液压支护设备2

1、矿矿 山山 机机 械械 乌海职业技术学院机电工程系乌海职业技术学院机电工程系史玉忠史玉忠2006年秋季乌海学院矿业工程类课程年秋季乌海学院矿业工程类课程KUANG SHAN JI XIE 第二讲第二讲液压支护设备液压支护设备21概述概述支护设备的作用：支护设备的作用： 保障人员和设备安全。保障人员和设备安全。支护设备的发展：支护设备的发展： 木支柱木支柱金属摩擦支柱和铰接顶梁金属摩擦支柱和铰接顶梁液压支护设液压支护设备（单体液压支柱、滑移顶梁支架、液压支架备（单体液压支柱、滑移顶梁支架、液压支架）一、液压支架的组成及工作原理一、液压支架的组成及工作原理（一）液压支架的组成（一）液压支架的组成1

2、、组成、组成2、各部分功用、各部分功用重 点 理 解 液 压 支 架 的重 点 理 解 液 压 支 架 的“支支”、“护护”、“自移自移”等等功能是怎样实现的。功能是怎样实现的。21概述概述21概述概述21概述概述21概述概述（二）液压支架的工作原理（二）液压支架的工作原理P196 液压支架的四个基本动作：升、降、推、移。液压支架的四个基本动作：升、降、推、移。1、升架、升架2、推移运输机（推溜）、推移运输机（推溜）3、降架、降架4、移架、移架21概述概述注意：在实际生产中，注意：在实际生产中，液压支架的四个基本液压支架的四个基本动作的顺序，应根据动作的顺序，应根据回采工艺的具体工序回采工艺的

3、具体工序来确定。来确定。移架中移架中21概述概述（三）液压支架立柱的工作阶段及工作特性曲线（三）液压支架立柱的工作阶段及工作特性曲线1 1、液压支架立柱的工作阶段、液压支架立柱的工作阶段（1 1）初撑增阻阶段）初撑增阻阶段21概述概述与架型有关支撑效率每架支架的立柱根数每架支架的初撑力泵站的额定压力每根立柱的缸体内径每根立柱的初撑力式中支架立柱,Df :nfF :pDf :cccb241cnFpcb（三）液压支架立柱的工作阶段及工作特性曲线（三）液压支架立柱的工作阶段及工作特性曲线1 1、液压支架立柱的工作阶段、液压支架立柱的工作阶段（2 2）承载增阻阶段）承载增阻阶段21概述概述支架的工作阻

4、力安全阀的调定压力每根立柱的工作阻力式中支架立柱zFpazzza241zf :nfF :pDf :（三）液压支架立柱的工作阶段及工作特性曲线（三）液压支架立柱的工作阶段及工作特性曲线1 1、液压支架立柱的工作阶段、液压支架立柱的工作阶段（3 3）承载恒阻阶段）承载恒阻阶段（4 4）降柱移架阶段）降柱移架阶段21概述概述2 2、液压支架工作特性曲、液压支架工作特性曲线线支架支撑力与时间的支架支撑力与时间的关系关系（1 1）工作特性曲线）工作特性曲线（图（图2-32-3）横坐标表示时间，横坐标表示时间，纵坐标表示支撑力纵坐标表示支撑力（2 2）工作特性曲线的）工作特性曲线的意义意义增阻性、折线部分

5、增阻性、折线部分恒阻性、波纹线水恒阻性、波纹线水平部分平部分可缩性、波纹线波可缩性、波纹线波动现象动现象21概述概述21概述概述二、液压支架的种类二、液压支架的种类 大多数按液压支架与围岩的相互作用关系大多数按液压支架与围岩的相互作用关系进行分类，可分为：支撑式、掩护式和支撑掩进行分类，可分为：支撑式、掩护式和支撑掩护式。护式。1 1、支撑式液压支架、支撑式液压支架结构特点：图结构特点：图9-49-4适用条件：适用条件：P198P198二、液压支架的种类二、液压支架的种类2 2、掩护式液压支架、掩护式液压支架结构特点：图结构特点：图9-9-5 5适用条件：适用条件：P198P19821概述概述

