液压支架的结构原理及常见故障.doc

1、一、液压支架的工作原理及结构1、液压支架的工作原理：液压支架是以高压液压为动力，由若干液压元件（液压缸和阀件）与一些金属结构件按一定连接方式组合而成的一种采煤工作面支护设备， 它能实现升架 （支撑顶板） 、降架（脱离顶板） 、移架、推动刮板输送机前移以及顶板管理一整套工序， 并能可靠地支撑顶板，有效地隔离采空区，防止矸石进入工作面，保证了正常作业所需的空间。 液压支架与采煤机、 工作面刮板输送机配套使用，实现了采煤综合机械化， 解决了机械化采煤工作面顶板管理落后于采煤工作的矛盾， 进一步提高了采煤和运输设备的效能，减轻了煤矿工人的劳动强度，改善了安全生产条件。2、液压支架的基本组成部分：液压支

2、架由承载结构件、执行元件、控制和操纵元件、辅助装置、传动介质等组成。专业文档供参考，如有帮助请下载。图 1 液压支架的组成1前立柱； 2后立柱； 3顶梁； 4掩护梁； 5前连杆；6后连杆； 7底座； 8操作阀； 9推移千斤顶承载结构件有：顶梁、掩护梁和底底座等。顶梁是直接与顶板相接触，并承受顶板岩石载荷的支架部件；掩护梁是阻挡采空区冒落矸石不涌入工作面空间， 并承受冒落矸石的载荷，以承受顶板水平推力的部件；底座是直接与底板相接触， 传递顶板压力到底板并承受顶板压力的支架部件。执行元件有：立柱和各种千斤顶。立柱是支撑在顶梁 （或掩护梁） 和底座之间直接或间接承受顶板载荷的油缸， 立柱是支架的主要

3、动力执行元件， 它的结构强度和结构形式决定了支架的支撑力的大小和支撑高度范围；千斤顶是除立柱以外的各种油缸，它完成推移刮板输送机、移设支架和调整支架及完成各种保护动作等。控制和操纵元件有：操纵阀、截止阀及各种油缸的控制阀等。操纵阀是用以操纵支架各执行元件动作的阀，它是支架的动作指挥元件。 根据支架的执行元件多少及对动作的要求不同， 操纵阀的结构也不一样。 液压支架上所用的控制阀较多， 但油缸控制阀只有液控单向阀和安全阀。专业文档供参考，如有帮助请下载。辅助装置：除上述三项构件以外的其它构件。 它包括推移装置、复位装置、挡矸装置、护帮装置、防倒防滑装置、喷雾装置和照明等。传动介质：液压支架所用的

4、传动介质是乳化液，它将泵站的液压能传递给液压支架各执行元件， 使之获得工作的动能， 并对设备具有低腐蚀、高效能的作用。图 23、初撑：操纵阀 8 处于升柱位置，高压液体经液控单向阀6 进入立柱下腔，立柱上腔排液，活柱和顶梁升起支撑顶板。顶梁接触顶板， 立柱下腔压力达到泵站工作压力，操纵阀置于中位，液控单向阀关闭， 立柱下腔液体被封闭支架的初撑阶段支架对顶板产生的支撑力称为初撑力。Pb- 泵站工作压力(MPa),n 立柱数量， D活塞直径 (mm)。1MPa 10kg, 10KN1T。支架初撑力： FcD 2 Pb n cos 10 3 KN44、承载：专业文档供参考，如有帮助请下载。支架初撑后

5、，进入承载阶段。顶板缓慢下沉，顶板对支架的压力增加，立柱下腔压力升高支架增阻过程。下腔压力超过安全阀5 动作压力高压液体经安全阀泄出，立柱下缩 立柱下腔液体压力小于安全阀动作压力安全阀关闭，立柱工作阻力保持恒定恒阻过程。支架对顶板的支撑力称为工作阻力，由支架安全阀的调定压力决定。 Pa- 安全阀动作压力 MPa支架工作阻力： F D 2 P n cos 10 3KN4a5、卸载：操纵阀 8 处于降架位置， 高压液体进入立柱上腔， 打开液控单向阀 6，立柱下腔排液立柱 ( 支架 ) 卸载下降。6、支架工作时的支撑力变化分三个阶段：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

