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第二章液壓支護(hù)設(shè)備

§2—1概述支護(hù)設(shè)備的作用:支護(hù)設(shè)備的發(fā)展:木支柱→金屬摩擦支柱和鉸接頂梁→液壓支護(hù)設(shè)備(單體液壓支柱、滑移頂梁支架、液壓支架)呼倫貝爾學(xué)院工程技術(shù)學(xué)院一、液壓支架的組成及工作原理(一)液壓支架的組成1、組成2、各部分功用重點理解液壓支架的“支”、“護(hù)”、“自移”等功能是怎樣實現(xiàn)的。呼倫貝爾學(xué)院工程技術(shù)學(xué)院呼倫貝爾學(xué)院工程技術(shù)學(xué)院(二)液壓支架的工作原理液壓支架的四個基本動作:升、降、推、移。1、升架2、推移運(yùn)輸機(jī)(推溜)3、降架4、移架注意:在實際生產(chǎn)中,液壓支架的四個基本動作的順序,應(yīng)根據(jù)回采工藝的具體工序來確定。呼倫貝爾學(xué)院工程技術(shù)學(xué)院呼倫貝爾學(xué)院工程技術(shù)學(xué)院(三)液壓支架立柱的工作階段及工作特性曲線1、液壓支架立柱的工作階段(1)初撐增阻階段初撐力:立柱支架(2)承載增阻階段工作阻力:立柱支架(3)承載恒阻階段(4)降柱移架階段呼倫貝爾學(xué)院工程技術(shù)學(xué)院2、液壓支架工作特性曲線—支架支撐力與時間的關(guān)系(1)工作特性曲線(圖2-3)橫坐標(biāo)表示時間,縱坐標(biāo)表示支撐力(2)工作特性曲線的意義增阻性、恒阻性、可縮性呼倫貝爾學(xué)院工程技術(shù)學(xué)院呼倫貝爾學(xué)院工程技術(shù)學(xué)院二、液壓支架的種類大多數(shù)按液壓支架與圍巖的相互作用關(guān)系進(jìn)行分類,可分為:支撐式、掩護(hù)式和支撐掩護(hù)式。1、支撐式液壓支架結(jié)構(gòu)特點:適用條件:2、掩護(hù)式液壓支架結(jié)構(gòu)特點:適用條件:3、支撐掩護(hù)式液壓支架結(jié)構(gòu)特點:適用條件:呼倫貝爾學(xué)院工程技術(shù)學(xué)院三、液壓支架的基本參數(shù)1、初撐力Fc2、工作阻力Fz3、支護(hù)強(qiáng)度q式中

A—支護(hù)面積,其計算值為(支架長度+梁端距)×(支架寬度+架間距)呼倫貝爾學(xué)院工程技術(shù)學(xué)院4、支架高度H(1)最小高度Hmin式中Mmin——煤層最小開采厚度;

s——液壓支架后排立柱處的下沉量;

g——浮煤、浮矸厚度;

e——移架時液壓支架的最小回縮量。(2)最大高度Hmax(3)調(diào)高比5、平均接觸比壓呼倫貝爾學(xué)院工程技術(shù)學(xué)院§2—2液壓支架的結(jié)構(gòu)

