毕业设计（论文）-ZY64001432型液压支架的设计（含全套CAD图纸） .doc

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1、第90页中国矿业大学2012届专科生毕业设计全套CAD图纸等，联系 1538937061 绪论我国液压支架技术起步于20世纪60年代末70年代初,当时煤炭科学研究总院北京开采所、太原、唐山和上海研究所等单位都先后开始对液压支架展开研究。30多年来，先后开发研制了垛式、节式和掩护式等系列液压支架,并且针对不同地质条件和煤层厚度开发了大采高液压支架、薄煤层液压支架、大倾角液压支架和铺网式等液压支架。20世纪50年代前，在国内外煤矿生产中，基本上采用木支柱、木顶梁或金属摩擦支柱铰接顶梁来支护顶板。1954年英国首次研制出液压支架，目前，以液压支架为主体的地下综采设备，已逐步向程控、遥控和自动化方向发

2、展。我国是煤炭生产大国，在20世纪60年代也曾研制了几种液压支架，但未得到推广和应用。20世纪70年代，我国从英、德、波兰和前苏联等国家引进数十套液压支架，经过使用、仿制和总结经验，到20世纪80年代以后，我国液压支架的研制和应用获得了迅速的发展，相继研制和生产了TD系列、ZY系列和ZZ系列等20多种不同规格的液压支架。目前，在国内大、中型矿井中，条件合适的煤层均采用液压支架进行综合机械化开采。1980年起，人们取得了对自移式液压支架的研制成功并逐步改进完善，进而普遍推广应用，使回采工作面采煤过程中的落煤、装煤、运煤和支护控顶等工序全部实现综合机械化，煤矿取得了较大综合效益。煤炭是我国的主要能

3、源，在国民经济建设中，具有重要的战略地位。在未来新能源大规模利用之前，煤炭是支持我国能源供应的国内重要品种。据国际能源署预测，从2000 到2020 年，一次商品能源需求年增长2.97，2020 年我国煤炭需求量将超过25 亿t，煤炭工业将有一个很大的发展。根据我国社会发展的需求，要把我国建设为“资源节约型，环境友好型”的社会，煤炭工业面临着历史性的挑战与机遇，经历着关键性的转变。实现以信息技术和机电一体化技术为核心的综合自动化、以清洁生产和洁净煤技术为基础的洁净化、以大企业集团和多元化经营为特征的集约化，即实现高效、安全、洁净、结构优化，已成为新时期我国煤炭工业发展的方向。液压支架是以高压液

4、体为动力，由若干个液压元件（油缸、阀件）与一些金属构件组合而成的一种支撑和控制顶板的采煤工作面设备，具有强度高、移动速度快、支护性能好、安全可靠等特性。采煤综合机械化，是加速我国煤炭工业发展，大幅度提高劳动生产率，实现煤炭工业现代化的一项战略措施。综合机械化采煤不仅产量大，效率高，成本低，而且能减轻繁重的体力劳动，改善工人的作业环境，保护工人的生命安全，是煤炭工业技术的发展方向。我国综采技术日趋成熟，不但生产水平，而且工艺水平已进入世界先进行列。液压支架作为综合机械化采煤的关键设备之一，其重量约为综采设备总重量的80%-90%，其费用约占综采设备总费用的60%-70%。因此，为了降低成本，提

5、高采煤的经济效益，世界各产煤大国都一直在积极地开展液压支架的研究。1.1 国内外液压支架的发展历程作为煤矿井下综采工作面支护关键设备的液压支架，经历了几个阶段的发展过程。20 世纪50 年代英国研制的垛式支架和法国研制的节式支架代替了木支架、金属摩擦支架，开辟了采煤工作面支护设备的技术革命；60 年代前苏联研制并改进的OMKT 型掩护式支架（具有四连杆机构），解决了支架梁端距变化大的问题，开辟了液压支架设计的新时代；70 年代主要是“立即支护”方式；80 年代以来，为提高生产率和降低生产成本，液压支架在液压性能和自动化程度方面有了大幅度提高，如美国、澳大利亚的大部分长壁工作面都采用了电液控制技

6、术，可对液压支架的各种动作功能进行多种方式的程序控制和性能监测。90以上的美国长壁综采工作面使用了电液控制两柱掩护支架，其额定工作阻力最高可达9 800 kN，初撑比为0.70.85，移架循环时间大多小于10 s。我国液压支架的发展历程经历了下列几个阶段。从1958 年开始设计掩护式支架，1964 年开始由专门研究室全面开展架型及阀类的攻关，20 世纪70 年代初开始液压支架的研制工作，先后研制出垛式、节式及掩护式支架。1970 年在山西大同首次全工作面装备了TZ140 型垛式液压支架。70 年代中期，研制了QY型掩护支架和ZY35 型支撑掩护支架。20 世纪70 年代末80 年代初我国分三次

