朱純才

摘 要：普通掩護(hù)式支架具有較寬的掩護(hù)梁以擋住采空區(qū)矸石進(jìn)入作業(yè)空間以及保持穩(wěn)定的梁端距和承受水平推力等特點(diǎn)，文中對(duì)普通掩護(hù)式支架分析了液壓支架的選型、液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)和立柱系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，這一研究對(duì)于掩護(hù)式液壓支架的推廣應(yīng)用具有一定的意義。

關(guān)鍵詞：掩護(hù)式液壓支架 液壓系統(tǒng) 立柱系統(tǒng)

中圖分類(lèi)號(hào)：TN3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2012）12（b）-00-01

1 普通掩護(hù)式支架的概述

普通的掩護(hù)類(lèi)型的支架主要由前梁、頂梁、和掩護(hù)梁和側(cè)護(hù)板、底座、前后連桿，立柱、前梁千斤頂、推移千斤頂、控制閥管路等構(gòu)成。它的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)包括：有一個(gè)更廣泛的掩護(hù)梁阻止采空區(qū)矸石到工作空間，掩護(hù)梁的頂部與頂梁相接，下部通過(guò)連桿和底座連接。底座、前后連桿和掩護(hù)梁，構(gòu)成了四連桿裝置，來(lái)穩(wěn)固確定的梁端距離和承受水平推力。立柱的支撐力直接或間接作用在頂梁上。掩護(hù)式支架的立柱是比較稀少的，除掩護(hù)類(lèi)型支架1根立柱外，通常是一橫行2根立柱。這種支架的立柱絕大多數(shù)均為傾斜的，目的是增加支柱的范圍，支架的兩側(cè)有活動(dòng)側(cè)護(hù)板，可以把支架之間位置防空。通常頂梁較短，在3.0 m的范圍內(nèi)。掩護(hù)式支架的支持機(jī)能是：支持力較小，切頂機(jī)能差，但因?yàn)轫斄憾?，支持力聚集在煤壁靠近頂板附近，因此支持?qiáng)度相對(duì)很大、且均勻，涵蓋性好，能支撐較大的水平推力，可以帶壓力轉(zhuǎn)變框架，對(duì)頂板重復(fù)支持的頻率小。但因?yàn)轫斄憾?、立柱傾斜安排，導(dǎo)致工作空間和通風(fēng)部分小?？傊?，掩護(hù)類(lèi)型支架適合頂板不穩(wěn)定或中等穩(wěn)定，老頂周期性壓力不外露，污染氣體如瓦斯含量較少的被破壞的頂板條件。

1.1 液壓支架的選型

正確挑選液壓支架的型號(hào)，有利于提高綜采工作面的產(chǎn)量和效率，充分展現(xiàn)綜采設(shè)計(jì)的功效，實(shí)現(xiàn)多產(chǎn)多效，它是一個(gè)非常重要的因素。在具體選擇框架類(lèi)型時(shí)，首先記住要考慮煤層的頂板狀況。然后基于所使用的液壓支架在國(guó)內(nèi)外的經(jīng)驗(yàn)，得出相關(guān)的頂板條件適用的框架類(lèi)型或型號(hào)。

1.2 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)

液壓支架大多數(shù)情況下由不同數(shù)量的立柱和和千斤頂構(gòu)成，使用不同的控制閥門(mén)實(shí)現(xiàn)上升和下降立柱的作用，轉(zhuǎn)變框架，推動(dòng)滑動(dòng)等此類(lèi)行動(dòng)。盡管支架的液壓缸（立柱和千斤頂）類(lèi)別、數(shù)目眾多，但其液壓系統(tǒng)都使用控制閥來(lái)完成各部理想要求。

