【采矿课件】第二章液压支护设备

第二章液压支护设备§2—1概述支护设备的作用：支护设备的发展：木支柱→金属摩擦支柱和铰接顶梁→液压支护设备（单体液压支柱、滑移顶梁支架、液压支架）一、液压支架的组成及工作原理（一）液压支架的组成1、组成2、各部分功用重点理解液压支架的“支”、“护”、“自移”等功能是怎样实现的。（二）液压支架的工作原理液压支架的四个基本动作：升、降、推、移。1、升架2、推移运输机（推溜）3、降架4、移架注意：在实际生产中，液压支架的四个基本动作的顺序，应根据回采工艺的具体工序来确定。（三）液压支架立柱的工作阶段及工作特性曲线1、液压支架立柱的工作阶段（1）初撑增阻阶段初撑力：立柱支架（2）承载增阻阶段工作阻力：立柱支架（3）承载恒阻阶段（4）降柱移架阶段2、液压支架工作特性曲线—支架支撑力与时间的关系（1）工作特性曲线（图2-3）横坐标表示时间，纵坐标表示支撑力（2）工作特性曲线的意义增阻性、恒阻性、可缩性二、液压支架的种类大多数按液压支架与围岩的相互作用关系进行分类，可分为：支撑式、掩护式和支撑掩护式。1、支撑式液压支架结构特点：适用条件：2、掩护式液压支架结构特点：适用条件：3、支撑掩护式液压支架结构特点：适用条件：三、液压支架的基本参数AFp1、初撑力Fc2、工作阻力Fz3、支护强度q式中A—支护面积，其计算值为（支架长度+梁端距）×（支架宽度+架间距）4、支架高度H（1）最小高度HminegsmHminmin)300~200(maxmaxmH式中Mmin——煤层最小开采厚度；s——液压支架后排立柱处的下沉量；g——浮煤、浮矸厚度；e——移架时液压支架的最小回缩量。（2）最大高度Hmax（3）调高比5、平均接触比压§2—2液压支架的结构液压支架一般由架体、工作机构、液控系统及辅助装置四部分组成。一、架体架体主要包括：顶梁、底座、掩护梁和连杆等金属构件。（一）顶梁顶梁是液压支架的主要承载部件之一，支架通过顶梁实现支撑和管理顶板。1、种类一般可分为两大类：整体式顶梁和分段组合式顶梁。（图1-20）2、结构（二）掩护梁掩护梁是掩护式支架和支撑掩护式支架才安设。其主要功能是隔离采空区、阻止其冒落矸石进入工作面；同时还承受采空区冒落矸石的载荷和老顶来压时的冲击载荷。当顶板不平整或支架倾斜时，掩护梁还将受扭转载荷。1、种类从侧面形状看（1）直线形整体性好，强度大。目前这种形式应用最为广泛。（2）折线形架下安全空间大，但当支架歪斜时架间密封性差，加工工艺差。目前应用较少。2、结构（三）连杆连杆是掩护式和支撑掩护式支架上的部件。它与掩护梁、底座组成四连杆机构，既可承受支架的水平力，又可使顶梁与掩护梁的铰接点在支架调高范围内做近似直线运动，使支架的梁端距基本保持不变，从而提高了支架控制顶板的可靠性。1、连杆对顶梁轨迹的影响图2-222、结构（四）底座底座是液压支架的又一主要承载部件，支架通过底座将顶板的压力传至底板。支架还通过底座与推移机构相连，以实现自身的前移和推移运输机。1、刚性整体式2、刚性分底式二、工作机构工作机构包括立柱和千斤顶。1、立柱（1）单伸缩双作用立柱（2）单伸缩带机械加长杆立柱（3）双伸缩立柱2、千斤顶三、液控系统液控系统包括操纵阀、控制阀（由液控单向阀和安全阀组成）和辅助阀。四、辅助装置支架的辅助装置是指不直接承受顶板载荷，但又是实现支架各种动作或功能所不可缺少的机构或组件。（一）推移装置支架的推移装置是实现支架自身前移和输送机前移的装置。一般由推移千斤顶、推杆或框架等导向传力杆件以及连接头等部件组成。1、无框架式推移装置图2-242、框架式推移装置（1）长框架式图2-25（a）（2）短框架式图2-25（b）（二）侧护装置侧护装置安装在掩护式和支撑掩护式支架的顶梁和掩护梁的侧面。1、作用（1）挡矸（2）导向（3）防倒、调架2、结构图2-28（三）导向装置（四）防倒防滑装置图2-26（五）护帮装置图2-29§2—3单体液压支柱与滑移顶梁支架一、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。