7、大规模引进国外支架，尤其是第三批引进了当时西方国家较为先进的综采设备共100 套，其中液压支架主要以二柱掩护式和四柱掩护式为主，支架的参数和性能比以往支架有了明显的提高。通过消化吸收国外先进技术，我国科研人员自主研发了多种用途的液压支架，最具代表性的有QY 系列和YZ 系列支架。20 世纪80 年代以来，开发了适用于坚硬顶板的大吨位TZ720 型支架，分层开采自动铺联网支架、放顶煤液压支架及大流量安全阀和操纵阀等。从20 世纪90 年代中期开始，我国液压支架进入了快速发展阶段，全国综掘综采工作面数量大幅度提高，液压支架的性能、参数、可靠性有了明显的提高，支架的架型不断丰富，如大采高支架、薄煤层

8、支架、大倾角液压支架、铺网液压支架和端头支架等。到目前为止，适于我国高产高效的国产液压支架有20 余种架型，其中用于缓倾斜中厚煤层和缓倾斜厚煤层的各占一半。适用于缓倾斜厚煤层高产高效的液压支架分为机械化铺联网支架、一次采全高支架和放顶煤支架三大类。1.2我国液压支架技术的现状虽然我国在液压支架技术方面取得了可喜的成绩，但与世界发达国家相比，还存在一些不足，主要表现在：首先，我国综采比例低，落后的生产技术与世界产煤大国的地位极不相称。世界主要产煤国家的综采比例都是全国煤炭井工生产的比例。如俄罗斯是85.7，波兰是92，而美国、英国、德国、日本都是99以上。据1998 年统计，我国国有重点煤矿综采

9、比例是49.32；地方煤矿和乡镇煤矿比例远低于此数，初步统计，若按全国井工生产的煤炭来算，综采比例只有23左右。还有连年发生在地方煤矿由于生产落后而造成的一些惨烈的安全事故在不断警醒我们，这与我国世界煤炭生产国的地位极不相称。第二，我国液压支架制造技术水平相对落后。我国在支架材料、加工工艺、性能和使用寿命等方面与世界先进国家相比还有很大差距。例如，1979 年引进100 套综采支架期间，德国支架结构材料是ST52，屈服极限5 000 左右，前苏联支架结构材料性能更高。而我国基本上长期使用16Mn，屈服极限3 000 左右的支架结构材料。近年来高强度钢板在支架结构件中的使用才有所增加。这样技术质

10、量水平的支架在国内一般矿井勉强可以使用，在国内高产工作面及在国际上却是没有竞争力的。第三，液压支架控制系统的研究处于落后状态，严重制约支架移架速度的提高和综采经济效益的发挥。西方主要采煤大国在20 世纪70 年代中后期广泛采用液压多芯管先导控制系统。从20 世纪80 年代开始，大力着手电液先导程序控制的研究和使用，因此，现在美、德、英、日等基本全是可编程电液控制。而我国液压支架还普遍采用手动操纵。21 世纪是以煤矿高效集约化生产为特征的新时期，为了满足高产综采工作面生产发展的需要，我们必须抓紧研制和推广电液控制系统。近年来，我国采煤综合机械化的水平有所提高，随着综合机械化采煤技术的不断发展和新

11、型大功率采煤机、工作面输送机的出现，要求支架与之相配套，但若支架的控制系统不作相应的改进，是满足不了这一要求的。到目前为止，我国国产液压支架的控制方式仍然停留在跟机手把单向邻架控制或本架控制水平。这种控制方式，虽然具有控制系统简单、制造容易、造价较低和对煤层地质条件变化适应性较强的优点，但它存在严重缺点：工人劳动条件差、安全性差；移架速度慢，影响采煤机效率的发挥；通风条件差，支架故障率高；支架支护效能的发挥程度与操作人员的经验多少和技能高低有密切关系。1.3 液压支架技术的发展趋势液压支架实现自动控制后，就可有效地克服上述缺点，实现对支架的电液控制，而且有多种控制方式可供选择，人员可在较安全的