6、的增阻阶段 t1 ，安全阀出现脉动卸载时的恒阻阶段 t2 液压支架的阻力时间特性。图 3专业文档供参考，如有帮助请下载。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；为使支架恒定在最大支撑力， 具有可缩性， 支架在保持恒定工作阻力下，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， 恒阻性与可缩性主要由安全阀来实现安全阀、 液控单向阀和立柱是保证支架性能的三个重要元件。图 47、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。移架：降柱卸载操纵阀 7 处于移架位置使高压液体进入推

7、移千斤顶 4 活塞杆腔，活塞腔回液，以输送机为支点，缸体前移，把支架拉向煤壁。推移输送机：支架支撑顶板，高压液体进入推移千斤顶活塞腔，活塞杆腔回液，以支架为支点，活塞杆伸出，把输送机推专业文档供参考，如有帮助请下载。向煤壁。二、液压支架的分类1、液压支架按其对顶板的支护方式和结构特点不同，分支撑式、掩护式和支撑掩护式。图 5 支撑式液压支架图 6 掩护式液压支架专业文档供参考，如有帮助请下载。图 7 支撑掩护式液压支架（ 1）支撑式支架：立柱支撑在顶梁上，没有掩护梁。支撑式支架按结构分有垛式和节式两种。图 8 支撑式支架支撑式支架结构特点：顶梁较长，长度4m左右；立柱多， 46 根，且垂直支撑

8、；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工作空间内。支撑式支架支护性能：支撑力大，作用点在支架中后部，切顶性能好；对顶板重复支撑次数多，易把完整的顶板压碎；抗水平载荷能力差，稳定性专业文档供参考，如有帮助请下载。差；护矸能力差，矸石易窜入工作空间；支架工作空间和通风断面大。适应于缓倾斜、顶板稳定的薄与中厚煤层。（ 2）掩护式支架：以单排立柱为主要支撑部件并带有掩护梁的液压支架。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。图 9 掩护式支架架型示意图a掩护式（插腿） ；b掩护式（不插腿） ；c掩护式（平衡千斤顶在顶梁与掩护梁间） ；d掩护式 （平衡千斤顶在掩护梁与

9、底座之间）根据立柱布置和支架结构特点， 掩护式支架分支掩掩护式支架和支顶掩护式支架。掩护式支架支护性能：支撑力较小，切顶性能差，顶梁短，支撑力集中在靠近煤壁顶板，支护强度较大、均匀，掩护性好，能承受较大水平推力，对顶板反复支撑次数少，能带压移架。顶梁短，立柱倾斜布置，作业空间和通风断面小。掩护式支架结构特点：掩护梁较宽以挡住采空区的矸石进入作业空间， 掩护梁上端与顶梁铰接， 下端通过前后连杆与底座连接。 双纽线机构以保持专业文档供参考，如有帮助请下载。稳定的梁端距和承受水平推力。立柱支撑力间接作用于顶梁或直接作用于顶梁上。掩护式支架立柱较少，且倾斜布置，以增加支架调高范围，支架两侧有活动侧护板

10、把密封架间。顶梁较短，一般在 3.0m 左右。（ 3）支撑掩护式支架：在支撑式和掩护式架型基础上发展，兼有这两种架型的主要技术特征。适用于直接顶中等稳定、稳定和坚硬，周期压力强烈，底板软硬均可，煤层倾角一般不大于25，煤层厚度 14.5m，瓦斯涌出量适中的采煤工作面。根据支架的结构特点分支顶支撑掩护式和支顶支掩支撑掩护式。图 10 支撑掩护式支架支撑掩护式液压支架技术性能：顶梁长，有整体刚性和分体铰接；有些顶梁带外伸或内伸的伸缩梁。多数支架有双人行通道，通风断面大；支撑合力在顶梁后部，切顶能力强；底座为整体结构，有底封式和底开式；立柱倾斜度小，支撑效率高，调高范围较小，适应煤层厚度的变化能力不

11、如掩护式液压支架；前后排立柱受载经常不均，在同样煤层地质条件下要求其工作阻力和支护强度应高于掩护式液压支架；专业文档供参考，如有帮助请下载。液压系统中的动力缸和控制元件多，操作较复杂，影响移架速度。2、液压支架按适用工作面截高范围分薄煤层支架、中厚煤层支架和大采高支架。3、根据液压支架在工作面的位置分工作面支架、过渡支架 ( 排头支架 ) 和端头支架。4、按适用采煤方法分一次采全高支架、放顶煤支架、铺网支架和充填支架。5、按控制方式分为本架控制支架、邻架控制支架和成组控制支架。三、液压支架型号表示方法液压支架型号命名分3 部分：第一部分为产品类型及类型及特征代号， 用大写汉语拼音字母表示；第二

