ZZ7200-23-38型液压支架设计
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ZZ7200/23/38型液压支架
摘 要
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。综合机械化不仅产量大，效率高，成本低，而且能减轻笨重的体力劳动，改善作业环境，是煤炭工业技术的发展方向。液压支架是综合机械化采煤
方法
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中最重要的设备之一。
液压支架主要由以下几个基本部分组成:顶梁，掩护梁和四连杆机构，侧护板，底座，立柱，千斤顶。设计要遵从支护性能好、强度高、移架速度快、安全可靠等原则。
在支撑掩护式的设计过程中，底座、液压系统和立柱等结构件的设计是重点。本论文介绍了液压支架的结构，类型，工作原理，特点，目的及要求，对支撑掩护式液压支架作了详尽的
分析
定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析
和介绍，讲述了这种支架的
方案
气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载
和用途。
关键词:液压支架 立柱 底座 四连杆机构
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Abstract
The comprehensive mechanization of coal mining is the acceleration coal industrial development of our country , raises labor productivity substantially , realizes the modern a strategic measure of coal industry. Synthesize mechanization not only output big, efficiency has low cost high and can alleviate heavy physical labor and improvement schoolwork environment, is the technology of coal industry develop direction. Hydraulic support is the one of comprehensive most important equipment in the mechanization method of coal mining.
Hydraulic support major from some following basically partial compositions: Top beam, screens beam and 4 linkage mechanisms, side fender, base, prop. Design to follow protect performance good, strength is speed high, move rapid, safely reliable etc. principle.
In the design course that the type of supports cover type, the design of canopy and caving shield and props is key. This paper has introduced requirement, type, working principle, characteristic, purpose and the structure of hydraulic support, for screening type hydraulic pressure support have made detailed analysis and introduction, have narrated use and the scheme of this kind of support.
Keyword: Hydraulic support column foundation 4 linkage mechanisms
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目 录
第一章 概述 ...................................................................................................................1 第一节 国内外液压支架的发展状况 .........................................................................1 第二节 国内外液压支架的差异 .................................................................................3 第三节 液压支架的发展趋势 .....................................................................................4 第二章 液压支架类型、选型原则及支撑掩护式支架的工作原理 ...............................5 第一节 液压支架的类型及基本特点 .........................................................................5 一 支撑式液压支架 ...................................................................................................5 二 掩护式液压支架 ...................................................................................................6 三 支撑掩护式液压支架 ...........................................................................................7 四 特殊用途的液压支架 ...........................................................................................8 第二节 液压支架的选型 ........................................................................................... 10 一 工作面支架......................................................................................................... 10 二 端头支架 ............................................................................................................ 11 第三节 支撑掩护式液压支架工作原理.................................................................... 11 第三章 液压支架的整体结构尺寸设计 ....................................................................... 14 第一节 设计目的，要求及必要的基本参数 ............................................................ 14 一 设计目的 ............................................................................................................ 14 二 设计要求 ............................................................................................................ 14 三 设计液压支架必需的基本参数 .......................................................................... 15 四 液压支架设计的原始条件 ................................................................................. 15 第二节 液压支架的整体结构设计 ........................................................................... 16 一 底座选择与设计 ................................................................................................. 16 二 顶梁的选择与设计 ............................................................................................. 16 三 推移装置的选择与设计 ..................................................................................... 17 四 立柱的选择与设计 ............................................................................................. 17 第三节 液压支架基本技术参数的确定.................................................................... 19 一 支护高度 ............................................................................................................ 19 二 支护面积 ............................................................................................................ 20 三 支护强度 ............................................................................................................ 20 四 底板平均接触比压 ............................................................................................. 21 五 立柱主要参数确定 ............................................................................................. 21 六 泵站压力的确定 ................................................................................................. 22 第四节 液压支架四连杆机构的确定 ....................................................................... 23 一 四连杆机构的作用 ............................................................................................. 23 二 四连杆机构的几何作图法 ................................................................................. 25 三 几何作图法作图过程 ......................................................................................... 26 四 四连杆机构的优选设计法 ................................................................................. 28 第五节 支架的主要结构及其作用 ........................................................................... 29 第六节 液压系统 ...................................................................................................... 30 一 液压系统的主要特点 ......................................................................................... 30 www.yanziedu.com
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二 液压系统的基本要求 ......................................................................................... 31 第七节 支架在设计中突出的特点 ........................................................................... 33 第四章 液压支架的受力分析 ...................................................................................... 34 第一节 液压支架的受力分析与计算 ....................................................................... 34
一 对顶梁进行受力分析 ......................................................................................... 35
二 对掩护梁进行受力分析 ..................................................................................... 36
三 顶梁载荷分布 ..................................................................................................... 37
四 支护强度 ............................................................................................................ 39
五 支护效率 ............................................................................................................ 39 第二节 液压支架受力的影响因数 ........................................................................... 40
一 立柱倾角对承载能力的影响 ............................................................................ 40
二 tanθ值对支架承载能力的影响 .......................................................................... 40
三 支架承载能力随高度的变化 .............................................................................. 40
四 摩擦系数的影响 ................................................................................................. 41
第五章 液压支架的使用、维护及常见故障及其排除方法 ........................................ 42 第一节 支架的运输和工作面安装 ........................................................................... 42
一 支架在地面和井下的运输 ................................................................................. 42
二 支架在工作面的安装 ......................................................................................... 42 第二节 支架的操作和维护 ....................................................................................... 42
一 对支架操作维护的要求 ..................................................................................... 42
二 支架的操作注意事项 ......................................................................................... 43