12、地方集中对整个工作面的支架进行远程控制或程序控制。现在国外的普通综采工作面液压支架已实现了微机红外线电液自动控制，可成组、成排地向前移架，额定供液压力达到40MPa，流量300 L/min450 L/min，供液管径100 mm120 mm，移架速度超过了10 组/min。而国产液压支架还是中低压小管径供液，人工手动操作。现场实际统计，前移一组支架大约需1 min。最大的支架供液压力不超过32 MPa，供液管径25 mm30 mm，流量在150 L/min200 L/min。二柱掩护式液压支架的工作阻力780 t，架宽1.5 m，采用PM4 型红外线电液控制系统，由采煤机微电脑远距离控制，支架

13、立柱直径超过400 mm，移架速度10 组/min。20 世纪80 年代以来，世界主要采煤国家一直围绕减面提产、减人提效、降低成本、实现矿井集中生产做努力，他们积极开发和应用新技术，致力于高性能、高可靠性的新一代重型液压支架的研制。新型液压支架普遍具有微型电机或电磁铁驱动的电液控制阀，推移千斤顶装有位移传感器，采煤机装有红外线传感装置，立柱缸径超400 mm。为减少割煤时间，一般采用0.8 m1m 的截深。支架还采用屈服强度800 MPa1 000 MPa 的钢板，既有较高的强度、硬度和韧性，又具有良好的冷焊性能。随着长壁工作面长度的不断增加，为适应快速移架的需要，国外还广泛采用高压大流量乳化

14、液泵站，其额定压力为10 MPa 50 MPa，额定流量100 L/min 500 L/min，可实现工作面成组或成排快速移架，达到6 s/架8 s/架。美国是世界上最先进的采煤国家，早在1990 年就已采用额定压力50 MPa、额定流量478 L/min 的乳化液泵站，以实现支架快速推进，移架速度达6 s/架 8 s/架。美国的高产高效工作面采用两柱掩护式支架，使用寿命810 年，可用率高达9598。支架平均工作阻力6 470 kN（最大为9 800 kN，支架宽度普遍增大，中心距达到1.75 m，并向2 m 发展，增大架宽有利于减少工作面架数、缩短移架时间、增加有效工作时间和提高单产。如洛

15、斯公司20 英里矿在长壁综采面用工作阻力为电液控制两柱掩护式支架，1997 年6 月产商品煤90.43 万t，成为世界上首次月产商品煤近百万吨的工作面；1995 年9 月，糜鹿矿用工作阻力为8 900 kN 电流控制的两柱掩护式支架，月产煤达到60.11 万t。美国综采工作面最高日产超7 万t，最高工效1 336 t/工。澳大利亚也基本上采用一井一面的高度集中化生产，使用两柱掩护式支架，支架的平均工作阻力为7 640 kN。如尤兰矿用电流控制的两柱掩护式支架，在1995 年8 月8 日创下澳大利亚有史以来日产3.41 万t 的最高纪录，班产一直保持在5 000 t6 000 t。英国也在大力发

16、展两柱掩护式支架，工作阻力有了很大提高，达到5 000N6 000 N。1.4 液压支架技术的发展思路1.4.1 更新设计理念和方法设计理念创新是液压支架技术创新的根本，应通过积极消化吸收国际先进技术，改变传统的设计理念，把可靠性作为首要目标；采用现代优化设计方法，三维CAD 动态设计，开发三维CAD 参数化设计系统，进一步开发支架结构分析计算软件系统，完善结构有限元分析软件系统及实用化、完善液压控制系统的设计，加强细节设计。进一步加强支架围岩相互作用关系的研究，采用相似材料模拟试验等手段进行综合研究，对支架的适应性进行理论解析，从而合理确定支架的结构和支护参数。1.4.2 完善标准体系建立完

17、善的煤矿支护设备技术标准体系是技术发展的重要任务。随着技术的进步和WTO 国际经济一体化，急需制定新的国家标准，进行建立液压支架国家标准体系的研究。如北京开采研究所已基本完成了煤矿用液压支架安全性要求系列国家标准的起草。新的国家标准将与CENl804 等国际先进标准接轨，这必将对我国液压支架的技术进步产生重大影响。1.4.3 架型发展随着高产高效矿井建设的不断发展，对长壁综采设备生产能力和可靠性的要求越来越高，支架向大工作阻力、高可靠性方向发展。一次采全高普通支架继续向着两柱掩护式发展，并将进一步扩大适用范围。大倾角支架、薄煤层支架、6 m7m 特厚煤层一次采全高支架、三软难采煤层支架等将不断

