1、中煤平朔集團井工一礦“劉偉創新工作室內部講義液壓支架控制技術培訓授課人：劉偉日期：2021.5. 81 液壓支架工作過程分析2 液壓支架立柱的工作階段及工作特性曲線 22.1 液壓支架立柱的工作階段 22.2 液壓支架工作特性曲線一支架支撐力與時間的關系 32.3 液壓支架的根本參數 43 液壓支架控制系統根本原理 84 多伸縮立柱工作過程 95 常用乳化液泵站液壓系統 105.1 泵站裝置組成 105.2 XRB2B 型常用乳化液泵站液壓系統 145.3 乳化液泵站控制元件 151液壓支架工作過程分析升架、架、移架和推鎦實際生產中，液壓支架的四個根本動作的順序，應根據回采工藝的具體工序來確定

2、2 液壓支架立柱的工作階段及工作特性曲線2.1 液壓支架立柱的工作階段液壓支架立柱的一個完整的工作循環可分為四個階段：(1) 初撐增阻階段： 當頂梁接觸頂板，立柱下腔的壓力到達泵站的工作壓力后，把操縱閥置于中間位 置，液控單 向閥關閉，從而立柱下腔的液體被封閉，這就是支架的初撐階段。初撐力：初撐階段終了時，立柱和支架對頂板產生的支撐力。立柱： fc= n D2pb/4支架： Fc 二 nfc npb - 泵站的額定壓力n 支撐效率，與架型有關。(2) 承載增阻階段： 支架初撐后，進入承載階段。隨著頂板的緩慢下沉，頂板對支架的壓力不斷增加 , 但液體的 壓縮量極微，一般視為不可壓縮。因此立柱下腔

3、被封閉的液體壓力將隨 之迅速升高，液壓支 架受到彈性壓縮，并由于立柱缸壁的彈性變形而使之產生彈 性擴張。工作阻力：該階段末了，支架和立柱呈現出的支撐力稱為工作阻力。立柱： fz=D2pa支架 ： FZ=nfz npa 平安閥的調定壓力(3) 承載恒阻階段 立柱和支架到達工作阻力后，隨著頂板的下沉，立柱下腔內壓力進一 步增大的液 體最終使得平安閥開啟溢流，立柱回縮。于是，立柱下腔的壓力降低。當壓力降 低到平安閥的調定壓力后，平安閥關閉。如此反復，始終保持立柱下腔的壓力基本不變，即保證支架和立柱的工作阻力根本不變，處于恒阻支撐狀態從平安閥第一次開啟至支架泄載降柱時的這一階段稱為承載恒阻階段4降柱移

4、架階段使支架撤 出支撐狀態9-3 所示的曲線隨工作面的推進， 支架需要前移。 移架前需要將支架的立柱卸載收縮， 從開始卸載降柱到下一次開始升柱，此階段稱為降柱移架階段。2.2 液壓支架工作特性曲線一支架支撐力與時間的關系液壓支架的四個階段以及支架在各階段呈現出的特性如圖1工作特性曲線：橫坐標表示時間，縱坐標表示支撐力。 to 升柱至液控單向閥關閉時的初撐急增阻階段； t1 初撐結束至平安閥開啟時的緩增阻階段； t2 平安閥出現脈動卸載時的恒阻階段；t3卸載降柱、移架階段；F|圖9-3威壓支架工作特性曲線圖"一初律均阻階段汀| 一承栽堆凰階段;承數恒阻階國；乃一障柱移架階段(2)工作特

5、性曲線的意義：增阻性一一折線表示支架具有增阻性；恒阻性 波紋線的水平特征表示支架具有恒阻性；實現和保證可縮性一一波紋線的波動現象表示支架具有可縮性；增阻性取決于液控單向閥和立柱的密封性；恒阻性和可縮性主要靠平安閥來平安閥、液控單向閥以及立柱是保證液壓支架工作性能的三個關鍵元件。2.3液壓支架的根本參數反映液壓支架支撐能力和使用性能的根本參數有：(一)初撐力Fc初撐力是液壓支架在初撐增阻階段未了時對頂板的支撐力。作用：減緩頂板的下沉，防止頂板過早剝離，增加頂板的穩定性，使立柱盡快進入恒阻狀態。大小：取決于泵站的額定壓力，立柱的數目和立柱缸體的內徑初撐力的合理選擇對液壓支架的支護性能影響很大液壓支

6、架的初撐力應與其支護的頂板類別及巖性相適應，如： 對堅硬、中硬的頂板，宜采用較高的初撐力，以期減緩頂板的下沉，避 免頂板的過 早剝離，改善支架對頂板的管理；對較軟的頂板，應采用較小的初撐力，其大小應控制在頂板巖石極限強 度所允許的 范圍之內，以期維持頂板較長時間的完整性，防止因過早破碎而使得 對頂板的管理變的困難。二工作阻力 Fz 工作阻力是液壓支架在承載初撐增阻階段末了時所呈現出的最大支撐力。 它的大小取決于平安閥的調定壓力、立柱數目、缸體的內徑等參數。它反映 了液壓支架 承受頂板壓力的最大允許值。選擇液壓支架時必須根據礦山地質條件和礦山壓力大小來確定工作阻力值。三支護強度 q 支護強度是液

