液壓支護設(shè)備(教師課件)-

第七章液壓支架概述

1-第七章液壓支架概述

1-概述液壓支架的作用：用于支撐工作面頂板，阻擋頂板冒落的巖石竄入作業(yè)空間，以保證工作面內(nèi)機器和人員安全生產(chǎn)。支護設(shè)備的發(fā)展：木支柱→金屬摩擦支柱和鉸接頂梁→液壓支護設(shè)備（單體液壓支柱、滑移頂梁支架、液壓支架）2-概述液壓支架的作用：2-一、液壓支架的組成及工作原理（一）液壓支架的組成1、組成2、各部分功用重點理解液壓支架的升，降，推，移四個動作是怎樣實現(xiàn)的。3-3-4-4-（二）液壓支架的工作原理一、支架的升降和推移。將操縱閥8置于上閥位，由乳化液泵站10來的工作液體經(jīng)操縱閥8和液控單向閥6進入立柱2下腔，立柱上腔回液，支架升起。當操縱閥置于下閥位時，工作液體進入立柱上腔，同時打開液控單向閥，立柱下腔回液，支架下降。支架的移動和推移輸送機是靠操縱閥7控制推移千斤頂4實現(xiàn)的。推移千斤頂?shù)膬啥朔謩e與支架的底座3和輸送機9相連接。移架時，先使支架卸載，立柱下腔回液，再將操縱閥7置于下閥位（移架位置），工作液體進入推移千斤頂活塞桿，后腔回液，此時，支架以輸送機為支點前移。此后，再把支架撐緊在頂?shù)装逯g。將操縱閥7置于上閥位（推溜位置），工作液體進入推移千斤頂活塞腔，前腔回液，此時以支架為支點就將輸送機推向煤壁。5-（二）液壓支架的工作原理一、支架的升降和推移。5-6-6-二、支架的承載過程。承載過程可分為三個階段：1、初撐階段在升架過程中，從頂梁接觸頂板，至立柱下腔液體壓力逐漸升高到泵站壓力為止為初撐階段。初撐力式中D——支架立柱的缸徑，m；n——支架立柱的數(shù)量；Pb——泵站工作壓力，MPa；初撐力的大小取決于泵站工作壓力、立柱缸徑和立柱數(shù)量。較大的初撐力能防止直接頂過早因下沉而離層，減緩頂板下沉速度，增加穩(wěn)定性，提高支撐系統(tǒng)剛度，所以應(yīng)提高初撐力，一般采用提高Pb的辦法，防止缸徑過大。7-二、支架的承載過程。7-2、增阻階段初撐結(jié)束后，操縱閥回中位，液控單向閥關(guān)閉，立柱下腔液體被封閉。隨著板的下沉，立柱下腔的液體壓力逐漸升高，支架的支撐力增大，呈現(xiàn)承載增阻狀態(tài)，這就是支架的增阻階段。3、恒阻階段當立柱下腔內(nèi)壓力P隨頂板的壓力的增大而升到安全閥5的調(diào)定壓力時，安全閥開啟溢流，立柱下縮，支架降低，頂板壓力減小，立柱下腔壓力隨之降低，降低到安全閥調(diào)定值時，安全閥又關(guān)閉。隨著頂板繼續(xù)下沉，安全閥重復(fù)著這一過程，支撐力維持在某一恒定數(shù)值上，即呈恒阻特性，這就是恒阻階段。此時，支架對頂板的支撐力稱為工作阻力，它是由支架安全閥調(diào)定壓力決定。8-2、增阻階段8-工作阻力為：

