液压支架说明书

1、太原科技大学毕业设计说明太原科技大学毕 业 设 计（论 文）设计(论文)题目：ZY4000/14/32型掩护式液压支架设计说明书姓 名 _赵效明_ _学院（系）_专科部 _ 专 业 工程机械控制技术年 级 _ 工程083 _指导教师 _ 要志斌 _2011年 6 月 4 日- 45 -摘 要本课题主要论述了液压支架的主要设计过程。其中包括：液压支架的类型，总体设计，主要零件的设计以及液压系统的设计。支架的形式为掩护式支架。支架除了要有效的对顶板进行有效的支撑，还要实现升、降、推、移四个步骤。支架采用四连杆机构，改善支架的受力状况，缩小支架的升降过程中顶梁前端前后移动的距离。立柱采用单伸缩液压缸

2、，前端带有加长杆，以满足支架在最高及最低位置时的高度要求。顶梁掩护梁、底座都做成箱体结构用钢板焊接而成。在研究液压支架时，需要对支架进行生产试验和分析研究，确定合理的液压支架受力参数、运动参数和结构参数，以及选定液压支架最佳方案等方面综合性的科学技术问题。本课题主要从液压支架的工作原理着手，然后进行整体结构关键词：液压支架； 顶梁； 底座；立柱： 结构设计ABSTRACTThis subject mainly discusses the main design process hydraulic support. Including: hydraulic support's type,

3、 overall design, the major parts design and hydraulic system design. Stents for screen type stents form. Stents in addition to effective effectively support, roof to achieve raising and lowering, pushing, remove the four steps. Stents adopted four bar linkage, improve the stress state and narrow ste

4、nt lifting process stent top beam and move the distance. Front Pillar by a single telescopic hydraulic cylinder, front-end extension rod to meet with stent in maximum and minimum height of position when the request. Top beam screen beam, the base by steel made cabinet is welded structure. In the stu

5、dy of hydraulic support, the need for production test and analysis stent, the determination of reasonable hydraulic support stress parameters, motion parameters and structure parameters, and selected hydraulic support the best solution, etc. Comprehensive scientific and technological problems This t

6、opic is the working principle of hydraulic support on hand, then the whole structure design. Keywords: hydraulic support; Top beam; Base; Pillar: structure design 目录摘 要I目录III第1章 液压支架在煤矿采煤作业中的重要作用以及该产品的使用方法 - 1 -1.1 液压支架概述- 1 -1.2 液压支架的组成以及工作原理- 1 -1.2.1液压支架的组成及工作原理- 1 -1.2.2液压支架的工作过程- 2 -第2章 液压支架的类型

7、、构造、使用场合的条件- 5 -2.1液压支架的类型- 5 -2.1.1支撑式支架- 5 -2.1.2掩护式支架- 6 -2.1.3支撑掩护式支架- 8 -2.2 液压支架结构- 10 -2.2.1 掩护式液压支架- 10 -2.2.2 支撑掩护式液压支架- 13 -第3章 ZY4000/14/32型掩护式支架- 15 -3.1 型号、适用条件- 15 -3.2主要技术特征（下表3.1）- 16 -3.3 支架的组成- 18 -3.4 支架的主要结构及其作用- 18 -3.4.1顶梁- 18 -3.4.2护帮板/伸缩梁- 19 -3.4.3 顶梁侧护板- 19 -3.4.4 掩护梁- 20 -

8、3.4.5掩护梁侧护板- 20 -3.4.6前后连杆- 20 -3.4.7 底座- 20 -3.4.8 弹簧组件- 21 -3.4.9 推移杆- 21 -3.5 防滑防倒装置- 22 -3.6 液压系统- 22 -3.6.1液压原理- 22 -3.6.2 乳化液- 23 -3.6.3 本支架的液压系统- 23 -3.7 立柱和千斤顶- 24 -3.7.1立柱- 24 -3.7.2各种用途的千斤顶- 24 -3.8支架的验收、运输- 25 -3.9 支架常见故障及排除- 26 -3.10液压系统常见故障、原因及排除方法- 29 -第4章 油缸加工工艺分析- 38 -4.1 油缸的作用- 38 -

9、4.2 油缸的工作原理- 38 -4.3 加工工艺分析- 39 -4.4 加工过程- 39 -4.5深孔加工工序- 40 -4.6 深孔拉镗加工工序- 40 -4.7 液压缸工作时出现爬行现象的原因及排除方法- 41 -4.8 液压缸安装的注意事项- 41 -4.9 液压缸工作时产生故障的原因及排除方法：- 41 -致 谢- 43 -结 论- 44 -参考文献- 45 -第1章 液压支架在煤矿采煤作业中的重要作用以及该产品的一般使用方法1.1 液压支架概述 在煤矿开采的过程中，回踩工作面应防止顶板冒落并维持一定的工作空间，以保证工作人员的安全和各项工作的顺利进行。随着工业的发展，对煤炭的需求量