12、部分为液压支架主要参数代号， 用阿拉伯数字表示； 第三部分为液压支架补充特征及修改序号代号，用阿拉伯数字表示。1、液压支架“产品类型代号”表示产品的类别，统一用汉语拼音字母“ Z”表示。2、液压支架“第一特征代号”表示产品的支护性能、主要用途，用汉语拼音字母表示：D垛式、 J节式、 Z支撑掩护式、 Y掩护式、 F放顶煤、 C充填等。3、液压支架“第二特征代号”表示产品的结构特征、使用场所等，用汉语拼音字母表示：H滑移顶梁、X立柱“ X”型布置、 D单输送机、 F风力充填等。专业文档供参考，如有帮助请下载。4、液压支架“主参数代号”依次表示其工作阻力、最小高度、和最大高度3 个参数，均用阿拉伯数

13、字表示，参数与参数之间用“/ ”符号隔开，工作阻力单位为 KN，高度单位为 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。5、液压支架“补充特征代号”是“第二特征代号”的补充，如前述代号仍难表示全面时，可用“补充特征代号” 补充表示。“补充特征代号”用汉语拼音字母表示，如L机械联网、C插腿式或插板式等。6、液压支架“修改序号”是在产品型式或结构等有重大改进时作为识别用，以带括号的汉语拼音字母依次表示，如（A）第一次改型、（ B）第二次改型、7、液压支架型号中所用的汉语拼音字母一律采用大写字母，其中不得用“ l ”和“ O”相混淆。8、液压支架型号中所用的汉语拼音字母、阿拉伯数字的

14、字体大小相仿，不得采用角标例： 1、ZZP4800/17/33 型支架各符号的含义Z 液压支架Z支撑掩护式P铺网支架17最低支撑高度17dm33最大支撑高度33dm4800工作阻力 4800KN专业文档供参考，如有帮助请下载。2、ZFS4000/16/28C 放顶煤液压支架Z液压支架F放顶煤S双输送机C插板式4000支架工作阻力4000KN16支架最小高度16dm28支架最大高度28dm3、 ZFZ4400/16/28ST 为有四连杆机构、抬底座装置的中位放顶煤支架Z液压支架F放顶煤Z中位放煤S四连杆机构T抬底座装置4400支架工作阻力4400KN16支架最小高度16dm28支架最大高度28d

15、m四、液压支架常见故障原因与处理1、管路系统无压力液，操作无动作（1）原因：检修后断路阀未打开；软管被堵死或被咂伤破裂漏液；专业文档供参考，如有帮助请下载。软管接头脱落或扣压不紧， 接头密封损坏漏液； 进液侧过虑器被堵塞，液路不通；操作阀内密封损坏，高低压腔窜液。（2）预防与处理：打开断路阀；理顺软管，损坏的更换；接牢管接头，更换密封件；更换清洗过虑器；更换操作阀。2、推移千斤顶供液后无动作或动作缓慢（1）原因：活塞密封损坏， 高低压窜液； 活塞杆弯曲变形或焊接处断裂；控制阀、交替单向阀或液控单向阀的密封不严，有脏物卡住或密封损坏；进液管路压力低，阻力大或液管堵塞；采煤机割出台阶，或支架、溜子

16、煤壁侧有矸石，大块煤卡住；千斤顶与支架连接销或连接块折断。（2）预防与处理：调查故障原因；确定故障原因后，撤换损坏件，并进行检查，由外部原因引起时，则清除杂物。3、邻架移架时，本架不供液的千斤顶随之动作（1）原因：推溜回路的液控单向阀密封不严。（2）预防与处理：更换密封零件。4、操作阀手把处于停止位置时，阀内有咝咝声响，或油缸有缓慢动作专业文档供参考，如有帮助请下载。（1）原因：阀座等密封不好；密封圈或密封弹簧损坏；阀内有脏物卡住。（2）预防与处理：更换密封零件；更换密封圈或弹簧；先动作冲洗几次无效时，更换清洗。5、支架初撑力达不到要求（1）原因：泵压低。操作时间短，未达到泵压即停止供液。（2

