液压支架控制技术培训讲义

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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。
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乳化液泵
• 国产各种型号的柱塞式乳化液泵结构大同小 异,主要由箱体和泵头两部分组成。
• 电动机经齿轮减速箱传动曲轴1,曲轴1有三 曲拐,互成120°。两端由双列向心球面滚子 轴承支承。连杆2的大端为剖分式结构,内装 钢背高锡铝合金轴瓦,具有良好的承载、抗疲 劳和耐磨性能。连杆小端内装钢套,与滑块3 用销轴铰接。滑块与滑道孔之间由活塞环密封 ,以防止曲轴箱润滑油外漏。
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(4)降柱移架阶段 随工作面的推进,支架需要前移。移架前需要将支架的立柱卸 载收缩,使支架撤出支撑状态。 从开始卸载降柱到下一次开始升柱,此阶段称为降柱移架阶段。
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2.2 液压支架工作特性曲线—支架支撑力与时间的关系
液压支架的四个阶段以及支架在各阶段呈现出的特性如图9-3所示的曲线。 (1)工作特性曲线:横坐标表示时间,纵坐标表示支撑力。
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5.2 泵站液压系统
• 泵站液压系统应满足如下要求: • (3)系统中要装单向阀,以防止停泵时
液体倒流。 • (4)为能在拆除支架或检修支架管路时
泄出管路中的液体,应加手动泄液阀。 • (5)应设有缓冲减振的蓄能器。
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系统分类
• 由于工作面支架的立柱和千斤顶所需的液压力不同 ,需要泵站供给不同的压力液。据此,泵站分有高压 泵液压系统、高压-低压泵液压系统和高压泵-减压阀 液压系统。
• 只有经常清洗过滤器,才能保证吸液管道的畅 通无阻。在拆了吸液过滤器清洗时,断路阀芯 在弹簧的作用下复位,封闭乳化液的通路。
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(3)交替双进液阀
• 当一台泵工作,一台泵备用时,由于液压作 用,备用泵通液口被钢球堵死,形成一台泵单 独供液。如果二台泵同时工作,钢球两面均受 液压作用,若一面压力高,一面压力低,钢球 必然向压力低的方向移动。这样一面通液口减 小,阻力增加,钢球位置反向移动。只有当钢 球两面压力相等时才能平衡、稳定地工作。
极限强度所允许的范围之内,以期维持顶板较长时间的完整Biblioteka Baidu,避 免因过早破碎而使得对顶板的管理变的困难。
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(二)工作阻力Fz
工作阻力是液压支架在承载初撑增阻阶段末了时所呈 现出的最大支撑力。
它的大小取决于安全阀的调定压力、立柱数目、缸体 的内径等参数。它反映了液压支架承受顶板压力的最大 允许值。
液压支架控制技术培训 讲义
2020/11/25
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液压支架控制技术基础
1. 液压支架工作过程分析
升架、降架、移架和推镏 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。
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2 液压支架立柱的工作阶段及工作特性曲线
2.1 液压支架立柱的工作阶段 液压支架立柱的一个完整的工作循环可分为四个阶段: (1)初撑增阻阶段 (2)承载增阻阶段 (3)承载恒阻阶段 (4)降柱移架阶段
液压支架的平均接触比压必须和底板的岩性及抗压强度相适应。
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3 液压支架控制系统基本原理
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4 多伸缩立柱工作过程
1-一级缸筒 2-一级活塞 3-二级缸筒 4-二级活塞
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5 常用乳化液泵站液压系统
5.1 泵站装置组成 乳化液泵站是采煤工作面支护设备及推移
选择液压支架时必须根据矿山地质条件和矿山压力大 小来确定工作阻力值。
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(三)支护强度q
