液壓支架控制技術(shù)培訓(xùn)講義

1、中煤平朔集團(tuán)井工一礦“劉偉創(chuàng)新工作室內(nèi)部講義液壓支架控制技術(shù)培訓(xùn)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(shí)間的關(guān)系 32.3 液壓支架的根本參數(shù) 43 液壓支架控制系統(tǒng)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(tǒng) 105.1 泵站裝置組成 105.2 XRB2B 型常用乳化液泵站液壓系統(tǒng) 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(shí)際生產(chǎn)中，液壓支架的四個(gè)根本動(dòng)作的順序，應(yīng)根據(jù)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(gè)完整的工作循環(huán)可分為四個(gè)階段：(1) 初撐增阻階段： 當(dāng)頂梁接觸頂板，立柱下腔的壓力到達(dá)泵站的工作壓力后，把操縱閥置于中間位 置，液控單 向閥關(guān)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(shí)，立柱和支架對頂板產(chǎn)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(guān)。(2) 承載增阻階段： 支架初撐后，進(jìn)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(chǎn)生彈 性擴(kuò)張。工作阻力：該階段末了，支架和立柱呈現(xiàn)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(diào)定壓力(3) 承載恒阻階段 立柱和支架到達(dá)工作阻力后，隨著頂板的下沉，立柱下腔內(nèi)壓力進(jìn)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(dāng)壓力降 低到平安閥的調(diào)定壓力后，平安閥關(guān)閉。如此反復(fù)，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(tài)從平安閥第一次開啟至支架泄載降柱時(shí)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(tài)9-3 所示的曲線隨工作面的推進(jìn)， 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(shí)間的關(guān)系液壓支架的四個(gè)階段以及支架在各階段呈現(xiàn)出的特性如圖1工作特性曲線：橫坐標(biāo)表示時(shí)間，縱坐標(biāo)表示支撐力。 to 升柱至液控單向閥關(guān)閉時(shí)的初撐急增阻階段； t1 初撐結(jié)束至平安閥開啟時(shí)的緩增阻階段； t2 平安閥出現(xiàn)脈動(dòng)卸載時(shí)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(shù)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(shí)現(xiàn)和保證可縮性一一波紋線的波動(dòng)現(xiàn)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(gè)關(guān)鍵元件。2.3液壓支架的根本參數(shù)反映液壓支架支撐能力和使用性能的根本參數(shù)有：(一)初撐力Fc初撐力是液壓支架在初撐增阻階段未了時(shí)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(wěn)定性，使立柱盡快進(jìn)入恒阻狀態(tài)。大?。喝Q于泵站的額定壓力，立柱的數(shù)目和立柱缸體的內(nèi)徑初撐力的合理選擇對液壓支架的支護(hù)性能影響很大液壓支

6、架的初撐力應(yīng)與其支護(hù)的頂板類別及巖性相適應(yīng)，如： 對堅(jiān)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(yīng)采用較小的初撐力，其大小應(yīng)控制在頂板巖石極限強(qiáng) 度所允許的 范圍之內(nèi)，以期維持頂板較長時(shí)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(shí)所呈現(xiàn)出的最大支撐力。 它的大小取決于平安閥的調(diào)定壓力、立柱數(shù)目、缸體的內(nèi)徑等參數(shù)。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(shí)必須根據(jù)礦山地質(zhì)條件和礦山壓力大小來確定工作阻力值。三支護(hù)強(qiáng)度 q 支護(hù)強(qiáng)度是液

7、壓支架單位支護(hù)面積上的支撐力，即液壓支架的工作阻力與其 支護(hù)面積的 比值。它是用來衡量各種不同規(guī)格和型號(hào)液壓支架支撐能力大小的一 個(gè)參數(shù)。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(hào)的 支架其結(jié)構(gòu)參數(shù)不同，即使工作阻力相同的支架，在實(shí)際工作中所表現(xiàn)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(guī)格和型號(hào)的液壓支架的工作阻力不具有可比性。因支護(hù)強(qiáng)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(jià)諸支架的能力就比擬科學(xué)、準(zhǔn)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(jī)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(shí)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(jī)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(shí)支撐到頂板所需增加的高度，mm3. 調(diào)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(yīng)能力。其值越大說明其適應(yīng)能力越強(qiáng)。一般薄煤層支架的調(diào)高比為