17、）预防与处理：调泵压，排除管路堵塞；操作时充足液。6、支架工作阻力达不到要求（1）原因：安全阀调压低，未达到工作压力就开启；安全阀失灵；管路渗漏液。（2）预防与处理：更换安全阀，并按要求调定其工作压力；专业文档供参考，如有帮助请下载。更换安全阀；检修更换损坏管路。7、操作阀阀体外渗液（1）原因：接头和片阀间密封件损坏；连接片阀的螺栓、螺母松动；端面密封处不好，手把端套处渗漏。（2）预防与处理：更换密封阀；拧紧螺母；更换密封。8、操作阀手把不灵活，不能自锁（1）原因：手把处碎矸、煤粉过多；压块或手把工作凸轮磨损；手把摆角小于80。（2）预防与处理：及时清理手把处杂物，并采取防护措施；更换压块或手

18、把；摆足角度。9、U形卡折断、丢失（1）原因：专业文档供参考，如有帮助请下载。U形卡质量不合格；装卸时敲击折断；U形卡规格不对。（2）预防与处理：更换、检修U形卡；更换时，防止撞击；更换 U形卡。10、液压支架自动下降（1）原因：安全阀泄液或调定值低。单向阀不能闭锁。立柱至阀连接板一段泄漏。立柱内泄漏。（2）预防与处理：更换安全阀或调至规定值。更换单向阀。检修更换泄漏管。其他原因排除后仍降柱，则要更换立柱。11、乳化液外泄（1）原因：密封件损坏或尺寸不合适。沟槽有缺陷。专业文档供参考，如有帮助请下载。接头焊缝有裂纹。（2）处理与预防：更换密封件。处理缺陷的沟槽。补焊接头。12、液压支架不升或升

19、速慢（1）原因：截止阀未打开或未全开。泵压低，流量小。立柱外漏或内串液。系统堵塞。立柱变形。（2）处理与预防：完全打开截止阀。查泵压、水源和管路。更换立柱。清洗或排堵。更换立柱。13、液压支架不降或降速慢（1）原因：截止阀未打开或开程不够。 液控单向阀打不开。 操作阀动作不灵活。 顶梁或其他部位有卡阻。 管路有泄漏、 堵塞。（2）处理与预防：完全打开截止阀。检查压力是否过低，管路有无堵塞。清理手把处堵塞物或更换操作阀。 排除卡阻物并调架。 处理泄漏处及更换管路。14、低于额定压力安全阀就开启（1）原因：专业文档供参考，如有帮助请下载。未按要求调定工作压力。弹簧疲劳。井下调动安全阀。密封面有污物

20、。（2）处理与预防：重新调动工作压力。更换弹簧。更换安全阀，井下严禁调动安全阀。清洗并更换密封件。15、超过额定压力安全阀不能开启（1）原因：弹簧力过大，不符合性能要求。阀座、弹簧座弹簧变形卡死。杂质脏物堵塞，阀座不能移动，过虑器堵塞。调动了调压螺钉，使阀实际超调。（2）预防与处理：更换弹簧。更换、检修损坏件。更换、清洗堵塞件。更换、重新调动安全阀至规定值。16、高压软管漏夜（1）原因：胶管被挤、砸坏。胶管过期老化。接头扣压不牢。升降、移架时胶管被挤坏。高、低压胶管误用。专业文档供参考，如有帮助请下载。（2）处理与预防：更换破损胶管。更换老化胶管。更换接头重新扣压。更换胶管，把好管卡。使用合格

21、品，加强管理，高低压胶管不得混用。五、液压支架日常维护管理注意事项1、支架在工作面进行部件拆装时，应注意顶板情况，做好人身和设备的防护工作。更换立柱、前探梁千斤顶、各种控制阀等元件时，要先用临时支柱支撑住顶梁后再进行。2、支架上的液压部件及管路系统在有压力的情况下，不得进行修理和更换，必须卸载后进行，拆装时严防污物进入。3、拔出后的高压胶管，接头应朝向地面，不得指向人员。4、支架拆装和检修过程中，必须使用合适的工具，禁止硬打乱敲。尤其是各种油缸、油塞杆和导向套，各种阀件的阀芯与密封面、管接头以及连接螺纹等，防止损伤，避免增加检修困难。对拆装的液压零部件要标上记号及量取必要的尺寸，并分别放在适当

