【正文】 已取的良好的經(jīng)濟效果，使用范圍正在擴大。 按移動方式分類 液壓支架可分為兩類： （ 1）整體自移式：支架成整體結構，因而整體移動。掩護式，和部分支撐式支架，均采用這種移架方式。 （ 2）邁進式：邁進式支架又可分為交互 前移式和提步前移式兩種。 ①交互前移式支架，是利用主副架護為著力點交互推拉前移的方式，架間安裝推移千斤頂和導向裝置。一般節(jié)式支架常用這種移架方式。 ②提步前移式支架，是采取頂梁不大量下降，提腿跨步的方式。例如，蘇 2M81? 型支撐掩護式支架，移架時沿著支撐柱頂板的臨架頂梁推移。還有一種是滑行頂梁式支架，移架時本架頂梁在內(nèi)部滑移。 ③根據(jù)使用地點的不同，液壓支架又可分為工作面支架和端頭支架兩類。 中國礦業(yè) 大學畢業(yè)設計（論文）說明書 8 上述各類支架均為工作面支架，用來支護工作面的頂板。端頭支架，則用 在工作面兩端與順槽的連接處，由于此處的機械設備較多，需要占有的工作空間大，同時又是人員的安全出口，要求端頭支架能很好的和各設備相配合，達到有效的支護懸露面積較大的頂板。因此，端頭支架在結構上具有特殊性。 液壓支架的工作原理 （ 1）液壓支架自動移設的原理：液壓支架以高壓液體為動力，通過各種動力油缸的伸縮，使支架完成升起、降落、行走和推移運輸機等各種動作，以便支架隨工作面不斷推進而反復支撐、前移和調整。圖 24 是一個最簡單的液壓支架的工作系統(tǒng)示意圖。下面按支架降柱、移架、升柱和推溜的工作過程分別加以敘述 。 圖 24 液壓支架工作原理 1頂梁 2 立柱 3 底座 4 推移千斤頂 5 安全閥 6 液控單向閥 7 、 8 操縱閥 9 輸送機 10 乳化液泵 11主供液管 12 主回液管 ①降柱：當旋轉式操縱閥轉到降柱位置，打開供液閥時，高壓液體由主進液管經(jīng)操縱閥和油管，進入支柱活塞桿腔，同時也進入液控單向閥的控制管路，打開液控單向閥，支柱活塞腔的油液經(jīng)油管、液控單向閥和操縱閥，流回主回液管，支柱卸載下降。 ②移架：液壓支架卸載后，操縱閥轉到移架位置，打開供液閥時，高壓液體由主進 液管經(jīng)操縱閥和油管進入到推壓千斤頂?shù)幕钊麠U腔，同時也進入液控油路，打開液控單向閥，而活塞腔的油液經(jīng)油管、液控單向閥和操縱閥流回主回液管，推移千斤頂收縮，以運輸機為支點，拉架前移。運輸機靠相鄰的推移千斤頂來固定，千斤頂由液控單項閥緊鎖。 ③升柱 :液壓支架移到新的位置后，應及時升柱，以支撐新暴露的頂板。操縱閥轉到升柱位置，打開供液閥，高壓液體由主進液管進入，經(jīng)操縱閥到液控單向閥，進入到推移千斤頂?shù)幕钊麠U腔，支柱活塞桿腔的油液，同時也進入液控油路，經(jīng)油管和操縱閥流回主回液管，活塞和頂梁升起，支中國礦業(yè) 大學畢業(yè)設計（論文）說明書 9 撐頂板。 ④推移運 輸機 :當液壓支架前移并重新支撐后，操縱閥轉到推移位置，打開供液閥時，高壓液體由主進液管經(jīng)操縱閥、液控單向閥進入到推壓千斤頂?shù)幕钊麠U腔，活塞桿腔的油液經(jīng)油管和操縱閥流回主回液管，推移千斤頂?shù)幕钊麠U伸出，以液壓支架為支點，把運輸機推移到新的工作位置。 在實際生產(chǎn)中，對于具體支架的動作，根據(jù)該支架的結構和需要來確定。 （ 2）液壓支架的支撐承載能力：液壓支架的支撐承載能力是指液壓支架與頂板之間相互力學原理，它包括初撐增阻、承載增阻和恒阻三個工作階段。 ①初撐增阻階段：在升柱過程中，從頂梁接觸頂板起，至支柱活塞腔的油 液壓力達到泵站的工作壓力時，松開手把，停止供液，液控單向閥立即關閉，閥球封閉了支柱活塞腔的油液，這就是支架的初撐階段。此時支柱和支架對頂板產(chǎn)生的支撐力稱為初撐力。 圖 25 支架的工作特性曲線 此時支架對頂板的支撐力為初撐力。支撐式支架的初撐力為 32 104 ?? nPDP bc ? KN 式中 D支架立柱的缸徑， m ； bP 泵站的工作壓力， MPa ； n 支架立柱的數(shù)量。 由上式可知，支架初撐力的大小取決于泵站的工作壓力，立柱缸徑和立柱的數(shù)量。