10、日益增加，要求人们改进回采工艺，提高采煤的机械化程度。自五十年代初期采用了浅截式采煤机和可弯曲刮板输送机以来，大大加快了开采速度。然而，支护作用仍为手工操作，劳动强度大、效率低、不安全，严重地阻碍了工作面机械效能的发挥。这一矛盾促进了支护设备的迅速发展。1945年英国首先装备了世界上第一个使用液压支架的综合工作面，把回采工作面的支护技术推进到一个新的阶段，在此基础上，各国都着重研制和广泛采用了液压支架。液压支架是以高压液体作动力，由液压元件（液压缸和液压阀）与金属构件组成的一种用来支撑和管理顶板的设备，它不仅能实现支撑、切顶，而且还能使支架本身前移和推动输送机，因此也称为自移式支架。实践证明：

11、液压支架具有支护性能好、强度高、移动速度快、安全可靠等优点。液压支架配合可弯曲刮板输送机和浅截式采煤机就组成了回采工作面的综合机械化设备，该设备具有增加产量、提高效率、降低成本、安全生产、减轻工人笨重体力劳动等性能，因此液压支架在技术上是先进的，在经济上是合理的，在安全上是可靠的，是实现回采工作面机械和自动化的主要设备。1.2 液压支架的组成以及工作原理 1.2.1液压支架的组成及工作原理液压支架一般是由顶梁、底座、立柱、推移装置、操纵控制装置和其他辅助装置组成。顶梁和底座通过数根立柱支撑在顶、底板之间，构成了一个可动的刚性支架，支架就依靠立柱的升降来支撑顶板和维护一定的工作空间。液压支架的主

12、要动作由升降、降架、推移输送机和移架。这些动作是利用乳化液泵站提供的高压液体，通过液压控制系统控制不同功能的液压缸来完成的。每架支架的液压管路都与工作面主管路并联，形成各自独立的液压系统（见图1.1），其中液控单向阀和安全阀设在本架内，操纵阀可设在本架或邻架内，前者为本架操作，后者为邻架操作。图1.1液压支架工作原理图1顶梁；2立柱；3推移千斤顶；4安全阀；5单向阀；6、7操纵阀；1.2.2液压支架的工作过程液压支架在工作过程中，不仅要能够可靠地支撑顶板，而且应能随着回采工作面的推进向前移动。这就要求液压支架必须具备升、降、推、移四个基本动作，这些动作是利用泵站供给的高压液体，通过工作性能不同

13、的几个液压缸来完成的。（一） 支架升降液压支架的升降是依靠立柱来实现的。立柱是支撑在顶梁和底座之间的液压缸，其动作由控制阀（液控单向阀和安全阀）与操纵阀控制，支架升降时的工作过程可分为下述几个阶段；1、 支柱初撑，支架对顶板急增阻阶段。操纵阀置于升柱位置，由泵站输来的高压液体经液控单向阀进入立柱的下腔，立柱上腔与回液管联通，因而活柱伸出使支架升起接顶，对顶板产生支撑力，顶板接顶后，泵压是柱下腔压力迅速上升，支架对顶板的支撑力急剧增加，这就是支架对顶板的急增阻阶段，此时立柱下腔的压力达到泵站的额定工作压力，液压泵自动卸截，液控单向阀关闭，从而使立柱下腔的液体被封闭，支架对顶板产生的支撑力称为初撑

14、力。支架的初撑力为P。=D2/4×PbZ×102，NP。 支架的初撑力Pb 泵站的额定工作压力，MPaD 支柱缸体内径，CmZ 支架的支柱数显然支架的初撑力是取决于泵站的额定工作压力、立柱数和立柱的缸体内径。2、 闭锁承载，支架对顶板的缓增阻阶段。支架初撑后，随着顶板逐渐下沉，立柱下腔内的液体进一步压缩，压力逐渐增高，使支架对顶板产生更大的支撑力，力图阻止和延缓顶板下沉。一般情况下，顶板下沉比较缓慢，支架对顶板支撑力的增加也就相应缓慢，所以这个阶段呗称为支架对顶板的缓增阻阶段。缓增阻结束时，立柱下腔的液体压力接近安全阀的开启压力，也就是支架对顶板的支撑力达到最大值，称为支架

15、的工作阻力。支架的工作阻力为：P =D2/4×PaZ×102，NP 支架的工作阻力，NPa 安全阀的开启压力，MPaD 支柱缸体内径，CmZ 支架的支柱数同样，支架的工作阻力取决于安全阀的开启压力，立柱数和立柱的缸体内径。3、 溢流承载，支架对顶板的恒阻阶段。顶板继续下沉，立柱下腔的压力继续升高，当达到立柱安全阀的调定值时，安全阀便开启溢流，使立柱下腔内液体压力保持定植，从而支架对顶板的支撑力不变，即支架处于对顶板恒阻作用阶段。4、 卸载降柱，支架与顶板无作用阶段。 当采煤机截煤过后，欲将支架移动到新的位置，需将操纵阀置于降架位置，高压液进入立柱上腔，同时，打开液控单向阀，

16、立柱下腔与回液管连通，于是活柱收缩使支架卸载下降。由以上分析可以看出，支架工作时，其支撑力随时间的变化过程可分为三个阶段（如图1.2所示），开始升柱至单向阀关闭时的初撑急阻阶段t。、初撑结束至安全阀开启前的缓增阻阶段t1，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。它表明液压支架在额定工作阻力以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，以限制支架的最大支撑力，在超过额定工作阻力时，又具有可缩性，使支架在保持恒定阻力下能随顶板顶板下沉而下缩。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靠安全阀来实现，因此安全