三 支架的维护和管理 ............................................................................................. 43
四 注意事项及警示 ................................................................................................. 44 第三节 常见故障及其排除方法 ............................................................................... 45
一 结构件和连接销轴 ............................................................................................. 45
二 系统及液压元件 ................................................................................................. 46
三 立柱 .................................................................................................................... 46
四 支架的操作中出现故障 ..................................................................................... 47 结束语 ............................................................................................................................. 54 参考文献 ......................................................................................................................... 55 英文文献 ...................................................................................... 错误～未定义书签。56 中文翻译 ...................................................................................... 错误～未定义书签。62 致 谢 .......................................................................................... 错误～未定义书签。65 www.yanziedu.com
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前 言
综合机械化采煤是煤矿技术进步的标志，是煤矿增加产量、提高劳动效率、增加经济效益的重要手段。实践证明大力发展综合机械化采煤，研制和使用液压支架是十分关键的。我国60年代初制造出支撑式液压支架，至今已能成批制造两柱掩护式和四柱支撑掩护式支架，这些系列化一般用于缓倾斜中厚煤层及厚煤层分层开采。
我国煤矿中使有的支架类型很多，按照支架采煤工作面安装位置来划分有端头支架和中间液压支架。端头液压支架简称端头支架，专门安装在每个采煤工作面的两端。中间液压支架是安装在除工作面端头以外的采煤工作面上所的位置的支架。
目前使用的液压支架分为三类。即:支撑式液压支架、掩护式液压支架、支撑掩护式液压支架。从架型的结构特点来看，由于架型的不同，它的支撑力分布和作用也不同;从顶板条件来看，由于直接类别和老顶级别的不同，支架所承受的载荷也不同，所以为了在使用中合理地选择架型，要对支架的支撑力承载力的关系进行分析，使支架的支撑力能适应顶板载荷的要求。
本设计论文:巷道高度度在2.6米到3.5米，老顶级别为?、?级，直接顶类别为一类的支撑掩护式液压支架的设计。其架型特点支柱两排，每排2根，多呈倾斜布置，装有掩护梁和四连杆机构。安的支撑力大，切顶性能好，防护性能好，结构稳定。
在设计过程中，得到了指导老师闫永红副教授的关心和大力帮助，才得以顺利完成，在此表示衷心的感谢。同时，此设计有的内容尚需进一步在实践中验证，加之本人水平所限，设计中有不足之处，敬请指导老师批评指正。
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第一章 概述
20世纪50年代中期，随着科学技术的不断发展，一种用于变革煤炭开采工艺新技术，新装备的综合机械化采煤技术出现了。从1954年在英国诞生了第一个综采工作面后，综采技术就不断得到发展和完善，在世界范围内得到广泛的应用，成为煤炭工业技术发展的方向。到1970年英国已装备700个综采工作面，德国已装备400个综采工作面，其综采程度均达到90%以上。随后综采技术在日本、波兰、法国、前苏联等主要4产煤国家得到进一步的推广应用，同时也被向来以房柱式连续采煤机开采为主的美国、澳大利亚和南非等国家所采用。
第一节 国内外液压支架的发展状况
作为综采工作面关键设备的液压支架，经历了几个阶段的发展过程。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、液压支架，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)，从根本上解决了支架梁端距变化大且不能承受水平力的问题，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成本，在液压性能和自动化程度有了大幅度提高。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9800kN，初撑比为0.7-0.85，移架循环时间大多小于10s。
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，立柱缸径超过400mm。为减少割煤时间，一般采用0.8,lm的截深。支架还采用屈服强度800 ,1000Mpa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液泵站，其额定压力为40,50Mpa，额定流量400,500L/min，可实现工作面成组或成排快速移架，达到6,8s/架。
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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50MPa、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6,8s/架。美国的高产高效工作面采用两柱掩护式支架，使用寿命8,10年，可用率高达95%,98%。支架平均工作阻力6470KN(最大为9800KN)，支架宽度普遍增大，中心距达到1. 75m，并向2m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。如洛斯公司20英里矿在250 X 5280m长壁综采面用工作阻力为2×8565KN电液控制两柱掩护式支架，1997年6月产商品煤90.43万吨，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8900KN电流控制的两柱掩护式支架，月产煤达到60. 11万吨。美国综采工作面最高日产超7万吨，最高工效1336t/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7640KN。如尤兰矿用电液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3.41万吨的最高记录，班产一直保持在5000-6000t。英国也在大力发展两柱掩护式支架，工作阻力有了很大提高，达到5000—6000KN。
我国从1958年开始设计掩护式支架，从1964年开始由专门研究室全面开展架型及阀类的攻关，1970年在山西大同首次全工作面装备了TZ-140型垛式液压支架。至70年代中期，研制了QY型掩护支架和ZY35型支撑掩护支架。80年代以来，开发了适用于坚硬顶板的大吨位TZ-720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。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。
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。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www.yanziedu.com
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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300L/min,4150 L/min，供液管径100mm,120mm，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32Mpa，供液管径25mm,30mm，流量在150L/min,200L/min。二柱掩护式液压支架的工作阻力780 t，架宽1.5m，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，支架立柱直径超过400mm，移架速度10组/min。
第二节 国内外液压支架的差异
1.液压支架制造技术水平落后, 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。
(1) 德国支架结构件材料ST52 ,屈服极限500MPa ,前苏联的更高。我国基本长期使用16Mn ,屈服极限350 MPa 左右,近年来只有少数支架构件的部分材料用高强度钢板。
(2) 支架液压系统的阀类使用的是乳化油,防锈蚀的要求很高,国外一直使用铜合金阀壳和高强度不锈钢阀芯,我国是45 钢加表面防腐处理。
(3) 国外密封材料的寿命大于5年 ,我国只有2年左右。
(4) 国外的支柱和千斤顶缸体内壁是复镀,我国是不镀,使立柱出现麻斑、划伤、密封漏液等现象,影响支护效果。
(5) 美国的支架耐久性实验要求是> 45 000 次,我国> 7 000 次。
以上这样技术质量水平的支架在国内一般矿井勉强可以使用,但在国内高产、高效工作面及国际上是没有竞争力的,综采工程技术人员普遍认为目前我国支架的工艺技术水平尚未达到1979 年引进的100 套支架的技术水平,可想落后人家远不止30年。
2(液压支架控制系统的研究处于落后状况,严重制约了支架移架速度的提高和综采经济效益发挥西方主要产煤大国始终把支架控制系统作为提高整个综采经济效益的重要方面来抓。
20 世纪60年代采用手动直控操作系统;20 世纪70 年代初即开始重视液压支架液压先导控制的研究;20 世纪70年代中后期广泛采用液压多芯管先导控制系统;20世www.yanziedu.com
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纪80 年代西方国家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、日等基本上全是可编程电液控制,波兰除了电液控制以外,都是液压多芯管先导控制。20 世纪90 年代开始,为了提高移架速度满足工作面高产、高效发展的需求,我国在加大常规手控操纵阀的流量方面取得进展,加上综合措施,也实现了平均移架速度小于12 sP架的成绩。
根据以上资料不难看出,在21 世纪以煤炭集约化生产为特征的新时期。为了满足高产高效综采工作面的需要,必须抓紧研制和推广电液系统。
第三节 液压支架的发展趋势
随着科学技术的高速发展,新技术、新方法、新材料的不断应用,微机和计算机技术进一步普及,为液压支架的发展提供了有利的条件。目前,液压支架正向以下几个方面发展:
(1) 液压支架的结构形式正朝着简单实用方向发展,如液压支架的架型明显地向两柱掩护式支架和四柱支撑式掩护式支架发展。
(2) 在已有支架设计与应用经验的基础上,将有限元和计算机辅助设计相结合,研究支架的智能化设计方法、结构与参数的优化,进一步提高支架的科学性、可靠性以及结构的优化性。其中在设计中应注意以下几个方面: ?提高液压支架的设计强度,加大支架的工作阻力,加大支架的设计强度系数,还有选材等方面; ?如何提高支架的移架速度; ?改进支架个别部件结构,加大联结件强度。
(3) 改进制造工艺,保证制造质量;对支架的阀类,从材料、热处理、加工条件和密封件入手,制定更严格的质量和抗腐蚀标准。
(4) 对不稳定顶板、松软底板、地质构造较复杂等特殊条件,加大投入,研制大量的特殊支架,以适用不同的开采条件。
(5) 新型元件与材质,可减轻支架重量,提高支架性能和使用寿命。
(6) 结构上寻求克服四连杆的新型架型。
(7) 快速支架电液控制系统的研制和投入,研究支架的遥控、程控控制和性能自动监控,为回采工作面的半自动化与自动化创造条件。
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第二章 液压支架类型、选型原则及支撑掩护式支架的工作原理
第一节 液压支架的类型及基本特点
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。 液压支架可按适用的煤层厚度、倾角和支架的控制方式来进行分类，但这些分类法均未反应出液压支架的基本特征。因此，目前国内外均按架型结构与围岩关系，将液压支架分为支撑式、掩护式、支撑掩护式三大类。
一 支撑式液压支架
(a)节式支架 (b)垛式支架
图2--1支撑式液压支架
1.基本特点
支撑式支架是早期发展的液压支架架型。其中又分为节式支架(图2a)和垛式支架(图2b)。这种支架的基本特点是:
(1)立柱靠简单的复位装置垂直支撑于支架的顶梁与底座之间，支撑效率高。
(2)支架是一个不稳定机构，基本不能承受顶板的水平力，支架的稳定性差。
(3)设有完善的掩护防漏研装置。
(4)支撑力的集中作用点离煤壁较远，支架切顶力强。
(5)结构简单，重量轻，成本低。
2.适应范围
(1)采高小于2m-2. 5 m
(2)直接顶稳定(3类)或坚硬(4类)，老顶来压明显(II级)或强烈(III级)。 www.yanziedu.com
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(3)工作面倾角l<10?左右;
(4)目前垛式支架仅少量用于缓倾斜薄煤层中。节式支架已基本淘汰，应用很少。
二 掩护式液压支架
(a)支顶型掩护式 (b)支掩型掩护式
图2—2 掩护式液压支架
1.基本特点
(1)单排立柱支撑。支架支撑力集中作用点离煤壁较近，加之平衡千斤顶的作用，对端面顶板的支撑力较大，可以有效防止端面顶板的早期离层和破坏。
(2)控顶距小。顶梁较短，对顶板的反复支撑次数少，减少了对直接顶板的破坏。
(3)具有掩护梁、连杆等机构，可以承受顶板的水平力，支架稳定性好。
(4)挡研掩护性能好。一般都有掩护梁、活动侧护板等挡研掩护部件，能可靠地使工作面和采空区隔离，阻止窜研。
(5)平衡式顶梁，即工作时以支撑点(支掩式掩护支架即顶梁与掩护梁铰接点，支顶式则为立柱与顶梁的铰点)附近一个窄小的范围为中心，必须保持前后支撑力矩的平衡来维持顶梁的正常工作状况。这个窄小的范围一般称为受载平衡区。
(6)立柱一般呈倾斜布置，支掩式支架的立柱支在掩护梁上，支撑效率较低。但是，支架的调高范围化较大。
(7)支架切顶能力一般较小，尤其是支掩型掩护支架。但是，支顶型掩护支架的切顶能力较高。
(8)由于控顶距等原因，支掩型掩护支架的通风断面较小，而支顶型支架则较大。
2.适用范围
(1)直接顶不稳定((1类)和中等稳定(2类)的直接顶为主，也用于稳定(3 类)顶板。插腿支掩式比较适用于不稳定顶板。
(2)老顶:主要用于老顶来压不明显(I级)和较明显(II级)的顶板。 www.yanziedu.com
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(3)底板:插腿支掩式最适于松软底板，其他型式要看支架具体结构。一般支顶支掩式适应软底板也较好。
(4)按通风断面的大小，适应沼气含量的能力也是以插腿支掩式较小，而支项掩护式较大。
(5)目前我国研制的掩护式液压支架最低高度为0. 55m，最大高度达5m.
(6)倾角:实际应用已可达35“煤层倾角，新设计支架适应倾角已达550。
三 支撑掩护式液压支架
(a)支顶型支撑掩护式 (b)混合型支撑掩护式
图2--3支撑掩护式液压支架
1.基本特点
(1)通常为两排立柱(少数为三排)垂直或倾斜支撑。支架支撑力的集中作用区(或称力平衡区)离煤壁较远，总支撑力高，切顶能力强。
(2)具有掩护梁、连杆等稳定机构，可以承受顶板水平力，支架稳定性好。
(3)挡研、掩护性能好。一般都有掩护梁、活动侧护板等挡研掩护部件，能可靠地使工作面与采空区隔离，阻止窜研。
(4)控顶距较大，顶梁较长，对顶板的反复支撑次数相对较多，易使直接顶破坏，作业空间和通风断面较大。
2.适用范围
(1)直接顶:以中等稳定(2类)以上顶板为主;
(2)老顶:主要适应于来压明显(II级以上)，直至来压极强烈(IV级)老顶;
(3)对底板的适应性比较好;
(4)通风断面大，适于高瓦斯矿井;
(5)目前我国研制的支撑掩护式支架最低高度为0. 7m，最大高度达4. 7m. X型支撑掩护式支架适用于薄或中厚煤层;
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(6)一般，用于“<25”的工作面。采取防倒防滑措施后，还可扩大适用范围。通常可按使用条件，选用前述的三种标准液压支架。
四 特殊用途的液压支架
1.放顶煤液压支架(图2--4)
(a)单摆杆式 (b)单铰接式
图2--4放顶煤液压支架
放顶煤综采法是近20年兴起的特厚煤层机械化开采的新技术。放顶煤液压支架是这种综采法的主要配套设备之一。通过多年的实践，越来越多的国家采用了这种技术，并且认为在适宜的条件下，是解决厚及特厚煤层开采的一种经济，有效的方法。
我国厚及特厚煤层储量非常丰富，自80年代初我国开始研制放顶煤液压支架，先后在窑街、沈阳、辽源等局使用成功。目前，这种综采法不仅用于缓倾斜煤层，还成功地用于急倾斜特厚煤层的水平分层开采。2004年盘江矿区已成功使用放顶煤液压支架。
1)基本特点:
(1)一般采用整体性、稳定性及掩护性较好的支撑掩护式和掩护式液压支架。
(2)有较宽敞、便于控制的放煤口以及松动、破碎煤块的辅助装置。
(3)支架受上部顶板和顶煤放落时的动载影响较大，因此要求支架纵向和侧向稳定性较高。
(4)支架调高范围要求不严。为使操作、行人等比较方便，支架高度一般为2-3m.