7、壓支架單位支護面積上的支撐力，即液壓支架的工作阻力與其 支護面積的 比值。它是用來衡量各種不同規格和型號液壓支架支撐能力大小的一 個參數。工作阻力雖然可以反映一架液壓支架的支撐能力的大小， 但由于各種型號的 支架其結構參數不同，即使工作阻力相同的支架，在實際工作中所表現出不同的 支撐能力和支 撐效果，在選型中無法確定用哪一種支架。即不同種類、不同規格和型號的液壓支架的工作阻力不具有可比性。因支護強度把支撐力限定在單位面積上來討論比擬，這樣用它來衡量和評價諸支架的能力就比擬科學、準確1.四支架高度 H 液壓支架的高度是其在支撐方向上的垂直高度，有最大高度和最小高度之 分。最小高度 Hmi 是指其

8、立柱完全縮回如有機械加長桿的，加長桿須完全縮回后支架的垂直高度。Hmi n= mmi n-s-g-e式中mmin 煤層最小開采厚度；s液壓支架后排立柱處頂板的下沉量；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Hm是指立柱完全伸出如有機械加長桿的，加長桿須完全伸出后支架的垂直高度。Hmax=mmax+206 300式中mmax 煤層最大開采厚度；200? 300考慮到頂板有偽頂冒落或局部冒落，為使支架仍能及時支撐到頂板所需增加的高度，mm3. 調高比一一支架的最大高度與最小高度之比。它反映支架對煤層開采厚度變化的適應能力。其值越大說明其適應能力越強。一般薄煤層支架的調高比為

9、2.5? 3.0 ;中厚煤層支架的調高比為1.4? 1.6。五平均接觸比壓qj液壓支架底座與底板接觸面積內的壓強平均值稱之為液壓支架的平均接觸比壓。它是衡量液壓支架工作性能以及適應能力的又一參數，其值為：式中qj 液壓支架的平均接觸比壓;A液壓支架底座的底面積。假設平均接觸比壓較大而底板較軟，底座有可能陷入底板內，移架困難增大頂板的下沉量，降低液壓支架的支撐能力，惡化頂板狀況。液壓支架的平均接觸比壓必須和底板的巖性及抗壓強度相適應。3液壓支架控制系統根本原理9-2液壓支架工作原理圖1 一立柱C頂梁疙一掩護梁沁一連桿匚5底型;召一椎移裝7?8k閥；8液控單向閥浄一平安閥 510X作面輸送機4多伸

10、縮立柱工作過程5 常用乳化液泵站液壓系統5.1 泵站裝置組成乳化液泵站是采煤工作面支護設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、 監視等元件及連接管路。 1 乳化液泵 國產各種型號的柱塞式乳化液泵結構大同小異，主要由箱體和泵頭兩局部組 成。 電動機經齒輪減速箱傳動曲軸 1, 曲軸 1 有三曲拐，互成 120° 。兩端由雙 列向心球面滾 子軸承支承。連桿 2 的大端為剖分式結構，內裝鋼背高錫鋁合金軸 瓦，具有良好的承載、抗疲 勞和耐磨性能。連桿小端內裝鋼套，與滑塊 3 用銷軸 鉸接。滑塊與滑道孔之間由活

11、塞環密封，以防止曲軸箱潤滑油外漏。般每個乳化液泵站應配置兩臺乳化液泵，兩泵可并聯供液或轉換工672361589uu向圖2-47 XRXTA型乳化腹箱1 一箱休；2 回液接頭必一斶板油一磁性過濾養注一過涯網權;6-WWt7-? ftH;8 -交著取進祝牌 內一吸糧胡路iS 110 進流醫：11 一壓力衰幵蕪訂2噴位現察憫H3 卸裁閥；M 清渣差；2-壓力表TatJCJtSL t6 M性過逮畫 M工fF室圖2-44 XRBjBSl乳化權泵I曲粒;2連桿泊一 ffr塊；.4 一柱塞；一吸權鶴 淖一排UfNf ;7 堆檢杯出一辱向？寰】9 一半國環;10 握莊門1 一承圧環M2 齒鴕*A傳動翌: B-

12、M頭；C 一平安飼彳口一進權駕；E-傳動腔圖2-44 XRBiB型乳化液泵1 一曲軸；2 連桿;3滑塊;4 柱塞;5 ; 6排戒M ;7注油杯淌一導向銅套汐一半圓環 ；1Q? ； 11 承壓環訂2齒輪;只一傳動裝It皿一泵頭；C 一平安閥卡D進液閥；E 傳動腔(2) 乳化液箱乳化液箱是儲存、回收、過濾和沉淀乳化液的設備XRXT型乳化液箱吸液管8接泵的吸液口，泵排出的壓力液經排液管 9、自動卸荷閥10和交替雙進液閥18到通 往工作面的主供液箱7。從支架返回的乳化液經主回液管 16依次流過沉淀室1、消泡室2、磁 性過濾室3、過濾網槽14,除去乳化液中的 懸浮微粒、泡沫和鐵磁物質，進入工作液室箱休1