17、阀、液控单向阀和支柱是保证支架性能的关键元件。图1.2.液压支架工作特性图（二） 支架推移 如图1.1所示，支架和输送机的前移，由底座上的推移千斤顶3来完成。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2章 液压支架的类型、构造、使用场合的条件 2.1液压支架的类型液压支架按其对顶板的支护方式和结构特点的不同，可分为支撑式、掩护式和支撑掩护式三种基本架性。2.1.1支撑式支架 支撑式

18、支架（如图2.1）的立柱支撑在顶梁上，没有掩护梁。支撑式支架按结构分为垛式和节式两种。 图2.1支撑式支架 垛式支架的底座为箱式，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。大多说在底座上布置四根立柱，构成一稳定的支撑垛。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的作用下发生变形，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，保证立柱在升降时能以正常状态撑紧顶板。支架前移由推移千斤顶实现。节式支架由两个以上机械连接的架节构成，并通过架节间互相交

19、替移动实现前移。架节分为主架和副架。支架动作过程为：副架支撑顶板，主架降架，利用移架千斤顶以副架为支点通过导向机构导向将主架前移一个步距；然后主架支撑顶板，副架降架，以主架为支点沿导向方向向将副架移进一个步距再支撑顶板，从而完成一个工作循环。支撑式支架的结构特点是：顶梁较长，其长度多在4m左右；立柱多，一般为4到6根，且垂直支撑；支架后部设复位装置和档矸装置，以平衡水平推力和防止矸石窜入支架的工作空间内。支撑式支架的支护性能是：支撑力大，且工作点在支架中后部，故切顶性能好；对顶板重复支撑的次数多，容易把本来完整的顶板压碎；抗水平载荷的能力差，稳定性差；护矸能力差，矸石易窜入工作空间；支架的工作

20、空间和通风断面大。适用于缓倾斜，顶板稳定的薄与中厚煤层。2.1.2掩护式支架掩护式支架（如图2.2）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的结构特点，掩护式支架分为支掩掩护式支架和支顶掩护式支架两种。图2.2掩护式支架支掩掩护式支架的立柱通过掩护梁对顶板进行间接支撑，支架的支撑效率低，顶梁短，控顶距小。多数的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。采用整体刚性底座；支架有插底和不

21、插底两种形式。插地式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，对地板比压小，是不稳定顶板和软底板工作面的主要架性。不插底式配用通用型输送机，底座前端对底板比压大，使用较少。支顶掩护式支架的立柱支撑在顶梁上，经过顶梁直接对顶板进行支撑，支撑效率高，顶梁比支掩掩护式支架长，顶梁后端与掩护梁铰接，作业空间和通风断面均大于支掩掩护式支架；顶梁和掩护梁侧面都装有活动侧护板，挡矸性能好；多数支架将平衡千斤顶设在顶梁与掩护梁之间，少数支架将平衡千斤顶设在底座与掩护梁之间；支架底座前端对底板比压较大；顶梁有分式铰接顶梁和整体刚性顶梁；底座有刚性底封式、刚性底开式和分式底座三种。掩护式支架

22、的结构特点是：有一个较宽的掩护梁以挡住采空区的矸石进入作业空间，其掩护梁的上端与顶梁铰接，下端通过前后连杆与底座连接。底座、前后连杆和掩护梁形成双纽线机构，以保持稳定的梁端距和承受水平推力。立柱的支撑力间接作用顶梁或直接作用于顶梁上。掩护式支架的立柱较少，且为倾斜布置，以增加支架的调高范围，支架的两侧有活动侧护板，可以把架间密封。通常顶梁较短，一般在3.0 m左右。掩护式支架的支护性能是：支撑力较小，切顶性能差，但由于顶梁短，支撑力集中在靠近煤壁的顶板上，所以支护强度较大且均匀，掩护性能好，能承受较大的水平推力，对顶板反复支撑的次数少，能带压移架。但由于顶梁短，立柱倾斜布置，故工作空间和通风断

23、面小。2.1.3支撑掩护式支架支撑掩护式液压支架（如图2.3）是在支撑式和掩护式两种架性的基础上展起来的，兼有这两种架性的主要技术特征，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25o，煤层厚度1到4.5 m，沼气涌出量适中的采煤工作面。图2.3支撑掩护式支架根据支架的结构特点，支撑掩护式液压支架可分为支顶支撑掩护式和支顶支掩掩护式两种。支顶支掩掩护式支架的两排立柱都支撑在顶梁上，按其立柱布置及架体结构形式的不同分为一般型、V型、X型、单摆杆型和短尾型（1）一般形式支架：前排立柱向前倾斜，后排立柱近于直立的支其支撑效率高，调高范围较小，适用面广，是使用最普

