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煤矿液压支架结构的选择

来源:  发布时间:2015-05-23  浏览次数:1748次

根据液压支架各部件的功能和作用,其组成可分为四部分:

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及垮落岩石的载荷。

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、以及管路、液压、电控元件。其主要功能是操作控制支架各液压缸动作及保证所需的工作特性。

4) 辅助装置,如推移装置、护帮装置、伸缩梁装置、活动侧护板、防倒防滑装置、连接件、喷雾装置等。这些装置是为实现支架的某些动作或功能所必需的装置。

2.3.1顶梁的选取

支架采用整体顶梁,整体顶梁结构简单,可靠性好;顶梁对顶板载荷的平衡能力较强;前端支撑力较大;可设置全长侧护板,有种于提高顶板覆盖率,改善接顶效果和补偿焊接变形,整体顶梁前端一般上翘1°~3°。

2.3.2 侧护板的选取

支架侧护板装置一般由侧护板、弹簧筒、侧推千斤顶、导向杆和连接销轴等组成。本支架采用直角式单侧活动侧护板。直角式单侧活动侧护板一侧为固定式,一侧为活动式。固定侧护板即梁的边筋板,可增加梁体强度,减轻支架质量。直角式单侧活动侧护板适用于工作面倾角15°以下的缓倾斜煤层,具有挡矸密封性和导向性好的特点。这正好满足所设计的煤层工况。

2.3.3底座的选取

本支架采用整体刚性底座。整体刚性底座的整体刚度和强度好,底座接触面积大,有利于减小对底板的比压,正好适用于软底板工件面。

2.3.4推移装置的选取

推移装置由推移杆、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形式和性能的关键部件。推移杆采用正拉式短推移杆。这种推移杆是由钢板焊接而成的箱形结构件,结构简单可靠,质量轻。推移千斤顶与移步横梁铰接并紧靠在运输机槽帮上,使结构复杂化,且不能起到原来想象的防止支架下滑的作用。目前广泛采用的方法是,推移千斤顶直接与运输机铰接。为了提高移架力,可采用以下措施:

1) 采用推移框架或推溜悬臂。

2) 在推移油路上接处交替单向阀,推溜时千斤顶成差动缸运行,使推溜力减小。移架时活塞杆腔进压力液。

3) 采用浮动活塞。推溜时活塞腔进压力油液,先将浮动活塞推到缸口,然后活塞杆才移动而推溜。当活塞杆腔进压力液时,先将浮动活塞推回到活塞杆端,然后缸体移动而移架。因为活塞杆面积小于活塞环形面积,故推溜力小于移架力。在供油压力为31.5兆帕时,推溜力为181.6千牛顿,移架力为461.8千牛

2.3.5护帮装置的选取

护帮板是提高液压支架适应性的一种常用装置,其作用是护帮、做临时前梁等。此处护帮装置采用四连杆式。这种护帮板铰接在整体顶梁,在千斤顶与护帮板间增加一个四连杆机构,实现护帮和挑起支护顶板,并保证收回到预定的角度。四连杆机构把千斤顶的作用力有效地传递到煤壁和顶板上。这种挑梁的挑起力矩大,但结构复杂一些。

2.3.6防倒滑装置的选取

因所设计的液压支架所适应的场合是煤层倾角为15°以下,故可以不设置防倒防滑装置。

2.3.7 液压支架的主要液压元件和泵站

2.3.7.1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,还必须由足够的抗压和抗弯强度,密封良好、结构简单并能适应支架的工作要求。

立柱按动作不同分为单作用立柱和双作用立柱;按结构;单作用立柱是属于液压升柱、自由降柱的工作方式,应;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;立柱一般由活塞、活塞杆、缸体三部分组成,由于支架;立柱的头部结构为球型,预定梁或底座之间的连接采用;立柱的供液方式有外供液和内供液两种,一般双伸缩立;为在一定范围内适应煤层厚度变化,立柱上端可根据需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;安身锁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,极靠液压力来实现升柱和降柱。在伸缩方式上,大采用单伸缩,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,预定梁或底座之间的连接采用销轴活压块固定,以是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架长杆,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。

2.3.7.2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液体,支架就会出现自动慢慢下缩,使不能允许的,如果液控单向阀动作不灵敏,则立柱得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。

2.3.7.3 安全阀

安全阀也称为定压阀,它与液控单向阀组合在一起,使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,他长期处于高压状态。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销,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。

2.3.7.4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。操纵阀的技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成组合机构,每个阀独立操作可实现复合化,但体积大,结构较复杂,阀的操作机构一般采用杠杆式凸轮闭轮锁的控制装置,也可用电控或电液控,因此往复式操作有利于实现遥控和自动化。

回转操纵阀:回转操纵阀优点是体积小,位数多,操作简单方便,但只有单一动作,难以实现组合操作。

2.3.7.5泵站

泵站一般有乳化液泵、乳化液箱和一套压力控制与保护装箱组成,装在可沿轨道或底板移动的平板列车上,泵站是液压支架的动力源,一般按设在中间运输巷内,支架的液压传动式乳化液作为传递能量的介质,泵站的工作压力除了硬满足支架初撑力要求的压力和千斤顶的最大压力外,还应加上管路损失。

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