Pa——安全閥調(diào)定壓力，MPa。工作阻力標志著支架的最大承載能力。支架的恒阻特性不但對支架自身有安全保護作用，還防止因支撐力過大而壓碎頂板。上述承載過程可由支架的工作特性曲線P—t曲線：4、卸載降柱9-工作阻力為：9-10-10-二、液壓支架的種類大多數(shù)按液壓支架與圍巖的相互作用關(guān)系進行分類，可分為：支撐式、掩護式和支撐掩護式。11-二、液壓支架的種類11-1、支撐式液壓支架a—垛式支架；b—節(jié)式支架12-1、支撐式液壓支架a—垛式支架；b—節(jié)式支架12-支撐式支架的結(jié)構(gòu)特點：頂梁較長，其長度多在4m左右；立柱多，一般4-6根，且垂直支撐；支架后部設(shè)有復(fù)位裝置。以平衡水平推力和防止軒石竄入支架的工作空間內(nèi)。支撐式支架的支護性能：支撐力大，且作用點在支架中后部，故切頂性能好；對頂板重復(fù)支撐的次數(shù)多，容易把本來完整的頂板壓碎；抗水平載荷的能力差穩(wěn)定性差；護軒能力差，軒石易竄入工作空間，支架的工作空間和通風(fēng)斷面大。

支撐式支架使用與直接頂穩(wěn)定、老頂有明顯或強烈周期來壓，且水平力小的條件。

13-支撐式支架的結(jié)構(gòu)特點：頂梁較長，其長度多在4m左右；立柱多，掩護式支架

14-掩護式支架14-

結(jié)構(gòu)特點：有一個較寬的掩護梁以擋住采空區(qū)的矸石進入作業(yè)空間,其掩護的梁的上端與頂梁鉸接,下端通過前后連桿與底座連接。底座、前后連桿和掩護梁形成四連桿機構(gòu)，以保持穩(wěn)定的梁端距和承受水平推力。立柱的支撐力間接作用于頂梁或直接作用于頂梁上。掩護式支架的立柱較少，除少數(shù)掩護式支架1根立柱外，一般都是一排2根立柱。這種支架的立柱都為傾斜布置，以增加支架的調(diào)高范圍，支架的兩側(cè)有活動側(cè)護板，可以把架間密封。通常頂梁較短，一般為3.0mm左右。

15-結(jié)構(gòu)特點：有一個較寬的掩護梁以擋住采空區(qū)的矸石進入作掩護式支架的支護性能：支撐力較小，切頂性能差，但由于頂梁短，支撐力集中在靠近煤壁的頂板上，所以支護強度較大、且均勻，掩護性好，能承受較大的水平推力，對頂板反復(fù)支撐的次數(shù)少，能帶壓移架但由于頂梁短，立柱傾斜布置，故作業(yè)空間和通風(fēng)斷面小。

掩護式支架適用于頂板不穩(wěn)定或中等穩(wěn)定，老頂周期壓力不明顯、瓦斯含量少的破碎頂板條件。

16-掩護式支架的支護性能：支撐力較小，切頂性能差，但由于頂梁短，3、支撐掩護式支架

17-3、支撐掩護式支架17-支撐掩護式支架是在吸收了支撐式兩種支架優(yōu)點的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種支架因此，它兼有支撐式和掩護式支架的結(jié)構(gòu)特點和性能，可適應(yīng)各種頂?shù)装鍡l件。支撐掩護式支架的基本結(jié)構(gòu)。頂梁1由前梁與主梁構(gòu)成，四根立柱支撐在頂梁和立柱之間，掩護梁的上端與頂梁鉸接，下端用連桿與底座相連。支架的優(yōu)點：支撐力大，切頂性能強，防護性能好，通風(fēng)斷面大，穩(wěn)定性好，應(yīng)用范圍廣。

缺點：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高。

18-支撐掩護式支架是在吸收了支撐式兩種支架優(yōu)點的基礎(chǔ)上發(fā)展起支撐掩護式支架的立柱均為兩排，立柱可前傾或后傾。也可倒八字形布置和交叉布置。通常，兩排立柱都直接支撐在頂梁上，個別情況下，也有后排立柱支撐在頂梁上。

