jié)構(gòu)、組成及工作原理；2、理解和掌握液壓支架的結(jié)構(gòu)、組成及工作原理；3、理解和掌握液壓支架主要部件、結(jié)構(gòu)及工作原理；4、理解和掌握單體液壓支柱與滑移頂梁支架；5、了解液壓支架的類型及在支護(hù)工作面上的工作方式；6、理解和掌握液壓支架的安裝、使用及維護(hù)；教學(xué)基本內(nèi)容1、 單體液壓支柱的結(jié)構(gòu)、組成及工作原理；2、 液壓支架的結(jié)構(gòu)、組成及工作原理；3、 液壓支架的類型及在支護(hù)工作面上的工作方式；4、 單體液壓支柱與滑移頂梁支架；5、 液壓支架的安裝、使用及

2、維護(hù)；重點(diǎn)液壓支架的結(jié)構(gòu)，主要部件、工作原理及工作方式；難點(diǎn)液壓支架的結(jié)構(gòu)及工作原理；內(nèi)容拓展畢業(yè)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)實(shí)際參考教材1、劉勝利. 礦山機(jī)械，煤炭工業(yè)出版社。2、謝錫純. 礦井機(jī)械與設(shè)備：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社。 作業(yè)p 175-1，2， 5，6，7，9，12，13，15，16，19，21；第一節(jié) 概述在采煤工作面的煤炭生產(chǎn)過程中，為了防止頂板冒落，維持一定的工作空間，保證工作人員的安全和各項(xiàng)作業(yè)的正常進(jìn)行，必須對(duì)頂板進(jìn)行支護(hù)。煤礦的頂板支護(hù)設(shè)備的發(fā)展過程，大體經(jīng)歷了木支柱摩擦式金屬支柱單體液壓支柱液壓支架等幾個(gè)階段。單體液壓支柱是國(guó)外上世紀(jì)年代出現(xiàn)的，當(dāng)時(shí)由于用它代替?zhèn)鹘y(tǒng)的木支柱與摩擦式金屬支

3、柱，使煤礦的生產(chǎn)效率大大提高。直到上世紀(jì)年代末期，隨著液壓支架的逐步使用單體液壓支柱使用數(shù)量才日益減少。本章主要是以液壓支架為主,單體液壓支柱只作簡(jiǎn)單介紹。一、液壓支架的組成及工作原理(一)液壓支架的組成液壓支架由頂梁、前梁、掩護(hù)梁2、立柱、底座、推移裝置、閥件、管路系統(tǒng)，連接部件及各種附屬裝置等組成。頂梁和底座通過數(shù)根立柱支撐在頂、底板之間，構(gòu)成一個(gè)可移動(dòng)的剛性架體，支撐頂板并形成一定的工作空間。圖91液壓支架的組成1-頂梁；2掩護(hù)梁；3-立柱；4-推移千斤頂；5-底座；6-連桿；7-前梁(二)液壓支架的工作原理液壓支架的工作原理圖，如圖9-2所示。液壓支架在工作過程中，不僅要能夠可靠地支撐

4、頂板，而且能隨著回采工作面的推進(jìn)，沿工作面走向向前移動(dòng)。這就要求液壓支架必須具有升、降、推、移四個(gè)基本動(dòng)作。這些動(dòng)作是利用泵站供給的高壓液體，通過工作性質(zhì)不同的幾個(gè)液壓缸來完成的。圖9-2 液壓支架的工作原理1-輸送機(jī)；2-推移千頂；3-立柱；4-安全閥；5-液控單向閥；6-操縱閥1支架的升降 支架的升降是以高壓液體為動(dòng)力，依靠立柱的伸縮來實(shí)現(xiàn)的。初撐；承載；卸載；2液壓支架的推移（三）液壓支架的支護(hù)方式1.即時(shí)支護(hù)：落煤一移架一推溜，適用于各種頂板條件，目前應(yīng)用最為廣泛。2.滯后支護(hù)：落煤一推溜一移架，適用于穩(wěn)定、完整的頂板條件。3.復(fù)合支護(hù)：落煤-伸出探梁-推溜-移架，適用于各種頂板條件，