24、遍的支撑掩护式支架。（2）V形支架：前排立柱向前倾斜，后排立柱向后倾斜，呈V形布置的支架。支柱倾斜较大，倾角相同，增大了支架调高范围，增强了适应煤层厚度变化和对顶板载荷的适应能力，但前、后派立柱在底座上的距离减小，影响了行人和运送物料。（3）X形支架：前排立柱向后倾斜，后排立柱向前倾斜，呈X形交叉布置的支架。倾斜度大，支架调高范围增加得多，顶梁和底座较短，但是总体结构复杂，使用数量不多。V形和X形支架适用于厚度变化较大的薄及中厚煤层。（4）单摆杆形支架：顶梁和掩护梁为一体，掩护梁较短，与底座之间用一个摆杆连接。支架升降时顶梁端部的运动轨迹为圆弧形，较四连杆机构运动轨迹的水平位移量大，使端面距变

25、化增加。这种支架的总体结构简单，重量轻，但调高范围小，适用于煤层厚度变化小的中厚煤层采煤工作面。（5）短尾形支架：掩护梁陡立、较短，与顶梁连接的销轴进入顶梁后部，使掩护梁的上方受到顶梁后部保护的支架。采用双纽线机构，前连杆为单件，深入到后排立柱中间，后连杆靠近后排立柱，前、后连杆都较短，使掩护梁陡立，向采空区伸出较少，减轻了冒落矸石的冲砸力。顶梁活动侧护板为铰接摆动式。该支架的工作阻力和质量都较大，适用于顶板坚硬、来压强烈、冒落矸石块度大的采煤工作面。支撑掩护式液压支架的主要技术性能是：顶梁长，有整体刚性和分体铰接两种；有些顶梁带外伸和内伸的伸缩梁；多数支架由双人行通道，通风断面大；支撑合力在

26、顶梁后部。切顶能力强；底座为整体刚性结构件，有底封式和底开式两种；支架的支柱倾斜度小，支撑效率高，但调高范围较小，适应煤层厚度的变化能力不如掩护式液压支架；工作中前后排立柱受载经常不均，在同样煤层地址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；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。2.2 液压支架结构【内容提要】本节介绍ZY4000/14/32、ZY1800/05/14S、ZY6000/25/50型掩护式液压支架的特点，ZZ4400/17/35、ZZ2200/07/13.5、ZZ6000/25/50型支撑掩护式液压支架的结构和特点。按照液压支架对顶板的支护方式和结构

27、特点不同，分为支撑式、掩护式和支撑掩护式三种基本架型。按照液压支架适用工作面采高范围不同，分为薄煤层支架，中煤层支架和大采高支架。根据液压支架在工作面的位置不同，分为工作面支架、过渡支架（排头支架）和端头支架。按照液压支架所适用的采煤方法不同，分为一次采全高支架、放顶煤支架和铺网支架。不同用途的支架，其结构也有多不同。2.2.1 掩护式液压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、ZY4000/14/32型掩护式支架ZY4000/14/32型掩护式支架结构高度为1400至3200 mm，宽度为1430至1600 mm，支架中心距为1500 mm，支护强度为0.625

28、至0.705 MPa，初撑力为3090 kN,底座前端对底板比压为0.81至1.41 MPa，顶梁前端支撑力在伸缩梁未伸出时为1200kN，伸缩梁伸出时为1100kN，拉架力为483kN，退溜力为305kN，适应煤层倾角小于30o。该支架结构特点是：（1） 采用整体顶梁，以增加靠近煤壁处的支护能力。由于运输长度要求，整体顶梁无法下井，将顶梁设计成双销式机械连接的整体顶梁。刚性顶梁运输时可将铰接梁前销拆下，使铰接前梁下垂，减少支架运输长度。顶梁前端设计有潜入式伸缩梁，伸缩量为600mm。（2） 在支架工作高度内掩护梁与水平线的夹角为72o至33o。前连杆设计成单杆和立柱重合布置，这样既可减少运输

29、长度，又可提高下柱窝断面处的强度。（3） 底座前端采用封底式，适合软底板。为了提高抗扭能力，底座前部设计有大过桥。为了增加刚性，底座后部中间设计成箱型结构，将左、右两部分连成一个整体，增加支架抗扭能力。（4） 支架底座后部设计有后调千斤顶，当支架后部下滑时，通过后调千斤顶可以把支架调正。（5） 支架设计有抬底千斤顶，个别支架底座陷底时，可以将底座抬起前移。（6） 支架设计有防倒、防滑预留耳座和必要的附件，当需要采取措施时可以装上防倒、防滑装置。（7） 采用短推杆结构。千斤顶和推杆前后布置，千斤顶采用浮动活塞或差压原理实现拉架力大，推溜力小的要求。 为了提高该支架在井下使用的可靠性，支架设计要求

30、有了大幅度提高，将国内支架设计规范要求的摩擦系数f=0至0.3改为f=-0.3至0.3.支架承受的扭矩值也提高了一杯，从而大大提高了支架的可靠性。二、ZY1800/05/14S型掩护式液压支架ZY1800/05/14S型掩护式液压支架的结构高度为500至1400mm，适应采高为700至1200mm，宽度为1400mm，支架中心距为1500mm，支护强度为0.24至0.34 MPa，初撑力为905至1377kN，对底板比压为1.13至1.44 MPa，移架力为265kN，推溜力为121kN，适应煤层倾角小于15o（大于15o加防倒、防滑装置）。该支架为支顶掩护式支架，有以下几个特点：（1） 顶梁

