【文章內(nèi)容簡介】 開發(fā)研究等壓雙伸縮立柱和能夠克服剛性四連桿機構(gòu)缺點 11 的新架型等。此外，對于綜采放頂煤工作面，移架速度問題不是十分突出。但無論是分層開采還是放頂煤開采，對降低工作面供液系統(tǒng)的壓力，提高 支架初撐力的要求還是十分迫切。由此可見，自動增壓初撐系統(tǒng)有一定的應(yīng)用前景。氣垛支架以其整體性能好、穩(wěn)定性好、抗沖擊載荷能力強、初期投資少和操作維護(hù)簡便等優(yōu)點，在薄煤層和急傾斜煤層支護(hù)中已經(jīng)取得了一席之地。變流量變壓力乳化液泵等新產(chǎn)品的研制，將會大大改善支架供液系統(tǒng)的特性。 針對影響移架速度的因素分析和提高移架速度的方法和途徑，已有不少文獻(xiàn)給予論述，指出影響移架速度的主要因素有系統(tǒng)的額定流量和額定壓力、供液系統(tǒng)管路的通徑及閥件的過流量、液壓支架立柱升降行程和推移千斤頂?shù)男谐?、立?；钪睆脚c活塞直徑的比值、支柱 及頂梁重量等；而提高移架速度的主要措施有：增加泵站流量、采用電液自動控制、利用大流量閻件、改進(jìn)液壓支架的進(jìn)液和回液系統(tǒng)。目前液壓支架移架速度的計算方法僅為靜態(tài)汁算，只反映了移架動作的操作時間和運行時間。對于動態(tài)特性較差的支架液壓系統(tǒng)、其得架動作過程所需的時間遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過靜態(tài)計算的運行時間。要保證實施煤炭工業(yè)部關(guān)于初撐力的規(guī)定要求 (達(dá)到設(shè)計韌撐力的 80％以上 )，往往需要保證 l0一 30s的升柱和切撐供液時間。 關(guān)于液壓支架初撐力問題存在的原因以及解決這 — 問題的方法和途徑，一些文獻(xiàn)從不同的角度給予了大量的探討 。文獻(xiàn)指出泵站實際調(diào)定壓力較低只有一定的波動、遠(yuǎn)距離供液壓力損失嚴(yán)重、頂?shù)装宀黄椒锤∶汉透灥挠绊憽⒉荒鼙ＷC液壓支架的初撐時間以及多人操作或多架同時操作等因素是導(dǎo)致液壓支架初撐力本足不均的主要原因；而增大大校直徑和數(shù)目、提高泵站壓力、采用雙供液系統(tǒng)、監(jiān)油工作面支護(hù)質(zhì)量、增設(shè)韌撐力保證閥等提高切撐力的方法相措施都存在著一定的不足。為了提高移架速度，就很難保證初撐時間，從而不能保證初撐力達(dá)到規(guī)定要求?？梢娞岣咭萍芩俣群吞岣咭簤褐Ъ艹鯎瘟χg存在著矛盾。 電液控制技術(shù)在液壓支架上的應(yīng)用能夠提高液壓支架的自 動化程度和移架速度 (將不同工序或不同支架的操作時間間隔縮短到最小程度 )，能夠?qū)崿F(xiàn)定壓初撐和遠(yuǎn)距離程序控制等功能。帶壓移架控制系統(tǒng)可以以實現(xiàn)液比支架卸載扣移架工序的同步化相自動化，改善了液壓支架的支護(hù)特性和控頂效果，消除了液壓支架的升降行程，故在一定程度上可提高移架速度。二柱掩護(hù)支架因立柱數(shù)目少、操作簡便、侈架速度快等優(yōu)點，在國內(nèi)外得到了廣泛的應(yīng)用。然而平衡干斤頃及其連接耳座的損壞問題一直沒有得到很好的解決。初撐增壓閥的研究和開發(fā)，可用于解決初撐力問題，同時有助于解除高壓力和大流量的制約關(guān)系。但體積和重量過大 、在支架上難以設(shè)置等因素，是初撐增壓閥難以得到應(yīng)用的根本原因。 電液控制技術(shù)、帶壓移架控制系統(tǒng)、初撐增壓閥的研究和應(yīng)用，旨在改善液壓支架的支護(hù)特性、提高移架速度和初撐力。二柱掩護(hù)支架的大量使用也是與該架型移架速度快有關(guān)。由此 12 可見，移架速度和初撐力問題是研究和設(shè)計液壓支架及其液壓系統(tǒng)的核心問題。要從根本上解決這兩個相互制約的核心問題，還需要從研究液壓支架及其液壓系統(tǒng)的動態(tài)特性為突破口。 