（一）DZ型外注式单体液压支柱的结构图2-37，它实际上是一个单作用液压缸。1、活柱及缸体2、复位弹簧与缸口盖复位弹簧的作用：缸口盖的作用：（1）作为一个盖子与缸体一起形成活塞杆工作腔；（2）靠其内腔中的导向环，防尘圈构成活柱的伸、缩导向装置和防尘装置；（3）在其外表面做有一个环状手持圈构成支柱的手把。3、三用阀图2-38，它包括单向阀、安全阀和卸载阀三个阀。（二）工作原理1、初撑增阻阶段2、承载增阻阶段3、承载恒阻阶段4、卸载降柱阶段(三）注液枪（四）铰接顶梁二、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。（一）滑移顶梁支架的类型及结构特点1、单列滑移顶梁支架其顶梁由前、后两根梁或由前、中、后三根梁组成。前后梁及中后梁之间均由弹簧钢板连接。前后梁的伸缩由装在梁体内的移架千斤顶来实现。根据需要，顶梁下面的液压支柱为1～3根，其控制方式，可用注液枪和卸载手把，也可用组合操纵阀集中控制。2、并列滑移顶梁支架由两列平行顶梁和立柱组成。两个并列的顶梁之间有移架机构，可实现两个梁交替前移。根据需要，每组顶梁下面的立柱为2～3根。主要用组合操纵阀控制。也可用注液枪和卸载手把操纵。（二）滑移顶梁支架的结构与主要液压元件1、架体结构图2-40，它主要由前顶梁、后顶梁、前梁立柱、后梁立柱、后掩护支柱、弹簧钢板、水平推移千斤顶和防护板等组成。2、主要液压元件立柱、水平推移千斤顶、三用阀、缸口阀（注意：其中的卸载阀与三用阀中的卸载阀的差异）、双向阀（三）移架原理图2-431、后柱支撑，提前柱2、后柱支撑，移前梁3、后柱支撑，支撑前柱4、前柱支撑，提后柱5、前柱支撑，移后梁6、前柱支撑，支撑后柱§2—4乳化液泵站乳化液泵站是采煤工作面支护设备及推移装置的动力源。主要由乳化液泵组（一般由2台乳化液泵组成、一台工作，一台备用）、乳化液箱、以及必要的控制、保护、监视等元件及连接管路。一、泵站主要参数1、泵站压力泵站压力必须满足立柱初撑力和千斤顶最大推力要求。若一种泵站压力不能同时兼顾两方面的要求时，应修改缸径或采用两种供液压力。所需的泵站压力Pb′：Pb′≥K1•Pm式中Pm—根据立柱初撑力或千斤顶推力算得的工作压力；K1—考虑从泵站到支架管路中压力损失系数，一般1.1～1.2，支架管路长，且弯曲处多，应取最大值。2、泵站流量液压支架液压支架的移置速度应大于采煤机的工作牵引速度。一般按一架支架全部立柱和千斤顶同时动作来估算所需泵站的流量。Qbˊ≥K2（ΣQi）·（Vq/A）·10-3（l/min）式中ΣQi—一台支架全部立柱和千斤顶同时动作所需的流量，cm3；Vq—采煤机的最大工作牵引速度（m/min）；A—支架中心距（m）；K2—考虑从泵站到支架管路泄漏损失系数，一般为1.1～1.3。根据Pb′、Qbˊ从乳化液泵产品目录中，选择稍大的乳化液泵。3、驱动乳化液泵的电动机功率PP=（Pb·Qb）/η泵4、乳化液箱的有效容积V=V1+V2+V3（1）乳化液泵三分钟的流量和箱底存液量Q0V1=3Qb+Q0（2）停泵时管路回流流量V2=（π/2）dg2·lg（3）煤层厚度变化造成的液量差V3=（π/4）D2·△H·n·Z式中D—立柱缸径；△H—工作面煤层厚度变化量；n—每架支架的立柱数；Z—同时动作的支架数。二、乳化液泵（一）结构图2-44结构特点：一是传动部分（齿轮、轴承等）单独隔开，采用润滑油润滑；二是柱塞与缸孔之间采用密封圈密封，以减少泄漏。1、传动装置注意：润滑方式。2、泵头三、乳化液箱（一）乳化液箱体图2-47（二）控制装置1、卸载阀作用：结构：图2-48工作原理：2、吸液过滤器及断路器图2-49四、泵站液压系统图2-50工作原理：1、正常供液运行2、卸载运行3、安全保护