18、发展新架型结构。两柱式放顶煤支架将逐渐发展成为主导架型之一。端头支护和工作面平巷超前支护等特殊支架将得到广泛重视和发展。同时，我国许多地方中小煤矿将大力发展长壁机械化开采，适应这些矿井使用条件的轻型液压支架和配套设备将得到较快发展。1.4.4 材料的升级换代随着支架向大工作阻力和高可靠性要求的发展，支架质量也不断增加，给运输、搬运和安装等环节带来了很大困难。如何在保证强度的前提下，减轻支架重量是支架设计中迫切需要解决的问题，采用高强度钢材是最有效的途径。国际先进液压支架结构用钢已以b 700 MPa1 000 MPa 高强度焊接结构为主。近年来，材料的升级换代已初见成效，基本上解决了高强度板材

19、的生产、加工与焊接问题，并在支架设计中得到广泛应用，效果显著。此外，还需要对材料的焊接性进行试验研究，优化焊接工艺，提高焊接接头的综合机械性能与承载能力，以满足高可靠性支架设计需要。1.4.5 应用高科技使液压支架趋于智能化先进科学技术的应用是在各种技术相互渗透、相互结合的基础上相互辅助、相互促进和提高，充分利用各种相关技术的优势，使组合后的整体功能大于组成整体的各个部分功能之和的综合性交叉学科。多种技术向“机械母体液压支架”不断渗透，包括机、电、液、光、磁等技术的伺服系统。具体说，是以液压支架输出的力、速度为目的，构成了从输出到输入的闭环系统，是涉及传感技术、计算机控制技术、信号处理技术、机

20、械传动技术、液压传动技术等。由于快速运算速度，强大的记忆功能和灵敏的逻辑判断功能，从而实现了人机对话，使操作维护方便，整机功能强。液压支架应用功能不断扩大，对矿井煤层地质条件适应性不断增强，生产效益对设备的依赖性程度愈来愈大，工作可靠性更加重要。故障诊断技术（包括信号检测、故障判断、故障检测、故障分析等内容）将随着高科技的发展理论（如小波技术、神经网络、人工智能等）进入液压支架的早期诊断，预防和减少事故的发生、维修的盲目性和维修时间，延长支架服务年限，提高生产效率。液压支架目前发展的主要趋势是:二柱掩护式架型，提高液压支架强度、设计系数、移架速度，改进个别部件的结构（整体顶梁、宽中心距等），液

21、压阀件系列化、标准化、通用化，高工作阻力，高可靠性，用微电子技术实现机电液一体化的数字采集、工况监测、故障诊断和自动控制。1.5 两柱掩护式液压支架技术现状及发展趋势我国48 m厚煤层储量丰富,约占煤炭总储量的45%。由于开采难度较大,长期以来,厚煤层一次采全高未能突破5 m,造成了厚煤层煤炭资源的极大浪费。目前,兖州、平顶山、开滦、邢台、大屯、大同、西山等煤业集团,特别是晋城煤业、神华集团煤层厚度在7 m左右。随着采高的加大,顶板压力显现更加明显,加上煤矿综采高产高效的要求,必须使用大采高、大工作阻力、高可靠性的两柱掩护式电液控制液压支架。在厚煤层开采中,瓶颈技术主要是大采高、高可靠性液压支

22、架,大采高、高可靠性液压支架以两柱掩护式液压支架为主。1.5.1国外支架技术发展水平及应用20世纪80年代以来,世界主要采煤国家积极开发和应用新技术,致力于高性能、高可靠性的新一代重型液压支架的研制。两柱掩护式液压支架普遍采用电液控制,推移千斤顶装有位移传感器,采煤机装有红外线传感装置,立柱缸径超过400 mm。随着长壁工作面长度的不断增加,为适应快速移架需要,国外还广泛采用高压大流量乳化液泵站,其额定压力4050 MPa,额定流量400500 L /min,可实现工作面成组或成排快速移架,移架速度68 s/架。美国的高产高效工作面采用两柱掩护式支架,使用寿命810 a,可用率95% 98%。

23、支架平均工作阻力6 470 kN (最大为9 800 kN) ,支架宽度普遍增大,中心距达到1175 m,并向2 m 发展。增大架宽,有利于减少工作面架数、缩短移架时间、增加有效工作时间和提高单产。国外支架目前最大支护高度为610 m,仅有2套试用过,目前已不再使用,工作阻力在7 00012 000 kN,支架单架降、移、升循环时间小于10 s,寿命试验最高达50 000次。1.5.2国产支架技术发展水平及应用两柱掩护式液压支架架型相对简单,易于实现电液控制, 2001年开始,国内首先在薄煤层液压支架上采用电液控制技术,代表产品有郑煤机为晋城煤业集团研制的ZY4400 /9 /21 型薄煤层刨