合理的初撐力是防止直接頂過早的因下沉而離層、減緩頂板下沉速度、增加其穩(wěn)定性和保證 安全生產(chǎn)的關鍵。一般采用提高泵站工作壓力的辦法來提高初撐力，以免立柱的缸徑過大。 ②承載增阻階段 中國礦業(yè) 大學畢業(yè)設計（論文）說明書 10 支架初撐后，隨頂板下沉，立柱下腔壓力增加，直到增加到支架的安全閥調整壓力，立柱下腔壓力達到工作阻力。此階段為增阻階段 1t 。 ③恒阻階段 隨著頂板壓力繼續(xù)增加，使立柱下腔壓力超過支架的安全閥壓力調整值時，安全閥打開而溢流，立柱下縮，使頂板壓力減小，立柱下腔壓力降低，當?shù)陀诎踩y壓力調整之后，安全閥停止溢流，這樣在安全閥調整壓力的限制下，壓力曲線隨時間呈波浪形變化，此 階段為恒阻階段 2t 。此時支架對頂板的支撐力稱為工作阻力，它是由支架安全閥的調定壓力決定的。支撐式支架的工作阻力為 32 104 ?? nPDP a? KN 式中 aP 支架安全閥的調定壓力 MPa ； 支架的工作阻力標志著支架的最大承載能力。 對于 掩護式和支撐掩護式支架，其初撐力和工作阻力的計算還要考慮到立柱傾角的影響因素。 支架的工作阻力是支架的一個重要參數(shù)，它表示支架支撐力的大小。但是，由于支架的頂梁長短和間距大小不同，所以并不能完全反映支架對頂板的支撐能力。因此，常用單位支護面積頂板上所受支架工作阻力值的大小，即支護強度來表示支架的支護性能。即 310??? FPq MPa 式中 F — 支架的支護面積， 2m 。 液壓支架的支護方式 綜采工作面的主要生產(chǎn)工序有采煤、移架和推溜。 3 個工序的不同組合順序，可形成液壓支架的 3 種支護方式，從而決定工作面“三機”的不同配套關系。 （ 1）即時支護 — 般循環(huán)方式為：割煤一移架一推溜，工作面“三機”的配套關系。即時支護的特點是，頂板暴露時間短，梁端距較小。適用于各種頂板條件，是目前應用最廣泛的支護方式。 （ 2）滯后支護 一般循環(huán)方式為：割煤一推溜一移架。滯后支護的特點是，支護滯后時間較長，梁端距大，支架頂梁較短。可用于穩(wěn)定、完整的頂板。 （ 3）復合支護 中國礦業(yè) 大學畢業(yè)設計（論文）說明書 11 — 般循環(huán)方式為：割煤一支架伸出伸縮梁一推溜一收伸縮梁一移架。 復合支護的特點是：支護滯后時間短，但增加了反復支撐次數(shù)?？蛇m用于各種頂板條件，但支架操作次數(shù)增加，不能適應高產(chǎn)高效要求，目前應用較少。 液壓支架主要結構件及其作用 頂梁 頂梁采用整體結構，頂梁直接與頂板接觸，支撐頂板負荷，是支架的主要承載部件之一，由鋼板焊接而成的箱形結構，以滿足 強度和剛度要求。 其主要作用是： 承接頂板巖石及煤的載荷； 反復支撐頂煤，可對比較堅硬的頂煤起破碎作用； 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構，強度高，對頂板維護較好；另外，在頂梁前部還布置有起吊耳，可方便吊掛較小的機件。 掩護梁 掩護梁分別與底座和頂梁相連接，其主要作用有： 1）承受下部頂板傳給的水平分力和側向力，增強支架的抗扭性能； 2）掩護梁與掩護梁千斤頂，保證支架的穩(wěn)定性； 3）阻擋后部落煤，維護工作空間。 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)定支架的主要結構件。該支架設計為整體剛性底座，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外易積存浮煤碎矸，要求及時清理。 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； 中國礦業(yè) 大學畢業(yè)設計（論文）說明書 12 3）保證支架的穩(wěn)定性。 四連桿機構 前、后連桿分別與掩護梁和底座鉸接，共同形成四連桿機構，前連桿采用鑄鋼件，鑄件中不得有氣孔、砂眼、夾雜物。鑄后要進行淬火和高溫回火，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。 