31、。顶梁为整体顶梁，不带活动侧护板，顶梁宽度取1400mm。支架配刨煤机作业，由于支架不能跟机操作，要推进几刀之后才能移支架，为了减少空顶距，要求顶梁带伸缩梁，形成600mm。考虑到伸缩梁有不伸和伸出两种可能，所以在确定立柱上铰点在顶梁上的位置时要兼顾这两种情况。伸缩梁不伸时，立柱上铰点位置使顶梁前后比为2.2:1；伸缩梁伸出时，前后比为2.9:1。确定立柱上铰点位置还要考虑对底板比压的影响，由于本支架要求底座前端比压小于1.5MPa，所以控制立柱上铰点垂足到底座前端距离为430mm。顶梁前端采用伸缩梁结构，为减小顶梁前端厚度，伸缩梁和伸缩梁千斤顶采用前、后连接方式布置。（2） 底座。底座为分底

32、座，前端采用活连接，后端通过整体后连杆将底座后端连在一起，这样左、右底座前端可分别微量抬起以适应不平底板。右底座外侧设计有意框架，框架内装定量推进器，次框架也可以控制底座下滑，起导向作用。（3） 紧凑设计。左、右底座中间设置厚60mm的板式推杆，后上部重叠布置推移千斤顶；后连杆为整体连杆，以保证支架刚度；前连杆设计成单杆，布置在推移千斤顶上方。两根立柱分别作用在左、右底座中心处，中心距850mm，两个平衡千斤顶从平面图看布置在推移千斤顶和立柱中间，中心距为300mm。这样，支架在最低位置时，立柱、平衡千斤顶、前连杆、推移千斤顶空间交错，形成最小高度，而彼此又不干涉。（4）操作方式。推输送机的同

33、时，顶梁上伸缩梁顶梁跟踪伸出，以避免空顶距太大。移支架是1、3、5、7、9一组同时前移，然后是2、4、6、8、10一组亦同时前移。移动步距可以一组步距为300mm，另一组600mm为一步，需根据顶板状况决定。支架操作在设计上既能成组控制，如出现故障，也可以每架手动操作。 三、ZY6000/25/50型掩护式液压支架 ZY6000/25/50型掩护式液压支架可配套大截面刮板输送机和滚筒采煤机，截深1m，配套日生产能力为1.5万t。支架结构高度为2500至5000mm，宽度为1430至1600mm，支架中心距1500mm，支护强度为0.827至0.864MPa，初撑力为5048kN，对底板比压为1

34、.61至3.80MPa，控制方式为本架控制，适用于煤层倾角15o、基本顶来压明显、直接顶稳定或中等稳定的条件。其主要特点是：（1） 整体顶梁，结构简单可靠。（2） 双180mm缸径的平衡千斤顶，调节力矩大。（3） 刚性分体底座，有利于排矸和浮煤。（4） 方向推拉长推杆式推移机构，移架力大。（5） 采用双向可调的活动侧护板，4个80mm缸径的侧退千斤顶，调架力较大。（6） 采用320mm缸径的双伸缩立柱；（7） 结构件采用高强度钢板，按高可靠性原则设计；（8） 采用350L/min级快速移架系统。2.2.2 支撑掩护式液压支架 一、ZZ4400/17/35型支撑掩护式液压支架ZZ4400/17/

35、35型支撑掩护式液压支架是为日产7000t总裁程涛设备研制的液压支架。该支架结构高度为1.7至3.5m，宽度为1430至1600mm，支架中心距为1500mm，支护强度为0.63至0.66MPa，初撑力为3494至3880kN，对底板比压为0.88至2.18MPa，移架力553kN，推溜力247kN，移架步距为800mm。其主要结构特点是：（1）采用前连杆布置在两根后立柱中间的紧凑型结构，和正常的双纽线机构相比，支架外形尺寸缩短0.4至0.5m，并且改善了支架的受力状况，减轻了支架重量。（2）采用整体底座和整体顶梁的结构形式，简化了支架的操作系统，便于提高移架速度。为了运输方便，缩短支架运输时

36、的纵向长度，掩护梁的外形尺寸尽可能缩短。（3）适应采煤机截深由传统的0.6m步距加大到0.8m，因此支架推移装置的行程增加到0.9m，以保证移架步距。（4）主要结构件均选用16Mn板材，可免去焊前预热工作，改善工艺性能，有利于保证部件的焊接强度和可靠性。（5）液压系统采用国内最新设计的大通道、大流量、有两条主供回液路的闭合供液系统，保证了足够流量，减少了工作的压力损失。二、ZZ2200/07/13.5型支撑掩护式支架ZZ2200/07/13.5型支撑掩护式支架是一种配刨煤机使用的薄煤层液压支架。支架的结构高度为0.7至1.35m，宽度为1.2m，支架中心距为1.5m，支护强度为0.28至0.3