基于液壓支架在國內(nèi)外的發(fā)展?fàn)顩r和研究動態(tài)，設(shè)計人員認(rèn)為研究液壓支架及其液控系統(tǒng)的動態(tài)持性，分析決定液壓支架支護(hù)持性二 核心要素 (移架速度和切撐力 )之間的動態(tài)關(guān)系，解除大流量與高壓力的相互制約關(guān)系是亟待解決的重大問題。 近幾年來，為適應(yīng)采煤綜合機械化的發(fā)展需要，液壓支架獲得了迅速的發(fā)展，出現(xiàn)了很多類型，據(jù)統(tǒng)計，它的結(jié)構(gòu)形式已經(jīng)達(dá)到數(shù)百種。每種支架的支柱從一根到八根，支撐力從 50噸到 800噸，支架的適應(yīng)煤層厚度的范圍從 ，以至更厚的煤層，適應(yīng)煤層傾角由 0? 到45? ，甚至 70? 左右 。在緩傾薄及中厚煤層中，液壓支架已經(jīng)獲得了廣泛的應(yīng)用，但是由于煤層賦存條件復(fù)雜，支架的結(jié)構(gòu)還不夠完善，設(shè)備還需要管理和操作經(jīng)驗，所以液壓支架的使用范圍受到限制。 為了改進(jìn)支架的支護(hù)性能，提高它對礦山地質(zhì)條件的適應(yīng)性，擴大使用范圍，延長使用壽命，目前液壓支架有下列幾方面的發(fā)展動向： 1 大力發(fā)展掩護(hù)式和支撐掩護(hù)式支架，對其他型式的支架，應(yīng)用逐漸機減少。 1976年國際采礦設(shè)備展覽會展出的 89種液壓支架中，有 80%是掩護(hù)式支架，這些支架的主要特點是：采用四連桿機構(gòu)，使梁斷和煤 壁之間的距離基本保持恒定；支柱支在頂梁上，提高了支架的工作阻力；頂梁和掩護(hù)梁鉸接，取消了兩者間易被鉛石阻塞的三角區(qū)；掩護(hù)梁和頂梁的主梁部分均裝設(shè)側(cè)護(hù)板，提高了支架的防護(hù)能力；采用整體自移式，便于支架操作和實現(xiàn)自動控制。 2 液壓支架的進(jìn)一步發(fā)展，是著重解決擴大使用范圍的問題。目前，各國正在研制大傾角、大采高、大截深和薄煤層支架，并使支架和菜煤機更好的配合。近幾年來，國外正在研制一次截深 米左右或一次采高 米的液壓支架。同時，為擴大支架適應(yīng)的高度范圍，廣泛采用雙伸縮式支柱。 3 采用高壓乳化液泵，以提 高支架的初撐力，很多國家使用的泵站壓力已達(dá)到 300 公斤/ 2厘米 以上。 4 為了簡化支架管路系統(tǒng)和便于安全操作，開始采用“多芯管”先導(dǎo)式鄰架控制的操縱方式。 5 為了加快支架的移設(shè)速度，進(jìn)一步改善操作條件，支架控制正在向自動控制方向發(fā)展。目前，分組程序控制已經(jīng)開始使用，全工作面的自動控制和處在研究階段。 13 液壓支架的工作原理 液壓支架是由乳化液泵站提供高壓乳化液（這里采用水包油型乳化液）作為動力由液壓操作系統(tǒng)，控制系統(tǒng)，液壓油缸和金 屬構(gòu)件組成。來自泵站的高壓乳化液，經(jīng)主進(jìn)液管送到工作面，并與每架支架的進(jìn)液截止閥相連導(dǎo)入支架，再經(jīng)過組合操縱閥配液到各液壓缸，以完成支架所需的各項動作。從支架回流的低壓乳化液通過組合操縱閥與回液截止閥由主回液管路流回泵站乳化液箱，供循環(huán)使用。 支架的承載原理是：液壓支架支撐在綜采工作面的頂?shù)装逯g支撐頂板。頂板壓力作用在頂梁上，并通過頂梁和底座間立柱將壓力傳遞底板。為保證支架結(jié)構(gòu)件的強度及撐在支架頂安全，在立柱的下腔裝有安全閥。當(dāng)頂板壓力超過立柱安全閥限定壓力時，安全閥開啟釋放出立柱中的液體進(jìn)行讓壓，當(dāng)頂板 壓力下降到立柱工作阻力時，安全閥關(guān)閉進(jìn)行保壓承載。 液壓支架主要由金屬結(jié)構(gòu)件、油缸和液壓控制元件三大部分組成。 （ 1） 金屬結(jié)構(gòu)件主要有頂梁、掩護(hù)梁、前梁、上連桿、前連桿、后連桿、底座、側(cè)護(hù)板、護(hù)幫板等。 （ 2） 缸主要有雙作用雙伸縮立柱、推移千斤頂、側(cè)護(hù)千斤頂、前梁千斤頂?shù)取? （ 3） 液壓控制元件主要有液壓控制閥、操縱閥、雙向鎖、安全閥、截止閥等及液壓輔助元件等。 液壓支架主要結(jié)構(gòu)件及其作用 頂梁 頂梁采用整體頂梁直接與頂板接觸，支撐頂板負(fù)荷，是支架的主要承載部件之一，由鋼板焊接而成的箱形結(jié) 構(gòu)，以滿足強度和剛度要求。 其主要作用是： （ 1） 接頂板巖石及煤的載荷； （ 2） 反復(fù)支撐頂煤，可對比較堅硬的頂煤起破碎作用； （ 3） 隔離頂板，為回采工作面提供足夠的安全空間。 本支架采用分段組合式頂梁結(jié)構(gòu)（剛性頂梁＋伸縮前梁），強度高，對頂板維護(hù)較好；另外，在頂梁前部還布置有起吊耳，可方便吊掛較小的機件。 14 掩護(hù)梁 1－護(hù)幫板耳座； 2－側(cè)推千斤頂座； 3－側(cè)護(hù)板； 4－側(cè)推千斤頂； 5－前連桿耳座； 6－后連桿耳座； 7－護(hù)幫千斤頂耳座； 8－彈簧筒； 9－插板千斤頂耳座 圖 2－ 1 掩護(hù)梁 掩護(hù)梁分別與底 座和掩護(hù)梁千斤頂，其主要作用有： （ 1） 承受下部頂板傳給的水平分力和側(cè)向力，增強支架的抗扭性能； （ 2） 掩護(hù)梁與掩護(hù)梁千斤頂，保證支架的穩(wěn)定性； （ 3） 阻擋后部落煤，維護(hù)工作空間。 底座 底座是將頂板承受的壓力通過立柱傳遞到底板并穩(wěn)定支架的主要結(jié)構(gòu)件。該支架設(shè)計為整體剛性底座，底座接底面積大，有利于減小對底板的比壓。該型底座的缺點是在推移機構(gòu)外易積存浮煤碎矸，要求及時清理。 底座結(jié)構(gòu)如圖 22所示 15 6后柱窩 圖 2－ 2 底座 其主要作用是： （ 1） 將上方載荷傳遞給底板，為立柱、推移裝置及其他輔助裝置提供安裝空間； （ 2） 給工作人員創(chuàng)造良好的工作環(huán)境； （ 3） 保證支架的穩(wěn)定性。 四連桿機構(gòu) 前、后連桿分別與上連桿和底座鉸接，共同形成四連桿機構(gòu)，前連桿采用鑄鋼件，鑄件中不得有氣孔、砂眼、夾雜。鑄后要進(jìn)行淬火和高溫回火，以降低硬度，增加強度和韌性。對于后連桿，由于不僅受到冒落矸石的載荷，還要承受頂板的水平推力，所以要求它有較大的強度。 16 圖 23前連桿 此處省略 NNNNNNNNNNNN 字。如需要完整說明書和設(shè)計圖紙等 .請聯(lián)系 扣扣：九七一九二零八零零 另提供全套機械畢業(yè)設(shè)計下載！該論文已經(jīng)通過答辯 液壓支架的架型 17 根據(jù)支架的結(jié)構(gòu)特點與支護(hù)型式，液壓支架有三種基本架型 （ 1） 支撐式支架 支撐式支架立柱較多，均呈直立狀態(tài)，項梁較長，立柱頂梁與底座構(gòu)成一多鉸點的矩形結(jié)構(gòu)。這類支架的工作阻力較大，支撐合力位于后部，切頂能力強，架型空間較大。但框架結(jié)構(gòu)不夠穩(wěn)定，承受側(cè)向力的能力較差。適用于直接頂穩(wěn)定和堅硬老頂周期壓力明顯或強烈的頂板，不適用于破碎頂板。支撐式支架有垛式和節(jié)式兩種。 （ 2） 掩護(hù)式支架 掩護(hù)式支架都有掩護(hù)梁擋住采空區(qū)矸石，立柱較少，均呈傾斜布置，頂梁較短，立柱可斜支在底座與頂梁或掩護(hù)梁之間。頂梁、掩護(hù)梁與底座構(gòu)成半封閉式結(jié)構(gòu)，將頂板、采空區(qū)與工作面空間隔開。這類支架的工作阻力較小，切頂能力較弱，架型空間較小，但支架的防護(hù)性能較好。適用于破碎和中等穩(wěn)定直接頂（ 1～ 2 類），老頂壓力不明顯的頂板（Ⅰ～Ⅱ級）。有直支式和間支式兩種。 （ 3） 支撐～掩護(hù)式支架 支撐～掩護(hù)式支架兼有支撐式和掩護(hù)式支架的結(jié)構(gòu)特點，均為四柱式，立柱可直立或斜支在頂梁或掩護(hù)梁上，相當(dāng)于支撐式與掩護(hù)式的組合，以支撐為主， 掩護(hù)為輔。 這類支架的工作阻力、切頂項能力均介于上述二者之間，但由于有掩護(hù)梁，其掩護(hù)性能與穩(wěn)定性均較好，適用于直接頂穩(wěn)定和中等穩(wěn)定（ 2～ 4類），周期壓力明顯（Ⅱ～Ⅲ）的頂板。 第三章 .液壓支架的結(jié)構(gòu)設(shè)計 液壓支架的選型 液壓支架結(jié)構(gòu)類型的優(yōu)選 根據(jù)以往液壓支架設(shè)計的經(jīng)驗總結(jié)，考慮到不同架型 和機構(gòu)的支架――圍巖力學(xué)相互作用、支撐力矩、底板比壓等特點，可以對掩護(hù)式與支撐掩護(hù)式結(jié)構(gòu)進(jìn)行比較。 （ 1） 液壓支架的力學(xué)特征綜述（見表 31） 表 31不同結(jié)構(gòu)液壓支架的力學(xué)特征比較 支架型式 結(jié)構(gòu)特征 主要力學(xué)特性 18 掩護(hù)式 支掩式 二支柱掩護(hù)式 支架承載力較小，底板比壓均勻，主動水平力較大 支頂式 二柱支頂掩護(hù)式 支架承載力大，穩(wěn)定性好，底座尖端比壓較大，對頂板的主動水平力較大，前端支撐力大 支撐掩護(hù)式 支頂支掩 四柱（或三柱） 穩(wěn)定性好，抗水平力強，比壓均勻，但支柱能力利用率低 支頂式 四柱 X型 頂梁合力調(diào)節(jié)范圍大，伸縮比大，承載力高 四柱支撐掩護(hù)式 承載力大，切頂能力強，比壓較均勻 液壓支架的架型選擇原則 在選擇液壓支架時既要保證對工作面頂板實現(xiàn)可靠的支撐，又要避免 過大的設(shè)備投資，導(dǎo)致不必要的浪費。因此，液壓支架的正確選型對于工作面經(jīng)濟效益關(guān)系重大。液壓支架架型的選擇，主要取決于液壓支架的力學(xué)性能是否適用礦井的頂?shù)装鍡l件和其它地質(zhì)條件。在同時允許選用幾種架型時，應(yīng)優(yōu)先選用價格便宜的支架，支承式支架最便宜，其次為掩護(hù)式。支承式支架適合于穩(wěn)定頂板。掩護(hù)式支架適合于中等穩(wěn)定和一般破碎的頂板。支承掩護(hù)式支架適合于周期來壓強烈，中等穩(wěn)定和穩(wěn)定頂板。在綜采工作面支架選型時，還應(yīng)注意下述四點原則： （ 1） 對于不穩(wěn)定和中等穩(wěn)定頂板，應(yīng)優(yōu)先選用二柱掩護(hù)式支架。但在底板極松軟條件下，必須嚴(yán)格驗 算并限制支架底座尖端比壓，不得超過底板容許比壓即極限載荷強度。在此條件下，通常應(yīng)避免使用重型支架。 （ 2） 對于非常穩(wěn)定和穩(wěn)定的難垮落頂板和周期來壓強烈和十分強烈的頂板，應(yīng)優(yōu)先考慮選取四柱支撐掩護(hù)式支架。 （ 3） 眾所周知，三點決定一個平面，由于頂板不平，四柱式支架中總有一根支柱對頂板的實際支撐力很低，因而二柱式掩護(hù)支架支撐能力利用率高于四柱式。即二柱式支架對頂板的實際支撐力高于同樣名義額定阻力的四柱式支架，特別是對機道上方頂板的支護(hù)強度。 （ 4） 在不穩(wěn)定頂板條件下使用四柱式支架應(yīng)注意對機道上方的頂板控制，包括增加前任阻力及可伸 縮前梁等。 影響架型選擇的因素 液壓支架的選型受到礦井的煤層、地質(zhì)、技術(shù)和設(shè)備條件的限制，因此，以上因素都會影響到支架的選型。 液壓支架架型的選擇首先要適合于頂板條件。一般情況下可根據(jù)頂板的級別，由表 315 見《綜采技術(shù)手冊》（上冊）中直接選出架型。 （ 1） 煤層厚度 19 ① 當(dāng)煤層厚度超過 ，頂板有側(cè)向推力和水平推力時，應(yīng)選用抗扭能力強的支架，一般不用支承式支架。 ② 當(dāng)煤層厚度達(dá)到 ～ ，需選擇帶有護(hù)幫裝置的掩護(hù)式或支承掩護(hù)式支架。 ③ 煤層厚度變化