5、但支架操作次數(shù)增加。二、液壓支架的分類液壓支架按其對(duì)頂板的支護(hù)方式和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的不同，可分為支撐式掩護(hù)式支撐掩護(hù)式圖9-3 液壓支架的類型(a、b)支撐式 (c)掩護(hù)式 (d)支撐掩護(hù)式三、液壓支架的基本參數(shù)初撐力、工作阻力、支護(hù)強(qiáng)度、推溜力和移架力、支架高度四、液壓支架型號(hào)的命名根據(jù)中華人民共和國(guó)煤炭工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)mt154.5-87“液壓支架產(chǎn)品型號(hào)編制和管理方法”規(guī)定：液壓支架的型號(hào)主要由產(chǎn)品類型代號(hào)、第一特征代號(hào)和、主要參數(shù)代號(hào)組成。如果這樣表示仍難以區(qū)分時(shí)，再增加“第二特征代號(hào)”以及“設(shè)計(jì)修改序號(hào)”。液壓支架型號(hào)的組成和排列如下：第二節(jié) 液壓支架的主要部件及結(jié)構(gòu)主要部件：立柱、控制閥、操縱閥

6、一、立柱作用：立柱是支架實(shí)現(xiàn)支撐和承載的主要部件。種類：按伸縮數(shù)分為單伸縮和雙伸縮；按供液方式有內(nèi)供液和外供液兩種；組成：缸體；活塞；活塞桿；工作情況：見課本二、控制閥作用：使支架正常工作，有效地控制頂板壓力和圍巖移動(dòng)的關(guān)鍵液壓元件；組成：液控單向閥；安全閥；（一）液控單向閥作用：利用該閥的閉鎖原理控制立柱下腔液體的工作狀態(tài)；種類：分為平面密封、錐面密封和球面密封三種型式；要求：密封性好；工作壽命長(zhǎng)；動(dòng)作要靈敏；圖94平面密封型液控單向閥1-堵頭；2-閥體；3-卸載頂桿；4-彈簧；5-閥座；6-閥墊；7-導(dǎo)向套；8-閥芯；9-閥芯彈簧；10-閥套；11-安全閥（二）安全閥作用：防立柱或支架過載

7、，保證支架安全地工作；是支架具有恒阻特性和可縮性的關(guān)鍵元件；安全閥的工作原理同液壓傳動(dòng)一樣，參看本教材的液壓傳動(dòng)部分。三、操縱閥作用：操縱閥是控制各液壓缸進(jìn)出油路使支柱完成各種動(dòng)作的開關(guān)。因此要求密封性好，工作可靠，操作方便。操縱閥的機(jī)能、通路和位數(shù)必須滿足支架的動(dòng)作要求。操縱閥的機(jī)能，一般在停止位置時(shí)，各個(gè)通路應(yīng)全部回液，在工作位置時(shí)，除工作通路進(jìn)液外，其余全部回液，相當(dāng)于“”型機(jī)能。因此，操縱閥上有一個(gè)高壓進(jìn)液口和一個(gè)低壓回液口。分類：操縱閥按控制方法不同，可分為手控、液控、電控和電液控；按動(dòng)作原理不同，有往復(fù)式和回轉(zhuǎn)式兩種；工作情況：（見課本）結(jié)構(gòu)：圖9-5 往復(fù)式球形操縱閥1-凸輪；2

8、-頂桿；3-閥套；4-閥體；5-低壓閥球；6-閥座；7-中間頂桿；8-接頭螺帽；9-閥座；10-高壓閥球；11-彈簧；12-調(diào)節(jié)螺帽；13-高壓斷路閥；14-低壓斷路閥；15-錐閥；16-螺母；17-頂桿圖9-6 czf1型回轉(zhuǎn)式操縱閥1-手把；2-轉(zhuǎn)蓋；3-推力軸承；4-示位牌；5-閥蓋；6-閥座；7-閥芯；8-閥體；9-密封環(huán)；10-轉(zhuǎn)子四、頂梁及掩護(hù)梁作用：頂梁直接與頂板相接觸，并承受頂板載荷，也為立拄、掩護(hù)梁、擋矸裝置等提供必要的連接點(diǎn)。它將直接承受冒落矸石的載荷和頂板通過頂梁傳遞的水平載荷引起的彎矩。種類：掩護(hù)式；支撐掩護(hù)式；（一）支撐式支架的頂梁分類：整體頂梁；分段式頂梁；1、整體

9、頂梁：整體頂梁能順利地通過頂板局部冒落、凹坑、但對(duì)頂板臺(tái)階適應(yīng)能力差。圖97 整體頂梁2、分段頂梁:種類：鉸接式；半鉸接式；組合式；適用性：由于分段頂梁鉸接處的縱向間隙和銷軸可以容許各段之間有稍許扭轉(zhuǎn)，因而整體頂梁容易滿足剛度要求，對(duì)局部頂板的凹凸有較強(qiáng)的適應(yīng)性，但整體剛性較差，一般用于較平整的頂板。圖98分段鉸接頂梁（二）掩護(hù)梁結(jié)構(gòu)：掩護(hù)梁由型鋼作骨架，采用鋼板焊接而成的箱形結(jié)構(gòu)，從側(cè)面看，掩護(hù)梁的形狀有折線型和直線型兩種；區(qū)別：折線型掩護(hù)梁的支架相對(duì)于直線型掩護(hù)梁的支架斷面大，通常插腿型掩護(hù)式支架的掩護(hù)梁多采用此種型式，以增大通風(fēng)面積。但折線型掩護(hù)梁的工藝性差，當(dāng)支架歪斜時(shí)，架間密封性較差