2)适用范围
(1)煤层厚度一般为5m- 12m左右、或者厚度变化较大。
(2)煤质比较松软，或节理发育，容易在矿压作用下冒落的煤层。
(3)对于松软和易碎裂煤层，厚度为5-8m左右时;可选用掩护式支架，采 用天窗式结构，如单输送机放顶煤支架;对于厚度较大，煤质较硬，但节理发育， 易碎裂的煤层，可用支撑掩护式支架，采用插板式或天窗插板式等结构。 www.yanziedu.com
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2.铺网液压支架
铺设金属网分层假顶是分层综采的重要工序。在专门的铺网支架研制使用之前大多采用一般液压支架，或稍加修改的支架，并在支架的前部铺顶网。这种方法操作繁琐且与采煤工序干扰，影响工作面产量和效率，而且铺设的网经过支架顶梁，掩护梁后才与底板重合，容易扯网或砸坏，影响铺设质量。
铺网支架除具有一般综采工作面支架所具有的功能之外还有以下三个特点:
(1)提供独立的铺网作业空间;
(2)能自动将金属网铺设于底板;
(3)用机械或用手工方式连网。
铺网液压支架用的金属网有经纬网与菱形网。实践表明，两种网相比菱形金属网的优点是在相同材料消耗情况卜菱形网承力大，强度高，承力平均值比经纬网高31,;菱形网抗冲击能力好于经纬网;卷网和展网时，菱形网比经纬网容易，特别是网丝较粗时;菱形网自锁能力强，一但局部破网，破口转变仍相互勾联:编网劳动强度低，易实现机械化编网。
3.大倾角液压支架
当工作面倾角增大到35?--55?左右时，除了工作面设备和支架本身的防倒防滑问题变得严重以外，工作面煤壁不稳定性及端面顶板的及时维持问题、煤炭运输与人行空间的安全隔离问题、操作人员的行走和安全保护等问题，要求支架只有不同于一般缓倾斜煤层支架的特殊性能和结构。这些要求主要是:
(1)可靠的防倒防滑装置。支架在大倾角下工作，除自身不能发生倒架和下滑以外，工作面输送机的锚固和下滑以后的上调，也必须以支架作依托，因此支架本身的防倒防滑装置必须可靠。
(2)为作业人员行走，应设置有扶手的人梯，并有挡护装置防止上部飞块滚落伤人。
(3)支架应设有保护挡板，将人行空间与采煤机道隔离。在煤壁与保护挡板之间形成溜煤通道。保护挡板也可开启，以便处理支架前部和煤壁处的事故。
(4)支架应有好的横向稳定性。
(5)支架应设有超前支护的伸缩梁，对端面顶板有较大的支撑力。
(6)工作面支架应有可靠的导向和调架装置和机构(即三点式导向)，保证支架在降架前移时平稳导向无整卡，并能可靠的扶正和调整支架的位置。
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(7)加大活动侧护板的宽度和高度，增加支架在降移情况下侧护板的重合量，改善支架的密封和调整性能。
(8)为增加煤壁稳定性，有时工作面需伪斜布置(工作面上端超前)。支架应适应在俯伪斜工作面使用的需要。由于支架仍与走向方向平行，支架的中心距要比正常时(多为1. 5m)缩小，因此要求支架的固定宽度要变窄，而活动侧护板的伸缩行程要大。
(9)为解决输送机下滑频繁问题，要求防滑装置不仅能锚固输送机，而且还能组合动作，需要时将输送机向倾斜上方牵引。
(10)支架应有足够的初撑力。在液压系统中应采取初撑力保证阀，提高泵站工作压力或加大立柱缸径等措施。一般要求初撑力达到额定阻力的75%-82%以上。
4.端头液压支架
工作面端头位于工作面和顺槽的连接处，是行人、运输和通风的必经之地，多种设备的会集处，也是工作面支护和巷道支护的交叉地带。端头处条件复杂，位置重要。 目前国内研制的端头支架主要用在下端头，主要功能是维护好巷道和回采工作面交叉口处的顶板，协调该处排头支架、工作面输送机、顺槽转载机等设备之间的位置和配套关系;除端头支架能自移以外，要为转载机和输送机机头的移动提供动力，支架本身应有防倒，调架或适应工作面倾角变化的能力，能适应左右工作面，换向方便，前梁伸入巷道，起一定的超前支护作用。
第二节 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?、?、?、?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选择架型。同时还要考虑以下因素:
(1)煤层厚度(采高):对层厚H< 1.3m的薄煤层应优先选用伸缩比较大的支撑掩护式支架和掩护式支架;对层厚H>2. 5-2. 8 m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。>10^-15。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www.yanziedu.com
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置。当煤层倾角>18?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a>35“-55“时，应选用大倾角支架，对顶板松软(破碎)、煤质松软(f<1)、底板松软(a S< 1. 5 MPa)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。
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。
第三节 支撑掩护式液压支架工作原理
液压支架的前探梁和顶梁是箱体焊接结构,支撑着工作面顶板,起着防止漏矸冒顶的作用。前探梁千斤顶操纵着前探梁向上和向下摆动,可以较好适应顶板的起伏不平,改善其接顶性能。四根立柱(双作用单伸缩油缸) 支撑在顶梁与底座之间,立柱与顶梁、底座接触处为球面铰,可以改善立柱受力。为了适当增大支架的支撑高度,扩大适用范围,根据需要可在立柱上端加接机械加长杆。掩护梁是由钢板焊接而成的箱型结构,下端通过前、后连杆与底座铰接成四连杆机构,起着稳定支架重心和防止采空区岩石涌入工作面的作用,既能保证支架前梁顶端与煤壁的间距基本恒定,又承担了支架在工作过程中的水平分力,以保证支架的工作稳定性;底座是钢板焊接的箱型结构,它与底板直接接触,将立柱传来的顶板压力传递给底板。底座的后部与前后连杆铰接,前端焊接www.yanziedu.com
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有安装推移千斤顶的联结耳,推移千斤顶的另一端与工作面运输机连接,通过推移千斤顶的伸缩,实现推溜和移架行走动作。乳化液泵站是液压支架的心脏,是乳化液泵、乳化液箱和其他附属设备的总称;液压胶管构成支架的“动脉”和“静脉”;操纵阀、安全阀和液控单向阀按规定的采煤工艺要求实现各部件的动作,以满足综合机械化采煤的需要。
液压支架是以乳化液泵站的高压液体为动力，通过液控系统，按要求使支架及附属装置完成支撑、降柱、移架、推移输送机以及防护等动作，从而实现支护工作机械化。其中卸载、降柱、推移和升柱是液压支架的主要操作工序，而支架之间的相对移动、支架及部件在空间里保持规定的位置和前梁伸缩等为辅助操作工序。这些辅助工序可与其中一种主要工序同时进行，或者单独进行。但调整支架应在降柱后升柱前进行，即在移架前后或移架过程中进行。液压支架支撑过程中，在操纵阀关闭前后(或供液系统关闭前后)，工作面顶板与支架顶梁的主被动关系发生了变化。因此支架的支撑过程可分为主动支撑(初撑阶段)和被动支撑阶段(承载阶段)两种工况。在液压支架降柱开始时，随着封闭高压腔的液控单向阀快速开启，经常出现瞬态的液压冲击。故支架的降柱过程可分为卸载冲击和正常降柱两种工况。由于卸载降柱、推移和支撑操作工序对支架的移架速度、支护状态和支撑性能起着决定性作用。所以在研究支架动特性时，把卸载冲击、正常降柱、移架、推移输送机、主动支撑和被动支撑作为独立的基本工况。
支架液压系统属于液压传动中的泵-缸系统，其系统原理图如下图所示。
ZZ7200/23/38液压支架液压系统原理图
液压系统的工作原理:
当三位四通阀右位接通，乳化液通过三位四通阀，再经过液控单向阀进入液压缸的底部，使液压缸的活塞伸出，而液压缸上部的乳化液经三位四通阀回到油箱。当三www.yanziedu.com
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位四通阀的左位接通，乳化液通过三位四通阀进入液压缸的上部，使液压缸的活塞下降。液控单向阀在乳化液的压力下打开，使液压缸下部的乳化液通过液控单向阀回到油箱。当三位四通阀在中位时，三位四通阀把进液管路隔开，液压缸不进乳化液，而液压缸下部的乳化液由液控单向阀的作用下不回液，液压缸不运动。
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第三章 液压支架的整体结构尺寸设计
第一节 设计目的，要求及必要的基本参数
一 设计目的
ZZ7200/23/38型支撑掩护式液压支架是一种的“高起点、高质量、高可靠性”的新型巷道支架。该支架主要使用在采区内、工作面前方停采线处预置的切槽巷道内，与两侧顺槽方向一致、按1.5米中心距逐架布置在切槽巷道内，支撑和管理该切槽巷道的顶板。该支架只起支护顶板作用，不需要推溜、移架和侧护等功能。
当采区采完、工作面内支架推移到本支架所在的切槽巷道准备拆工作面支架时，依靠本支架对周围顶板的支护管理、维护出一个安全拆工作面支架的工作区域，确保工作人员的安全。
没有本支架之前，预置拆架的切槽巷道只能靠假设顶棚或铺网锚杆支护巷道顶板，费时费力、工作效率低且成本高。本支架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起着非常重要的作用。该架型已在神华和晋城等矿井使用，对全面提升现代化矿井的综合机械化水平、提高生产率、保障矿井生产人员的操作安全等方面，效能尤为明显。因此，巷道液压支架的设计相当重要。
二 设计要求
(1) 为了满足采煤工艺及地质条件的要求,液压支架要有足够的初承力和工作阻力,以便有效的控制顶板,保证其合理的下沉量。
(2) 要求液压支架能保证采煤工作面有足够的通风断面，从而保证人员呼吸、稀释有害气体等安全方面的要求。
(3) 为了工作面液压支架在本支架下的拆卸的需要,要有足够宽的空间。
(4) 调节范围要大,照明和通讯方便。
(5) 支架要求有足够的刚度,能够承受一定的不均衡载荷和冲击载荷。
(6) 支架稳定性要好,底座最大比压小于规定值。
(7) 在满足强度条件下,尽可能减轻支架重量。
(8) 要易于拆卸，结构要简单。
(9) 液压元件要可靠。
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www.88doc88.com 三 设计液压支架必需的基本参数
(1)顶板条件
根据老顶和直接顶的分类，对支架进行选型。 (2)最大和最小采高
根据最大和最小采高，确定支架的最大和最小高度，以及支架的支护强度。
(3)瓦斯等级
根据瓦斯等级，按保安规程规定，验算通风断面。 (4)底板岩性能及小时涌水量
根据底岩性和小时涌水量验算底板比压。 (5)工作面煤壁条件
根据工作面煤壁条件，决定是否用护帮装置。 (6)煤层倾角
根据煤层倾角，决定是否选用防滑装置
(7)井向罐笼尺寸
根据井向罐笼尺寸，考虑支架的运输外形尺寸。 (8)配套尺寸
根据配套尺寸及支护方式来计算顶梁长度。 四 液压支架设计的原始条件
老顶 ?、?级 直接顶 1、2类 巷道高度 2.6-3.5m
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表3-1适应不同类级顶板的架型和支护强度
老顶级别 ? ? ? ?