6、二、液压支架的种类二、液压支架的种类3 3、支撑掩护式液压支架、支撑掩护式液压支架结构特点：图结构特点：图9-59-5适用条件：适用条件：P198P19821概述概述二、液压支架的种类二、液压支架的种类特殊用途的液压支架特殊用途的液压支架铺底网液压支架铺底网液压支架带放顶煤窗口液压支架带放顶煤窗口液压支架带尾部放煤板液压支架带尾部放煤板液压支架21概述概述三、液压支架的基本参数三、液压支架的基本参数AFp 1 1、初撑力、初撑力F Fc c P199P1992 2、工作阻力、工作阻力F Fz z P199P1993 3、支护强度、支护强度q q式中式中 A A支护面积，其计算值为（支架长支护面

7、积，其计算值为（支架长度度+ +梁端距）梁端距）（支架宽度（支架宽度+ +架间距）架间距）21概述概述4 4、支架高度、支架高度H H（1 1）最小高度）最小高度HminHminegsmHminmin式中式中 m mminmin煤层最小开采厚度；煤层最小开采厚度； s s液压支架后排立柱处的下沉量；液压支架后排立柱处的下沉量； g g浮煤、浮矸厚度；浮煤、浮矸厚度； e e移架时液压支架的最小回缩量。移架时液压支架的最小回缩量。（2 2）最大高度）最大高度HmaxHmax（3 3）调高比）调高比21概述概述)300200(mHmaxmax5 5、平均接触比压、平均接触比压21概述概述AFjZq

8、 A A 液压支架底座的地面积液压支架底座的地面积2 22 2液压支架的结构液压支架的结构 液压支架一般由架体、工作机构、液控系统液压支架一般由架体、工作机构、液控系统及辅助装置四部分组成。及辅助装置四部分组成。一、架体一、架体 架体主要包括：顶梁、底座、掩护梁和连杆等金架体主要包括：顶梁、底座、掩护梁和连杆等金属构件。属构件。 （一）顶梁（一）顶梁 顶梁是液压支架的主要承载部件之一，支架通过顶梁是液压支架的主要承载部件之一，支架通过顶梁实现支撑和管理顶板。顶梁实现支撑和管理顶板。 1 1、种类、种类 一般可分为两大类：整体式顶梁和分段组合式一般可分为两大类：整体式顶梁和分段组合式顶梁。（图顶

9、梁。（图9-209-20） 2 2、结构、结构2 22 2液压支架的结构液压支架的结构2 22 2液压支架的结构液压支架的结构（二）掩护梁（二）掩护梁 掩护梁是掩护式支架和支撑掩护式支掩护梁是掩护式支架和支撑掩护式支架才安设。其主要功能是隔离采空区、阻架才安设。其主要功能是隔离采空区、阻止其冒落矸石进入工作面；同时还承受采止其冒落矸石进入工作面；同时还承受采空区冒落矸石的载荷和老顶来压时的冲击空区冒落矸石的载荷和老顶来压时的冲击载荷。当顶板不平整或支架倾斜时，掩护载荷。当顶板不平整或支架倾斜时，掩护梁还将受扭转载荷。梁还将受扭转载荷。2 22 2液压支架的结构液压支架的结构1 1、种类、种类

10、从侧面形状看从侧面形状看（1 1）直线形）直线形 整体性好，强度大。目前这种形式应用最为广整体性好，强度大。目前这种形式应用最为广泛。泛。（2 2）折线形）折线形 架下安全空间大，但当支架歪斜时架间密封性架下安全空间大，但当支架歪斜时架间密封性差，加工工艺差。目前应用较少。差，加工工艺差。目前应用较少。2 2、结构、结构2 22 2液压支架的结构液压支架的结构2 22 2液压支架的结构液压支架的结构（三）连杆（三）连杆 连杆是掩护式和支撑掩护式支架上的部件。连杆是掩护式和支撑掩护式支架上的部件。它与掩护梁、底座组成四连杆机构，既可承受它与掩护梁、底座组成四连杆机构，既可承受支架的水平力，又可使