24、煤机工作面电液控制液压支架。2002年起,郑州煤矿机械集团公司等企业在引进先进技术的基础上,研制了国产首套515 m大采高液压支架,最高日产25 000t。2005年起,研发厚煤层一次采全高超高( 610 m以上)液压支架,解决了大采高液压支架稳定性、防片帮等关键技术,为晋城煤业集团研制了世界上首套高度超过610 m (支护高度612 m)的液压支架。2007年再创纪录,为神华集团研制的目前世界上最高的ZY10800 /28 /63液压支架,支护高度613 m,支架综采工作面可实现年产量1 000万t以上。2007年,支护高度达到615 m的液压支架样机已经产出。目前,正在研制7 m高的液压支

25、架。国内外6 m以上两柱掩护式支架对比情况见表1。表1国内外6 m以上两柱掩护式支架对比项目国内1支撑高度/m613610工作阻力/kN10 80010 000护帮高度/m218215使用数量/套62使用地点神东、万利晋城捷克、南非配合精度/mm017110立柱缸径/mm400380耐久性试验次数/次58 00058 000控制系统进口进口自主知识产权长期以来,两柱掩护式液压支架的应用局限于低工作阻力、破碎顶板煤层的开采。近年来,随着对国外先进技术的引进、消化和吸收,两柱掩护式液压支架的研究和使用有了较快的发展,工作阻力大大提高,适应的地质条件范围也日益广泛。(一)缓倾斜厚煤层一次采全高支架Z

26、Y系列大采高支架支护高度218615 m,工作阻力3 00015 000 kN。支架结构特点:各铰接孔间隙小,制造精度高,支架稳定性好,支架侧推力大,充分考虑防倒防滑,有调架机构,有两级护帮机构,最大护帮高度达到218 m。部分支架采用整体顶梁带伸缩梁,能及时支护和防片帮,多为本架操作。代表性产品主要有世界首套支护高度超过6 m ( 6.12 m)的ZY9400 /28 /62支架和目前中国神华在用的支护高度6.13 m的ZY10800 /28 /63液压支架。 (二)缓倾斜薄煤层液压支架缓倾斜薄煤层液压支架适应倾角为8 20的煤层。由于薄煤层支架对其空间有严格要求,所以整体顶梁尽可能薄且较长

27、;推杆中长;支架前部有宽度不小于500 mm的过人空间,从而保证行人安全;邻架操作,适应煤层厚度在01552110 m;采用刚性分体底座,有利于排浮煤。支架采用PM4 电液控制系统,配套国产400 L /min大流量双供液系统。主要代表性产品有ZY4400 /9 /21薄煤层支架和ZY2600 /815 /17薄煤层支架等。1.6 两柱掩护式液压支架发展趋势两柱掩护式液压支架经过30 a的发展,取得了显著成绩。未来几年,我国ZY系列液压支架将向技术含量高、钢板强度高、移架速度快( 68 s/架)和研发具有自主知识产权的电液控制系统方向努力。另外,将普遍采用额定压力为40 MPa、额定流量为40

28、0 L /min的高压大流量乳化液泵站,以适应快速移架的需要。系统采用环形或双向供液,保证支架有足够的压力达到初撑力,保证支架接顶位置准确。对有破碎带和断层的工作面将加大支架的移架力,尽量采用整体可靠推杆和抬底座机构,并减少千斤顶的数量。ZY两柱掩护式液压支架的比重将大大增加,缸径将增至500 mm,最大支护阻力超过16 800 kN,最大支护高度615710 m。目前,两柱掩护式液压支架正在向设计模块化、操作自动化、监测可视化的方向发展。1.7 液压支架的分类、选型和命名迄今为止，全国使用的液压支架已有几百种型号，但其基本型式是相同或相似的。对液压支架型式的分类应把握其本质特征，按照不同的分

29、类原则进行分类。这些分类原则互相联系又存在矛盾，同一个支架按照不同的分类原则可划分在不同类，把这些不同分类结果，按照一定的主次关系联系起来，就能较全面的反映该支架的基本特征。1.7.1液压支架的选型（一）工作面支架工作面支架用量最大，主要有支撑式、掩护式和支撑掩护式三种形式。它的选型的主要依据有:工作面顶板的地质条件，一般按老顶周期来压不同把老顶分为I、四个等级;按直接顶的稳定性不同，把其分为4类，应根据工作面顶板的老顶级别，直接顶类别和底板的不同组合情况参照表2.1选择架型。同时还要考虑以下因素：1 煤层厚度(采高)：对煤层厚H2.56m的厚煤层应优先选用掩护性好，抗侧向力强的支撑掩护式支