直接顶类别 1 2 3 1 2 3 1 2 3 4 4
掩掩支掩掩支支支支支
护护撑护护撑撑撑撑撑架 采高,2.5m时用支式 式 式 式 式式 掩掩或或
或护护支支 撑式
支式 式 撑撑 撑掩掩采高,2.5m时用支
掩护护型 撑掩护式 护式 式 式
支 支294 1.3×294 1.6×294 应结合1 ,2×护 架深孔 294 强 采
度高爆破，软343(245) 1.3×1.6×343 2 ,2×2m KN/M 化 343(245) 343
顶板等441(343) 1.3×1.6×441 3 ,2×
措施 441(343) 441
处理采
539(441) 1.3×1.6×539 4 ,2×空区
539(441) 539
第二节 液压支架的整体结构设计
一 底座选择与设计
液压支架底座最常用的形式有3种，即整体刚性底座、底分式刚性底座和铰接分体底座。在本次设计中我们采用整体刚性底座，在其中挡前部一般有一高度为50~100mm的小箱体结构，中档后部上方为箱形结构，推移千斤顶一般安装在箱形体下面，整体刚性底座立柱柱窝前一般要设计一过桥，以提高底座的整体刚性和抗扭能力，整体刚性底座的整体刚度和强度很好，底座面积大，从而有利于减小对底板的比压。
由前面的设计，我们可以了解和理解一下尺寸;
底座长2180mm，宽1400mm，前后连杆铰合处的垂直中心距为426mm，水平中心距为545 mm后连杆的离地中心距为950mm，两立柱的中心距为895mm，巷道液压支架的底座长度不需要根据移架步距确定，综合所有因数我们取底座长2180mm。
二 顶梁的选择与设计
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顶梁直接与顶板接触，支撑顶板，是支架的主要承载部件之一，支架常用的顶梁形势有3种:即整体顶梁、铰接顶梁和楔形结构顶梁。本设计中我们采用整体顶梁，整体顶梁有效地支护机道上方的顶板，防止工作面片帮冒顶。顶梁长5100mm，宽为1460mm。顶梁后与掩护梁铰接，铰接处到顶梁的距离为350mm。两立柱中心距为1120mm。
三 推移装置的选择与设计
推移装置有推移杆、推移千斤顶和连接头等主要零部件组成，其中推移杆是决定推移装置的形式和性能的关键部件。推移杆的常用形势有正拉式短推杆和倒拉式长推杆两种。
正拉式短推杆是由钢板组焊而成的箱形结构体，结构简单可靠、重量轻，因而被广泛采用，但对煤、矸的处理更加不易，而且还存在理论上的缺陷。
目前的推移机构多采用倒拉式长推杆整体式或两节短推杆铰接式结构，其拉架力大。推杆都采用钢板焊接而成的箱体结构，强度非常好。长推杆整体式推移装置在工作面倾角大的情况下，有利于防止输送机支架的下滑，但在工作面难以更换;铰接式长推杆推移装置可以在上、下、左、右四个方向摆动，兼有短推杆和双推移杆的双种特点。本设计采用铰接式短推杆机构。
四 立柱的选择与设计
立柱是支架的最重要的承压部件，在支架正常工作时，一般处于高压受力状态，他的工作性能直接影响整个支架的工作状态，因此设计时，要求具有合理的工作组力和可靠的工作性能外，还必须有足够的抗压、抗弯强度，良好的密封性能，并能适应支架的要求。其中单作用又分为活塞式支活柱式、双作用分为单伸缩、单伸缩带机械加长杆，双伸缩、三伸缩等。
该立柱为一单伸缩双作用油缸，为了适应顶底板的变化和改善其受力状况，立柱两端均采用球面结构，以便更好地承受顶板压力。
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图3—1 双作用单伸缩立柱
1(立柱布置
1)立柱数
目前过内支撑式支架立柱数为2,6根，常用为4根;掩护式支架为2柱;支撑掩护式支架为4柱。
2)支撑方式
支撑式支架立柱为垂直布置。掩护式支架为倾斜布置，这样可克服一部分水平力，并
o能增大调高范围。一般立柱轴线与顶梁的垂线夹角小于30(支架在最低位置时)，由于角度较大，可使调高范围增加。同时由于顶梁较短，立柱倾角加大可以使顶梁柱窝位置前移，使顶梁前端支护能力增大。支撑掩护式支架，根据结构要求呈倾斜或直立
o布置，一般立柱轴线与顶梁垂线夹角小于10(支架在最高位置时)，由于夹角较小，有效支撑能力较大。
3)立柱间距
立柱间距指支撑式和支撑掩护式支架而言即前、后柱的间距。立柱间距的选择原则为有利于操作、行人和部件合理布置。支撑式和支撑掩护式支架的立柱间距为1,1.5m。
4)立柱类型
立柱按动作方式，分为单作用和双作用;按结构分类，分为活塞式和活柱式;按伸缩方式分为单身缩和双伸缩，如图3-2所示
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a b c
d e f
图3-2 立柱类型
单作用活塞式;b—单作用柱塞式;c—双作用活塞式;d、e、f—双伸式
第三节 液压支架基本技术参数的确定
一 支护高度
支架高度确定原则，应根据所采煤层的厚度，采区范围内地质条件的变化等因素来确定，其最大与最小高度为:
，S (mm) (3-1) H,h1大大
(mm) (3-2) H,h,S,a,,2小小
式中:H---支架最大高度 mm 大
---支架最小高度 mm H小
---巷道最大高度 h=3600 mm h大小
hh---巷道最小高度 =2500 mm 小小
S---考虑伪项煤冒落时，仍有可靠支撑力所需要的支撑高度，一般采取1
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www.88doc88.com 200-300mm，S取200 mm， 1
S---顶板最大下沉量是，一般取100,200 mm，S取200 mm， 22
a--- 移架时支架的最小可缩量，一般取50 mm，
δ---浮矸石、俘煤厚度，一般取50 mm， 由式3-1可得
3600，200=3800 mm H,大
由式3-2可得
2500,100,50,50=2300mm H,小
所以取:
=3800mm H大
=2300mm H小
二 支护面积
支架得支护面积按如下进行计算
Fc = B(L + m) 其中:Fc--支护面积(?)
B—顶梁宽度(m)
L--顶梁长度(m)
m--移架后顶梁前端至煤壁的距离，一般m=284mm
则 Fc,1460×(5100，284),7.86?
三 支护强度
本次设计中支撑掩护式支架的支护强度q可用插入法求得，按下式计算: x
,Hh1x (3-3) ,，,qq(qq)121x,hh21
2式中: q—支架名义支护强度。(KN/m) x
—采高所对应的支护强度，见表3—1 qh11
—采高所对应的支护强度，见表3—1 qh22
—对应的采高(m),见表3—1 qh11
h—q对应的采高(m),见表3—1 22
H—支架的结构高度，在h，之间。 hx21
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对应最大结构高度=3.8m时 Hm
2=3m =705.6KN/m hq11
2 =4m =862.4KN/mhq22将各数据代入式(3-3)得采高最大时支架支护强度
3.8,32 =705.6，(862.4-705.6)=831.4 KN/mqx4,3
四 底板平均接触比压
平均比压按下式计算
P = () PMPaB0ddL式中 :平均比压 () PMPa0
P:支架工作阻力 (N)
:底座长度 (mm) Ld
:底座当量宽度(mm) Bd
P7200 P,,,2.01MPa0LB2180，1400dd
五 立柱主要参数确定
1(立柱缸体内径和活塞外径
a.立柱缸体内径的确定
D =40F/,ndPacos, (3-4) d1m式中: D—立柱缸体内径mm
F1—支架承受的理论支护阻力KN
n—每架支架立柱数
Pa—安全阀的正压力，Pa=40mpa
—立柱最大倾角(度) ,m
代入公式(3-4)得
Dd==248mm 40，7200/3.14，4，36.7，cos5查表取整为250mm。
2(立柱初撑力和工作阻力
a.初撑力
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2 (3-5) P=,/4，D，Pae初
式中: —立柱初撑力 KN P初
— 泵站压力 =31.5 (Mpa) PPee
代入公式(3-5)得
2=3.14/4×250×31.5=6185(KN) P初
b.立柱工作阻力
2=π/4×Da×Pa (3-6) P柱
式中: —立柱工作阻力， KN P柱
Pa —安全阀调整压力，取Pa=36.7Mpa，
代入公式(3-6)得
2=3.14/4×250×36.7=1789(KN) P柱
六 泵站压力的确定
泵站压力的确定按照立柱和千斤顶的工作压力需要确定为:
P = 31.5MPa
由上述计算得ZZ7200/23/38液压支架的主要参数:
Z Z7200/23/38型液压支架
高度 2300~3800 mm
中心距 1500 mm
宽度 1460 mm
初撑力 6185 KN
工作阻力 7200 KN
支护强度 0.8~0.85 MPa
底板前端比压 1.87~1.95 MPa
适应采高 1900~3600 mm
泵站压力 31.5 MPa
支架重量 17600 Kg
操作方式 手动快速 本架控制
立柱
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缸径/柱径 250/230 mm
行 程 1500 mm
初撑力 1545 KN
工作阻力 1800 KN
第四节 液压支架四连杆机构的确定
一 四连杆机构的作用
四连杆机构是掩护式支架和支撑掩护式支架的最重要的部件之一。其作用概括起来主要有两个:一是支架由高到低变化时，借助四连杆机构的顶梁前端的运动轨迹呈近似双纽线，从而使支架顶梁前端点于煤壁间距离的变化大大减少，提高了管理顶板的性能;二是使支架能承受较大的水平力。
下面通过四连杆机构动作过程的几何特征进一步阐述其作用。这些几何特征是四连杆机构动作过程的必然结果。
1)支架高度在最大和最小范围内变化时，如图3—3所示，顶梁端点运动轨迹的最大宽度e应小于或等于70mm，最好在30mm以下。
2)支架在最高位置和最低位置时,顶梁与掩护梁的夹角P后连杆与底平面的夹角Q，如图3-3所示,应满足如下要求:
0000支架在最高位置时,P=52,62,Q=75,85;支架在最底位置时,为有利矸石下滑,防止矸石停留在掩护梁上,根据物理学摩擦理论可知,要求tanP,W,如果钢和矸石的摩
0擦系数W=0.3,则P=16.7.而Q角主要考虑后连杆底部距底板要有一顶距离,防止支架
00后部冒落岩石卡住后连杆，使支架不能下降，一般去Q=25,30，在特殊情况下需要角度较小时，可提高后连杆下绞点的高度。
3)从图3-3可知掩护梁与顶梁绞点e’和瞬时中心O之间的连线与水平的夹角Q。
,设计时，要使Q角满足tanQ的范围，其原因是,角直接影响支架承受附加力0.35
的数值大小。
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e′
h
poQ′
e
Q
图3-3四连杆机构几何特征
4)顶梁前端点晕运动轨迹双钮线向前凸的一段为支架最佳工作段，如图3-3所示的h段。其原因是顶板来压时，立柱让下缩，使顶梁有向前移的趋势，可防止岩石向后移动，又可以使作用在顶梁上的摩擦力指向采空区。同时底板阻止底座向后移，使整个支架产生顺时针转动的趋势，从而增加了顶梁前端的支护力，防止顶梁前端上方顶板冒落，并且使底座前端比压减少，防止啃底，有利移架。水平力的合力也相应减少，所以减轻了掩护梁外负载。
从以上分析得知，为使支架受力合理和工作可靠，在设计四连杆机构的运动轨迹时，应尽量使e值减少。当已知掩护梁和后连杆的长度后，在设计时只要把掩护梁和后连杆简化成曲柄滑块机构，如图3-4所示(实际上液压支架四连杆机构属双摇杆机构)
图3-4掩护梁和后连杆构成曲柄滑块机构
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二 四连杆机构的几何作图法
四连杆机构设计的几何作图法按如下步骤进行。
1)确定掩护梁上绞点至顶梁面之距和后连杆下绞点至底座底面之距。
一般按同类型支架用类比来确定，关于这两个尺寸的大小对支架受力的影响，
后面进行专门研究。
2)掩护梁和后连杆长度的确定
用解析法来确定掩护梁和后连杆的长度，如图3-5所示。
P1G
P2H1
H2Q1AQ2
L2
图3-5 掩护梁和后连杆计算图 设 :G---掩护梁长度(mm)
A---后连杆长度(mm)
L2--e’点垂直线到后连杆下铰点之距(mm) H—支架最大计算高度，由下式求得 1
H=H,220,150=3800,220,150=3430(mm) 大1
其中: 220(mm)是后连杆下铰点与底平面之距;
150(mm)是掩护梁上铰点与顶梁上平面之距
—支架最小计算高度。由下式求得 H2
=H-220,160=2300,220,150=1930(mm) H2小
其中:P—支架最高位置时，掩护梁与顶梁夹角(度) 1
P—支架最低位置时，掩护梁与顶梁夹角(度) 2
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Q —支架最高位置时，后连杆与底平面夹角(度) 1
Q—支架最低位置时，后连杆与底平面夹角(度) 2
从几何关系可以列出如下两式:
G.cosP-A.cosQ=L (3-7) 11
G.cosP-A.cosQ=L (3-8) 22
将以上两式联立可得:
cosp,cospA21 (3-9) ,GcosQ,cosQ21
说明:
支架计算高度为支架高度减去掩护梁上绞点至顶梁顶面之距和后连杆下绞点至
底座底面之距。
按四连杆机构的几何特征要求，选定P,Q,P,Q代入(2-6)式，可以求得A/G1122
的比值，由于支架型式不同，一般A/G的比值按以下范围来取。
对于支撑掩护式支支架，A/G值应满足如下范围:
A/G=0.61,0.82
支架在最高位置时有:
(3-10) H,GsinP，AsinQ111
因此掩护梁长度为:
H1 (3-11) G,sin(/)sinpAGQ，11
后连杆长度为:
A=G(A/G) (3-12)
根据A/G的比值和(3-10)式可以求得掩护梁的长度G和后连杆长度A，经过
取整后，再重新算出P,Q,P,Q的角度，这几个参数就确定了。 1122
三 几何作图法作图过程
用几何作图法确定四连杆机构的各部尺寸，具体作法如图3-6所示。
具体作图步骤如下:
1)确定后连杆下铰点O点的位置，使它比底座面略高200,250mm(或类比同类
型支架确定)
2)过O点作与底座面平行的水平线H—H线。
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3)过O点作与H—H线的夹角为Q的斜线。 1
4)在此斜线截取线段，长度等于A,a点为支架在最高位置时后连杆与掩护oaoa
梁的铰点。
H线有交角P的斜线，以a点为圆心，以G点为半径作弧交5)过a点作与H—1
些斜线一点e′此点为掩护梁与顶梁的铰点。
6)过e′点作H—H线的平行线F—F，则F—F线与H—H线的距离为H，为液1压支架的最高位置时的计算高度。
7)以a点为圆心，以(0.22,0.3)G长度为半径作弧，在掩护梁上交一点b,为前连杆上铰点的位置。
8)过O点作与H—H线夹角为Q的斜线。 2
9)在此斜线上截取线段〞. 〞的长度等于A，a〞点为支架降到最低位置时，oaoa
掩护梁与后连杆的铰点。
10)过a〞点作与H—H线有交角P的斜线，以a〞点为圆心，以G为半径作弧2
交些斜线一点e〞，此点为支架在最低位置时，顶梁与掩护梁的铰点。
11)以a〞为圆心以(0.22,0.3)G长度为半径作弧，在掩护梁上交一点b〞，为支架在最低位置时前连杆上铰点的位置。
12)取〞线之间一点e〞为液压支架降到此高度时掩护梁与顶梁铰点。 ee
13)以O为圆心，为半径圆弧。 oa
14)以e〞点为圆心，掩护梁长ˊ为半径作弧，交前圆弧上一点aˊ，以点为液ae
压支架降到中间某一位置时，掩护梁与后连杆的铰点。
15)以ˊ连线，并以aˊ点为圆心，ab长为半径作弧，交〞上一点bˊ点。eaae则b， bˊ,b〞三点为液压支架在三个位置时 ，前连杆上铰点。
16)由b， bˊ,b〞三点确定的圆心C，为前连杆下铰点位置。
17)过C点H,H线作垂线，交点d，则线段,,,,和为液压支架四连oaabbccddo杆机构。
18)按以上初步求出的四连杆机构的几何尺寸，再用几何作图法画出液压支架掩护梁与顶梁铰点eˊ的运动轨迹，只要逐步变化四连杆机构的几何尺寸，便可以画出不同的曲线，再按四连杆机构的几何特征进行校核，最终选出较优的四连杆机构尺寸。 www.yanziedu.com
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FF
P1
e'
be''
H1
ab'
a'
ca''b''P2
HHQ1Q2od
图3-6 液压支架四连杆机构的几何作图法
按以上作图步骤，作四组不同的连杆机构几何分析图分别求出相关的参数和尺寸。在设计实践中，可以把硬纸按1:10或1;5的比例剪成掩护梁和前、后连杆三个板块，再根据前连杆下铰点C点的位置，前、后连杆长度，曲线最大宽度，曲线的形状以及θ角的要求，不断调整三个板快的位置，一直找到合适的几何尺寸为止。
四 四连杆机构的优选设计法
掩护式与支撑掩护式液压支架四连杆机构尺寸，直接影响着液压支架的工作性能和受力状况。为此，如何优选设计四连杆机构尺寸的意义重大。
1)目标函数的确定根据附加力对支架受力影响的分析，为减少附加力，必须使tanθ有较小值。同时，为有效地支控顶板，要求支架由高到低变化时，顶梁前端点与煤壁距离的变化要小。而支架在某一高度时的θ角，恰好是顶梁前端点的双纽线轨迹上切线与顶梁垂线间的夹角。所以，只要令支架由高度到低变化时，顶梁前端点运动轨迹近似成直线为目标函为输，这两项要求都能满足。
2)约束条件是根据tanθ值的要求和支架的结构尺寸关系定出来的
a)前后连杆的比值范围。根据现有支架调查统计，前后连杆的比值C/A=0.9,1.2范围
b)前连杆机构高度不宜过大，一般应使D,H/5 1
c)前后连杆下铰点的水平距离E的长度，一般应使E,H1/4.5 www.yanziedu.com
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d)对掩护式支架应tanθ,0.2
第五节 支架的主要结构及其作用
ZZ7200/23/38型支撑掩护式液压支架主要由金属建构件、液压元件及直属零件三大部分组成。
金属建构件主要有:顶梁、掩护梁、前、后连杆、底座等。
液压元件主要有:立柱、液压控制元件(换向阀、单向阀、安全阀等)、液压辅助元件(胶管、弯头、三通等)等。
直属元件主要有:各种销轴等。
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件之一，其主要作用包括:
1)承载顶板岩石及煤的载荷
2)反复支撑顶煤，可对比较坚硬的顶煤起破碎作用
3)为回采工作面提供足够的安全空间
该支架顶梁为整体式结构，可以有效地支护机道上方的顶板，防止工作面片帮冒顶。顶梁采用钢板拼焊箱形变断面结构。
2.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，是支架的主要连接部件，其主要作用包括:
1)承受顶板给与的水平分力和侧向力，增加支架的抗扭性能。
2)掩护梁与前后连杆、底座形成四连杆机构，保证梁端距变化不大。
本支架的掩护梁为整体箱形变断面结构，用钢板拼焊而成，为保证掩护梁有足够的强度，在它与顶梁、前后连杆连接部位都焊有加强板，在相应的危险断面和危险焊缝处也都有加强板。
3.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，还要求对底板起伏不平的适应能力要强，对底板接触比压要小，其主要作用包括:
1)为立柱、液压控制装置及其他辅助装置形成安装空间
2)为工作人员创造良好的工作环境
3)具有一定的排矸挡矸作用
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4)保证支架的稳定性
底座的结构为整体式，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。
4.前后连杆
前、后连杆上下分别与掩护梁与底座铰接，共同形成四连杆机构，其主要作用包括:
1)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。
2)承受顶板的水平分力和侧向力，使立柱不受侧向力。
本支架前连杆为整体单耳连杆，下连杆为整体双耳连杆，均为钢板焊接的箱形结构，这种结构不但有很强的抗拉抗压性，而且有一定的抗扭能力。
5.立柱
立柱把顶梁和底座连接起来，承受顶板的载荷，是支架的主要承载部件，要求有足够的强度，工作可靠，使用寿命长。
本支架立柱为单伸缩立柱，是有缸体、活柱、导向套、加长杆、及各种密封件组成。
立柱初承力通常是指立柱大腔在泵站压力下的支撑能力。初承力的大小，直接影响支架的支护性能，合理地选择支架的初承力，可以减缓顶板的下沉，对顶板有利。本支架的立柱缸径为ф250，初承力1545KN。
立柱的工作阻力，是指在外载荷作用下，立柱大缸下腔压力增压，当压力超过控制立柱的安全阀调定压力时，安全阀泄液，立柱开始卸载，此时立柱所承受的能力即为工作阻力。立柱的工作阻力为1800KN。
立柱的降柱力是指立柱上腔注入高压液而获得的回缩能力。立柱的降柱力为237KN。
第六节 液压系统
液压系统是利用泵站的高压乳化液来控制立柱、千斤顶和阀等元件，实现支架的支护性能和各种动作。
一 液压系统的主要特点
本液压系统主要由立柱、各种阀和高压胶管及管路附件等组成，其主要特点如下:
1.采用大流量系统。立柱操纵阀流量为400L，架间主供液管均为Φ25，主回液管www.yanziedu.com
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均为Φ38，主管路至操纵阀进、回液管为Φ16，立柱上腔胶管为Φ10、下腔胶管为Φ16。
2.支架采用的乳化液，是是由乳化油水配制而成的，乳化油的配比浓度为5%，使用乳化油应注意以下几点:
a)定期检查浓度，浓度过高增加成本;浓度太低可能造成液压元件腐蚀，影响液压元件的密封。
b)防止污染，定期(一个月左右)清理泵站乳化液箱。
c)乳化液的PH值须在7~9范围内。
d)防冻:乳化液的凝固点在-3度左右，与水一样乳化液也具有冻结膨胀性，乳化液受冻后，体积稳定性受影响。因此，乳化液地面配制和运输过程中注意防冻。
e)乳化油必须满足“MT76-83?液压支架用乳化油?”标准之规定，即: 乳化油按对水质硬度的适应性选取相应的牌号(见下表)
牌号 M-5 M-10 M-15 M-T
适应水质硬
度(毫克当?5 >5, ?10 >10, ?15 ?15
量/升)
f)配制液压支架用乳化液的水质应符合下列条件:
无色、无臭、无悬物和机械杂质;PH值在6~9范围内;氯离子含量不大于5.7毫克当量/升;硫酸根离子的含量不大于8.3毫克当量/升。
二 液压系统的基本要求
对于液压支架的传动系统应具有以下基本要求:
1、 采用结构比较简单，设备外形尺寸比较小，能远距离的传递大的能量;
2、 能承受较大的载荷;没有复杂的传动机构;
3、 再有爆炸危险和含尘的空气里保证工作安全;
4、 动作迅速;
5、 操作、调节简单;
6、 过载及损坏保护简单;
针对我们本次设计的液压支架，其液压系统有以下两部分系统组成:即立柱系统和千斤顶系统。
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pQ
左前立柱左后立柱
推移千斤顶
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本设计的液压系统图:
右前立柱
右后立柱
主进液管
主回液管
ZZ7200/23/38液压支架的液压系统图
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第七节 支架在设计中突出的特点
支架在设计中突出了以下特点:
1.支架工作阻力大，对顶板的支撑效果好;
2.采用优化设计，确定支架的总体参数和主要部件的结构尺寸，并利用计算机模拟试验进行受力分析和强度校核，以提高支架的可靠性;
3.本支架四连杆参数经过计算机优化设计，受力较小，空顶距变化较小; 4.顶梁为整顶梁相对较长，支架通风断面大，操作空间大; 5.支架底座为整体式刚性底座，底座比压小，强度高;
6.液压系统采用400升大流量操纵阀，提高了支架工作循环时间。
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第四章 液压支架的受力分析
由液压支架的工作状态可知，支架承受的外载荷是顶板下沉形成的。在顶板下沉过程中，支架顶梁与顶板有相对滑动现象，支架不仅受有垂直于顶梁的力 ，还受平行顶梁的力。
为了设计方便，要对支架的载荷和支架本身进行简化，现概述如下:
1)把支架简化成一个平面杆系结构，为了偏于安全，计算时把外载荷视为集中载荷。
2)金属结构件按直梁理论计算。
3)顶梁、底座与顶板被认为均匀接触，载荷沿支架长度方向接线规律分布，沿宽度方向均匀分布。
4)通过分析和计算可知，掩护梁顶矸石的作用为只能使支架实际支护阻力降底，所以在受力计算时不计使掩护梁偏于安全。
5)立柱和短柱按最大工作阻力计算。
6)产生作用在顶梁水平力的情况有两种:一种是由于支架让压回缩，顶梁前端运动轨迹为近似双纽线，顶梁与顶板在产生相对位移，顶板给予顶梁水平摩擦力;另一种是由于顶板向采空区方向移动，使支架顶梁受指向采空区的水平摩擦力。顶梁和顶板的静摩擦系数W一般取0.15,0.3。
7)按不同支护高度时各部件最大受力值进行强度校核。
8)各结构件的强度校核，除按理论支护阻力校核危险断面外，还要按原煤炭部标准MT86-84《液压支架型式试验技术规范》的各种加载方式，以支架的额定工作阻力逐一核，超过额定工作阻力10%的超载试验，将由安全系数来保证强度。
第一节 液压支架的受力分析与计算
当支架撑牢在顶底板之间时，取其整体或某一部件为分离体，皆处于平衡状态，据此，把支架简化成平面杆系进行受力分析和计算。
支架整体受力如图4-1所示
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Fm
Fmw
PaPb
a1
a2
H1
R1
R2Hm'
F'1w
F'1
图4-1支撑掩护式整体受力
一 对顶梁进行受力分析
对顶梁进行受力分析如图4-2所示。
Fm
ωFm
Xee
PaPb
a1
a2
Ye
图4-2顶梁受力
(4-1) X,Fw，psin,,psinaema2b1
Y,F,pcosa,pcosa (4-2) ema1b2
X式中:—后梁所受水平集中力 KN e
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—后梁所受垂直集中力 KN Ye
ω—顶梁千斤顶板摩擦系数 ， ω=0.3
—前排立柱的合力 =3600(KN) PPaa
P—后排立柱的合力，P=3600(KN) bb
由式(4-1)和(4-2)联立，求Fm
F,pcosa,pcosaYma1b2e=tanθ= XFw，psin,,psinaema2b1整理得:
1 (4-3) Fm,[pcos,,pcos,，(psin,,psin,)tan,]a1b2a1b21,wtan,
式中: θ—瞬心角(度)
代入公式(4-3)得
1Fm=,3600×cos 3?-3600× cos 4?+(3600×sin3?,1,0.3，tan16
-3600×sin4?)tan15?,
=4854.5(KN)
由式(4-1)得
Xe=6854.5×0.3+3600×sin4?-3600×sin3?