11、顶梁与掩护梁的铰接点支架的水平力，又可使顶梁与掩护梁的铰接点在支架调高范围内做近似直线运动，使支架的在支架调高范围内做近似直线运动，使支架的梁端距基本保持不变，从而提高了支架控制顶梁端距基本保持不变，从而提高了支架控制顶板的可靠性。板的可靠性。 1 1、连杆对顶梁轨迹的影响、连杆对顶梁轨迹的影响 图图9-229-22 2 2、结构、结构2 22 2液压支架的结构液压支架的结构2 22 2液压支架的结构液压支架的结构（四）底座（四）底座 底座是液压支架的又一主要承载部件，底座是液压支架的又一主要承载部件，支架通过底座将顶板的压力传至底板。支支架通过底座将顶板的压力传至底板。支架还通过底座与推移机

12、构相连，以实现自架还通过底座与推移机构相连，以实现自身的前移和推移运输机。身的前移和推移运输机。 1 1、刚性整体式、刚性整体式 2 2、刚性分底式、刚性分底式 3 3、分底式底座、分底式底座2 22 2液压支架的结构液压支架的结构2 22 2液压支架的结构液压支架的结构二、工作机构二、工作机构工作机构包括立柱和千斤顶。工作机构包括立柱和千斤顶。1 1、立柱、立柱（1 1）单伸缩双作用立柱）单伸缩双作用立柱 图图9-89-8（2 2）单伸缩带机械加长杆立柱）单伸缩带机械加长杆立柱 图图9-79-7（3 3）双伸缩立柱）双伸缩立柱 图图9-99-92 2、千斤顶、千斤顶 ： 液压缸液压缸 用途是

13、推溜用途是推溜 移架移架2 22 2液压支架的结构液压支架的结构三、液控系统三、液控系统 液控系统包括操纵阀、控制阀（由液液控系统包括操纵阀、控制阀（由液控单向阀和安全阀组成）和辅助阀。控单向阀和安全阀组成）和辅助阀。2 22 2液压支架的结构液压支架的结构四、辅助装置四、辅助装置 支架的辅助装置是指不直接承受顶板载荷，但又支架的辅助装置是指不直接承受顶板载荷，但又是实现支架各种动作或功能所不可缺少的机构或组件。是实现支架各种动作或功能所不可缺少的机构或组件。（一）推移装置（一）推移装置 支架的推移装置是实现支架自身前移支架的推移装置是实现支架自身前移和输送机前移的装置。一般由推移千斤顶、和输

14、送机前移的装置。一般由推移千斤顶、推杆或框架等导向传力杆件以及连接头等推杆或框架等导向传力杆件以及连接头等部件组成。部件组成。1 1、无框架式推移装置、无框架式推移装置 图图9-249-242 2、框架式推移装置、框架式推移装置（1 1）长框架式）长框架式 图图9-259-25（a a）（2 2）短框架式）短框架式 图图9-259-25（b b）2 22 2液压支架的结构液压支架的结构2 22 2液压支架的结构液压支架的结构2 22 2液压支架的结构液压支架的结构（二）侧护装置（二）侧护装置 侧护装置安装在掩护式和支撑掩护式支架的顶侧护装置安装在掩护式和支撑掩护式支架的顶梁和掩护梁的侧面。梁和

15、掩护梁的侧面。1 1、作用、作用（1 1）挡矸）挡矸（2 2）导向）导向（3 3）防倒、调架）防倒、调架2 2、结构、结构图图2-282-282 22 2液压支架的结构液压支架的结构2 22 2液压支架的结构液压支架的结构（三）导向装置（三）导向装置（四）防倒防滑装置（四）防倒防滑装置图图9-269-26（五）护帮装置（五）护帮装置图图9-299-292 22 2液压支架的结构液压支架的结构2 22 2液压支架的结构液压支架的结构2 22 2液压支架的结构液压支架的结构2 25 5 单体液压支柱与滑移顶梁支架单体液压支柱与滑移顶梁支架一、单体液压支柱一、单体液压支柱 单体液压支柱具有体积小、支