9、2.5? 3.0 ;中厚煤層支架的調(diào)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(nèi)的壓強(qiáng)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(yīng)能力的又一參數(shù)，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(shè)平均接觸比壓較大而底板較軟，底座有可能陷入底板內(nèi)，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(qiáng)度相適應(yīng)。3液壓支架控制系統(tǒng)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(hù)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(jī)4多伸

10、縮立柱工作過程5 常用乳化液泵站液壓系統(tǒng)5.1 泵站裝置組成乳化液泵站是采煤工作面支護(hù)設(shè)備及推移裝置的動(dòng)力源。 主要由乳化液泵組 一般由 2 臺(tái)乳化液泵組成、一臺(tái)工作，一臺(tái)備用、乳化液箱、以及必要的控 制、保護(hù)、 監(jiān)視等元件及連接管路。 1 乳化液泵 國產(chǎn)各種型號(hào)的柱塞式乳化液泵結(jié)構(gòu)大同小異，主要由箱體和泵頭兩局部組 成。 電動(dòng)機(jī)經(jīng)齒輪減速箱傳動(dòng)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(jié)構(gòu)，內(nèi)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(nèi)裝鋼套，與滑塊 3 用銷軸 鉸接?；瑝K與滑道孔之間由活

11、塞環(huán)密封，以防止曲軸箱潤滑油外漏。般每個(gè)乳化液泵站應(yīng)配置兩臺(tái)乳化液泵，兩泵可并聯(lián)供液或轉(zhuǎn)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(yǎng)注一過涯網(wǎng)權(quán);6-WWt7-? ftH;8 -交著取進(jìn)祝牌 內(nèi)一吸糧胡路iS 110 進(jìn)流醫(yī)：11 一壓力衰幵蕪訂2噴位現(xiàn)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(quán)泵I曲粒;2連桿泊一 ffr塊；.4 一柱塞；一吸權(quán)鶴 淖一排UfNf ;7 堆檢杯出一辱向？寰】9 一半國環(huán);10 握莊門1 一承圧環(huán)M2 齒鴕*A傳動(dòng)翌: B-

12、M頭；C 一平安飼彳口一進(jìn)權(quán)駕；E-傳動(dòng)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(dǎo)向銅套汐一半圓環(huán) ；1Q? ； 11 承壓環(huán)訂2齒輪;只一傳動(dòng)裝It皿一泵頭；C 一平安閥卡D進(jìn)液閥；E 傳動(dòng)腔(2) 乳化液箱乳化液箱是儲(chǔ)存、回收、過濾和沉淀乳化液的設(shè)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(jīng)排液管 9、自動(dòng)卸荷閥10和交替雙進(jìn)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(jīng)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(wǎng)槽14,除去乳化液中的 懸浮微粒、泡沫和鐵磁物質(zhì)，進(jìn)入工作液室箱休1

13、9側(cè)面有液位觀察窗20,左下方有一溢流管21,可排除箱內(nèi)過多的液 休。在箱休另一端的下部，設(shè)有清渣蓋17,用于去除沉淀室中的沉淀物。每個(gè)分隔室有放液塞。更換乳化液時(shí)，擰開放液塞放盡箱內(nèi)乳化液。后端板左上角有一個(gè)回液接頭，工作時(shí)總是與總回液管相接。 吸液斷路器、交替雙進(jìn)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(wǎng)槽琴6卸義管汀一蕃能器淚一交暮雙進(jìn)一吸蔽斷路器汽0溢流管；11-壓力表開關(guān)江2蔽