30、架;若为僻顶分层开采，则应选用掩护式支架；2 煤层倾角：主要影响支架的工作稳定性，在大倾角煤层工作的支架应防止发生倾倒和下滑。当煤层倾角a1015时最好是选用顶梁及掩护梁带有侧护板的掩护式和支撑掩护式支架;若采用支撑式支架，必须带有调架装置以能及时调整支架的位置。当煤层倾角a18时，各种架型均带有防倒和防滑装置；3 瓦斯含量：瓦斯涌出量大的工作面应优先选用支撑式和支撑掩护式支架，并应验算通风断面能否满足通风量的要求；4 特殊要求：除基本架型以外，还有为满足特殊开采需要而专门设计的特种支架可供选用。如在煤层倾角a35一55时，应选用大倾角支架，对顶板松软(破碎)、煤质松软(f1)、底板松软(05

31、1.5MPa)的“三软”煤层，应选用专门设计的“三软”支架。反之，可选用“三硬”支架。对于窄机身采煤机的工作面，可配套使用结构简单、重量轻、价格低的经济型支架;对于厚煤层分层开采，可采用带有铺连网装置的掩护式支架;对厚煤层放顶煤开采，可选用支撑掩护式放顶煤支架；5 设备成本：应优先选用价格较便宜的架型，以降低工作面设备成本。在支撑式和支撑掩护式支架都能使用的工作面，应优先选用支撑式支架；在掩护式和支撑掩护式支架都能使用的工作面，应优先选用掩护式支架。表2适应不同类级顶板的架型和支护强度（二）端头支架工作面端头支架安装在工作面和顺槽的交接处，要求具有较大的支护空间，便于人员、设备进出和设备的安

32、装，也有支撑式和支撑掩护式2种型式可供选用。1 支撑式该种支架的顶梁长，支撑力大，可维护较大的工作空间，但无锚固能力，多用于顺槽断面较大，设备功率大，顶板稳定或坚硬的工作面；2 支撑掩护式该种支架由主副架组成，移架灵活，可用于顶板稳定，底板起伏较大，设备功率较小的工作面。1.7.2 液压支架的产品型号的命名全部型号命名分三部分，第一部分为产品类型及特征代号，用大写汉语拼音字母表示；第二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，用阿拉伯数字与汉语拼音字母表示。其组成和排列方式如下： | | | | | |_修改序号| | | | |_补充特征代号|

34、双输送机或水砂充填；“D”表示单输送机；“F”表示风力充填；等等。4 “主参数代号”依次表示液压支架工作阻力、最小高度、最大高度三个参数，均用阿拉伯数字表示，参数与参数之间“/”符号隔开，工作阻力单位为kN，高度单位为dm。5 “补充特征代号”是“第二特征代号”的补充，如果用前述代号仍难表示全面，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，例如“L”表示机械联网；“C”表示插腿式或插板式等。6 “修改序号”表示产品改型或结构等有重大改进时作为识别之用，用加括号的汉语拼音字母依次表示，如第一次改型用（A）表示，第二次改型用（B）7 液压支架型号中凡用汉语拼音字母表示者，一律

35、采用大写字母，其中不得用“I”和“O”两个字母，以免与阿拉伯数字中“1”和“0”混淆8 液压支架中的汉语拼音字母，以及阿拉伯数字的字体大小相仿，不得采用角注的办法。9 液压支架型号中不允许以地区或单位名称作为“特征代号”来区别不同的产品。1.8 液压支架的工作原理液压支架在工作过程中，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乳化液通过工作性质不同的几个液压缸来完成的。如图1.1所示。图1.1 液压支架工作原理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-主回液管1.8.1 升柱和

36、降柱当需要支架上升支护顶板时，高压乳化液及进入立柱的活塞腔，另一腔回液，推动活塞上升，使于活塞杆相连接的顶梁紧紧接触顶板。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。图1.2液压支架工作特性曲线由以上分析可以看出，支架工作时的支撑力变化可分为三个阶段，如图1.2，即：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的增阻阶段t1，以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；为使支架恒定在此最大支