16、护可靠、单体液压支柱具有体积小、支护可靠、使用和维护方便等优点。它既可与金属铰使用和维护方便等优点。它既可与金属铰接顶梁配套用于普通机械化采煤工作面支接顶梁配套用于普通机械化采煤工作面支护顶板和综合机械化采煤工作面支护端头，护顶板和综合机械化采煤工作面支护端头，也可作单独点柱或其它临时性支护。也可作单独点柱或其它临时性支护。 根据供液方式的不同，单体液压支柱根据供液方式的不同，单体液压支柱可分为内注式和外注式。前者结构复杂，可分为内注式和外注式。前者结构复杂，质量大，支撑升柱速度慢，故使用不如后质量大，支撑升柱速度慢，故使用不如后者普遍。者普遍。（一）（一）DZDZ型外注式单体液压支柱的结构型

17、外注式单体液压支柱的结构 图图2-372-37，它实际上是一个单作用液压缸。，它实际上是一个单作用液压缸。2 25 5 单体液压支柱与滑移顶梁支架单体液压支柱与滑移顶梁支架2 25 5 单体液压支柱与滑移顶梁支架单体液压支柱与滑移顶梁支架2 25 5 单体液压支柱与滑移顶梁支架单体液压支柱与滑移顶梁支架1 1、活柱及缸体、活柱及缸体2 2、复位弹簧与缸口盖、复位弹簧与缸口盖复位弹簧的作用，缸口盖的作用：复位弹簧的作用，缸口盖的作用：（1 1）作为一个盖子与缸体一起形成活塞杆工作腔；）作为一个盖子与缸体一起形成活塞杆工作腔；（2 2）靠其内腔中的导向环，防尘圈构成活柱的伸、）靠其内腔中的导向环，

18、防尘圈构成活柱的伸、缩导向装置和防尘装置；缩导向装置和防尘装置；（3 3）在其外表面做有一个环状手持圈构成支柱的手）在其外表面做有一个环状手持圈构成支柱的手把。把。3 3、三用阀、三用阀包括单向阀、安全阀和卸载阀三个阀。包括单向阀、安全阀和卸载阀三个阀。2 25 5 单体液压支柱与滑移顶梁支架单体液压支柱与滑移顶梁支架2 25 5 单体液压支柱与滑移顶梁支架单体液压支柱与滑移顶梁支架（二）工作原理（二）工作原理 1 1、初撑增阻阶段、初撑增阻阶段升柱升柱 2 2、承载增阻溢流阶段、承载增阻溢流阶段承载承载 3 3、承载恒阻阶段、承载恒阻阶段 4 4、卸载降柱阶段、卸载降柱阶段降柱降柱 2 25

19、 5 单体液压支柱与滑移顶梁支架单体液压支柱与滑移顶梁支架2 25 5 单体液压支柱与滑移顶梁支架单体液压支柱与滑移顶梁支架 ( (三）注液枪三）注液枪2 25 5单体液压支柱与滑移顶梁支架单体液压支柱与滑移顶梁支架（四）铰接顶梁（四）铰接顶梁2 25 5 单体液压支柱与滑移顶梁支架单体液压支柱与滑移顶梁支架（五）单体液压支柱的管理（五）单体液压支柱的管理 1 1、使用前的管理、使用前的管理（1）工作面必须适合单体液压支柱；）工作面必须适合单体液压支柱；（2）编制好支护方案、技术措施及安全作业规程，）编制好支护方案、技术措施及安全作业规程，并报主管部门批准后进行实施；并报主管部门批准后进行实施

