液压支架的结构与工作原理

液压支架的结构与工作原理

第一节 液压支架的结构
一、液压支架型式是怎样分类的？
1．按适应煤层倾角分
（1）一般工作面支架 （2）大倾角支架
2．按架型结构及与围岩关系分
（1）掩护式支架
①支撑掩护式支架分插腿和不插腿两类
②支顶掩护式支架分平衡千斤顶在顶梁和掩护梁间和在掩护梁和底座间
（2）支撑掩护式支架
①支顶支撑掩护支架 ②支顶支撑掩支撑掩护式支架
（3）支撑式支架
①节式支架，分两框架式，三框架式及四框架组合两类 ②垛式支架
3．按适用采高分
（1）薄煤层支架； （2）中厚煤层支架； （3）大采高支架
4．按适用采煤方法分
（1）一次采全高支架 （2）放顶煤支架
（3）铺网支架 （4）充填支架
5．按在采煤工作面的位置分
（1）工作面支架 （2）过渡支架 （3）端头支架
6．按稳定机构分
（1）四连杆机构支架 （2）单绞杆机构支架
（3）摆杆机构支架 （4）反四连杆机构支架
（5）机械限位支架
7．按组合方式分
（1）单架式支架 （2）组合式支架
8．按控制方式分
（1）本架控制支架 （2）邻架控制支架 （3）成组控制支架
9．按控制原理分
（1）液压直接控制支架 （2）液压先导控制 （3）电液控制
二、什么是初撑力和工作阻力？
答：1.支柱初撑力：支柱支撑时施于顶板的支撑力称为支柱的初撑力，其值是支柱活塞腔活塞面积和泵站额定工作阻力的乘积。
即：
式中：
fc：支柱初撑力，kN
D：支柱缸体内径，cm
Pb：泵站最大工作压力，MPa
2．支架初撑力：当支架的全部支柱下腔内的压力都达到泵站额定工作压力时，支架对顶板的支撑力称为支架的初撑力。
即：
式中：
Fc：支架初撑力，kN
N：支架支柱数
例：ZZ7200/20.5/3.2型支撑掩护式支架的立柱为4根，缸径为230mm，泵站压力为31.4MPa，则该支架的初撑力为：
Fc=3.14/40×232×31.4×4=5218（kN）
3．支柱工作阻力：支柱承受顶板来压时的最大支撑力称为支柱的工作阻力，其值是支柱活塞腔面积和支柱安全阀整定压力的乘积。
即：
式中：
fc：支柱工作阻力，kN
D：支柱缸体内径，cm
Pan：支柱安全阀整定压力，MPa
4．支架工作阻力：当支架内所有支柱都达到工作阻力时，支架对顶板的最大支撑力称为支架的工作阻力。
即：
式中：
Fc：支架工作阻力，kN
N：支架支柱数
三、掩护式液压支架的组成和作用？
答：1.掩护式液压支架由顶梁、掩护梁、侧护板、前后连杆、底座、推移机构、支柱、平衡千斤顶和液压控制系统组成。
2．各部分的作用：
（1）顶梁用于支撑顶板，承受顶板压力。
（2）掩护梁与前后四连杆机构，直接承受冒落矸石的载荷及顶板通过顶梁传递的水平载荷引起的力矩，同时防止冒落矸石从支架后面窜入架间和工作面。
（3）侧护板消除架间缝隙，防止矸石进入支架窨作为支架移架过程中的导向板，防止支架降落时倾倒，调整支架的间距。
（4）前后连杆与掩护梁、底座构成四连杆机构，将掩护梁传来的冒落矸石的载荷和顶板水平运动引起的载荷传递到底座。
（5）底座将来自顶板和冒落区的压力传到底板，又作为支架移动时的滑橇。
（6）推移机构用于推移工作面刮板输送机并向前移动液压支架。
（7）支柱用于承受顶板的载荷，为支架提供初撑力和工作阻力，并实现支架的升降。
（8）平衡千斤顶调节顶梁和掩护梁间的夹角，提高顶梁的切顶性能，同时承受一部分顶梁前端的压力。
（9）液压控制系统用以操纵和控制各支柱和千斤顶的伸缩工作。
第二节 液压支架的优缺点
一、掩护式液压支架的优缺点
1．掩护式液压支架的优点：
（1）顶梁短，对顶板的作用力均匀，移架时控顶距离较小，对顶板反复支撑次数少，有利于保护顶板的完整性。
（2）支柱倾斜布置，调高范围大，由于支柱不承受横向载荷，受力状态好，不易损坏。
（3）挡矸装置完善，可使工作空间和顶板、老塘完全隔开，有效地防止漏矸、窜矸和涌矸。
（4）掩护式液压支架为稳定的运动机构，移架引起的水平力，由四连杆机构承受，因此要求水平推力性能好，可以实现擦顶带压移架。
（5）机械系统和液压系统均较简单，便于操作维护，工作空间小，通风阻力大，不适宜有强烈周期来压和瓦斯涌出大的煤层。
二、支撑掩护液压支架的优缺点
1．优点
（1）支撑掩护式支架支撑力大，切顶性能好。
（2）工作空间宽敞。
（3）吸收了掩护式支架防护性能好、结构稳定的优点。
（4）支架的适应性广。
（5）无论是稳定或不稳定的顶板下，均可使用支撑掩护式支架。
（6）老顶有明显或强烈周期来压的条件下，支撑掩护式支架的使用越来越广泛。
2．缺点
（1）结构复杂，重量大；（2）价格高，初期投资较大
（3）支架缩回时间长；（4）不便运输。