19-支撐掩護式支架的立柱均為兩排，立柱可前傾或后傾。也可液壓支架的選用

一、架型的選擇正確選擇支架的架型，對于提高綜采工作面的產(chǎn)量和效率，充分發(fā)揮綜采設(shè)計的效能，實現(xiàn)高產(chǎn)高效，是一個很重要的因素。在具體選擇架型時，首先要考慮煤耗層的頂板條件表（就是根據(jù)國內(nèi)外液壓支架的使用經(jīng)驗，提出了各種頂板條件下適用的架型。它是選擇支架架型的主要依據(jù)）。20-液壓支架的選用一、架型的選擇20-選擇架型時，還要考慮下列因素：1．煤層厚度煤層厚度不但直接影響到支架的高度和工作阻力，而且還影響到支架的穩(wěn)定性。當煤層厚度大于2.5～2.8m（軟煤取下限，硬煤取上限）時，應(yīng)選用抗水平推力強且?guī)ёo幫裝置的掩護式或支撐掩護式支架。當煤層厚度變化較大時，應(yīng)選用調(diào)高范圍大的支架。

21-選擇架型時，還要考慮下列因素：21-2．煤層傾角煤層傾角主要影響支架的穩(wěn)定性，傾角大時易發(fā)生傾倒、下滑等現(xiàn)象。當煤層傾角大于10°～15°時，應(yīng)設(shè)防滑和調(diào)架裝置，當傾角超過18°時，應(yīng)同時具有防滑防倒裝置。3．底板性質(zhì)底板隨支架的全部載荷，對支架的底座影響較大，底板的軟硬和平整性，基本上決定了支架底座的結(jié)構(gòu)和支承面積。選型時，要驗算底座對底板的接觸比壓，其值要小于底板的允許比壓（對于砂巖底板，允許比壓為1.96～2.16Mpa，軟底板為0.98Mpa左右）。

22-2．煤層傾角22-4．瓦斯涌出量對于瓦斯涌出量大的工作面，支架的通風(fēng)斷面應(yīng)滿足通風(fēng)的要求，選型時要進行驗算。5．地質(zhì)構(gòu)造地質(zhì)構(gòu)造十分復(fù)雜，煤層厚度變化又較大，頂板允許暴露面積和時間分別在5～8㎡和20min以下時，暫不宜采用液壓支架。6．設(shè)備成本在滿足要求的前提下，應(yīng)選用價格便宜的支架。此外，對于特定的開采要求，應(yīng)選用特種支架。

23-4．瓦斯涌出量23-24-24-25-25-三、液壓支架的基本參數(shù)1、初撐力Pc2、工作阻力P3、支護強度q式中A—支護面積，其計算值為（支架長度+梁端距）×（支架寬度+架間距）26-三、液壓支架的基本參數(shù)1、初撐力Pc2、工作阻力P式中4、支架高度H（1）最小高度Hmin式中mmin——煤層最小開采厚度；s——液壓支架后排立柱處的下沉量；g——浮煤、浮矸厚度；e——移架時液壓支架的最小回縮量。（2）最大高度Hmax（3）調(diào)高比5、平均接觸比壓27-4、支架高度H式中mmin——煤層最小開采厚§2—2液壓支架的結(jié)構(gòu)

液壓支架一般由架體、工作機構(gòu)、液控系統(tǒng)及輔助裝置四部分組成。28-§2—2液壓支架的結(jié)構(gòu)