20、；（3）建立台帐：下井时间、数量、型号、折损量、）建立台帐：下井时间、数量、型号、折损量、维修时间及根次、支柱技术性能测定数据；维修时间及根次、支柱技术性能测定数据；（4）不论新旧，下井前必须柱根检验，合格后方）不论新旧，下井前必须柱根检验，合格后方可下井；可下井；（5）对操作者进行岗前培训，合格后方可上岗。）对操作者进行岗前培训，合格后方可上岗。2 25 5 单体液压支柱与滑移顶梁支架单体液压支柱与滑移顶梁支架（五）单体液压支柱的管理（五）单体液压支柱的管理2 2、操作中的管理、操作中的管理（1）支柱型号不得混用，同型号的支柱要统）支柱型号不得混用，同型号的支柱要统一使用，工作性能一致；一使

21、用，工作性能一致；（2）严格按支护规程操作，确保架设质量；）严格按支护规程操作，确保架设质量；（3）工作面支柱和铰接顶梁要编号管理，对）工作面支柱和铰接顶梁要编号管理，对号入座，支柱工要分段承包架设和管理。号入座，支柱工要分段承包架设和管理。（4）注液前，要清理三用阀注液口；）注液前，要清理三用阀注液口；（5）严格管理乳化液，保证其性能指标参数。）严格管理乳化液，保证其性能指标参数。2 25 5 单体液压支柱与滑移顶梁支架单体液压支柱与滑移顶梁支架（五）单体液压支柱的管理（五）单体液压支柱的管理3 3、维修管理、维修管理（1）建立维修管理制度。）建立维修管理制度。（2）凡检修后的支柱均须进行测

22、试。）凡检修后的支柱均须进行测试。2 25 5 单体液压支柱与滑移顶梁支架单体液压支柱与滑移顶梁支架二、滑移顶梁支架二、滑移顶梁支架 滑移顶梁支架是一种介于单体液压支柱滑移顶梁支架是一种介于单体液压支柱和液压支架之间的一种液压支护设备。最初和液压支架之间的一种液压支护设备。最初用它来代替单体液压支柱和铰接顶梁，以减用它来代替单体液压支柱和铰接顶梁，以减轻工人的劳动强度，提高架设效率，减少支轻工人的劳动强度，提高架设效率，减少支柱丢失。后来为了简化操作，避免大量乳化柱丢失。后来为了简化操作，避免大量乳化液流失，将滑移支架的操作由注液枪控制改液流失，将滑移支架的操作由注液枪控制改为操纵阀集中控制。

23、为操纵阀集中控制。2 25 5 单体液压支柱与滑移顶梁支架单体液压支柱与滑移顶梁支架（一）滑移顶梁支架的类型及结构特点（一）滑移顶梁支架的类型及结构特点1 1、单列滑移顶梁支架、单列滑移顶梁支架 其顶梁由前、后两根梁或由前、中、后三根梁组成。其顶梁由前、后两根梁或由前、中、后三根梁组成。前后梁及中后梁之间均由弹簧钢板连接。前后梁的伸缩前后梁及中后梁之间均由弹簧钢板连接。前后梁的伸缩由装在梁体内的移架千斤顶来实现。根据需要，顶梁下由装在梁体内的移架千斤顶来实现。根据需要，顶梁下面的液压支柱为面的液压支柱为1 13 3根，其控制方式，可用注液枪和卸根，其控制方式，可用注液枪和卸载手把，也可用组合操

24、纵阀集中控制。载手把，也可用组合操纵阀集中控制。2 2、并列滑移顶梁支架、并列滑移顶梁支架 由两列平行顶梁和立柱组成。两个并列的顶梁之间由两列平行顶梁和立柱组成。两个并列的顶梁之间有移架机构，可实现两个梁交替前移。根据需要，每组有移架机构，可实现两个梁交替前移。根据需要，每组顶梁下面的立柱为顶梁下面的立柱为2 23 3根。主要用组合操纵阀控制。也根。主要用组合操纵阀控制。也可用注液枪和卸载手把操纵。可用注液枪和卸载手把操纵。2 25 5单体液压支柱与滑移顶梁支架单体液压支柱与滑移顶梁支架（二）滑移顶梁支架的结构与主要液压元件（二）滑移顶梁支架的结构与主要液压元件1 1、架体结构、架体结构 图图