13、9側面有液位觀察窗20,左下方有一溢流管21,可排除箱內過多的液 休。在箱休另一端的下部，設有清渣蓋17,用于去除沉淀室中的沉淀物。每個分隔室有放液塞。更換乳化液時，擰開放液塞放盡箱內乳化液。后端板左上角有一個回液接頭，工作時總是與總回液管相接。 吸液斷路器、交替雙進液閥、高壓過濾器安裝在面板上。卸荷閥安裝在乳化液泵出口處，在其后端部安裝了連通斷路 器。配液閥是乳化液與中性水溶液的混合裝置，安裝在乳化油室和蓋板 上，可與供水接頭配合使用。圖2-47 XRXTA型乳化液箱1-箱怵：2 回液接頭板皿一懺性過淀器一過濾網槽琴6卸義管汀一蕃能器淚一交暮雙進一吸蔽斷路器汽0溢流管；11-壓力表開關江2蔽

14、位觀察窗；13-卸載閥；14 清渣蓋注5 壓力表；應一沉淀室；6磁性過濾室；c -工作室5.2 XRB2B型常用乳化液泵站液壓系統液壓系統原理圖:圖2-50 XRBjBS乳化液泵站液壓系統I 奈體;2平安閻一手動卸栽闔;4 主;5 先-導觸淖一卸戟刑 組汀一節亂孔；8壓力表開關浮一交書進權岡注Q單向閥；11 一暮能fflhl2 吸粳過曲養及質賂?h】3箱休泵站液壓系統應滿足如下要求：(1) 當支架動作時，系統能即時供應高壓液體；當支架不動作時，泵仍照常運轉，但自動卸載；當支架動作受阻、工作液體壓力升高超過允許值時，能限壓保護。為此，泵站系統中必須裝設自動卸載裝置。(2) 要設手動卸載閥，以實現

15、泵的空載啟動。泵站液壓系統應滿足如下要求:(3) 系統中要裝單向閥，以防止停泵時液體倒流(4) 為能在撤除支架或檢修支架管路時泄出管路中的液體，應加手動泄液閥。(5) 應設有緩沖減振的蓄能器。系統分類： 由于工作面支架的立柱和千斤頂所需的液壓力不同，需要泵站供應不同的壓力 液。據此，泵站分有高壓泵液壓系統、高壓 -低壓泵液壓系統和高壓泵 - 減壓閥液 壓系統。XRB2E型泵站液壓系統工作過程：啟動前先翻開手動卸載閥 e、使泵空載啟動，這時泵排出的乳化液經手動卸載閥直接回乳化液箱；啟動后，關閉手動卸載閥，從泵排出的高壓乳化液經單向閥a 向工作面供液；當 工作面不用液或用液量很小時，壓力上升，至翻

16、開先導閥c和自動卸載閥d,實 現自動卸載。系統過載，平安閥 2 開啟溢流，實現過載保護。交替雙進液閥 6 的作用是保證任 一臺泵工作都 能通過一條管路向工作面供液。5.3 乳化液泵站控制元件( 1) 泵用平安閥國產乳化液泵的平安閥均采用直動式， 來自乳化液泵的高壓乳化液作用于閥 座，并經閥 芯、彈簧座作用于彈簧上。當乳化液壓力小于平安閥的調定壓力時，在彈簧作用下，平安閥關閉；當乳化液壓力大于平安閥調定壓力時， 液壓力克服 彈簧的作用力， 將閥翻開， 泵自動卸載。 為防止閥芯因黏結及靜摩擦而引起開啟 壓力的超調，采用浮動裝配方法，在高壓開啟前，閥芯 先行移動，防止蹩卡，調 整彈簧作用力即能改變平

17、安閥開啟壓力。( 2) 吸液斷路器乳化液箱的乳化液經吸液斷路器過濾后進入泵。 如需拆下泵檢修， 那么斷路器 關閉乳化液箱。液過濾器和二個斷路閥組成故吸液斷路器又是導通和封閉吸液通路的裝置。吸油斷路器由吸 工作時，由吸液軟管頂開斷路閥芯，使箱和泵連接 起來。如果把吸液軟管拆下來，閥芯在彈簧 作用下復位，使乳化液封閉在箱中。只有經常清洗過濾器，才能保證吸液管道的暢通無阻。在拆了吸液過濾器清 洗時，斷路閥 芯在彈簧的作用下復位，封閉乳化液的通路。(3) 交替雙進液閥當一臺泵工作，一臺泵備用時，由于液壓作用，備用泵通液口被鋼球堵死， 形成一臺泵單 獨供液。如果二臺泵同時工作，鋼球兩面均受液壓作用，假設一面壓 力高，一面壓力低，鋼球必 然向壓力低的方向移動。這樣一面通液口減小，阻力增加，鋼球位置反向移動。只有當鋼球兩面壓力相等時才能平衡、穩定地工作。 利用液壓平衡原理可