1、采掘机械课件.第九章2支架的承载过程支架的承载过程 支架的承载过程是指支架升起和支撑顶板时支架的承载过程是指支架升起和支撑顶板时与顶板之间相互作用的过程，分为初撑、增阻和恒阻与顶板之间相互作用的过程，分为初撑、增阻和恒阻三个阶段。三个阶段。n初撑阶段初撑阶段升架过程中，从顶梁接触顶板至立柱下腔压力逐渐上升达到泵站工作压升架过程中，从顶梁接触顶板至立柱下腔压力逐渐上升达到泵站工作压力为止，为支架的初撑阶段。初撑阶段终了时，支架对顶板所产生的支力为止，为支架的初撑阶段。初撑阶段终了时，支架对顶板所产生的支撑力称为初撑力。初撑力大小按下式计算：撑力称为初撑力。初撑力大小按下式计算：3210cos4n
2、pDPbckN （9-1）n增阻阶段增阻阶段初撑阶段结束后，操纵阀移到中间阀位，立柱下腔油路上的液控单向阀初撑阶段结束后，操纵阀移到中间阀位，立柱下腔油路上的液控单向阀封闭立柱下腔。随着顶板下沉，立柱下腔液体压力逐渐升高，支架对顶封闭立柱下腔。随着顶板下沉，立柱下腔液体压力逐渐升高，支架对顶板的支撑力增大，这是支架的增阻阶段。增阻阶段利用了液体的不可压板的支撑力增大，这是支架的增阻阶段。增阻阶段利用了液体的不可压缩性。缩性。n恒阻阶段恒阻阶段 当立柱下腔的液体压力随着顶板压力的增大当立柱下腔的液体压力随着顶板压力的增大而升高到立柱下腔油路上安全阀的调定压力时，安全而升高到立柱下腔油路上安全阀的
3、调定压力时，安全阀开启溢流，立柱微量下降，使立柱下腔压力和支架阀开启溢流，立柱微量下降，使立柱下腔压力和支架的支撑力保持基本恒定，这一过程称为支架的恒阻阶的支撑力保持基本恒定，这一过程称为支架的恒阻阶段。此时，支架对顶板的支撑力称为工作阻力。支架段。此时，支架对顶板的支撑力称为工作阻力。支架的工作阻力为：的工作阻力为：3210cos4npDPagkN （9-2）图图9-2 液压支架工液压支架工作特性曲线作特性曲线t0、t1、t2分别表分别表示初撑、增阻、恒示初撑、增阻、恒阻阶段的时间阻阶段的时间。u由此可见，支架的工由此可见，支架的工作阻力取决于立柱下腔作阻力取决于立柱下腔油路上安全阀的调定压
4、油路上安全阀的调定压力、立柱的缸径和数量。力、立柱的缸径和数量。二、液压支架的结构类型及特点二、液压支架的结构类型及特点1支撑式支架支撑式支架图图9-3 支撑式支架结构型式支撑式支架结构型式图图a：垛式支架：垛式支架 图图b：节式支架：节式支架u结构特点：结构特点：u性能特点：性能特点：u适用条件：适用条件：2掩护式支架掩护式支架图图9-4掩护式支架结构型式掩护式支架结构型式图图a：支掩掩护式：支掩掩护式 图图b：支顶掩护式：支顶掩护式u结构特点：结构特点：u性能特点：性能特点：u适用条件：适用条件：3支撑掩护式支架支撑掩护式支架图图9-5支撑掩护式支架结构型式支撑掩护式支架结构型式图图a图图
5、d分别为分别为H型、型、V型、型、P型、型、X型结构型结构图图e是一排立柱支撑在掩护梁上、另一排支撑是一排立柱支撑在掩护梁上、另一排支撑在顶梁上的混合支撑结构。在顶梁上的混合支撑结构。u结构型式：结构型式：u结构特点：结构特点：u性能特点：性能特点：u适用条件：适用条件：4特种支架特种支架特种支架是为了满足某些特殊要求而发展起来的液压特种支架是为了满足某些特殊要求而发展起来的液压支架，在结构型式上仍属于上述某种基本架型，主要支架，在结构型式上仍属于上述某种基本架型，主要有端头支架、放顶煤支架、铺网支架和大倾角支架等有端头支架、放顶煤支架、铺网支架和大倾角支架等。第二节第二节 典型液压支架结构典
6、型液压支架结构一、一、ZD4800/18.5/2.9型支撑式支架型支撑式支架ZY8600-24/50D型掩护式支架是我国自行设计的一种中厚煤层支架，其型掩护式支架是我国自行设计的一种中厚煤层支架，其技术先进，性能良好，结构简单。该支架型号的含义是：技术先进，性能良好，结构简单。该支架型号的含义是：Z-液压支架；液压支架；Y-掩护式；掩护式；8600-工作阻力为工作阻力为8600 kN；24-最小支撑高度最小支撑高度2.4m；50-最大最大支撑高度支撑高度5.0m；D-电液控制。电液控制。1适用范围和技术参数适用范围和技术参数l该支架的适用范围是煤层厚度该支架的适用范围是煤层厚度2.4m5m，倾