10、。而直線型掩護(hù)梁制造工藝簡(jiǎn)單，除插腿掩護(hù)式支架以外的其它掩護(hù)式支架和支撐掩護(hù)式支架多采用直線型掩護(hù)梁。圖99掩護(hù)梁的不同形狀(a)折線型 (b)直線型1-頂梁；2-掩護(hù)梁；3-支柱；4-前連桿；5-后連桿；6-底座；7-限位千斤頂五、底座作用：直接和底板相接觸,傳遞頂板壓力到底板的支架部件；種類：剛性整底式、剛性分底式、分底式；要求：應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度，對(duì)底板起伏不平的適應(yīng)性強(qiáng)，保證支架有較好的穩(wěn)定性和排矸能力。圖910底座形式(a)剛性整底式；(b)剛性分底式六、導(dǎo)向裝置常用的導(dǎo)向裝置是導(dǎo)向梁，其作用是為支架前移進(jìn)行導(dǎo)向。它布置在相鄰兩支架的底座之間，一端與工作面輸送機(jī)鉸接并隨輸送機(jī)一起

11、前移。七、推移裝置支架形式不同則移架和推溜方式各不一樣，但都是通過液壓千斤頂來實(shí)現(xiàn)的。千斤頂?shù)膬啥朔謩e與支架的底座和輸送機(jī)連接，由操縱閥控制，以支架與輸送機(jī)互為支點(diǎn)的推移方式，完成移架和推溜動(dòng)作。常用的推移裝置分為無框架式和框架式；圖9-11 推移裝置1-輸送機(jī)；2-支架；3-推移千斤頂；4-交替單向閥；5-中間框架；6-浮動(dòng)活塞八、防滑防倒裝置液壓支架在傾斜工作面使用過程，由于支架自重在工作面傾斜方向上的分力使支架下滑；而且當(dāng)工作面傾角較大，頂?shù)装宀黄秸麜r(shí)，還會(huì)導(dǎo)致支架受更大的側(cè)向力而傾倒。防滑防倒裝置都是利用設(shè)在相鄰支架上的防滑、防倒千斤頂在調(diào)架時(shí)產(chǎn)生一定的推力，以防止支架下滑、傾倒，并進(jìn)

12、行架間調(diào)整。導(dǎo)向梁的一端與輸送機(jī)連接，另一端用單體液壓支柱固定，并撐住頂板，移架時(shí)前架支架就能沿著排頭導(dǎo)向梁前移而防止下滑。九、護(hù)幫裝置護(hù)幫裝置的作用是支護(hù)工作面的煤壁，而防止片幫傷人和引起冒頂。主要用于厚煤層或煤質(zhì)松軟的中厚煤層的支架。護(hù)幫裝置的主要元件有護(hù)幫板和護(hù)幫千斤頂。第三節(jié) 液壓支架的典型結(jié)構(gòu)以zy2000/14/31型液壓支架為例，先介紹基本組成和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)；再分析整架液壓系統(tǒng)組成的形式，在黑板上畫出方框圖。然后分析立柱控制回路、平衡千斤頂控制回路、推移千斤頂控制回路、側(cè)護(hù)板千斤頂控制回路、擋煤板千斤頂控制回路的工作原理（即液體的循環(huán)過程）和各元件的作用?；窘M成：底座，掩護(hù)梁，立柱

13、，頂梁，推移千斤頂，側(cè)護(hù)板，護(hù)幫裝置，操縱裝置；結(jié)構(gòu)特點(diǎn)液壓系統(tǒng)圖9-12 掩護(hù)液壓支架液壓系統(tǒng)圖r1-平衡千斤頂；r2-立柱；r3-推移千斤頂；r4-護(hù)幫千斤頂；r5-掩護(hù)梁側(cè)護(hù)千斤頂；r6-頂梁側(cè)護(hù)千斤頂?shù)谒墓?jié) 液壓支架的控制一、液壓支架的控制方式按操縱閥與所控支架的相對(duì)位置可分為：本架控制和鄰架控制兩種。按控制原理分：有全流量控制和先導(dǎo)式控制兩種。按機(jī)械化程度分：有手動(dòng)控制和電液自動(dòng)控制兩種方式。二、液壓支架的電液自動(dòng)控制1、系統(tǒng)的組成圖9-13 液壓支架電液自動(dòng)控制系統(tǒng)構(gòu)成示意圖 1-電源；2-控制器供電電纜；3-中央控制器；4-支架控制器；5-分線盒； 6-壓力傳感器；7-電磁操縱閥