22、的地方。拆下的零件，如垫圈、开口销、密封圈等，应装入工具袋内，防止丢失。5、支架上使用的各种油缸和阀件等液压元件，一般不允许在井下拆检与调试，如果发现问题不能继续使用时，必须整件更换，送井上进行修理。各种油缸在井下拆装、运搬过程中，应先收缩至最低位置， 将缸体内液体倒净， 便于运搬和防止活塞杆表面碰伤、锈蚀。搬运时要注意轻放。专业文档供参考，如有帮助请下载。6、备换的各种软管、立柱、千斤顶与各种阀体的进出液口，必须用合适的堵头保护，并在存放与搬运过程中，防止堵头拧掉或脱落。7、更胶管接头的连接应保持原有位置，不得随意改变。8、支架检修后应做好检修记录，包括检修内容、材料和配件消耗、所需工时、质

23、量检查情况和检修负责人等，以便积累资料、5 情况，为今后检修创造条件；还应进行整架动作性能试验。9、支架的存放与配件储备要有计划，设专人负责保管，加强防尘、防锈和防冻措施。支架和配件的存放应尽量放在库房内，对存放地面露天待检修或暂不下井的支架，应集中在固定地方进行保管，将支架各种油缸、阀件内残存的乳化液全部放掉，各接口处用堵头封好。六、支架的维护和管理要求1、基本要求：掌握液压支架有关知识，了解各零部件结构、规格、材质、性能和作用， 熟练地进行维护和检修。遵守维护规程：及时排除故障，保持设备完好，保证正常安全生产。2、维护内容：包括日常维护保养和拆检维修。维护重点是液压系统。日常维护保养做到：

24、一经常、二齐全、三无漏堵。“一经常”维护保养坚持经常；“二齐全”连接件齐全、液压元部件齐全；“三无漏堵”阀类无漏堵，立柱千斤顶无漏堵、管路无漏堵。液压件维修的原则是：井下更换、井上拆检。3、维护前做到：一清楚、二准备。“一清楚”维护项目和重专业文档供参考，如有帮助请下载。点要清楚；“二准备”准备好工具，尤其是专用工具，准备好备用配件。维护时做到：了解核实、分析准确、处理果断、不留后患。“了解核实”了解出故障的前因后果并加以核实无误；“分析准确”分析故障部位及原因要准确；“处理果断”判明故障后要果断处理，该更换的即更换，需拆检的即上井检修；“不留后患”树立高度责任感和事业心，排除故障不马虎、 不

25、留后患，设备不带“病”运转。4、坚持维护检修制度，做到五检：班随检、日小检、周（旬）中检、月大检、季（年）总检。“班随检”生产班维修工跟班随检，着重维护保养和一般故障处理； “日小检”检修班维护检修可能发生故障部位和零部件， 基本保证三个生产班不出大的故障；“周（旬）中检”在班检、日检的基础上进行周（旬）末的全面维护检修，对磨损、变形较大和漏堵零部件进行“强迫”更换，一般在 6 小时内完成， 必要时可增加 12 小时；“月大检”在周（旬）检基础上每月进行一次全面检修，统计出设备完好率，找出故障规律，采取预防措施，一般在 12 小时内完成，必要时可延长至一天， 列入矿检计划执行； “季（年）总检

26、”在每月检的基础上每季（年）进行总检，一般在一天内完成，也可与当月大检结合进行，统计出季（年）设备完好率，验证故障规律，找出经验教训。5、维护工要做到：一不准、二安全、三配合、四坚持。“一不准”井下不准随意调整安全阀工作压力；“二安全”维护中专业文档供参考，如有帮助请下载。要确保人和设备安全； “三配合”生产班配合操作工维护保养好支架，检修班配合生产班保证生产班无大故障、检修时与其它工种互相配合共同完成检修班任务；“四坚持”坚持正规循环和检修制度、坚持事故分析制度、 坚持检修日志和填写有关表格、坚持技术学习提高业务水平。七、液压支架的完好标准液压支架架体的完好标准1、零部件齐全，安装正确，柱靴及柱帽的销轴、管接头的U 形销、螺栓、穿销等不缺少。2、各结构件、平衡千斤顶座无开焊或裂纹。3、侧护板变形不超过10mm，推拉杆弯曲每米不超过20mm。液压支架立柱、千斤顶完好标准1、活柱不得炮