液壓支架一般由架體、工作機(jī)構(gòu)、液控系統(tǒng)及輔助裝置四部分組成。一、架體架體主要包括:頂梁、底座、掩護(hù)梁和連桿等金屬構(gòu)件。(一)頂梁頂梁是液壓支架的主要承載部件之一,支架通過頂梁實現(xiàn)支撐和管理頂板。1、種類一般可分為兩大類:整體式頂梁和分段組合式頂梁。(圖1-20)2、結(jié)構(gòu)呼倫貝爾學(xué)院工程技術(shù)學(xué)院呼倫貝爾學(xué)院工程技術(shù)學(xué)院(二)掩護(hù)梁掩護(hù)梁是掩護(hù)式支架和支撐掩護(hù)式支架才安設(shè)。其主要功能是隔離采空區(qū)、阻止其冒落矸石進(jìn)入工作面;同時還承受采空區(qū)冒落矸石的載荷和老頂來壓時的沖擊載荷。當(dāng)頂板不平整或支架傾斜時,掩護(hù)梁還將受扭轉(zhuǎn)載荷。1、種類從側(cè)面形狀看(1)直線形整體性好,強(qiáng)度大。目前這種形式應(yīng)用最為廣泛。(2)折線形架下安全空間大,但當(dāng)支架歪斜時架間密封性差,加工工藝差。目前應(yīng)用較少。2、結(jié)構(gòu)呼倫貝爾學(xué)院工程技術(shù)學(xué)院呼倫貝爾學(xué)院工程技術(shù)學(xué)院(三)連桿連桿是掩護(hù)式和支撐掩護(hù)式支架上的部件。它與掩護(hù)梁、底座組成四連桿機(jī)構(gòu),既可承受支架的水平力,又可使頂梁與掩護(hù)梁的鉸接點在支架調(diào)高范圍內(nèi)做近似直線運(yùn)動,使支架的梁端距基本保持不變,從而提高了支架控制頂板的可靠性。1、連桿對頂梁軌跡的影響圖2-222、結(jié)構(gòu)呼倫貝爾學(xué)院工程技術(shù)學(xué)院呼倫貝爾學(xué)院工程技術(shù)學(xué)院(四)底座底座是液壓支架的又一主要承載部件,支架通過底座將頂板的壓力傳至底板。支架還通過底座與推移機(jī)構(gòu)相連,以實現(xiàn)自身的前移和推移運(yùn)輸機(jī)。1、剛性整體式2、剛性分底式呼倫貝爾學(xué)院工程技術(shù)學(xué)院呼倫貝爾學(xué)院工程技術(shù)學(xué)院二、工作機(jī)構(gòu)工作機(jī)構(gòu)包括立柱和千斤頂。1、立柱(1)單伸縮雙作用立柱(2)單伸縮帶機(jī)械加長桿立柱(3)雙伸縮立柱2、千斤頂呼倫貝爾學(xué)院工程技術(shù)學(xué)院三、液控系統(tǒng)液控系統(tǒng)包括操縱閥、控制閥(由液控單向閥和安全閥組成)和輔助閥。呼倫貝爾學(xué)院工程技術(shù)學(xué)院四、輔助裝置支架的輔助裝置是指不直接承受頂板載荷,但又是實現(xiàn)支架各種動作或功能所不可缺少的機(jī)構(gòu)或組件。呼倫貝爾學(xué)院工程技術(shù)學(xué)院(一)推移裝置支架的推移裝置是實現(xiàn)支架自身前移和輸送機(jī)前移的裝置。一般由推移千斤頂、推桿或框架等導(dǎo)向傳力桿件以及連接頭等部件組成。1、無框架式推移裝置圖2-242、框架式推移裝置(1)長框架式圖2-25(a)(2)短框架式圖2-25(b)呼倫貝爾學(xué)院工程技術(shù)學(xué)院呼倫貝爾學(xué)院工程技術(shù)學(xué)院呼倫貝爾學(xué)院工程技術(shù)學(xué)院(二)側(cè)護(hù)裝置側(cè)護(hù)裝置安裝在掩護(hù)式和支撐掩護(hù)式支架的頂梁和掩護(hù)梁的側(cè)面。1、作用(1)擋矸(2)導(dǎo)向(3)防倒、調(diào)架2、結(jié)構(gòu)圖2-28呼倫貝爾學(xué)院工程技術(shù)學(xué)院呼倫貝爾學(xué)院工程技術(shù)學(xué)院(三)導(dǎo)向裝置(四)防倒防滑裝置圖2-26(五)護(hù)幫裝置圖2-29呼倫貝爾學(xué)院工程技術(shù)學(xué)院呼倫貝爾學(xué)院工程技術(shù)學(xué)院呼倫貝爾學(xué)院工程技術(shù)學(xué)院§2—3單體液壓支柱與滑移頂梁支架

一、單體液壓支柱單體液壓支柱具有體積小、支護(hù)可靠、使用和維護(hù)方便等優(yōu)點。它既可與金屬鉸接頂梁配套用于普通機(jī)械化采煤工作面支護(hù)頂板和綜合機(jī)械化采煤工作面支護(hù)端頭,也可作單獨點柱或其它臨時性支護(hù)。根據(jù)供液方式的不同,單體液壓支柱可分為內(nèi)注式和外注式。前者結(jié)構(gòu)復(fù)雜,質(zhì)量大,支撐升柱速度慢,故使用不如后者普遍。(一)DZ型外注式單體液壓支柱的結(jié)構(gòu)圖2-37,它實際上是一個單作用液壓缸。呼倫貝爾學(xué)院工程技術(shù)學(xué)院呼倫貝爾學(xué)院工程技術(shù)學(xué)院1、活柱及缸體2、復(fù)位彈簧與缸口蓋復(fù)位彈簧的作用:缸口蓋的作用:(1)作為一個蓋子與缸體一起形成活塞桿工作腔;(2)靠其內(nèi)腔中的導(dǎo)向環(huán),防塵圈構(gòu)成活柱的伸、縮導(dǎo)向裝置和防塵裝置;(3)在其外表面做有一個環(huán)狀手持圈構(gòu)成支柱的手把。3、三用閥圖2-38,它包括單向閥、安全閥和卸載閥三個閥。呼倫貝爾學(xué)院工程技術(shù)學(xué)院呼倫貝爾學(xué)院工程技術(shù)學(xué)院(二)工作原理