14、；8-過架電纜；9-位移傳感器；10-輸電線2、系統(tǒng)工作原理圖9-14 電液自動(dòng)控制系統(tǒng)工作原理方框圖第五節(jié) 單體液壓支柱與滑移頂梁支架一、單體液壓支柱其工作特性是恒阻、初撐力力較大，支護(hù)效率高，回柱安全、使用壽命較長(zhǎng)；適用于傾角小于25度，底板比壓大于20mpa。按供液方式不同分為內(nèi)注式和外注式兩種。1.內(nèi)注式單體液壓支柱工作過程分為升柱與初撐、承載、卸載降柱?；窘Y(jié)構(gòu)（圖915）圖915 內(nèi)注式單體液壓支柱2.外注式單體液壓支柱工作過程分為升柱與初撐、承載、卸載降柱。 基本結(jié)構(gòu)：（圖916） 圖916外注式單體液壓支柱結(jié)構(gòu)圖二、滑移頂梁支架滑移頂梁支架是一種介于液壓支架和單體液壓支柱之間的

15、又一種液壓支護(hù)設(shè)備。它適用于煤層傾角小于25°緩傾斜中厚煤層一次采全高或厚煤層放頂煤的回采工作面。(一)滑移頂梁支架的基本結(jié)構(gòu)滑移頂梁支架的架體結(jié)構(gòu)如圖9-17所示。它主要由前頂梁1、后頂梁6、前梁立柱3、后梁立柱4、后掩護(hù)柱5、彈簧鋼板7、水平推移千斤頂8和防護(hù)板2等組成。圖917滑移頂梁支架1-前頂梁；2-防護(hù)板；3-前梁立柱；4-后梁立柱；5-后掩護(hù)柱；6-后頂梁；7-彈簧鋼板；8-水平推移千斤頂(二)移架過程滑移頂梁支架的整個(gè)移架過程可分為以下6個(gè)動(dòng)作，如圖918所示。后柱支撐，提前柱，如圖9-23(a)所示； 后柱支撐，移前梁，如圖9-23(b)所示后柱支撐，支撐前柱，如圖

16、9-23(c)所示； 前柱支撐，提后柱，如圖9-23(d)所示前柱支撐，移后梁，如圖9-23(e)所示； 前柱支撐，支撐后柱，如圖9-23(f)所示圖9-18 滑移頂梁支架的移架過程(三)對(duì)滑移頂梁支架使用的基本要求第六節(jié) 液壓支架的安裝、使用與維護(hù)一、理論指導(dǎo)（一）使用液壓支架的基本要求；（二）液壓支架的調(diào)整及預(yù)防（架間距調(diào)整、上竄下滑調(diào)整）；（三）液壓支架在困難條件下的使用（破碎頂板、軟底、過斷層、過老巷）；（四）液壓支架事故處理措施的編制（倒架、壓架、下陷處理）；（五）液壓支架的搬運(yùn)；（六）工作面液壓支架的安裝與調(diào)試；（七）液壓支架安裝質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)；（八）液壓支架常見故障處理及維護(hù)；二、現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)（一）液壓支架液壓管路的安裝（二）液壓支架的裝車（三）液壓支架的驗(yàn)收三、學(xué)生練習(xí)（一）操作練習(xí)的內(nèi)容1、液壓支架液壓管路的安裝2、液壓支架的裝車3、液壓支架的驗(yàn)收（二）學(xué)生實(shí)踐訓(xùn)練1、立柱的更換操作對(duì)照設(shè)備介紹更換立柱的方法、步驟和安全注意事項(xiàng)2、安全閥的更換3、液控單向閥的更換4、液控雙向鎖的更換5、操作閥的更換四、考核與總結(jié)1、學(xué)生小組報(bào)告實(shí)訓(xùn)工作的完成情況和存在的問題2、采用答辯的形式，了解學(xué)生對(duì)理論知識(shí)和操作技能的掌握情況3、肯定學(xué)生在教學(xué)中取得的進(jìn)步，指出學(xué)生鞏固學(xué)習(xí)的方法和要求。第十章 掘進(jìn)機(jī)械章題目掘進(jìn)機(jī)械授課時(shí)數(shù)6模 塊概述方法啟發(fā)式、實(shí)踐、舉例單 元概