综采工作面掩护式液压支架.doc

前言 是我国常规能源的主体，随着国民经济的发展，煤炭的需要量越来越大。为了加速我国煤炭工业的发展，必须实现综合机械化采煤。在综采工作面，液压支架是中国综采工作面最主要的技术装备之一，也是国产综采工作面装备中生产量最大的产品 随着科学技术的发展，新技术、新方法、新材料的不断应用，微电子和计算机技术的进一步普及，为液压支架的发展提供了有利条件，发展趋势是： 液压支架的机构形式继续向简化结构、提高可靠性的方向发展。 支护强度和工作阻力不断加大。 液压支架的宽度已由1.5m增加到1.75m，且已有2m的架型。 液压支架的结构设计更加合理，钢材选用趋向于多用高强度钢材。 液压支架的供液系统，正向高压、大流量方向发展。 液压支架的控制系统，朝扩大电液控制系统的应用功能和提高电业控制系统的可靠性以及延长电业控制系统使用寿命的方向发展。 液压支架的设计，将综合应用有限元法、CAD和CAM现代技术，能够在很短的时间内提供最佳设计方案。 2液压支架基本理论分析 2.1液压支架的组成 液压支架是综采工作面支护设备，它的主要作用是支护采场顶板，维护安全作业空间，推移工作面采运设备。其组成可分为4个部分： 1) 承载结构件，如顶梁、掩护梁、底座、连杆、尾梁等。其主要功能是承受和传递顶板和垮落岩石的载荷。 2) 液压油缸，包括立柱和各类千斤顶。其主要功能是实现支架的各种动作，产生液压动力。 3) 控制元部件，包括液压系统操纵阀、单向阀、安全阀等各类阀，以及管路、液压、电控元件等。其主要功能是操作控制支架各液压油缸动作及保证所需的工作特性。 4) 辅助装置，如推移装置、护帮(或挑梁)装置、伸缩梁(或插板)装置、活动侧护板、防倒防滑装置、连接件等。这些装置是为实现支架的某些动作或功能所必需的装置。 2.2 液压支架的工作原理 液压支架在工作过程中，不仅要可靠的支撑顶板，维护一定的安全工作空间，而且要随工作面的推进，进行移架和推移输送机。因此，支架要实现升、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，通过工作面性质不同的几个液压缸来完成的，如图2-1所示。 图2-1 液压支架工作原理 Fig.2-1 Working principle of hydraulic support 1-顶梁 2-立柱 3-底座 4-推移千斤顶 5-安全阀 6-液控单向阀 7、8-操纵阀9-输送机 10-乳化液泵11-主供液管12-主回油管 2.1.1 支架升降 升柱 当需要支架上升支护顶板时。高压乳化液进入立柱的活塞腔，另一腔回液，推动活塞上升，使与活塞杆相连接的顶梁接触顶板。 2）降柱 当需要降柱时，高压液进入立柱的活塞杆腔，另一腔回液，迫使活塞杆下降，于是顶梁脱离顶板。 2.1.2支架和输送机前移 支架和输送机的前移，都是由底座上的推移千斤顶来完成。当需要支架前移时，先降柱卸载，然后高压液进入推移千斤顶对活塞杆腔，另一腔回液，以输送机为支点，缸体前移，把整个支架拉向煤壁；当需要推输送机时，支架支撑顶板后，高压液进入推移千斤顶的活塞腔，另一腔回液，以支架为支点，使活塞杆伸出，把输送机推向煤壁。 支架的支撑力与时间的曲线，称为支架的工作特性曲线，如图2-2所示。 图2-2 支架的工作特性曲线 Fig.2-2 Stents work characteristic curve t0—初撑阶段； t1—增阻阶段； t2—恒阻阶段； p1—初撑力； p2—工作阻力 支架立柱工作时，其支撑力随时间的变化过程可分为三个阶段。支架在升柱时，高压液进入立柱下腔，立柱升起使顶梁接触顶板，立柱下腔压力增加，当增加到泵站工作压力时，泵站自动卸载，支架的液控单向阀关闭，立柱下腔压力达到初撑力，此阶段为初撑力阶段t0；支架初撑力后，随顶板下沉，立柱下腔压力增加，直至增加到支架的安全阀调正压力，立柱下腔压力达到工作阻力。此阶段为增阻阶段t1；随着顶板压力继续增加，使立柱下腔压力超过支架的安全阀压力调正值时，安全阀打开而溢流，立柱下缩，使顶板压力减少，立柱下腔压力降低，当低于安全阀压力调整值后，安全阀停止溢流，这样在安全阀调整压力的限止下，压力曲线随时间呈波浪形变化，此阶段为恒阻阶段t2。 2.3液压支架的用途 在采煤工作面的煤炭生产过程中，为了防止顶板冒落，维持一定的工作空间，保证工人安全和各项作业正常进行，必须对顶板进行支护。而液压支架是以高液体作为动力，由液压元件与金属构件组成的支护和控制顶板的设备，它能实现支撑、切顶、移架和推移输送机等一整套工序。实践表明液压支架具有支护性能好、强度高，移架速度快、安全可靠等优点。液压支架与可弯曲输送机和采煤机组合机械化采煤设备，它的应用对增加采煤工作面产量、提高劳动生产率、降低成本、减轻工人的体力劳动和保证安全生产是不可缺少的有效措施，