37、撑力，又具有可缩性，即支架在保持恒定工作阻力下，能随顶板下沉而下缩。增阻性主要取决于液控单向立柱的密封性能，恒阻性与可缩性主要由安全阀来实现，因此安全阀、液控单向阀和立柱是保证支架性能的三个重要元件。1.8.2 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的。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的活塞杆腔，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。1.9 液压支架的组成及主要部件结构的用途1.9.1 顶梁顶梁都为箱型结

38、构，一般由钢板焊接而成。为加强结构的刚度，在上下盖板之间焊有加强筋板，构成封闭式棋盘型顶梁，顶梁前端呈滑橇式或圆弧型，以减少移架阻力。在顶梁下面焊有铸钢柱窝，柱窝两侧有孔，孔用钢丝绳或销轴把立柱和顶梁连接起来。掩护式液压支架在顶梁后端有销孔，通过销轴与掩护梁上的销孔相连。为了满足各种支架强度和刚度的要求，顶梁可分为整体顶梁和分段组合式顶梁两大类。用途：l 用于支撑维护控顶区的顶板；l 承受顶板的压力；l 将顶板载荷通过立柱、掩护梁、前后连杆经底座传到底板。1.9.2 掩护梁掩护梁是支撑掩护式和掩护式支架的特征之一，它直接承受冒落矸石的载荷和顶板通过顶梁传递的水平载荷引起的弯距，一般都采用有钢板

39、焊接而成的箱体结构，在掩护梁上端与顶梁铰接，下部焊有与前、后连杆铰接的耳座。活动侧护板装在掩护梁的两侧。掩护梁的侧面形状有折线型和直线型两种，通常插腿式掩护式支架掩护梁采用折线型，结构强度高，可以增大通风断面，但工艺性差。掩护式和支撑掩护式支架多采用直线型，使得制造工艺简单。掩护梁一般做成整体，也有做成左右对分的对分式结构，尺寸小，易于加工、运输和安装,但结构强度差。用途：l 掩护梁承受顶梁部分载荷和掩护梁背部载荷并通过前后连杆传递给底座；l 掩护梁承受对支架的水平作用力及偏载扭矩；l 掩护梁和顶梁（包括活动侧护板）一起，构成了支架完善的支撑和掩护体，完善了支架的掩护和挡矸能力。1.9.3 活

40、动侧护板目前用的掩护式支架都有比较完善的侧护装置，不仅掩护梁两侧有侧护板，而且主梁或整体顶梁从前排立柱到顶梁后端的两侧均有侧护板。支架工作时，一侧的侧护板是固定的，另一侧是活动的，制造式通常两侧侧护对称，活动侧护板通过弹簧套筒和侧推千斤顶与梁体连接，总装时按照需要将一侧用螺栓或销子固定在顶梁和掩护梁上。还有一种是两侧皆为活动侧护板，这种侧护板可以适应工作面开采方向变化的要求，有利于放倒和调架。用途：l 消除相邻支架掩护梁和顶梁之间的架间间隙；l 防止冒落前是进入支护空间作为支架移架过程中的导向板；l 防止支架将落后侧倒；l 调整支架的间距。同时，侧护板必须同时具有导向、防倒和调架等功能，否则将

41、因支架不平行、倾倒或间距加大而出现架间空隙，影响防钎效。1.9.4 连杆前后连杆是四连杆机构中重要的运动和承载部件，与掩护梁和底座的一部分共同组成四连杆机构，使支架能承受围岩载荷、水平作用力和保持稳定。双扭线式支架的连杆应能承受从掩护梁传递来的冒落石的载荷和顶板水平运动引起的载荷，从而对它们有足够的要求，一般后连杆为整体铸钢件，前连杆为左右分支的铸钢件,这样可使支架的有效利用空间大些。双扭线式支架的梁、各连杆虽然增加了支架结构的稳定性，但也因要抵抗顶板的水平运动大大增加了对支架承载构件的作用力，结果使构件断面增大，支架重量增加。掩护式和支撑掩护式支架的进一步发展方向之一是寻求减轻支架的重量的

42、方法，其中一个办法就是把刚性连杆用液压油缸代替，它的最大承受载荷可由安全阀调定，这样适当控制支架承受的水平载荷，从而减轻支架的重量,但这样做的结果使得支架的稳定性降低，因此在限制液压连杆的受力时应满足支架稳定性的需要。1.9.5 底座底座有三种类型：整体式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；对分式为使底座在一定范围内适应底板起伏不平的变化,通常把底座制成前,后或左,右对分式；底靴式底靴式底座的特点是每根立柱支承在一个底靴上,立柱之间用弹簧钢板连接，立柱与底靴之间用销轴连接，结构简单，动作灵活，对底板的不平整适应性强，但刚性差

