液压支架基础知识

1、液压支架的安全使用与维护第一节液压支架的结构及工作原理一、液压支架的作用、组成、分类及特点㈠液压支架的作用及其基本构成1、液压支架在煤矿安全生产中的作用液压支架是以高压液压为动力，由若干液压元件（液压缸和阀件）与一些金属结构件按一定连接方式组合而成的一种采煤工作面支护设备，它能实现升架（支撑顶板）降架（脱离顶板）、移架、推动刮板输送机前移以及顶板管理一整套工序，并能可靠地支撑顶板，有效地隔离采空区，防止矸石进入工作面，保证了正常作业所需的空间。液压支架与采煤机、工作面刮板输送机配套使用，实现了采煤综合机械化，解决了机械化采煤工作面顶板管理落后于采煤工作的矛盾，进一步提高了采煤和运输设备的效能，减轻了煤矿工人的劳动强度，改善了安全生产条件。2、液压支架的基本组成部分液压支架由承载结构件、执行元件、控制和操纵元件、辅助装置、传动介质等组成。⑴承载结构件有顶梁、掩护梁和底底座等。顶梁是直接与顶板相接触，并承受顶板岩石载荷的支架部件；掩护梁是阻挡采空区冒落矸石不涌入工作面空间，并承受冒落矸石的载荷，以承受顶板水平推力的部件；底座是直接与底板相接触，传递顶板压力到底板并承受顶板压力的支架部件。⑵执行元件有立柱和各种千斤顶。立柱是支撑在顶梁（或掩护梁）和底座之间直接或间接承受顶板载荷的油缸，立柱是支架的主要动力执行元件，它的结构强度和结构形式决定了支架的支撑力的大小和支撑高度范围；千斤顶是除立柱以外的各种油缸，它完成推移刮板输送机、移设支架和调整支架及完成各种保护动作等。⑶控制和操纵元件有操纵阀、隔离阀及各种油缸的控制阀等。操纵阀是用以操纵支架各执行元件动作的阀，它是支架的动作指挥元件。根据支架的执行元件多少及对动作的要求不同，操纵阀的结构也不一样。液压支架上所用的控制阀较多，但油缸控制阀只有液控单向阀和安全阀。⑷辅助装置：除上述三项构件以外的其它构件。它包括推移装置、复位装置、挡矸装置、护帮装置、防倒防滑装置、喷雾装置和照明等。⑸传动介质：液压支架所用的传动介质是乳化液，它将泵站的液压能传递给液压支架各执行元件，使之获得工作的动能，并对设备具有低腐蚀、高效能的作用。㈡液压支架分类、型号及特点1、液压支架分类按架式型结构分类⑴掩护式支架⑵支撑掩护式支架⑶支撑式支架2、液压支架型号表示方法液压支架型号命名分3部分：第一部分为产品类型及类型及特征代号，用大写汉语拼音字母表示；第二部分为液压支架主要参数代号，用阿拉伯数字表示；第三部分为液压支架补充特征及修改序号代号，用阿拉伯数字表示。⑴液压支架“产品类型代号”表示产品的类别，统一用汉语拼音字母“Z”表示。⑵液压支架“第一特征代号”表示产品的支护性能、主要用途，用汉语拼音字母表示：D——垛式、J——节式、Z——支撑掩护式、Y——掩护式、F——主顶煤、C——充填等。⑶液压支架“第二特征代号”表示产品的结构特征、使用场所等，用汉语拼音字母表示：H——滑移顶梁、X——立柱“X”型布置、D——单输送机、F——风力充填等。⑷液压支架“主参数代号”依次表示其工作阻力、最小高度、和最大高度3个参数，均用阿拉伯数字表示，参数与参数之间用“/”符号隔开，工作阻力单位为KN，高度单位为dm。高度值出现小数时，最大高度舍去小数，最小高度四舍五入。⑸液压支架“补充特征代号”是“第二特征代号”的补充，如前述代号仍难表示全面时，可用“补充特征代号”补充表示。“补充特征代号”用汉语拼音字母表示，如L——机械联网、C——插腿式或插板式等。⑹液压支架“修改序号”是在产品型式或结构等有重大改进时作为识别用，以带括号的汉语拼音字母依次表示，如（A）——第一次改型、（B）——第二次改型、⑺液压支架型号中所用的汉语拼音字母一律采用大写字母，其中不得用“l”和“O”相混淆。⑻液压支架型号中所用的汉语拼音字母、阿拉伯数字的字体大小相仿，不得采用角标。