1、初撐增阻階段

2、承載增阻階段

3、承載恒阻階段

4、卸載降柱階段

(三)注液槍(四)鉸接頂梁呼倫貝爾學(xué)院工程技術(shù)學(xué)院呼倫貝爾學(xué)院工程技術(shù)學(xué)院二、滑移頂梁支架滑移頂梁支架是一種介于單體液壓支柱和液壓支架之間的一種液壓支護(hù)設(shè)備。最初用它來代替單體液壓支柱和鉸接頂梁,以減輕工人的勞動強(qiáng)度,提高架設(shè)效率,減少支柱丟失。后來為了簡化操作,避免大量乳化液流失,將滑移支架的操作由注液槍控制改為操縱閥集中控制。呼倫貝爾學(xué)院工程技術(shù)學(xué)院(一)滑移頂梁支架的類型及結(jié)構(gòu)特點1、單列滑移頂梁支架其頂梁由前、后兩根梁或由前、中、后三根梁組成。前后梁及中后梁之間均由彈簧鋼板連接。前后梁的伸縮由裝在梁體內(nèi)的移架千斤頂來實現(xiàn)。根據(jù)需要,頂梁下面的液壓支柱為1~3根,其控制方式,可用注液槍和卸載手把,也可用組合操縱閥集中控制。2、并列滑移頂梁支架由兩列平行頂梁和立柱組成。兩個并列的頂梁之間有移架機(jī)構(gòu),可實現(xiàn)兩個梁交替前移。根據(jù)需要,每組頂梁下面的立柱為2~3根。主要用組合操縱閥控制。也可用注液槍和卸載手把操縱。呼倫貝爾學(xué)院工程技術(shù)學(xué)院(二)滑移頂梁支架的結(jié)構(gòu)與主要液壓元件1、架體結(jié)構(gòu)圖2-40,它主要由前頂梁、后頂梁、前梁立柱、后梁立柱、后掩護(hù)支柱、彈簧鋼板、水平推移千斤頂和防護(hù)板等組成。2、主要液壓元件立柱、水平推移千斤頂、三用閥、缸口閥(注意:其中的卸載閥與三用閥中的卸載閥的差異)、雙向閥呼倫貝爾學(xué)院工程技術(shù)學(xué)院呼倫貝爾學(xué)院工程技術(shù)學(xué)院(三)移架原理圖2-431、后柱支撐,提前柱2、后柱支撐,移前梁3、后柱支撐,支撐前柱4、前柱支撐,提后柱5、前柱支撐,移后梁6、前柱支撐,支撐后柱呼倫貝爾學(xué)院工程技術(shù)學(xué)院呼倫貝爾學(xué)院工程技術(shù)學(xué)院§2—4乳化液泵站

乳化液泵站是采煤工作面支護(hù)設(shè)備及推移裝置的動力源。主要由乳化液泵組(一般由2臺乳化液泵組成、一臺工作,一臺備用)、乳化液箱、以及必要的控制、保護(hù)、監(jiān)視等元件及連接管路。一、泵站主要參數(shù)1、泵站壓力泵站壓力必須滿足立柱初撐力和千斤頂最大推力要求。若一種泵站壓力不能同時兼顧兩方面的要求時,應(yīng)修改缸徑或采用兩種供液壓力。所需的泵站壓力Pb′:

Pb′≥K1?Pm式中Pm—根據(jù)立柱初撐力或千斤頂推力算得的工作壓力;K1—考慮從泵站到支架管路中壓力損失系數(shù),一般1.1~1.2,支架管路長,且彎曲處多,應(yīng)取最大值。呼倫貝爾學(xué)院工程技術(shù)學(xué)院2、泵站流量液壓支架液壓支架的移置速度應(yīng)大于采煤機(jī)的工作牽引速度。一般按一架支架全部立柱和千斤頂同時動作來估算所需泵站的流量。Qbˊ≥K2(ΣQi)·(Vq/A)·10-3(l/min)式中ΣQi—一臺支架全部立柱和千斤頂同時動作所需的流量,cm3;Vq—采煤機(jī)的最大工作牽引速度(m/min);A—支架中心距(m);K2—考慮從泵站到支架管路泄漏損失系數(shù),一般為1.1~1.3。根據(jù)Pb′、Qbˊ從乳化液泵產(chǎn)品目錄中,選擇稍大的乳化液泵。呼倫貝爾學(xué)院工程技術(shù)學(xué)院3、驅(qū)動乳化液泵的電動機(jī)功率PP=(Pb·Qb)/η泵4、乳化液箱的有效容積V=V1+V2+V3(1)乳化液泵三分鐘的流量和箱底存液量Q0V1=3Qb+Q0(2)停泵時管路回流流量V2=(π/2)dg2·lg(3)煤層厚度變化造成的液量差V3=(π/4)D2·△H·n·Z式中D—立柱缸徑;△H—工作面煤層厚度變化量;n—每架支架的立柱數(shù);Z—同時動作的支架數(shù)。呼倫貝爾學(xué)院工程技術(shù)學(xué)院二、乳化液泵(一)結(jié)構(gòu)圖2-44結(jié)構(gòu)特點:一是傳動部分(齒輪、軸承等)單獨隔開,采用潤滑油潤滑;二是柱塞與缸孔之間采用密封圈密封,以減少泄漏。1、傳動裝置注意:潤滑方式。2、泵頭呼倫貝爾

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