支护强度是液压支架单位支护面积上的支撑力,即液压支架的工 作阻力与其支护面积的比值。它是用来衡量各种不同规格和型号液 压支架支撑能力大小的一个参数。
工作阻力虽然可以反映一架液压支架的支撑能力的大小,但由于 各种型号的支架其结构参数不同,即使工作阻力相同的支架,在实 际工作中所表现出不同的支撑能力和支撑效果,在选型中无法确定 用哪一种支架。即不同种类、不同规格和型号的液压支架的工作阻 力不具有可比性。
Hmin= mmin-s-g-e 式中 mmin——煤层最小开采厚度;
s——液压支架后排立柱处顶板的下沉量; g——浮煤、浮矸厚度; e——移架时液压支架的最小回缩量。
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(四)支架高度H
长2杆.最须大完高全度伸H出m)ax—后—支是架指的立垂柱直完高全度伸。出(如有机械加长杆的,加 Hmax=mmax+(200~300)
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(五)平均接触比压
液压支架底座与底板接触面积内的压强平均值称之为液压支架的 平均接触比压。它是衡量液压支架工作性能以及适应能力的又一参 数,其值为:
式中 qj——液压支架的平均接触比压; A——液压支架底座的底面积。 若平均接触比压较大而底板较软,底座有可能陷入底板内,移
架困难,增大顶板的下沉量,降低液压支架的支撑能力,恶化顶 板状况。
因支护强度把支撑力限定在单位面积上来讨论比较,这样用它来 衡量和评价诸支架的能力就比较科学、准确。
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(四)支架高度H
液压支架的高度是其在支撑方向上的垂直高度,有最大高度和最小 高度之分。
1.最小高度Hmin——是指其立柱完全缩回(如有机械加长杆的, 加长杆须完全缩回)后支架的垂直高度。
式中 mmax——煤层最大开采厚度; 200~300——考虑到顶板有伪顶冒落或局部冒落,为使支架仍
能及时支撑到顶板所需增加的高度,mm。 3.调高比——支架的最大高度与最小高度之比。它反映支架对煤
层开采厚度变化的适应能力。其值越大说明其适应能力越强。一般 薄煤层支架的调高比为2.5~3.0;中厚煤层支架的调高比为1.4~1.6。
• 一般每个乳化液泵站应配置两台乳化液泵, 两泵可并联供液或转换工作。
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乳化液箱
• 乳化液箱是储存、回收、过滤和沉淀乳 化液的设备。XRXTA型乳化液箱。
• 吸液管8接泵的吸液口,泵排出的压力 液经排液管9、自动卸荷阀10和交替双进 液阀18到通往工作面的主供液箱7。从支 架返回的乳化液经主回液管16依次流过 沉淀室1、消泡室2、磁性过滤室3、过滤 网槽14,除去乳化液中的悬浮微粒、泡 沫和铁磁物质,进入工作液室4。
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XRB2B型泵站液压系统工作过程
• 启动前先打开手动卸载阀e、使泵空载启动, 这时泵排出的乳化液经手动卸载阀直接回乳化 液箱;
• 启动后,关闭手动卸载阀,从泵排出的高压乳 化液经单向阀a向工作面供液;当工作面不用 液或用液量很小时,压力上升,至打开先导阀 c和自动卸载阀d,实现自动卸载。
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5.2 XRB2B型常用乳化液泵站液压系统
液压系统 原理图
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5.2 泵站液压系统
• 泵站液压系统应满足如下要求: • (1)当支架动作时,系统能即时供给高
压液体;当支架不动作时,泵仍照常运 转,但自动卸载;当支架动作受阻、工 作液体压力升高超过允许值时,能限压 保护。为此,泵站系统中必须装设自动 卸载装置。 • (2)要设手动卸载阀,以实现泵的空载 启动。
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(2)承载增阻阶段:
支架初撑后,进入承载阶段。随着顶板的缓慢下沉,顶板对支架 的压力不断增加,但液体的压缩量极微,一般视为不可压缩。因此 立柱下腔被封闭的液体压力将随之迅速升高,液压支架受到弹性压 缩,并由于立柱缸壁的弹性变形而使之产生弹性扩张。
工作阻力:该阶段末了,支架和立柱呈现出的支撑力称为工作阻
使立柱尽快进入恒阻状态。 大小:取决于泵站的额定压力,立柱的数目和立柱缸体的内径。 初撑力的合理选择对液压支架的支护性能影响很大。
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(一)初撑力Fc