其主要作用是： l) 、使支架在調高范圍內(nèi)，頂板平穩(wěn)地升降，并使頂梁前端與煤壁的距離 (梁端距 )變化盡可能小，更好地支護頂板。 2) 、承受頂板的水平分力和側向力，使立柱不受側向力。 本支架采用四連桿機構，為使冒落矸石不從連桿處涌入支架內(nèi)，均為鋼板焊接的箱形結構，這種結構有較強的抗拉、抗壓和抗扭性能。 立柱 立柱是支架實現(xiàn)支撐和承載的主要部件，它直接影響到支架的工作性能，同時還處于高壓受力狀態(tài)，因此，立柱除了具有 合理的工作阻力和可靠的工作特性外，還必須由足夠的抗壓和抗彎強度，密封良好、結構簡單并能適應支架的工作要求。 立柱一般由活塞、活塞桿、缸體三部分組成，由于支架工作時，立柱承受的載荷較大，降柱力較小，故活塞桿直徑較大，常采用空心結構，以保證有足夠的剛度，活塞一般采用 Y 型密封圈，銅環(huán)導向， 缸體底部焊接，缸體與缸蓋之間用鋼絲、螺紋或卡環(huán)連接。 推移機構 支架的推移機構包括推桿、連接頭、推移千斤頂和銷軸等，主要作用是推移輸送機和拉移支架。推移連桿的一端通過連接頭與輸送機相連，另一端通過推移千斤頂與底 座相連，推移連桿除承受推拉力外，還承受一定的側向力防止底座的下滑。 中國礦業(yè) 大學畢業(yè)設計（論文）說明書 13 液壓系統(tǒng)及其控制元件 支架液壓系統(tǒng)由乳化液泵站、主進液膠管、主回液膠管、各種液壓元件、立柱及各種千斤頂?shù)冉M成。支架操縱方式采用鄰架操作控制，使用快速接頭，拆裝方便，性能可靠。 由乳化液泵站輸出的高壓乳化液經(jīng)主進液管 — 支架進液截止閥 — 過濾器 — 操縱閥 — 立柱或各千斤頂 — 架液截止閥 — 主回液膠管 — 乳化液泵站。 支架的設計特點 結合首采工作面及礦區(qū)此類地質構造條件下，二柱掩護式液壓支架的成功經(jīng)驗， 該支架應有如下特點： （ 1）支架型式為：兩柱掩護式液壓支架； （ 2）對支架總體結構參數(shù)優(yōu)化，梁端距變化應?。豁斄呵安枯^薄強度、剛度應充分保證； （ 3）支架的四連桿結構設計要從考慮梁端距變化量控制著手，并能與其它構件形成剛性好、強度高、穩(wěn)定性好的整體結構； （ 4）整體頂梁和掩護梁帶單側活動長側護板，能實現(xiàn)對護頂?shù)膰烂苷{整； （ 5）封底底座，減小底座比壓、增大底座剛度、強度； （ 6）架的整體構造應有“人機學”的觀點，結構應緊湊，操作方便，制造成本降低。 本設計液壓支架各項技術特征 ZY3500/25/47 型液壓支架各技術特征如下表所示 本設計液壓支架各技術特征 型號 ZY3500/25/47 型式 兩柱掩護式 工作阻力 3500KN 初撐力 2604KN 支護強度 對底板比壓 支架高度 25004700mm 支架寬度 14301570mm 中心距 1500mm 適應煤層傾角 ≤ 15176。 中國礦業(yè) 大學畢業(yè)設計（論文）說明書 14 第三章 液壓支架的主要結構設計 確定液壓支架結構參數(shù)的原則與內(nèi)容 確定支架結構參數(shù)的原則 要滿足配套設備 (采煤機、輸送機 )的相關要求 : 與支架的工作方式 (即時支護或滯后支護 )相適應 。 結構緊湊，行人操作方便 。 支架的工作穩(wěn)定性好。 確定支架結構參數(shù)的內(nèi)容 確定正常工作條件下，支架與相應設備的位置關系 。 確定支架總體與主要部件的布置與尺寸。 液壓支架主要結構參數(shù)的確定 液壓支架的結構型式很多，且隨著采高和應用條件的不同，支架的結構布置和尺寸也各異。下面僅分析目前廣泛應 用的三種典型架型的總體布置與結構尺寸的一般范圍。 液壓支架的高度與伸縮比 高度的確定及其伸縮比 一般應首先確定支架適用煤層的平均采高，然后確定支架高度。 對于大采高支架，按下式確定支架高度，即 Hmax＝ Mmax 十 (200～ 400)mm Hmin=Mmin— (400～ 500)mm Hmax——— 支架最大高度 (mm)； 中國礦業(yè) 大學畢業(yè)設計（論文）說明書 15 Hmin——— 支架最小高度 (mm)； Mmax——— 最大采高 (mm)； Mmin——— 最小采高 (mm) Mmax＝ K 1S MC