7、角小于，倾角小于15，随采随落的破碎或中等稳定顶板，直接顶完整，底板平整，随采随落的破碎或中等稳定顶板，直接顶完整，底板平整，允许用于煤底，但底板的抗压强度要足够。允许用于煤底，但底板的抗压强度要足够。l主要技术特征：主要技术特征：初撑力（初撑力（pb=31.5MPa）6413kN 工作阻力工作阻力(pc=42.3MPa）8600kN2 2结构及特点结构及特点图图9-6 ZY8600-24/50D型掩护式支架型掩护式支架1-二级护帮；二级护帮；2-一级护帮；一级护帮；3-顶梁；顶梁；4-掩护梁；掩护梁；5-平衡千斤顶；平衡千斤顶；6-前连杆；前连杆；7-后连杆；后连杆；8-推移千斤顶；推移千斤
8、顶；9-底座；底座；10-推杆；推杆；11-阀阀组；组；12-立柱立柱该支架具有以下特点：该支架具有以下特点：（1）该支架采用整体底座，但底座的两个相互连接）该支架采用整体底座，但底座的两个相互连接的座箱被底座中间的过桥分开。的座箱被底座中间的过桥分开。（2）掩护梁是一个整体钢结构件，掩护梁与底座的）掩护梁是一个整体钢结构件，掩护梁与底座的连接采用四连杆机构。四连杆是一种机械结构，其作连接采用四连杆机构。四连杆是一种机械结构，其作用是使支架在升降过程中顶梁前端的运行轨迹为双扭用是使支架在升降过程中顶梁前端的运行轨迹为双扭线形，顶梁前端至煤壁的距离近似恒定。线形，顶梁前端至煤壁的距离近似恒定。（
9、3）支架立柱的支撑载荷通过顶梁传送到顶板，顶）支架立柱的支撑载荷通过顶梁传送到顶板，顶梁通过销轴和一个平衡千斤顶与掩护梁连接，所有顶梁通过销轴和一个平衡千斤顶与掩护梁连接，所有顶梁都配备有护帮板。梁都配备有护帮板。（4）程序化的计算方法保证了支架最佳的承载能力）程序化的计算方法保证了支架最佳的承载能力和调高范围。和调高范围。（5）采用双伸缩双作用立柱，在一级缸活塞上装有）采用双伸缩双作用立柱，在一级缸活塞上装有单向阀使一级缸和二级缸所承受的载荷相同。单向阀使一级缸和二级缸所承受的载荷相同。（6）支架配备）支架配备PM3电液控制器来实现邻架电液控制电液控制器来实现邻架电液控制系统所需要的液压元件
10、的动作。系统所需要的液压元件的动作。3 3支架液压系统支架液压系统R1、R2-立柱；立柱；R3-一级护帮千斤顶一级护帮千斤顶;R4-二级护帮千斤顶二级护帮千斤顶;R5-侧推千斤顶；侧推千斤顶；R6-推移千斤顶；推移千斤顶；R7-抬起千斤顶；抬起千斤顶；R8-平衡千斤顶平衡千斤顶图图9-7 ZY8600-24/50D型掩护式支架液压系统型掩护式支架液压系统操作键操作键 图图9-8 ZY8600-24/50D型支架控制器前面板型支架控制器前面板二、二、ZZ4000/17/35型支撑掩护式支架型支撑掩护式支架ZZ4000/17/35型支撑掩护式支架是我国自行研制的支型支撑掩护式支架是我国自行研制的支
11、架，主要零部件强度经过优化设计，因而重量较轻，架，主要零部件强度经过优化设计，因而重量较轻，性能好，应用极为普遍。性能好，应用极为普遍。1适用范围和技术参数适用范围和技术参数lZZ4000/17/35型支撑掩护式支架是四柱直接撑顶的支架，型支撑掩护式支架是四柱直接撑顶的支架，适用于煤层厚度为适用于煤层厚度为2.03.3m，倾角小于，倾角小于25o，顶板中等稳定，顶板中等稳定或稳定，底板允许比压不小于或稳定，底板允许比压不小于2MPa的地质条件。的地质条件。l支架的重要技术特征如下：支架的重要技术特征如下：初撑力初撑力 34943880kN工作阻力工作阻力 43474514kN2 2结构及特点结