液壓支架一般由架體、工作機構(gòu)一、架體架體主要包括：頂梁、底座、掩護梁和連桿等金屬構(gòu)件。（一）頂梁頂梁是液壓支架的主要承載部件之一，支架通過頂梁實現(xiàn)支撐和管理頂板。1、種類一般可分為兩大類：整體式頂梁和分段組合式頂梁。（圖1-20）2、結(jié)構(gòu)29-一、架體29-30-30-（二）掩護梁掩護梁是掩護式支架和支撐掩護式支架才安設(shè)。其主要功能是隔離采空區(qū)、阻止其冒落矸石進入工作面；同時還承受采空區(qū)冒落矸石的載荷和老頂來壓時的沖擊載荷。當頂板不平整或支架傾斜時，掩護梁還將受扭轉(zhuǎn)載荷。1、種類從側(cè)面形狀看（1）直線形整體性好，強度大。目前這種形式應(yīng)用最為廣泛。（2）折線形架下安全空間大，但當支架歪斜時架間密封性差，加工工藝差。目前應(yīng)用較少。2、結(jié)構(gòu)31-（二）掩護梁31-32-32-（三）連桿連桿是掩護式和支撐掩護式支架上的部件。它與掩護梁、底座組成四連桿機構(gòu)，既可承受支架的水平力，又可使頂梁與掩護梁的鉸接點在支架調(diào)高范圍內(nèi)做近似直線運動，使支架的梁端距基本保持不變，從而提高了支架控制頂板的可靠性。1、連桿對頂梁軌跡的影響圖2-222、結(jié)構(gòu)33-（三）連桿33-34-34-（四）底座底座是液壓支架的又一主要承載部件，支架通過底座將頂板的壓力傳至底板。支架還通過底座與推移機構(gòu)相連，以實現(xiàn)自身的前移和推移運輸機。1、剛性整體式2、剛性分底式35-（四）底座35-36-36-二、工作機構(gòu)工作機構(gòu)包括立柱和千斤頂。1、立柱（1）單伸縮雙作用立柱（2）單伸縮帶機械加長桿立柱（3）雙伸縮立柱2、千斤頂37-二、工作機構(gòu)37-三、液控系統(tǒng)液控系統(tǒng)包括操縱閥、控制閥（由液控單向閥和安全閥組成）和輔助閥。38-三、液控系統(tǒng)38-四、輔助裝置支架的輔助裝置是指不直接承受頂板載荷，但又是實現(xiàn)支架各種動作或功能所不可缺少的機構(gòu)或組件。39-四、輔助裝置39-（一）推移裝置支架的推移裝置是實現(xiàn)支架自身前移和輸送機前移的裝置。一般由推移千斤頂、推桿或框架等導(dǎo)向傳力桿件以及連接頭等部件組成。1、無框架式推移裝置圖2-242、框架式推移裝置（1）長框架式圖2-25（a）（2）短框架式圖2-25（b）40-（一）推移裝置40-41-41-42-42-（二）側(cè)護裝置側(cè)護裝置安裝在掩護式和支撐掩護式支架的頂梁和掩護梁的側(cè)面。1、作用（1）擋矸（2）導(dǎo)向（3）防倒、調(diào)架2、結(jié)構(gòu)圖2-2843-（二）側(cè)護裝置43-44-44-（三）導(dǎo)向裝置（四）防倒防滑裝置圖2-26（五）護幫裝置圖2-2945-（三）導(dǎo)向裝置45-46-46-47-47-§2—3單體液壓支柱與滑移頂梁支架

一、單體液壓支柱單體液壓支柱具有體積小、支護可靠、使用和維護方便等優(yōu)點。它既可與金屬鉸接頂梁配套用于普通機械化采煤工作面支護頂板和綜合機械化采煤工作面支護端頭，也可作單獨點柱或其它臨時性支護。根據(jù)供液方式的不同，單體液壓支柱可分為內(nèi)注式和外注式。前者結(jié)構(gòu)復(fù)雜，質(zhì)量大，支撐升柱速度慢，故使用不如后者普遍。48-§2—3單體液壓支柱與滑移頂梁支架