37、8MPa，初撑力为1380至1874kN，对底板比压为0.95至1.19MPa。该支架的主要结构特点是：（1） 整体顶梁，无活动侧护板;（2） 前连杆为单杆，后连杆为整体刚性结构；（3） 立柱V型布置，既可增大伸缩化，又可减小对底板比压；（4） 底座为底分式，利于排矸，上部有过桥和箱形结构连接；（5） 操作方式为邻架控制定压推进。 三、ZZ6000/25/50型支撑掩护式支架ZZ6000/25/50型支撑掩护式支架的结构高度为2500至5000mm，宽度为1410至1580mm，支架中心距为1500mm，支护强度为0.84至0.92MPa，初撑力为5048kN，对底板比压为2.4MPa，控制方

38、式为本架控制，适用于煤层倾角15o、基本顶来压强烈或极强烈、直接顶稳定或中等稳定的条件。其主要特点如下：（1） 采用分式铰接顶梁，双160mm缸径的前梁千斤顶，前梁支撑力大，对顶板适应性强；（2） 经过整体参数优化设计，支架结构受力合理，梁端距变化小;（3） 支架具有双人行通道，通道宽畅，有利于保证安全生产；（4） 采用快速移架液压系统，提高了移架速度；（5） 支架切顶能力大，抗冲击能力强；（6） 采用4根230mm缸径的双伸缩立柱，调高范围大，采高适应性广；（7） 结构件采用高强度钢板，按高可靠性原则设计；（8） 为适应配套要求，采用1.5m中心距，为提高调架能力，采用4根缸径80mm、行程

39、200mm的侧护板千斤顶和140mm缸径的底调千斤顶，调架力大。第3章 ZY4000/14/32型掩护式支架3.1 型号、适用条件ZY4000/14/32型掩护式支架结构高度为1400至3200 mm，宽度为1430至1600 mm，支架中心距为1500 mm，支护强度为0.625至0.705 MPa，初撑力为3090 kN,底座前端对底板比压为0.81至1.41 MPa，顶梁前端支撑力在伸缩梁未伸出时为1200kN，伸缩梁伸出时为1100kN，拉架力为483kN，退溜力为305kN，适应煤层倾角小于30o。该支架结构特点是：（1） 采用整体顶梁，以增加靠近煤壁处的支护能力。由于运输长度要求，

40、整体顶梁无法下井，将顶梁设计成双销式机械连接的整体顶梁。刚性顶梁运输时可将铰接梁前销拆下，使铰接前梁下垂，减少支架运输长度。顶梁前端设计有潜入式伸缩梁，伸缩量为600mm。（2） 在支架工作高度内掩护梁与水平线的夹角为72o至33o。前连杆设计成单杆和立柱重合布置，这样既可减少运输长度，又可提高下柱窝断面处的强度。（3） 底座前端采用封底式，适合软底板。为了提高抗扭能力，底座前部设计有大过桥。为了增加刚性，底座后部中间设计成箱型结构，将左、右两部分连成一个整体，增加支架抗扭能力。（4） 支架底座后部设计有后调千斤顶，当支架后部下滑时，通过后调千斤顶可以把支架调正。（5） 支架设计有抬底千斤顶，

41、个别支架底座陷底时，可以将底座抬起前移。（6） 支架设计有防倒、防滑预留耳座和必要的附件，当需要采取措施时可以装上防倒、防滑装置。（7） 采用短推杆结构。千斤顶和推杆前后布置，千斤顶采用浮动活塞或差压原理实现拉架力大，推溜力小的要求。 为了提高该支架在井下使用的可靠性，支架设计要求有了大幅度提高，将国内支架设计规范要求的摩擦系数f=0至0.3改为f=-0.3至0.3.支架承受的扭矩值也提高了一杯，从而大大提高了支架的可靠性。3.2主要技术特征（下表1）ZY4000/14/32型掩护式液压支架主要技术特征序号项目参 数单位附注1支架型 式掩护式液压支架高 度14003200mm中 心 距1500

42、mm宽 度14301600mm初 撑 力3090KNP=31.5MPa工作阻力31013470KNP=40.9MPa支护强度0.570.63（f=0.2）MPa底板比压0.101.8（底座前端）MPa采 高1.93.7m适应煤层倾角工作面倾角30°泵站压力31.5MPa操纵方式本架重 量11800kg运输长度5270×1420×1500（长宽度）2立柱型 式单伸缩加机械加长杆2个缸 径230mm柱径（大/小）210/179mm行 程2073mm初 撑 力1308KNP=31.5MPa工作阻力1700KNP=40.9MPa3推移千斤顶型 式普通1个缸 径160mm杆

43、 径85mm行 程700mm推 溜 力179KNP=31.5MPa拉 架 力454KNP=31.5MPa4平衡千斤顶型 式普通2个缸径/杆径125/70mm行 程410mm初撑力（推力/拉力）386/265KNP=31.5MPa工作阻力（推力/拉力）502/344KNP=40.9MPa5侧推千斤顶型 式普通3个缸径/杆径63/45mm行 程170mm推 力98KNP=31.5MPa拉 力48mmP=31.5MPa6护帮千斤顶型 式普通1个缸径/杆径80/55mm行 程430mm推 力158KNP=31.5MPa拉 力158mmP=31.5MPa7伸缩梁千斤顶型 式普通3个缸径/杆径80/55m

