液压支架工作原理和分类

液压支架工作原理和分类
第一节 液压支架工作原理
一、支架升降
1. 初撑 操纵阀8处于升柱位置，由泵站输送来的高压液体，
经液控单向阀6进入立柱的下腔，同时立柱上腔排液，于 是活柱和顶梁升起，支撑顶板。当顶梁接触顶板，立柱下 腔的压力达到泵站的工作压力后，操纵阀置于中位，液控 单向阀6关闭，从而立柱下腔的液体被封闭，这就是支架 的初撑阶段。支架立柱在达到泵站额定压力时产生的工作 力之和（忽略摩擦力）称为初撑力。
二、掩护式支架
掩护式支架是以单排立柱为主要支撑部件并带有掩护 梁的液压支架。一般用于直接顶中等稳定以下，顶板周期 来压不强烈的采煤工作面。
根据立柱布置和支架结构特点，掩护式支架分为支掩 掩护式支架、支顶掩护式支架和支顶支掩掩护式支架三种。
支掩掩护式支架有四连杆稳定机构，两根立柱支撑在掩 护梁上，短顶梁及掩护梁铰接，有平衡千斤顶。分为插底 式（底座插入刮板输送机中部槽下）支架和不插底式支架 两类。立柱通过掩护梁对顶板进行间接支撑，支撑效率低， 顶梁短，控顶距小；多数在顶梁与掩护梁之间设有平衡千 斤顶，少数支架只设机械限位装置；顶梁后部与掩护梁构 成的“三角带”易卡进矸石，影响顶梁摆动，故一般在顶 梁后端挂有挡板，作业空间狭窄，通风面积小；插底式支 架配用专门的下部带托架的输送机，支架底座前部较长， 伸入输送机下部，对底板比压小，是不稳定顶板和软底板 工作面的主要架型。不插腿式支架配套通用型刮板输送机， 底座前端对底板比压大。
复位机构设置在底座箱中，通过橡胶或复位千斤顶扶定 立柱缸体，同时允许缸体轴向微量窜动。当顶梁受到水平 推力时，立柱出现倾斜，复位机构在立柱倾斜力作用下发 生变形，使立柱对顶板的水平推力有一定抵抗能力。当降 架后，立柱随橡胶或复位千斤顶作用而正位，保证立柱在 升架时能以正常状态撑紧顶板。支架前移由推移千斤顶实 现。
液压支架型号主要由产品类型代号、第一特征代号和主 参数组成。如果这样表示仍难以区分时，再增加第二特征 代号、补充特征代号以至设计修改序号。
产品类型代号表明产品类别，用汉语拼音字母Z表示； 第一特征代号用于一般工作面支架时，表明支架的架型结 构，用于特殊用途支架时，表明支架的特殊用途；主参数 代号依次用支架工作阻力、支架的最小高度和最大高度3 个参数，均用阿拉伯数字表示。参数及参数之间用“/”符 号隔开。参数量纲分别为kN和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。
支撑式支架结构特点：
顶梁较长；立柱多，一般4～6根，且垂直支撑；支架 后部设复位装置和挡矸装置，以平衡水平推力和防止矸石 窜入支架的工作空间内。
支撑式支架支护性能：
支撑力大，且作用点在支架中后部，故切顶性能好； 对顶板重复支撑次数多，容易把本来完整的顶板压碎；抗 水平载荷能力差，稳定性差；护矸能力差，矸石易窜入工 作空间；支架的工作空间和通风断面大。适应于缓倾斜、 顶板稳定的薄及中厚煤层。
第一节 液压支架工作原理
(二)支架移动和推移输送机 支架和输送机的前移由底座3上的推移千斤顶4完成。
需要移架时，先降柱卸载，然后通过操纵阀使高压液 体进入推移千斤顶4的活塞杆腔，活塞腔回液，以输送机 为支点，缸体前移，把整个支架拉向煤壁。
需要推移输送机时，支架支撑顶板，高压液体进入推 移千斤顶4的活塞腔，活塞杆腔回液，以支架为支点，活 塞杆伸出，把输送机推向煤壁。
第一节 液压支架工作原理
液压支架的阻力—时间特性表明液压支架在低于额定工 作阻力下工作时，具有增阻性，以保证支架对顶板的有效 支撑作用；在达到额定工作阻力时，具有恒阻性；为使支 架恒定在此最大支撑力，又具有可缩性，支架在保持恒定 工作阻力下，能随顶板下沉而下缩。增阻性主要取决于液 控单向阀和立柱的密封性能，恒阻性及可缩性主要由安全 阀来实现，因此安全阀、液控单向阀和立柱是保证支架性 能的三个重要元件。
支架初撑力
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kN
第一节 液压支架工作原理
2．承载 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，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 壁的弹性变形而使缸径产生弹性扩张，这一过程就是支架 的增阻过程。当下腔液体的压力超过安全阀5的动作压力 时，高压液体经安全阀5泄出，立柱下缩，直至立柱下腔 的液体压力小于安全阀的动作压力时，安全阀关闭，停止 泄液，从而使立柱工作阻力保持恒定，这就是恒阻过程。 此时，支架立柱在其安全阀设定开启压力时时产生的工作 力之和（忽略摩擦力）称为工作阻力，它是由支架安全阀 的调定压力决定的。
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kN
第一节 液压支架工作原理
3．卸载 当操纵阀8处于降架位置时，高压液体进入立柱的上 腔，同时打开液控单向阀6，立柱下腔排液，于是立柱(支 架)卸载下降。
支架工作时的支撑力变化可分为三个阶段。即：开始升 柱至单向阀关闭时的初撑增阻阶段t0，初撑后至安全阀开 启前的增阻阶段t1，以及安全阀出现脉动卸载时的恒阻阶 段t2，这就是液压支架的阻力—时间特性。
如果用产品类型代号、第一特征代号、第二特征代号、 主参数代号仍难以区别或需强调某些特征时，则用补充特 征代号。补充特征代号进一步用支架的结构特点、主要部 件的结构特点或者支架控制方式来区分。一般根据需要可 设1～2个，但力求简明，以能区别为限。
一、支撑式支架
没有稳定机构，有横向复位装置，立柱支撑在顶梁和 底座间并被限制摆动自由度的支架称为支撑式支架（垛式 支架）。底座为箱式，内装复位机构，整体前移。一般有 两排或三排立柱，每排立柱有两根。大多数在底座上布置 四根立柱，构成一稳定的支撑垛。
第二节 液压支架分类
液压支架按架型结构及及围岩关系分为支撑式、掩护式 和支撑掩护式支架三种基本架型。 按适用采高分为薄煤层支架、中厚煤层支架、大采高支 架和特大采高支架四类。 按适用采煤方法分为一次采全高支架、放顶煤支架、铺 网支架和充填支架。 按在工作面中的位置分为基本支架、过渡支架、端头支 架和超前支架。 按控制方式分为液压手动控制支架和电液控制支架。 用于年产500万t以上工作面或用户要求按高可靠性设计的 支架为A类支架，A类之外的其他支架及放顶煤工作面支 架为B类支架。