一、單體液壓支柱48-（一）DZ型外注式單體液壓支柱的結(jié)構(gòu)圖2-37，它實際上是一個單作用液壓缸。49-（一）DZ型外注式單體液壓支柱的結(jié)構(gòu)49-50-50-1、活柱及缸體2、復(fù)位彈簧與缸口蓋復(fù)位彈簧的作用：缸口蓋的作用：（1）作為一個蓋子與缸體一起形成活塞桿工作腔；（2）靠其內(nèi)腔中的導(dǎo)向環(huán)，防塵圈構(gòu)成活柱的伸、縮導(dǎo)向裝置和防塵裝置；（3）在其外表面做有一個環(huán)狀手持圈構(gòu)成支柱的手把。3、三用閥圖2-38，它包括單向閥、安全閥和卸載閥三個閥。51-1、活柱及缸體51-52-52-（二）工作原理1、初撐增阻階段2、承載增阻階段3、承載恒阻階段4、卸載降柱階段(三）注液槍（四）鉸接頂梁53-（二）工作原理53-54-54-二、滑移頂梁支架滑移頂梁支架是一種介于單體液壓支柱和液壓支架之間的一種液壓支護設(shè)備。最初用它來代替單體液壓支柱和鉸接頂梁，以減輕工人的勞動強度，提高架設(shè)效率，減少支柱丟失。后來為了簡化操作，避免大量乳化液流失，將滑移支架的操作由注液槍控制改為操縱閥集中控制。55-二、滑移頂梁支架55-（一）滑移頂梁支架的類型及結(jié)構(gòu)特點1、單列滑移頂梁支架其頂梁由前、后兩根梁或由前、中、后三根梁組成。前后梁及中后梁之間均由彈簧鋼板連接。前后梁的伸縮由裝在梁體內(nèi)的移架千斤頂來實現(xiàn)。根據(jù)需要，頂梁下面的液壓支柱為1～3根，其控制方式，可用注液槍和卸載手把，也可用組合操縱閥集中控制。2、并列滑移頂梁支架由兩列平行頂梁和立柱組成。兩個并列的頂梁之間有移架機構(gòu)，可實現(xiàn)兩個梁交替前移。根據(jù)需要，每組頂梁下面的立柱為2～3根。主要用組合操縱閥控制。也可用注液槍和卸載手把操縱。56-（一）滑移頂梁支架的類型及結(jié)構(gòu)特點56-（二）滑移頂梁支架的結(jié)構(gòu)與主要液壓元件1、架體結(jié)構(gòu)圖2-40，它主要由前頂梁、后頂梁、前梁立柱、后梁立柱、后掩護支柱、彈簧鋼板、水平推移千斤頂和防護板等組成。2、主要液壓元件立柱、水平推移千斤頂、三用閥、缸口閥（注意：其中的卸載閥與三用閥中的卸載閥的差異）、雙向閥57-（二）滑移頂梁支架的結(jié)構(gòu)與主要液壓元件57-58-58-（三）移架原理圖2-431、后柱支撐，提前柱2、后柱支撐，移前梁3、后柱支撐，支撐前柱4、前柱支撐，提后柱5、前柱支撐，移后梁6、前柱支撐，支撐后柱59-（三）移架原理59-60-60-§2—4乳化液泵站

乳化液泵站是采煤工作面支護設(shè)備及推移裝置的動力源。主要由乳化液泵組（一般由2臺乳化液泵組成、一臺工作，一臺備用）、乳化液箱、以及必要的控制、保護、監(jiān)視等元件及連接管路。61-§2—4乳化液泵站

乳化液泵站是采煤工作面支護設(shè)一、泵站主要參數(shù)1、泵站壓力泵站壓力必須滿足立柱初撐力和千斤頂最大推力要求。若一種泵站壓力不能同時兼顧兩方面的要求時，應(yīng)修改缸徑或采用兩種供液壓力。所需的泵站壓力Pb′：Pb′≥K1?Pm式中Pm—根據(jù)立柱初撐力或千斤頂推力算得的工作壓力；K1—考慮從泵站到支架管路中壓力損失系數(shù)，一般1.1～1.2，支架管路長，且彎曲處多，應(yīng)取最大值。62-一、泵站主要參數(shù)62-2、泵站流量液壓支架液壓支架的移置速度應(yīng)大于采煤機的工作牽引速度。一般按一架支架全部立柱和千斤頂同時動作來估算所需泵站的流量。Qbˊ≥K2（ΣQi）