43、，与底板接触面积小，稳定性差，一般用于节式支架。掩护式和支撑掩护式支架的底座多采用整体刚性平底座，各种形式的底座前端都制成滑橇形，以减小支架的移架阻力.同时底座后部重量大于前部，避免移架时啃底，底座与立柱之间连接处用铸钢球面柱窝接触，以免因立柱偏斜受偏载，并用限位板和销轴限位，防止立柱脱出柱窝。在整体式底座后部中间去掉一块钢板，减少底座后部与底板的接触面积，增加底座后部比压,同时有利于排矸。1.9.6 液压支架的主要液压元件和泵站（一）立柱立柱是支架实现支撑和承载的主要部件，它直接影响到支架的工作性能，同时还处于高压受力状态，因此，立柱除了具有合理的工作阻力和可靠的工作特性外，还必须有足够的

44、抗压和抗弯强度，密封良好、结构简单并能适应支架的工作要求。立柱类型：立柱按动作不同分为单作用立柱和双作用立柱；按结构不同可分为活塞式和柱塞式；按伸缩不同可分为单伸缩式和双伸缩式立柱。单作用立柱是属于液压升柱、自由降柱的工作方式，应用较少，目前广泛采用的是双作用活塞立柱，依靠液压力来实现升柱和降柱。在伸缩方式上，大多采用单伸缩，只有当煤层厚度比较大，或为了扩大支架调高范围时才采用双伸缩立柱。立柱结构：液压支架实际上是推力油缸作为支撑装置，具有以下特点：立柱一般由活塞、活塞杆、缸体三部分组成，由于支架工作时，立柱承受的载荷较大，降柱力较小，故活塞杆直径较大，常采用空心结构，以保证有足够的刚度，活

45、塞一般采用Y型密封圈，铜环导向，缸体底部焊接，缸体与缸盖之间用钢丝、螺纹或卡环连接。立柱的头部结构为球型，顶梁、掩护梁、底座之间的连接采用销轴活压块固定，以便立柱工作时有一定的适应性。立柱的供液方式有外供液和内供液两种，一般双伸缩立柱采用内供液方式，单伸缩立柱大多用外供液方式，此方法简单，加工、维修都很方便。为在一定范围内适应煤层厚度变化，立柱上端可根据需要装设机械加长杆，以增加支架高度，但其长度必须控制在立柱刚性所允许的范围内才可以。（二）液控单向阀液控单向阀是支架液压系统中的关键元件之一，通常称为“液压锁”。支架的工作可靠与否，与单向阀的密闭性能有直接关系，如果单向阀锁不住立柱下腔的工作

46、液体，支架就会出现自动慢慢下缩，是不允许的，如果液控单向阀动作不灵敏，则立柱的初撑力就达不到设计要求，因此要求液控单向阀密封可靠、动作灵敏，并要求使用寿命长。（三）安全阀安全阀也称为定压阀，它与液控单向阀组合在一起，是液压支架不可缺少的一种控制阀。安全阀是使支架保持平衡工作特性和可伸缩性的重要元件，和液控单向阀一样，它长期处于高压状态。支架经常的工作状态取决于顶板压力逐渐增强和顶板岩石的极其缓慢下沉情况。若安全阀的密封性能不好，不能保证支架达到设计的工作阻力和稳定的工作状态，故要求安全阀的动作灵敏，阀的开启压力和关闭压力差值很小，有一定的卸荷开口量，密封可靠和工作稳定，没有震荡现象，有较长的使

47、用寿命，结构简单，拆装方便。液压支架采用安全阀均为直动式，结构简单、工作灵敏度高，过载时，它能及时起到溢流作用，利用液压和弹簧力的相互作用，以实现阀的开启溢流和复位定压作用。（四）操纵阀操纵阀是控制各液压缸进出油路使立柱完成各种动作的开关，故要求密闭性好，工作可靠、操作方便。操纵阀的机能通过和位数必须满足支架的动作要求，操纵阀的机能一般在停止位置时，各个通路应全部回液，相当于“Y”型机能，故操纵阀上油液高压进液口和一个低压回路上。操纵阀按控制不同，可分为手控、液控、电控和电液控四种，按动作原理可分为往复式和回转式两种。往复式：往复式操纵阀的阀芯元件是沿轴向做往复运动，开闭进出口油路实现换向作用。它采用结构为二位三通或三位四通电磁阀构

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