44、m行 程700mm推 力158KNP=31.5MPa拉 力83mmP=31.5MPa8调架千斤顶型 式普通1个缸径/杆径125/70mm行 程400mm推 力386KNP=31.5MPa拉 力265mmP=31.5MPa表13.3 支架的组成ZY4000/14/32型液压支架主要由金属结构件、液压元件二大部分组成。金属结构件有：护帮板、伸缩染、顶梁、掩护梁、前后连杆、底座、推移杆以及侧护板等。液压元件主要有：立柱、各种千斤顶，液压控制元件（操纵阀、单向阀、安全阀等）、液压辅助元件（胶管、弯头、三通）等。3.4 支架的主要结构及其作用3.4.1顶梁顶梁直接与顶板接触，支撑顶板，是支架的主要承载部

45、件之一，其主要作用包括：支承顶板岩石的载荷;为回采工作面提供足够的安全空间。本支架顶梁的结构为整体式。整体式顶梁前端支撑能力大。ZY4000/14/32型液压支架顶梁采用钢板拼焊箱形变截面结构（如图3.1所示），四条主筋形成了整个顶梁外形，可提供足够行人空间。顶梁一侧上平面低一个板厚，用于安装活动侧护板。控制顶梁活动侧护板的千斤顶和弹簧套筒，均设在顶梁体内，并在顶梁上留有足够的安装空间图3.1 顶梁3.4.2护帮板/伸缩梁煤壁片帮和梁端冒顶是影响综采效率和工人安全的主要因素，护帮板或伸缩梁均是提高液压支架适应性的一种装置，有利于防止煤壁的片帮及顶梁前端顶板的维护。护帮板是由钢板拼焊成的整体结构

46、，其作用是：护帮，即通过护帮板贴紧煤壁，向煤壁施加一个支撑力，防止片帮；作为临时前梁，采煤机过后挑起护帮板可实现超前支护。当煤壁出现片帮时，护帮板可伸入煤壁线以内，临时维护顶板，避免引发冒顶。伸缩梁是由钢板拼焊成的整体结构，它的主要作用是超前支护。当采煤机采过后，没有移架前伸缩梁伸出，护住顶板，可实现及时支护；当煤壁出现片帮时，伸缩梁可伸入煤壁线以内，及时维护顶板，避免引发冒顶。3.4.3 顶梁侧护板设置顶梁侧护板，是为了提高支架掩护和防矸性能，一般情况下，支架顶梁和掩护梁都设有侧护板。本支架设有单侧活动侧护板。活动侧护板由弹簧组件和侧推千斤顶控制。侧护板的主要作用有：阻挡矸石 即使在降架过程

47、中，由于弹簧力的作用，活动侧护板与邻架固定侧护板始终相接触，能有效防矸石窜入架内；调架 操作侧推千斤顶，用侧护板调架，对支架防倒有一定作用。3.4.4 掩护梁掩护梁上部与顶梁铰接，下部与前、后连杆相连，经前、后连杆与底座连为一个整体，是支架的主要连接和掩护部件，其主要作用包括：承受顶板给支架的水平分力和侧向力，增强支架的抗扭性能；掩护梁与前后连杆、底座形成四连杆机构，控制梁端距的变化；阻挡后部落煤前窜，维护工作空间。另外，由于掩护梁承受的弯距和扭矩较大，工作状况恶劣，所以掩护梁必须具有足够的强度和刚度。本支架的掩护梁为整体箱形变截面结构，用钢板拼焊而成，为保证掩护梁有足够的强度，在它与顶梁、前

48、后连杆连接部位都焊有加强板3.4.5掩护梁侧护板掩护梁也设计有单侧活动侧护板，其作用和功能与顶梁侧护板相同。3.4.6前后连杆前、后连杆上下分别与掩护梁和底座铰接，共同形成四连杆机构，其主要作用包括：使支架在调高范围内，顶梁前端与煤壁的距离（梁端距）变化尽可能小，更好地支护顶板；承受顶板的水平分力和侧向力，使立柱不受侧向力。前、后连杆的结构均为钢板焊结的箱形结构，后连杆为整体式结构，这种结构不但有很强的抗拉抗压性能，而且有很强的抗扭性能。3.4.7 底座底座是将顶板压力传递到底板和稳定支架的部件，除了满足一定的刚度和强度外，还要求对底板接触比压小，以防止底座插底。其主要作用包括：为立柱、液压控

49、制装置、推移装置及其他辅助装置给以合理安装位置；给工作人员创造良好的工作环境；具有一定的排矸挡矸作用；保证支架的稳定性。底座的结构形式可分为整体式和分体式，分体式底座由左右两部分组成，排矸性能好，对底板起伏不平的适应性强，但与底板接触面积小。整体式底座是用钢板焊接成的箱式结构，整体性强，稳定性好，强度高，不易变形，与底板接触面积大，比压小，但底座中部排矸性能较差。本支架底座为整体式刚性底座，四条主筋形成左右两个立柱安装空间，前端通过底板和水平过桥板，后部通过箱形结构把左右两部分连为一体，具有很高的强度和刚度。3.4.8 弹簧组件掩护式支架的特点是挡矸掩护性能好，主要通过弹簧组件控制活动侧护板来