14、位觀察窗；13-卸載閥；14 清渣蓋注5 壓力表；應(yīng)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(tǒng)液壓系統(tǒng)原理圖:圖2-50 XRBjBS乳化液泵站液壓系統(tǒng)I 奈體;2平安閻一手動(dòng)卸栽闔;4 主;5 先-導(dǎo)觸淖一卸戟刑 組汀一節(jié)亂孔；8壓力表開關(guān)浮一交書進(jìn)權(quán)岡注Q單向閥；11 一暮能fflhl2 吸粳過曲養(yǎng)及質(zhì)賂?h】3箱休泵站液壓系統(tǒng)應(yīng)滿足如下要求：(1) 當(dāng)支架動(dòng)作時(shí)，系統(tǒng)能即時(shí)供應(yīng)高壓液體；當(dāng)支架不動(dòng)作時(shí)，泵仍照常運(yùn)轉(zhuǎn)，但自動(dòng)卸載；當(dāng)支架動(dòng)作受阻、工作液體壓力升高超過允許值時(shí)，能限壓保護(hù)。為此，泵站系統(tǒng)中必須裝設(shè)自動(dòng)卸載裝置。(2) 要設(shè)手動(dòng)卸載閥，以實(shí)現(xiàn)

15、泵的空載啟動(dòng)。泵站液壓系統(tǒng)應(yīng)滿足如下要求:(3) 系統(tǒng)中要裝單向閥，以防止停泵時(shí)液體倒流(4) 為能在撤除支架或檢修支架管路時(shí)泄出管路中的液體，應(yīng)加手動(dòng)泄液閥。(5) 應(yīng)設(shè)有緩沖減振的蓄能器。系統(tǒng)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(yīng)不同的壓力 液。據(jù)此，泵站分有高壓泵液壓系統(tǒng)、高壓 -低壓泵液壓系統(tǒng)和高壓泵 - 減壓閥液 壓系統(tǒng)。XRB2E型泵站液壓系統(tǒng)工作過程：啟動(dòng)前先翻開手動(dòng)卸載閥 e、使泵空載啟動(dòng)，這時(shí)泵排出的乳化液經(jīng)手動(dòng)卸載閥直接回乳化液箱；啟動(dòng)后，關(guān)閉手動(dòng)卸載閥，從泵排出的高壓乳化液經(jīng)單向閥a 向工作面供液；當(dāng) 工作面不用液或用液量很小時(shí)，壓力上升，至翻

16、開先導(dǎo)閥c和自動(dòng)卸載閥d,實(shí) 現(xiàn)自動(dòng)卸載。系統(tǒng)過載，平安閥 2 開啟溢流，實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)。交替雙進(jìn)液閥 6 的作用是保證任 一臺(tái)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(chǎn)乳化液泵的平安閥均采用直動(dòng)式， 來自乳化液泵的高壓乳化液作用于閥 座，并經(jīng)閥 芯、彈簧座作用于彈簧上。當(dāng)乳化液壓力小于平安閥的調(diào)定壓力時(shí)，在彈簧作用下，平安閥關(guān)閉；當(dāng)乳化液壓力大于平安閥調(diào)定壓力時(shí)， 液壓力克服 彈簧的作用力， 將閥翻開， 泵自動(dòng)卸載。 為防止閥芯因黏結(jié)及靜摩擦而引起開啟 壓力的超調(diào)，采用浮動(dòng)裝配方法，在高壓開啟前，閥芯 先行移動(dòng)，防止蹩卡，調(diào) 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(jīng)吸液斷路器過濾后進(jìn)入泵。 如需拆下泵檢修， 那么斷路器 關(guān)閉乳化液箱。液過濾器和二個(gè)斷路閥組成故吸液斷路器又是導(dǎo)通和封閉吸液通路的裝置。吸油斷路器由吸 工作時(shí)，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(fù)位，使乳化液封閉在箱中。只有經(jīng)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(shí)，斷路閥 芯在彈簧的作用下復(fù)位，封閉乳化液的通路。(3) 交替雙進(jìn)液閥當(dāng)一臺(tái)泵工作，一臺(tái)泵備用時(shí)，由于液壓作用，備用泵通液口被鋼球堵死， 形成一臺(tái)泵單 獨(dú)供液。如果二臺(tái)泵同時(shí)工作，鋼球兩面均受液壓作用，假設(shè)一面壓 力高，一面壓力低，鋼球必 然向壓力低的方向移動(dòng)。這樣一面通液口減小，阻力增加，鋼球位置反向移動(dòng)。只有當(dāng)鋼球兩面壓力相等時(shí)才能平衡、穩(wěn)定地工作。 利用液壓平衡原理可