液壓支架的液壓傳動(dòng)特點(diǎn)液壓支架液壓傳動(dòng)，和其他機(jī)械容積式液壓傳動(dòng)都有很大的差異，其特征如下：工作流體的壓力強(qiáng)（內(nèi)部的壓力管道承載壓力達(dá)20～40 MPa，立柱下部的壓力管道承載壓力達(dá)30～70 MPa），流量大（35～400 L/min）；在液壓系統(tǒng)內(nèi)，使用低粘度和大容量液體作為工作介質(zhì)，液壓缸，控制閥，其他監(jiān)管和控制的設(shè)備數(shù)目多（高壓泵1～6臺(tái)、液壓缸300～1500個(gè)，安全閥150～300個(gè)，和相同數(shù)量的液控單向閥）；長(zhǎng)液壓管路（20～30 MPa剛性管，30～45 MPa高壓軟管）；泵-液壓缸傳動(dòng)系統(tǒng)中轉(zhuǎn)換彈性模量少；根據(jù)支架的數(shù)量更改流體流動(dòng)參數(shù)；所有支撐結(jié)構(gòu)具有一樣的液壓缸、液壓設(shè)備并且他們之間有一致的連接模式（相同的液壓系統(tǒng)）；每段支架都重復(fù)類(lèi)似的過(guò)程，這些過(guò)程組合構(gòu)成液壓支架的基本過(guò)程，以保證系統(tǒng)具有較高的容積效率，實(shí)現(xiàn)沒(méi)有故障運(yùn)行和工作人員的安全，液壓系統(tǒng)零部件有優(yōu)越的密封性和可靠性。

這些基本特點(diǎn)決定了液壓傳動(dòng)元件以及整個(gè)系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上的特點(diǎn)，即：液壓支架是以單節(jié)支架為單元的，這就決定了液壓系統(tǒng)的構(gòu)成，即工作面支架和端頭支架的液壓系統(tǒng)成為液壓支架的基本組成部分。此外，可以把泵站、中心控制臺(tái)和支架的液壓管路等部分作為支架的公用液壓系統(tǒng)。其中每個(gè)部分都具有獨(dú)立的功能，在改善液壓傳動(dòng)或者制定新的方案時(shí)，一般都可以單獨(dú)地加以研究。

根據(jù)液壓支架的架型和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，確定立柱和千斤頂數(shù)目，并擬訂液壓系統(tǒng)。

1.3 立柱系統(tǒng)設(shè)計(jì)

（1）單柱控制回路單柱控制回路如圖1a、b、c、d、e所示，其中圖a為單作用單柱，圖b、c為雙作用單柱，圖d、e為雙伸縮單柱。

c

d e

圖1 單柱控制回路

（2）多柱控制回路多柱控制回路如圖2 a、b所示，圖中為兩根立柱并聯(lián)組成，同時(shí)動(dòng)作。圖2 a為共用一個(gè)控制閥回路，圖b為各用一個(gè)控制閥回路，采用雙液控單向閥或用于雙伸縮立柱。

a—共用一個(gè)控制閥回路；b—各用一個(gè)控制閥回路

圖2 多柱控制回路

（3）帶壓移架回路在立柱控制閥前面裝設(shè)一個(gè)由移架液路控制的支撐保持閥和一個(gè)與立柱活塞桿腔液路相通的節(jié)流閥，可使支架帶壓移架，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮在移架時(shí)，支架對(duì)頂板的支撐力應(yīng)大于10 KN/m2

（4）端頭錨固支架的閉鎖回路端頭錨固支架的閉鎖回路，各柱升柱時(shí)，相互沒(méi)有關(guān)系。而當(dāng)樁柱升柱時(shí)，錨固柱必須處于升柱撐緊狀態(tài)；反之，當(dāng)錨固柱降柱時(shí)，樁柱的液路壓力要達(dá)到一定值，否則液壓打不開(kāi)限壓閥，不能進(jìn)入樁柱或錨固柱的活塞桿腔，樁柱或錨固柱就降不下來(lái)，從而可以起到相互閉鎖的作用。

（5）提高立柱支撐力的回路提高立柱支撐力的回路采用兩條壓力液管路，一條為中壓大流量供液管，另一條是高壓小流量供液管。在立柱的初撐階段，先由兩條壓力液管路共同供液，待頂梁支撐頂板，立柱活塞腔的液壓力大于中壓液管的壓力，單向閥關(guān)閉，由高壓小流量管路繼續(xù)供液，直至達(dá)到預(yù)定的初撐力

2 結(jié)語(yǔ)

文中分析的相關(guān)掩護(hù)式液壓支架的設(shè)計(jì)，只是作為設(shè)計(jì)分析應(yīng)用的參考依據(jù)真正進(jìn)行應(yīng)用時(shí)，還需要進(jìn)行更全面的參數(shù)計(jì)算與模擬，才能真正達(dá)到設(shè)計(jì)目的。

參考文獻(xiàn)：

[1] 劉鴻文主編.材料力學(xué)[M].4版.高等教育出版社，2004.

[2] 液壓支架圖冊(cè)