50、实现，其作是：在降移升架过程中在弹簧力作用下使活动侧护板始终紧贴邻架固定侧护板，防止矸石窜入架内。防倒时，由千斤顶控制活动侧护板扶架。由于分单侧和双侧活动侧护板，弹簧组件的形式有两种：单侧活动侧护板，一般弹簧组件与千斤顶联合布置，安装后不更换方向；双侧活动侧护板一般弹簧组件与千斤顶分别布置，变换工作面走向时，须调换千斤顶方向。本弹簧组件采用与千斤顶联合布置形式，适应单侧活动侧护板结构，千斤顶与导轴相连。3.4.9 推移杆为推移机构的一部分，通常分为长框架和短推杆。一般称倒拉框架为长框架，其特点是：千斤顶的推力为拉架力，千斤顶的拉力为推溜力；千斤顶可以斜置，移架时底座前部有一向上的分力，利于移架

51、，分力的大小取决于千斤顶斜置的角度。短推杆适用于浮动活塞和差动控制千斤顶结构，其特点是：千斤顶的拉力（移架力）大于推力（推溜力）；采用箱形结构，强度大、抗弯性好。本推移杆属于短推杆形式，为箱形结构，推移千斤顶采用差动阀控制。用差动阀控制推移千斤顶，其作用：实现拉架力大、推溜力小的要求；当推上、下输送机机头时，去掉差动阀则推力加大23倍。3.5 防滑防倒装置工作面支架通常通过推移杆的限位，及弹簧组件、千斤顶控制的活动侧护板的复位达到防倒防滑，当综采工作面倾角小于15°时，可以不设置防滑装置。当综采工作面倾角大于15°时，支架的性能的发挥及其适应性很大程度上取决于防护装置的设置

52、。本支架设有性能可靠的防滑防倒装置。本支架在相邻两架底座后部和顶梁上可安装双作用防滑防倒装置，由千斤顶、连接件组成用以调架和防倒。使用单位可根据煤层地质条件和要求选用附设的防护装置。3.6 液压系统3.6.1液压原理图3.2液压系统原理示意图液压系统（如图3.2）通常由四部分组成：动力机构油（液）泵，将机械能转变成液体压力能；操作机构控制阀、调节装置，通过其控制、调节液体压力、流量和方向；执行机构液动机（包括旋转式油马达和往复式油缸），将液体的压力能转换为机械能并输出到工作面去；辅助装置油（液）箱、油管、接头、过滤器及控制仪表等。支架就是工作机，其液压力是设在顺槽的乳化液泵产生的高压液体，通过

53、主进液管路输送到工作面各支架的操纵阀，经其分配至各立柱和千斤顶而动作，需要闭锁的加控制阀组（单向阀、双向锁和安全阀）；回液也经过操纵阀回液口，由主回液管路返回乳化液泵站的乳化液箱。液压支架的工作特点：通过立柱产生的初撑力，给顶板以足够的支撑力，支撑住顶板，使之不过早离层和下沉；随着顶板压力，当达到安全阀调定值时，即为额定工作阻力，安全阀开启泄液，当液压小于安全阀调定值时，安全阀关闭，立柱继续承受额定工作阻力（略受立柱倾斜度影响）。3.6.2 乳化液液压系统借以传递和转换能量的压力液体，称为传动介质。目前，国内外液压支架用的传动介质，绝大多数采用油包水型乳化液。乳化液种类较多，性能差异也较大。正

54、确选用传动介质，就能充分发挥液压设备的使用效能，减少设备的损坏、延长使用寿命，防止造成事故。因此，要求支架用乳化液必须具有良好的润滑、稳定、清洗、防锈蚀和抗硬水性能。我国液压支架多用由北京开采所研制的M-10、MDT乳化油配制乳化液。M-10其配比浓度为5%（M-10用5%、中硬以下水95%），MDT其配比浓度为3%（MDT用3%、中硬以下水97%）。在现场，应定期对乳化油、水质和配制的乳化液进行检查。3.6.3 本支架的液压系统本支架液压系统由乳化液泵站（200升以上乳化液泵和乳化液箱）、主管路（31.5D主进液管、B40主回液管）、架内支管路（19、13、10胶管）、各种液压控制元件（阀类

55、）、工作元件（立柱、千斤顶）和辅助元件（接头、三通等）组成。泵站的工作压力为31.5MPa，操纵方式为本架控制，先移架后推溜，采用百升级安全阀，使液压元件和支架构件的过载保护性能更有效。推移装置采用差动阀控制千斤顶，达到与浮动式活塞千斤顶相同的作用；当上下机头需要加大推力时，去除差动阀即可达此目的。3.7 立柱和千斤顶3.7.1立柱立柱（又称支柱）与顶梁和底座相连（四柱或三柱支架的后立柱也有与掩护梁和底座相连），给顶板以初撑力，同时承受顶板载荷和动压，是支架的主要液压支撑部件，要求强度足够、工作可靠、使用寿命长。其结构和性能，依据架型、支撑力大小和支撑高度而定。本立柱为LJGGK231104970K7T型单伸缩（带机械加长段）双作用立柱，缸径230mm，活塞密封采用新型聚氨酯密封圈、蕾形密封