例子（我矿使用的液压支架）ZY2800/09/21支架最大高度：2.1m支架最小高度：0.9m支架工作阻力：2800kN支架型式：掩护式产品类型代号：液压支架例子（我矿使用的液压支架）ZY3400/17/39支架最大高度：3.9m支架最小高度：1.7m支架工作阻力：3400kN支架型式：掩护式产品类型代号：液压支架3、掩护式液压支架及其特点掩护式支架是具有掩护梁的支架。根据立柱支撑位置的不同可以分为两种，一种是单排立柱支撑在顶梁上，简称为支顶梁掩护式支架（或支顶掩护式支架）；另一种是单排立柱支撑在掩护梁上，简称为支掩护梁掩护式支架（或支掩掩护式支架）。掩护式支架主要由顶梁、掩护梁、底座、支柱、推移装置和操纵装置等组成，利用立柱、顶梁和掩护梁来支护顶板和防止矸石落入工作面，如ZY3400/17/39、ZY2800/09/21型等。特点⑴采用稳定的四连杆机构，顶梁近似垂直升降、梁端距变化小，支架能承受水平力作用。可实现擦顶带压移架。⑵立柱向前倾斜支承，支撑力的合力作用点离煤壁的距离较近，能对煤壁前方顶板进行有效地支撑。⑶在顶梁、掩护梁甚至后连杆上设有活动侧护板，挡矸性能好，并有利于支架的防倒和架间距离的调整。⑷支架的调高范围比较大，支架通风面积小，行人空间较窄。这类支架的支撑力小，但掩护性能和稳定性较好，调高范围大，对破碎顶板的适应性较强，适用于支护不稳定或中等稳定的松散破碎顶板。4支架的组成Ⅰ、ZY3400/17/39型液压支架ZY3400/17/39型液压支架主要由金属结构件、液压元件二大部分组成。金属结构件有：护帮板、伸缩染、顶梁、掩护梁、前后连杆、底座、推移杆以及侧护板等，如图1所示。液压元件主要有：立柱、各种千斤顶，液压控制元件（操纵阀、单向阀、安全阀等）、液压辅助元件（胶管、弯头、三通）等。支架的主要结构件及其作用顶梁顶梁直接与顶板接触，支撑顶板，是支架的主要承载部件之一，其主要作用包括：⑴支承顶板岩石的载荷;⑵为回采工作面提供足够的安全空间。支架顶梁的结构为整体式。整体式顶梁前端支撑能力大。ZY3400/17/39型液压支架顶梁采用钢板拼焊箱形变截面结构，四条主筋形成了整个顶梁外形，可提供足够行人空间。顶梁一侧上平面低一个板厚，用于安装活动侧护板。控制顶梁活动侧护板的千斤顶和弹簧套筒，均设在顶梁体内，并在顶梁上留有足够的安装空间。护帮板/伸缩梁煤壁片帮和梁端冒顶是影响综采效率和工人安全的主要因素，护帮板或伸缩梁均是提高液压支架适应性的一种装置，有利于防止煤壁的片帮及顶梁前端顶板的维护。护帮板是由钢板拼焊成的整体结构，其作用是：护帮，即通过护帮板贴紧煤壁，向煤壁施加一个支撑力，防止片帮；作为临时前梁，采煤机过后挑起护帮板可实现超前支护。当煤壁出现片帮时，护帮板可伸入煤壁线以内，临时维护顶板，避免引发冒顶。伸缩梁是由钢板拼焊成的整体结构，它的主要作用是超前支护。当采煤机采过后，没有移架前伸缩梁伸出，护住顶板，可实现及时支护；当煤壁出现片帮时，伸缩梁可伸入煤壁线以内，及时维护顶板，避免引发冒顶。顶梁侧护板设置顶梁侧护板，是为了提高支架掩护和防矸性能，一般情况下，支架顶梁和掩护梁都设有侧护板。该支架设有单侧活动侧护板。活动侧护板由弹簧组件和侧推千斤顶控制。侧护板的主要作用有：⑴阻挡矸石即使在降架过程中，由于弹簧力的作用，活动侧护板与邻架固定侧护板始终相接触，能有效防矸石窜入架内；⑵调架操作侧推千斤顶，用侧护板调架，对支架防倒有一定作用。掩护梁掩护梁上部与顶梁铰接，下部与前、后连杆相连，经前、后连杆与底座连为一个整体，是支架的主要连接和掩护部件，其主要作用包括：⑴承受顶板给支架的水平分力和侧向力，增强支架的抗扭性能；⑵掩护梁与前后连杆、底座形成四连杆机构，控制梁端距的变化；⑶阻挡后部落煤前窜，维护工作空间。另外，由于掩护梁承受的弯距和扭矩较大，工作状况恶劣，所以掩护梁必须具有足够的强度和刚度。本支架的掩护梁为整体箱形变截面结构，用钢板拼焊而成（如图4所示），为保证掩护梁有足够的强度，在它与顶梁、前后连杆连接部位都焊有加强板。