=2098.56(KN) 由式(4-2)得
Ye=6854.5-3600cos3?-3600cos4?
=563.64 (KN)
二 对掩护梁进行受力分析
取掩护梁为分离体进行受力分析。如图4-3所示。写出连杆受力F,F的表达式。 65www.yanziedu.com
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L7
Xe'
θ
Ye'h7
O
F6
a3
a4F5
图4-3掩护梁分离体受力
tanaX'，Y'3ee (4-4) F,6tanacosa,sina344
式中:
F—后连杆力， KN 6
a—后连杆与水平的夹角; 度 4
a—前连杆与水平面的夹角;度 3
,,—的反作用力。 X,YX,Yeeee
代入公式(4-4)得
0tan51，2098.56，563.64 =-4665.93(KN) F,6000tan51，cos63,sin63
, (4-5) F,Y，Fsina/sina5e643
式中:
F—前连杆力，KN 5
代入公式(4-5)得
0563.64，(,4665.93)，sin63F==,4139.28(KN) 50sin51
三 顶梁载荷分布
在把顶梁所受顶板的载荷求出后，就可以进一步计算出载荷在顶梁上面的分布情
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www.88doc88.com 况。由于顶板与顶梁接触情况不同，载荷实际分布很复杂。为计算方便，假设顶梁与顶板均匀接触且载荷为线性分布。
设顶梁长为Lg顶板的集中载荷为Fm,其作用点距顶梁一端为X。
XX
FmFm
3qq3
q2q2
LgLg
图4-4顶梁三角形载荷分布 图4-5顶梁梯形载荷分布
Lg/3时，载荷分布为三角形，如图4-4所示 a)当X,
顶梁前端比压为零，后端比压为: qq32
2Fm,3×10 (4-6) q,33XBm
式中: —顶梁后端比压, Mpa q3
B—顶梁宽度，B=1460mm mm
代入公式(4-6)得
2，6854.5-3=×10=2.21mpa q33，1460
b)当Lg/2,X,Lg/3时,载荷呈梯形分布，如图4-5所示，
顶梁前端比压q为: 2
Fm(6X2lg),3q×10 (4-7) ,22lg.Bm
式中: —顶梁前端比压, mpa q2
Lg—顶梁长度， mm
B—顶梁宽度， B=1460mm mm
代入公式(4-7)得
6854.5(6，1230,2，4100)==0.58Mpa q224100，1460
q顶梁后端比压为 3
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FmLgX(4,6)3 (4-8) q,，1032Blgm
式中: —顶梁后端比压, Mpa q3
代入公式(4-8)得
6854.5，(4，4100,6，1230),3=×10=3.82Mpa q324100，1460
四 支护强度
支架的结构设计结束，其结构尺寸已定。再经受力分析，其外载荷也已确定。于是可求出支架实际支护强度如下式:
Fm3 (4-9) q,，10LgB(，,).m
式中: Lg—顶梁长度， mm
B—顶梁宽度， m
Δ—顶梁前端至煤壁的距离，mm
代入公式(4-9)得:
Fm6854.5330.831 Mpa q，10,,，10,F8.23C
五 支护效率
整台支架的工作阻力是由立柱工作阻力产生的。对于掩护式支架和支撑掩护式支架而言，两者并不相等。用支护效率来评价立柱工作阻力转为支架工作阻力的有效程度，支护效率η按下式计算:
Fm, (4-10) ,P
式中: P—支架的名义工作阻力, KN
η,支护效率
η值与支架的架型、结构尺寸和支架高度有关，η值过大或过小都不好。
由于支架的工作阻力Fm由立柱工作阻力之和的垂直分力及掩护梁和前、后连杆来承担，而立柱的工作阻力之和不变，当η值过大时，说明掩护梁和前、后连杆受载增加，对掩护梁和前、后连杆不利;当η值过小时，说明立柱工作阻力不能充分发挥。一般要求在支架工作段内，支撑掩护式支架由于立柱倾角较小，η值应在95%,105%之间;掩护式支架由于立柱倾角较大，η值应大于90%以上;支撑式支架由于立柱垂www.yanziedu.com
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直布置又无四连杆机构，所以η值为100%。
第二节 液压支架受力的影响因数
支撑掩护式支架在工作过程中，各主要部件的受力是变化的，其影响因素有诸多方面。
一 立柱倾角对承载能力的影响
由于掩护式和支撑掩护式支架的立柱大部分是倾斜布置的，倾角又随着支架,的高度变化，所以支架的承载能力的大小也随着支架的高度而变化。现在对承载能,力的影响。
立柱支撑在顶梁，当立柱的工作阻力为，倾角为时，P,B,显然支架的承载能力与COS有直接的关系。因为COS?P,,B
1，因此立柱倾斜布置将使支架的承载能力降低。角和COS,,
之间的关系表示在右图中。由图看到，当<18:时，,
COS>0.95，支架的承载能力降低值不等大于,,。当>26:时，,
COS<0.90，所以支架承载能力将显著的减小。因此丛支架承载能力的角度看，立,
柱倾角不要大于18:。但是，有些支架为了使高度变化的范围增大，角往往大于30:。
二 tanθ值对支架承载能力的影响
在以上各式中有多项公式包含tanθ，分析如下:
O点是瞬时中心，随着支架高度的变化，O点的位置也发生变化，tanθ也跟着发生变化。当O点在顶梁上方时，tanθ取正值。当O点在顶梁下方时tanθ取负值。
tanθ值增加，附加力增加。当摩擦系数W,0.3，tanθ=0.1时，附加力可达支架名义工作阻力的30,。所以tanθ值过大对支架受力不利。在支架的工作高度范围内，一般把tanθ值控制在0.35以下，从而把附加力控制在支架名义工作阻力的10,范围内。(详细分析间《液压支架》课本张家鉴 主编此处不再赘述)
最后，必须指出，tanθ不仅对承载能力有影响，而且对各受力部件有影响，并相当复杂，因此tanθ是大是小，由具体情况而定。
三 支架承载能力随高度的变化
由支架载荷Pm的计算式直到，其中a、θ、h7是随高度而变化的，因此支架的支撑力也就随着高度而变化。在调高范围内，支架的承载能力在两侧的高度内比较小。一般情况下，掩护式支架常用加大立柱的倾角来扩大支架的调高范围。而a角越大，www.yanziedu.com
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支架的承载能力越小。所以支架的调高范围越大，承载力变化越大。但是支架在设计中一般都要按可能的最大承载力来设计，显然这就使支架不能发挥应有的作用，在很大的一段承载范围内就要大材小用。所以设计掩护式或支撑掩护式支架时，应特别注意使支架承载力在整范围内的变化尽量小。
另外指出，支撑式支架的支护高度对支架受力没有影响，而掩护式和支撑掩护式支架，由于支护高度的变化，使立柱的支撑角度、平衡千斤顶的角度、尾梁和四连杆机构的角度等的不同，使受力也不同。
在进行强度计算时，要以顶梁承受最大负荷时的支护高度为依据，按此时的工况进行受力分析。
四 摩擦系数的影响
11)对支架承载能力的影响摩擦系数对支架承载能力的影响表现在项1,wtan,中。产生水平载荷的原因很多，所以它的大小和方向也是根据具体情况而变化。但是，它的极限值却可以用顶梁和顶板支间产生相对滑动时的极限摩擦力求得。即壁系数断裂极限值等于顶梁和顶板的摩擦系数。所以此值的大小在0,范围内变化。 ffmaxmax
水平载荷的方向可以只考虑向后作用，也就是从煤壁向老塘的方向作用。假如顶梁上受向前的水平载荷，很容易使支架向前倾倒，这种趋势使顶梁对于顶板向前滑动，
1则水平载荷又变成向后作用。值在中随承载能力有很大影响。只有tanf1,wtan,
θ值很小时，tanθ才能忽略不计。 f
2)对连杆受力影响 由连杆受力P5和P6的计算式可以看出，摩擦力对连杆受力的影响表现在fP5sin a3和fP6sin a4项中。当支架升高时，a3和a4就逐渐增大，sin a3和sin a4也就逐渐变大。因此，随着支架的高度，摩擦力对连杆的影响逐渐增大。
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第五章 液压支架的使用、维护及常见故障及其排除方法
第一节 支架的运输和工作面安装
一 支架在地面和井下的运输
1.地面运输
本支架采用铁路运输方式。其运输状态是:支架降至最低高度;各件受到极限状态。
2.井下运输
支架下井前，应由矿井主管工程师按当地煤矿的安全要求及井下运输条件制定下井方案和计划进程，并提出安全措施，同时注意如下事项:
1).支架如需部分解体，请将液压系统中拆下的胶管口和阀口堵好，并捆扎固定好软管头以防磕碰。
2).井下运输时，须使用平车。平车尺寸要适合井下运输条件，平车承载能力应与支架或部件质量相适应;要求前后装匀、左右装正、使重心位置尽可能在平车的中心部位。
3).巷道的断面尺寸及转弯尺寸应能保证装有支架或部件的平车顺利通过。
支架在工作面的安装
二 支架在工作面的安装
支架进入工作面后，须注意如下事宜:
调定泵站压力，调好后接通液压管路。接通时，建议将乳化液放掉少许冲洗一下液压系统，以免将脏物带入液压系统中。接通后，液压管路内不得有残留气体。
工作面全部设备安装完毕后，进行调试和空运转，试生产经检验合格后方可正式投入生产。
第二节 支架的操作和维护
一 对支架操作维护的要求
1.组建好综采队伍:按煤炭部要求，组建综采队伍，要先配好综采管理干部、技术人员，调集有一定文化水平、业务技术和思想作风好的操作维护工人，组成综采对。