液压支架的初撑力应与其支护的顶板类别及岩性相适应,如: 对坚硬、中硬的顶板,宜采用较高的初撑力,以期减缓顶板的下
沉,避免顶板的过早剥离,改善支架对顶板的管理; 对较软的顶板,应采用较小的初撑力,其大小应控制在顶板岩石
• 利用液压平衡原理可使用两种不同压力以不 同流量向液压支架供液。以20MPa泵站为例 说明。一台泵的调定工作压力为20MPa(高压 泵),另一台泵的调定工作。
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2.3 液压支架的基本参数
反映液压支架支撑能力和使用性能的基本参数有: (一)初撑力Fc (二)工作阻力Fz (三)支护强度q (四)支架高度H (五)平均接触比压qj
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(一)初撑力Fc
初撑力是液压支架在初撑增阻阶段未了时对顶板的支撑力。 作用:减缓顶板的下沉,避免顶板过早剥离,增加顶板的稳定性,
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(1)初撑增阻阶段:
当顶梁接触顶板,立柱下腔的压力达到泵站的工作压力后, 把操纵阀置于中间位置,液控单向阀关闭,从而立柱下腔的液 体被封闭,这就是支架的初撑阶段。
初撑力:初撑阶段终了时,立柱和支架对顶板产生的支撑力。
立柱:fc=πD2pb/4 支架:Fc=nfcη
pb——泵站的额定压力 η——支撑效率,与架型有关。

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乳化液箱
• 箱体19侧面有液位观察窗20,左下方有一溢流 管21,可排除箱内过多的液体。在箱体另一端 的下部,设有清渣盖17,用于清除沉淀室中的 沉淀物。每个分隔室有放液塞。更换乳化液时 ,拧开放液塞放尽箱内乳化液。后端板左上角 有一个回液接头,工作时总是与总回液管相接 。吸液断路器、交替双进液阀、高压过滤器安 装在面板上。卸荷阀安装在乳化液泵出口处, 在其后端部安装了连通断路器。配液阀是乳化 液与中性水溶液的混合装置,安装在乳化油室 和盖板上,可与供水接头配合使用。
t0——升柱至液控单向阀关闭时的初撑急增阻阶段; t1——初撑结束至安全阀开启时的缓增阻阶段; t2——安全阀出现脉动卸载时的恒阻阶段; t3——卸载降柱、移架阶段;
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2.2 液压支架工作特性曲线—支架支撑力与时间的关系
(2)工作特性曲线的意义: 增阻性——折线表示支架具有增阻性; 恒阻性——波纹线的水平特征表示支架具有 恒阻性; 可缩性——波纹线的波动现象表示支架具有 可缩性; 增阻性取决于液控单向阀和立柱的密封性; 恒阻性和可缩性主要靠安全阀来实现和保证。 安全阀、液控单向阀以及立柱是保证液压支 架工作性能的三个关键元件。
力。
立柱:fz=D2pa 支架: FZ=nfzη pa——安全阀的调定压力
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(3)承载恒阻阶段 立柱和支架达到工作阻力后,随着顶板的下沉,立柱下腔内压 力进一步增大的液体最终使得安全阀开启溢流,立柱回缩。于 是,立柱下腔的压力降低。当压力降低到安全阀的调定压力后, 安全阀关闭。如此反复,始终保持立柱下腔的压力基本不变, 即保证支架和立柱的工作阻力基本不变,处于恒阻支撑状态。 从安全阀第一次开启至支架泄载降柱时的这一阶段称为承载恒 阻阶段。
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(2)吸液断路器
• 乳化液箱的乳化液经吸液断路器过滤后进入泵 。如需拆下泵检修,则断路器关闭乳化液箱。 故吸液断路器又是导通和封闭吸液通路的装置 。吸油断路器由吸液过滤器和二个断路阀组成 。工作时,由吸液软管顶开断路阀芯,使箱和 泵连接起来。如果把吸液软管拆下来,阀芯在 弹簧作用下复位,使乳化液封闭在箱中。
• 系统过载,安全阀2开启溢流,实现过载保护 。交替双进液阀6的作用是保证任一台泵工作 都能通过一条管路向工作面供液。
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5.3 乳化液泵站控制元件
• (1)泵用安全阀 • 国产乳化液泵的安全阀均采用直动式,来自
乳化液泵的高压乳化液作用于阀座,并经阀芯 、弹簧座作用于弹簧上。当乳化液压力小于安 全阀的调定压力时,在弹簧作用下,安全阀关 闭;当乳化液压力大于安全阀调定压力时,液 压力克服弹簧的作用力,将阀打开,泵自动卸 载。 • 为防止阀芯因黏结及静摩擦而引起开启压力 的超调,采用浮动装配方法,在高压开启前, 阀芯先行移动,避免蹩卡,调整弹簧作用力即 能改变安全阀开启压力。
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