掩护梁侧护板掩护梁也设计有单侧活动侧护板，其作用和功能与顶梁侧护板相同。前、后连杆前、后连杆上下分别与掩护梁和底座铰接，共同形成四连杆机构，其主要作用包括：⑴使支架在调高范围内，顶梁前端与煤壁的距离（梁端距）变化尽可能小，更好地支护顶板；⑵承受顶板的水平分力和侧向力，使立柱不受侧向力。前、后连杆的结构均为钢板焊结的箱形结构，后连杆为整体式结构，这种结构不但有很强的抗拉抗压性能，而且有很强的抗扭性能。底座底座是将顶板压力传递到底板和稳定支架的部件，除了满足一定的刚度和强度外，还要求对底板接触比压小，以防止底座插底。其主要作用包括：⑴为立柱、液压控制装置、推移装置及其他辅助装置给以合理安装位置；⑵给工作人员创造良好的工作环境；⑶具有一定的排矸挡矸作用；⑷保证支架的稳定性。底座的结构形式可分为整体式和分体式，分体式底座由左右两部分组成，排矸性能好，对底板起伏不平的适应性强，但与底板接触面积小。整体式底座是用钢板焊接成的箱式结构，整体性强，稳定性好，强度高，不易变形，与底板接触面积大，比压小，但底座中部排矸性能较差。支架底座为整体式刚性底座，四条主筋形成左右两个立柱安装空间，前端通过底板和水平过桥板，后部通过箱形结构把左右两部分连为一体，具有很高的强度和刚度。弹簧组件掩护式支架的特点是挡矸掩护性能好，主要通过弹簧组件控制活动侧护板来实现，其作是：在降移升架过程中在弹簧力作用下使活动侧护板始终紧贴邻架固定侧护板，防止矸石窜入架内。防倒时，由千斤顶控制活动侧护板扶架。由于分单侧和双侧活动侧护板，弹簧组件的形式有两种：单侧活动侧护板，一般弹簧组件与千斤顶联合布置，安装后不更换方向；双侧活动侧护板一般弹簧组件与千斤顶分别布置，变换工作面走向时，须调换千斤顶方向。弹簧组件采用与千斤顶联合布置形式，适应单侧活动侧护板结构，千斤顶与导轴相连。推移杆为推移机构的一部分，通常分为长框架和短推杆。一般称倒拉框架为长框架，其特点是：千斤顶的推力为拉架力，千斤顶的拉力为推溜力；千斤顶可以斜置，移架时底座前部有一向上的分力，利于移架，分力的大小取决于千斤顶斜置的角度。短推杆适用于浮动活塞和差动控制千斤顶结构，其特点是：千斤顶的拉力（移架力）大于推力（推溜力）；采用箱形结构，强度大、抗弯性好。推移杆属于短推杆形式，为箱形结构，推移千斤顶采用差动阀控制。用差动阀控制推移千斤顶，其作用：实现拉架力大、推溜力小的要求；当推上、下输送机机头时，去掉差动阀则推力加大2～3倍。防滑防倒装置工作面支架通常通过推移杆的限位，及弹簧组件、千斤顶控制的活动侧护板的复位达到防倒防滑，当综采工作面倾角小于15°时，可以不设置防滑装置。当综采工作面倾角大于15°时，支架的性能的发挥及其适应性很大程度上取决于防护装置的设置。本支架设有性能可靠的防滑防倒装置。本支架在相邻两架底座后部和顶梁上可安装双作用防滑防倒装置，由千斤顶、连接件组成用以调架和防倒。使用单位可根据煤层地质条件和要求选用附设的防护装置。液压系统液压原理液压系统通常由四部分组成：动力机构—油（液）泵，将机械能转变成液体压力能；操作机构—控制阀、调节装置，通过其控制、调节液体压力、流量和方向；执行机构—液动机（包括旋转式油马达和往复式油缸），将液体的压力能转换为机械能并输出到工作面去；辅助装置—油（液）箱、油管、接头、过滤器及控制仪表等。支架就是工作机，其液压力是设在顺槽的乳化液泵产生的高压液体，通过主进液管路输送到工作面各支架的操纵阀，经其分配至各立柱和千斤顶而动作，需要闭锁的加控制阀组（单向阀、双向锁和安全阀）；回液也经过操纵阀回液口，由主回液管路返回乳化液泵站的乳化液箱。液压支架的工作特点：通过立柱产生的初撑力，给顶板以足够的支撑力，支撑住顶板，使之不过早离层和下沉；随着顶板压力，当达到安全阀调定值时，即为额定工作阻力，安全阀开启泄液，当液压小于安全阀调定值时，安全阀关闭，