2.培训好综采队:对综采管理干部、技术人员和操作维护人员，必须进行技术培www.yanziedu.com
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训，要求了解综采设备建构、性能，熟悉和掌握操作维护技术，经考核合理，才能操作、维护设备。
3.建立健全
规章制度
食品安全规章制度下载关于安全生产规章制度关于行政管理规章制度保证食品安全的规章制度范本关于公司规章制度
:包括综采
管理制度
档案管理制度下载食品安全管理制度下载三类维修管理制度下载财务管理制度免费下载安全设施管理制度下载
、作业规程、操作和维护制度、事故分析检查制度，确保管好、用好综采设备。
4.矿井建立地面维修车间:井下更换上井的液压元件(立柱、千斤顶、阀、胶管接头等),要及时进行清洗、维修，并作防锈蚀处理;对阀类(尤其安全阀)要进行调试，保证良好的性能。
5.建立零部件专库:零部件(包括备配件)要分类存放，登记账册，帐卡物相符，严格领用手续。备配件要有足够储备。液压元件要做好防污染和防锈蚀处理。
二 支架的操作注意事项
1.为了操作方便和便于记忆，操作阀组中每片阀都带有动作标记，要严格按标记操作，不得误操作。操作工必须了解支架各元件的性能和作用、熟练准确地按操作规程进行各种操作。归纳起来，本支架操作要做到:快、正、匀、严、净，“快”—快速操作;“正”—操作正确无误;“匀”—平稳操作;“严”—接顶挡矸严实;“净”—架前架内浮煤碎矸，及时清除。
2.及时清除支架的浮煤碎矸，以免影响支架动作;定期清除架内和柱窝内的煤粉、碎矸;定期冲洗支架内堆积的粉尘。
3.爱护设备，不准用金属件、工具等物碰撞液压元件，尤其要注意防止碰砸伤立柱、阀的镀层和挤坏胶管接头。
4.操作过程中若出现故障，要及时排除，操纵工也应带一定数量密封件和易损件，一般故障操纵工应能排除;若个人不能排除的要报告，汇同维修工及时查找原因，采取措施迅速排除故障或更换零部件。
三 支架的维护和管理
1.基本要求:掌握液压支架有关知识，了解各部件结构、规格、材质、性能和作用，熟练的进行维护和检修，遵守维护规程，及时排除故障，保持设备完好，保证正常安全生产。
2.维护内容:包括日常维护保养和拆检维修，维护的重点是液压系统。日常维护保养做到:一经常、二齐全、三无漏堵。“一经常”——维护保养坚持经常;“二齐全”——连接件齐全、液压元件齐全;“三无漏堵”——阀类无漏堵、立柱千斤顶无漏堵、管路无漏堵。液压件维修的原则是:井下更换、井上拆检。
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3.维修前做到:一清楚、二准备。“一清楚”——维护项目和重点要清楚;“二准备”——准备好工具，尤其是专用工具，准备好备用配件。维护时做到:了解核实无误、分析准备、处理果断、不留后患。“了解核实”——了解故障的前因后果并加以核实无误;“分析准备”——分析故障部件及原因要准确;“处理果断”——判明故障后要果断处理，该更换的即更换，需拆检的即上井检修;“不留后患”——树立高度责任感和事业心，排除故障不马虎、不留后患，设备不“带病运转”。
4.坚持维修制度:做到五检:班随检、日小检、周(旬)中检、月大检、季(年)总检。“班随检”——生产班维修工跟维护检修可能发生故障部位和零部件，基本保证三个生产班不出大的故障;“周(旬)中检”——在班检、日检的基础上进行周(旬)末的全面维修检修、对磨损、变形较大和漏堵零部件进行“强迫”更换，一般在6小时内完成，必要时可增加1~2小时;“月大检”——在周(旬)检基础上每月进行一次全面检修，统计出设备完好率，打出故障规律，采取预防措施，一般在12小时内完成，必要时可延长至一天，列入矿检计划执行;“季(年)总检”——在每月的基础上每季(年)进行总检，一般在一天内完成，也可与当日大检结合进行，统计出季(年)设备完好率，验证故障规律，打出经验教训(亦可搞半年总结和年终总结)。
5.维护工要做到:一不准、二安全、三配合、四坚持。“一不准”——井下不准随意调整安全阀压力;“二安全”——维护中要保证人和设备安全;“三配合”——生产班配合操作工维护保养好支架、检修班配合生产班保证生产班无大故障、检修时要与其它工种互相配合共同完成检修班任务;“四坚持”——坚持正规循环和检修制度、坚持事故分析制度、坚持检修日志和填写有关表格、坚持技术学习提供业务水平。
四 注意事项及警示
1.液压系统维修前，必须将乳化液泵站及支架上的进液截止阀关闭，并确保换向阀组、液控单向阀内无压力。
2.在支架工作期间，严禁将身体的任何部位置于两支架空隙之间、底座柱窝内。
3.在更换液压元件时，应更换安全标志证书在有效期内的同等规格、型号的液压元件。
4.结构件工作温度:-50?~+50?;立柱、阀类以及液压管路元件的工作温度:10?~50?。
5.支架各元、部件须在其工作温度范围内工作、运输、存储，否则应采取相应的防护措施。
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6.立柱的活柱上的镀络层划(碰)伤严重，应予以更换。
7.立柱的镀层工作环境:
a)工作温度:10—50?C;
b)空气湿度不大于95%以上;
c)空气中水质应符合配制液压支架用乳化液的水质的条件;
d)不得有人为损坏镀层的现象，包括磕碰伤、放炮崩伤等。
8.液压支架用液压元件使用条件:
立柱、阀类等液压元件，经修复后，必须作密封性能试验;
安全阀使用条件:
a)新的安全阀或修复再用的安全阀，在支架上组装前，必须作密封性能试验，并按要求调定压力值的准确调定;
b)下井一季度或未下井放置半年，必须对支架上安全阀作密封性能和要求调定压力值的调定。
9.过滤器(包括乳化液箱)必须每月清洗一次。
第三节 常见故障及其排除方法
支架样机经过符合标准的强度性能试验和耐久性试验，整工作面支架出厂又经过严格的验收，因此，支架可以经受各种考验，主要结构件和液压元件的强度足够，性能可靠，在正常情况下一般不会发生大的故障。但是，支架在井下使用过程中，由于煤层地质条件复杂，影响因素也较多，加之如果在维护方面存在隐患或操作不当，则支架出现故障也是难免的。因此，必须加强对综采设备的维护管理，使支架不出现或少出现故障。然而，一旦出现故障，不管故障的大小，都要及时查明原因，迅速排除，使支架保持完好，保证综采工作面的设备正常运转。支架在使用过程中可能出现故障的部位、原因和排除方法，分别作如下简要介绍:
一 结构件和连接销轴
1(结构件
支架的结构件通常不会出现大的问题，主要结构的设计强度足够，但在使用过程中也可能出现局部爆缝、裂纹，可能出现裂纹的部位主要有:顶梁柱帽和底座柱窝附近;连接千斤顶的支承耳座四周;底座前部、中间部分等。其原因可能是:使用中出现特殊集中受力状态，焊缝应力集中或操作不当等。处理方法:采取措施防止焊缝裂www.yanziedu.com
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纹扩大;不能拆换升井的结构件，待支架转移工作面时升井补焊。
2(连接销轴
结构件之间、结构件与立柱、千斤顶连接所用的销轴，可能出现磨损、弯曲、断裂等情况。结构件的连接销轴由可能磨损，一般不会弯断，千斤顶和立柱两头的连接销轴出现弯断的可能性大。销轴磨损和弯断的原因:材质和热处理不完全符合设计要求，操作不当等。如发现连接销轴磨损、弯曲，要及时更换。
二 系统及液压元件
支架的常见故障，多数与液压系统的液压元件有关，诸如胶管和管接头漏液，液压控制元件失灵，立柱不动作等等。因此，支架的维护重点，应放在液压系统和液压元件方面。
1(胶管及管接头
造成支架胶管和管接头漏液的原因是:O型圈或挡圈大小不合适或被切挤坏，管接头密封面磨损或尺寸超差;胶管接头扣压不牢;在使用过程中胶管被挤坏、接头被碰坏;胶管质量不好或过期老化，起包渗液等。
采取的措施是:对密封件大小不当或损坏的要及时更换密封圈;其他原因造成漏液的胶管、接头，均应更换升井;胶管接头在保存和运输时，必须保护密封面、挡圈和密封圈不被损坏;换接胶管时不要猛砸硬插，装好后不要频繁拆装，平时注意整理好胶管，防止挤碰胶管和接头。
2(液压控制元件
支架的液压阀类，诸如换向阀、液控单向阀、安全阀、截止阀、过滤器等，若出现故障，则常常是密封件(如密封圈、挡圈等)损坏而导致不能有效密封;也可能是进入阀内的应颗粒物附着在密封面上，导致密封失效;液压系统污染，脏物杂质进入液压系统又未及时清除，致使液压元件不能正常工作;弹簧不符合要求或损坏，使阀芯不能复位密封;个别接头和焊堵的焊缝可能渗漏等等。
采取的措施:液压阀类出现故障，应及时更换升井检修;保持液压系统清洁，定期清洗过滤装置(包括乳化液箱);液压控制元件中的关键件(如密封件)要保护好不受损坏，弹簧件要定期抽检性能，维修好的阀类要做性能试验。焊缝漏液要在拆除内部密封件后进行补焊，按要求做压力试验。
三 立柱
支架的各种动作，要由立柱根据操作者的要求来完成，如果立柱出现故障(例如www.yanziedu.com
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动作慢或不动作)，则直接影响支架对顶板的支护和推移等功能。出现立柱动作慢，可能是乳化液泵站压力低、流量不足造成，进、回液道有阻塞现象。立柱不动作的主要原因可能是:管路堵塞，不能进回液;控制阀(单向阀、双向锁)失灵，进、回液受阻;立柱活塞上密封渗液窜液;立柱的活柱(活塞杆)受侧力变形;截止阀未打开等。
采取的措施有:及时清洗乳化液箱和清洗过滤装置，将乳化液泵站压力调到设定值;立柱在清除蹩卡和截止阀等原因后仍不动作，应将其更换并升井拆检维修。
四 支架的操作中出现故障
在支护的操作和支护过程中可能出现的故障有:初撑力偏低，工作阻力超限，顶板管理不善，出现定空、倒架等现象。
