【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 開(kāi)發(fā)研究等壓雙伸縮立柱和能夠克服剛性四連桿機(jī)構(gòu)缺點(diǎn) 11 的新架型等。此外，對(duì)于綜采放頂煤工作面，移架速度問(wèn)題不是十分突出。但無(wú)論是分層開(kāi)采還是放頂煤開(kāi)采，對(duì)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(jiàn)，自動(dòng)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(qiáng)、初期投資少和操作維護(hù)簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)，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(huì)大大改善支架供液系統(tǒng)的特性。 針對(duì)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(guò)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(dòng)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(jì)算方法僅為靜態(tài)汁算，只反映了移架動(dòng)作的操作時(shí)間和運(yùn)行時(shí)間。對(duì)于動(dòng)態(tài)特性較差的支架液壓系統(tǒng)、其得架動(dòng)作過(guò)程所需的時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)靜態(tài)計(jì)算的運(yùn)行時(shí)間。要保證實(shí)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(jì)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(shí)間。 關(guān)于液壓支架初撐力問(wèn)題存在的原因以及解決這 — 問(wèn)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(shí)際調(diào)定壓力較低只有一定的波動(dòng)、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?、不能保證液壓支架的初撐時(shí)間以及多人操作或多架同時(shí)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(shí)間，從而不能保證初撐力達(dá)到規(guī)定要求?？梢?jiàn)提高移架速度和提高液壓支架初撐力之間存在著矛盾。 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(dòng)化程度和移架速度 (將不同工序或不同支架的操作時(shí)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(shí)現(xiàn)液比支架卸載扣移架工序的同步化相自動(dòng)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(jiǎn)便、侈架速度快等優(yōu)點(diǎn)，在國(guó)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(wèn)題一直沒(méi)有得到很好的解決。初撐增壓閥的研究和開(kāi)發(fā)，可用于解決初撐力問(wèn)題，同時(shí)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(guò)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(jiàn)，移架速度和初撐力問(wèn)題是研究和設(shè)計(jì)液壓支架及其液壓系統(tǒng)的核心問(wèn)題。要從根本上解決這兩個(gè)相互制約的核心問(wèn)題，還需要從研究液壓支架及其液壓系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性為突破口。 基于液壓支架在國(guó)內(nèi)外的發(fā)展?fàn)顩r和研究動(dòng)態(tài)，設(shè)計(jì)人員認(rèn)為研究液壓支架及其液控系統(tǒng)的動(dòng)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(dòng)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(wèn)題。 近幾年來(lái)，為適應(yīng)采煤綜合機(jī)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(lèi)型，據(jù)統(tǒng)計(jì)，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(yàn)，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(duì)礦山地質(zhì)條件的適應(yīng)性，擴(kuò)大使用范圍，延長(zhǎng)使用壽命，目前液壓支架有下列幾方面的發(fā)展動(dòng)向： 1 大力發(fā)展掩護(hù)式和支撐掩護(hù)式支架，對(duì)其他型式的支架，應(yīng)用逐漸機(jī)減少。 1976年國(guó)際采礦設(shè)備展覽會(huì)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(diǎn)是：采用四連桿機(jī)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(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。 2 液壓支架的進(jìn)一步發(fā)展，是著重解決擴(kuò)大使用范圍的問(wèn)題。目前，各國(guó)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(jī)更好的配合。近幾年來(lái)，國(guó)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(shí)，為擴(kuò)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(guó)家使用的泵站壓力已達(dá)到 300 公斤/ 2厘米 以上。 4 為了簡(jiǎn)化支架管路系統(tǒng)和便于安全操作，開(kāi)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(dòng)控制方向發(fā)展。目前，分組程序控制已經(jīng)開(kāi)始使用，全工作面的自動(dòng)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(dòng)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(lái)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(guò)組合操縱閥配液到各液壓缸，以完成支架所需的各項(xiàng)動(dòng)作。從支架回流的低壓乳化液通過(guò)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(guò)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(qiáng)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(guò)立柱安全閥限定壓力時(shí)，安全閥開(kāi)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(shí)，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(mǎn)足強(qiáng)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(duì)比較堅(jiān)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(qiáng)度高，對(duì)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(jī)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(qiáng)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(guò)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(jì)為整體剛性底座，底座接底面積大，有利于減小對(duì)底板的比壓。該型底座的缺點(diǎn)是在推移機(jī)構(gòu)外易積存浮煤碎矸，要求及時(shí)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(jī)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(jī)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(qiáng)度和韌性。對(duì)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(qiáng)度。 16 圖 23前連桿 此處省略 NNNNNNNNNNNN 字。如需要完整說(shuō)明書(shū)和設(shè)計(jì)圖紙等 .請(qǐng)聯(lián)系 扣扣：九七一九二零八零零 另提供全套機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)下載！該論文已經(jīng)通過(guò)答辯 液壓支架的架型 17 根據(jù)支架的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)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(xiàng)梁較長(zhǎng)，立柱頂梁與底座構(gòu)成一多鉸點(diǎn)的矩形結(jié)構(gòu)。這類(lèi)支架的工作阻力較大，支撐合力位于后部，切頂能力強(qiáng)，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(jiān)硬老頂周期壓力明顯或強(qiáng)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(kāi)。這類(lèi)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(lèi)），老頂壓力不明顯的頂板（Ⅰ～Ⅱ級(jí)）。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(diǎn)，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(lèi)支架的工作阻力、切頂項(xiàng)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(lèi)），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(jì) 液壓支架的選型 液壓支架結(jié)構(gòu)類(lèi)型的優(yōu)選 根據(jù)以往液壓支架設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，考慮到不同架型 和機(jī)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(diǎn)，可以對(duì)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(jiàn)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(dòng)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(duì)頂板的主動(dòng)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(qiáng)，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(qiáng)，比壓較均勻 液壓支架的架型選擇原則 在選擇液壓支架時(shí)既要保證對(duì)工作面頂板實(shí)現(xiàn)可靠的支撐，又要避免 過(guò)大的設(shè)備投資，導(dǎo)致不必要的浪費(fèi)。因此，液壓支架的正確選型對(duì)于工作面經(jīng)濟(jì)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(shí)允許選用幾種架型時(shí)，應(yīng)優(yōu)先選用價(jià)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(lái)壓強(qiáng)烈，中等穩(wěn)定和穩(wěn)定頂板。在綜采工作面支架選型時(shí)，還應(yīng)注意下述四點(diǎn)原則： （ 1） 對(duì)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(yàn) 算并限制支架底座尖端比壓，不得超過(guò)底板容許比壓即極限載荷強(qiáng)度。在此條件下，通常應(yīng)避免使用重型支架。 （ 2） 對(duì)于非常穩(wěn)定和穩(wěn)定的難垮落頂板和周期來(lái)壓強(qiáng)烈和十分強(qiáng)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(diǎn)決定一個(gè)平面，由于頂板不平，四柱式支架中總有一根支柱對(duì)頂板的實(shí)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(duì)頂板的實(shí)際支撐力高于同樣名義額定阻力的四柱式支架，特別是對(duì)機(jī)道上方頂板的支護(hù)強(qiáng)度。 （ 4） 在不穩(wěn)定頂板條件下使用四柱式支架應(yīng)注意對(duì)機(jī)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(huì)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(jí)別，由表 315 見(jiàn)《綜采技術(shù)手冊(cè)》（上冊(cè)）中直接選出架型。 （ 1） 煤層厚度 19 ① 當(dāng)煤層厚度超過(guò) ，頂板有側(cè)向推力和水平推力時(shí)，應(yīng)選用抗扭能力強(qiáng)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