25、2-402-40，它主要由前顶梁、后顶梁、前梁立柱、后，它主要由前顶梁、后顶梁、前梁立柱、后梁立柱、后掩护支柱、弹簧钢板、水平推移千斤顶和防梁立柱、后掩护支柱、弹簧钢板、水平推移千斤顶和防护板等组成。护板等组成。2 2、主要液压元件、主要液压元件 立柱、水平推移千斤顶、三用阀、缸口阀（注意：立柱、水平推移千斤顶、三用阀、缸口阀（注意：其中的卸载阀与三用阀中的卸载阀的差异）、双向阀其中的卸载阀与三用阀中的卸载阀的差异）、双向阀2 25 5 单体液压支柱与滑移顶梁支架单体液压支柱与滑移顶梁支架2 23 3 单体液压支柱与滑移顶梁支架单体液压支柱与滑移顶梁支架（三）移架原理（三）移架原理图图9-43

26、9-431 1、后柱支撑，提前柱、后柱支撑，提前柱2 2、后柱支撑，移前梁、后柱支撑，移前梁3 3、后柱支撑，支撑前柱、后柱支撑，支撑前柱4 4、前柱支撑，提后柱、前柱支撑，提后柱5 5、前柱支撑，移后梁、前柱支撑，移后梁6 6、前柱支撑，支撑后柱、前柱支撑，支撑后柱2 23 3 单体液压支柱与滑移顶梁支架单体液压支柱与滑移顶梁支架2 23 3 单体液压支柱与滑移顶梁支架单体液压支柱与滑移顶梁支架2 26 6 乳化液泵站乳化液泵站 乳化液泵站是采煤工作面支护设备及推移乳化液泵站是采煤工作面支护设备及推移装置的动力源。主要由乳化液泵组（一般由装置的动力源。主要由乳化液泵组（一般由2 2台乳化液泵

27、组成、一台工作，一台备用）、乳台乳化液泵组成、一台工作，一台备用）、乳化液箱、以及必要的控制、保护、监视等元件化液箱、以及必要的控制、保护、监视等元件及连接管路。及连接管路。2 26 6 乳化液泵站乳化液泵站一、泵站主要参数一、泵站主要参数1 1、泵站压力、泵站压力 泵站压力必须满足立柱初撑力和千斤顶最大推力要泵站压力必须满足立柱初撑力和千斤顶最大推力要求。若一种泵站压力不能同时兼顾两方面的要求时，应求。若一种泵站压力不能同时兼顾两方面的要求时，应修改缸径或采用两种供液压力。修改缸径或采用两种供液压力。所需的泵站压力所需的泵站压力P Pb b： P Pb bKK1 1PmPm式中式中 PmPm

28、根据立柱初撑力或千斤顶推力算得的工作压根据立柱初撑力或千斤顶推力算得的工作压力；力；K K1 1考虑从泵站到支架管路中压力损失系数，一般考虑从泵站到支架管路中压力损失系数，一般1.11.11.21.2，支架管路长，且弯曲处多，应取最大值。，支架管路长，且弯曲处多，应取最大值。2 26 6 乳化液泵站乳化液泵站2 2、泵站流量、泵站流量 液压支架液压支架的移置速度应大于采煤液压支架液压支架的移置速度应大于采煤机的工作牵引速度。一般按一架支架全部立柱机的工作牵引速度。一般按一架支架全部立柱和千斤顶同时动作来估算所需泵站的流量。和千斤顶同时动作来估算所需泵站的流量。 2 26 6 乳化液泵站乳化液泵站 QbK2（Qi）（Vq/A）10-3（l/min）式中式中 Qi一台支架全部立柱和千斤顶一台支架全部立柱和千斤顶同时动作所需的流量，同时动作所需的流量，cm3； Vq采煤机的最大工作牵引速度采煤机的最大工作牵引速度（m/min）；）； A支架中心距（支架中心距（m）；）； K2考虑从泵站到支架管路泄漏损考虑从泵站到支架管路泄漏损失系数，一般为失系数，一般为1.11.3。 根据根据P Pb b、Q Qb b从乳化液泵产品目录中，选择稍从乳化液泵产品目