1)支架出现初撑力偏低，主要原因是作为支架动力的乳化液压力不足或液压系统漏液造成或操作时充液时间短。
保证支架有足够初撑力所采取的措施有:乳化液泵站的压力，必须保持在额定工作压力工作范围内，随时观察乳化液泵站的压力变化，及时调整压力;液压系统不能漏液，尽量减少管路的压力损失。过大的初撑力对某些顶板管理不利。因此，乳化液泵站的压力不得低于31.5MPa。
2)支架的工作压力超限，对支架部件和液压元件不利，甚至造成损失。支架的工作阻力超限的主要原因:安全阀超过要求的额定工作压力;安全阀失去作用，达到设定的阻力时，安全阀不开启泄液而继续承受增阻压力，造成工作阻力超限。
防止工作阻力超限的措施有:对安全阀要定期检查调试，，使安全阀的调定压力保持在设计允许的范围内;井下不得随意调整安全阀的开启压力。通常情况下，工作面顶板来压或局部压力增大而使安全阀开启泄露，这是正常现象;相反，安全阀不开启泄露，则说明支架工作阻力选的大或调的过高。
液压系统常见故障、原因及排除方法
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部位 故障现象 可能原因 排除方法
1.泵不能运行 1.电器系统故障; 1.检查维修电源、电机、开
2.乳化液箱中乳化液流量关、保险等。
不足。 2.及时补充乳化液、处理漏
液。
2.泵不输液、无流量 1.泵站有空气、没放掉; 1.使泵通气、经通气孔注满
2.吸液阀损坏或堵塞; 乳化液;
3.柱塞密封漏液; 2.更换吸液阀并清洗吸液
4.吸入空气; 管;
5.配液口漏液。 3.拧紧密封;
4.更换距离套;
5.拧紧螺丝或换密封。
3.达不到所需工作压1.活塞填料损坏; 1.更换活塞填料; 乳
力 2.液箱中没有足够乳化2.拧紧接头、更换管子; 化
液; 3.重调安全阀。 液
3.安全阀调值低发生反作
泵
用。
站
4.液压系统有噪音 1.泵吸入空气; 1.检查密封吸液管、配液
2.液箱中没有足够乳化器、接口;
液; 2.补充乳化液;
3.安全阀调值太低发生反3.重调安全阀。
作用。
5.工作面无液流 1.通渠道泵站或漏液; 1.拧紧接头、更换坏管;
2.安全阀损坏; 2.更换安全阀;
3.截止阀漏液; 3.重调截止阀;
4.蓄能器充气压力不足。 4.更换蓄能器或重新充气。
6.乳化液中出现杂质 1.乳化液箱口未盖严实; 1.添液、查液后盖严;
2.过滤器太脏、堵塞; 2.清洗过滤器或更换;
3.水质和乳化油问题。 3.分析水质、化验乳化油。 www.yanziedu.com
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1.乳化液外漏 1.液压密封件不密封; 1.更换液压密封元件;
2.接头焊缝裂纹。 2.更换上井拆检补焊。
2.立柱不升或慢升 1.截止阀未打开或打开不1.打开截止阀并开足;
够; 2.查泵压、泵源、管路;
2.泵的压力低、流量小; 3.更换上井检查;
3.操纵阀漏液或内窜液; 4.查清更换上井检查;
4.操纵、单向、截止阀等5.更换清洗;
堵塞; 6.查清排赌或更换;
5.过滤器堵塞; 7.查清换密封件或元件;
6.管路堵塞; 8.更换上井检查。
7.系统有漏液;
8.立柱变形或内外泄漏。
3.立柱不降或慢降 1.截止阀未打开或打开不1.打开截止阀;
够; 2.检查压力是否过低、管路
2.管路有漏、堵; 堵塞; 立
3.操纵阀动作不灵; 3.清理转把处塞矸尘或更
4.顶梁或其它部位有蹩换;
卡; 4.排除蹩卡物并调架;
5.管路有漏堵。 5.排除漏、堵或更换。
4.立柱自降 1.安全阀泄液; 1.更换密封件或重新调定
2.单向阀不能锁闭; 卸载压力; 柱 3.立柱硬管、阀接板漏 2.更换上井检查;
4.立柱内渗液。 3.外漏查清更换检修;
4.其它因素排除后仍降，则
换立柱上井检查。
5.达不到要求支撑力 1.泵压低，初撑力低; 1.调泵压，排除管路堵塞;
2.操作时间短、未达泵压2.操作上充液足够;
停供液、初撑力达不到; 3.按要求调安全阀开启压
3.安全阀调压低，达不到力;
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工作阻力; 4.更换安全阀。
4.安全阀失灵，造成超压。
1.不操作时有液流1.钢球与阀座密封不好，1.更换上井检修;
声，间或有活塞杆缓内部窜液; 2.上井更换O形圈;
动 2.阀座上O形圈损坏; 3.多动作几次无效，则更换
3.钢球与阀座处被脏物卡清洗。
住。
换
2.操作时液流声大且1.阀柱端面不平与阀垫密1.更换上井，拆换阀柱;
立柱千斤顶动作慢 封不严，近液通回液; 2.更换上井拆换。
2.阀垫、中阀套处O形圈向
损坏。
3.阀体外渗液 1.接头和片阀间O形圈损1.更换O形密封圈; 阀 坏; 2.拧紧螺母;
2.连接片阀的栓螺母松3.更换上井，拆换密封件。
动;
3.轴向密封不好，手把端
套外渗液。
4.操作手把折断 1.重物碰击而断折; 1.更换，严禁重物撞击;
2.与阀片垂直方向重压手2.更换，操作时不要猛推重
把; 压;
3.手把制造质量差。 3.更换。
5.手把不灵活不能自1.手把处进碎矸、煤粉过1.清洗;
锁 多; 2.更换压块;
2.压块磨损; 3.手把摆角足够。
3.手把摆角小于80。
1.不能闭锁液路 1.钢球与阀座损坏; 1.更换检修;
2.液中杂质卡住不密封; 2.充液几次仍不密封，则更液 3.轴向密封损坏; 换检修;
4.与之配套的安全阀损3.更换密封件; www.yanziedu.com
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压 坏。 4.更换安全阀。
2.闭锁腔不能回液，1.顶杆断折、变形顶不开1.更换检修; 单 立柱千斤顶不回缩 钢球; 2.拆检控制液路，保证畅
2.控制液路阻塞不通液; 通; 向 3.顶杆处损坏，向回路窜3.更换检修，换密封件;
液; 4.拆检。 阀 4.顶杆与中间阀卡塞，使
顶杆不能移动。
安 1.不到额定工作压力1.未按要求额定压力调定1.重新调压;
即开启 安全阀开启压力; 2.更换弹簧; 全 2.弹簧疲劳失去要求特3.更换上井调试。
性;
阀 3.井下动了调压螺丝。
2.降到关闭压力不能1.调座与阀体等有憋足现1.更换上井检修;
及时关闭 象; 2.更换上井换弹簧;
2.特性失效; 3.更换检修;
3.密封面粘住; 4.更换上井检查。
阀座、弹簧座错位。
3.漏液现象 1.主要是O形圈损坏; 1.更换上井换O形圈;
2.阀座与O形圈不能复2.更换检查阀座、弹簧等。
位。
4.外载超过额定工作1.弹簧力过大、不符合要1.更换弹簧;
压力安全阀不能开求; 2.更换上井检修;
启 2.阀座、弹簧座、弹簧变3.更换清洗;
形卡死; 4.更换上井，生调。
3.杂质脏物堵塞，阀座不
能移动，过滤网堵死;
4.动了调压螺丝，实际超
调。
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1.截止阀不严或不能1.阀座磨损; 1.更换阀座;
开关 2.其它密封件损坏; 2.更换O形圈;
3.手把紧，转动不灵活。 3.拆检。 其
2.过滤器堵塞或烂网1.杂质脏物堵塞，造成液1.定期清洗外，发现堵塞要它
不起作用 流不通或液流量小; 及时拆洗; 元
2.过滤网破损，失去过滤2.更换过滤网; 件
作用; 3.更换O形圈。
3.O形圈损坏，造成外泄
液。
1.高压胶管损坏漏液 1.胶管不挤、砸坏; 1.清理好管路、坏管更换;
2.胶管过期老化断裂; 2.及时更换;
3.胶管与接头扣压不牢; 3.更换;
4.推移、升降时管被拉挤4.更换坏管，并整理好胶
坏; 管，必要时用管夹整理成
5.高压管误用，造成裂爆 束;
5.更换裂管，胶管标记明显
2.管接头损坏 1.升降、推移架过程被挤1.损坏接头及时更换;
坏; 2.拆检、密封圈不当要更辅助2.装卸困难，加工尺寸或换;
元件 密封圈不合格; 3.更换密封圈或接头;
3.密封面或O形圈损坏，4.更换接头。
不能密封;
4.接头体渗液为锻件裂纹
气。
3.U形卡折断 1.U形卡质量不符合要1.更换U形卡;
求，受力折断; 2.更换并防止重力敲击;
2.装卸U形卡敲击折断; 3.按规定使用，松动时及时
3.U形卡不合规定，松脱复位。
推动连接作用。
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4.其它辅助液压元件1.别挤坏; 1.及时更换;
损坏 2.密封件损坏，造成不密2.更换密封件。
封。
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结束语
毕业设计是大学四年最后 一个重要阶段，是对我们在四年中所学知识的总结和综合运用所学知识的能力的检验，它在一定程度上体现了我们平时对个们功课掌握的程度，以及为我们将要走上工作岗位提供了一次锻炼的机会。
这次设计包括了液压支架的选型;主要参数的计算;立柱、底座、立柱及液压系统的设计。通过对这部分的设计，使我对设计有了个粗略的了解，而《ZZ7200/23/38型支撑掩护式液压支架》这个专题的设计，提高了我们分析解决问题的能力，使我们明白科研成果来之不易，从而增加了我们对老师及广大科研工作者的理解和敬佩。
在我的设计中得到老师的耐心帮助，在此我对他们表示诚挚的谢意。
由于所学知识有限，时间短促，资料缺乏，在设计中有许多不足之处，敬请各位老师指正，批评。
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参考文献
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浙公网安备 33021202002483