12、构及特点图图9-9 ZZ4000/17/35型支撑掩护式支架型支撑掩护式支架1-护帮装置；护帮装置；2-护帮千斤顶；护帮千斤顶；3-前梁；前梁；4-顶梁；顶梁；5-前立柱；前立柱；6-后立柱；后立柱；7-掩护梁；掩护梁；8-后连杆；后连杆；9-前连杆；前连杆；10-底座；底座；11-推移千斤顶；推移千斤顶；12-框架框架该支架特点：该支架特点：（1）工作阻力大，支护强度高；两排立柱都向前倾）工作阻力大，支护强度高；两排立柱都向前倾斜布置，切顶性能强；斜布置，切顶性能强；（2）采用带机械加长杆的单伸缩立柱，调高范围大）采用带机械加长杆的单伸缩立柱，调高范围大；（3）采用分式铰接结构顶梁，由千斤顶
13、控制前梁，）采用分式铰接结构顶梁，由千斤顶控制前梁，可向上摆动可向上摆动15，下向摆动，下向摆动19，顶梁前部有较好的，顶梁前部有较好的支护性能；支护性能；（4）顶梁、掩护梁都装有双侧可换活动侧护板，由）顶梁、掩护梁都装有双侧可换活动侧护板，由千斤顶和弹簧控制，具有挡矸、防倒及调架性能；千斤顶和弹簧控制，具有挡矸、防倒及调架性能；（5）采用四连杆机构，使支架在升降过程中端梁轨）采用四连杆机构，使支架在升降过程中端梁轨迹按双扭线运行，梁端距变化小，变化量仅为迹按双扭线运行，梁端距变化小，变化量仅为42mm；（6）采用长框架推移装置，有较大的移架力。）采用长框架推移装置，有较大的移架力。3 3液压
14、系统液压系统图图9-10 ZZ4000/17/35型支撑掩护式支架液压系统型支撑掩护式支架液压系统R1-前立柱；前立柱；R2-后立柱；后立柱；R3-短柱；短柱；R4-推移千斤顶；推移千斤顶；R5-防滑千斤顶；防滑千斤顶；R6-护帮千斤顶；护帮千斤顶；R7-掩护梁侧推千斤顶；掩护梁侧推千斤顶；R8-顶梁侧推千斤顶；顶梁侧推千斤顶；V1-控制阀；控制阀；V2-液控单向阀；液控单向阀；V3-液控双向锁；液控双向锁；V4-操纵阀；操纵阀；V5-截止阀；截止阀；V6-过滤器；过滤器；P-总进液管；总进液管；T-总回液管总回液管表9-1 操纵阀的工作机能阀片号阀位号工作缸名称工作缸动作状态1-0-2前排柱
15、降-回液-升3-0-4后排柱降-回液-升5-0-6短柱降-回液-升7-0-8推移千斤顶移架-回液-推溜9-0-10顶梁侧推千斤顶缩-回液-伸11-0-12掩护梁侧推千斤顶缩-回液-伸13-0-14防滑千斤顶伸-回液-缩15-0-16护帮千斤顶伸-回液-缩三、特种支架三、特种支架（一）端头支架（一）端头支架l结构结构l特点特点图图9-11 端头支架端头支架1-主架顶梁；主架顶梁；2-副架副架顶梁；顶梁；3-调架千斤调架千斤顶；顶；4-副架底座；副架底座；5-主架底座；主架底座；6-推移推移千斤顶；千斤顶；7-推移架；推移架；8-加长杆；加长杆；9-操纵台；操纵台；10、11-十字架；十字架；12
16、-立柱；立柱；13-连接头；连接头；14-前连杆；前连杆；15-后连后连杆；杆；16-底座；底座；17、19-活动侧护板；活动侧护板；18、20-掩护梁掩护梁端头支架、输送机、转载机配套原理端头支架、输送机、转载机配套原理图图9-12 端头支架与输送机、转载机的配套关系端头支架与输送机、转载机的配套关系1-底座；底座；2-转载机；转载机；3-链节销；链节销；4-导轨；导轨；5-机头机头底架；底架；6-工作面输送机机头工作面输送机机头u允许输送机机头允许输送机机头相对于转载机有两相对于转载机有两个方向的转动、一个方向的转动、一个方向的移动。左个方向的移动。左右水平转角为右水平转角为20，上摆角，
17、上摆角为为35，下摆角，下摆角为为7，机头往后，机头往后拉移时，下摆角可拉移时，下摆角可逐渐加大；沿工作逐渐加大；沿工作面方向允许有面方向允许有300mm的滑动量。的滑动量。（二）放顶煤液压支架（二）放顶煤液压支架1.放顶煤液压支架类型及结构特点放顶煤液压支架类型及结构特点高位放顶煤液压支架高位放顶煤液压支架中位放顶煤液压支架中位放顶煤液压支架低位放顶煤液压支架低位放顶煤液压支架u我国放顶煤液压支架的发展从低位放顶煤液压支架的我国放顶煤液压支架的发展从低位放顶煤液压支架的研制开始，经历了高位、中位放顶煤，现在又回到了研制开始，经历了高位、中位放顶煤，现在又回到了低位放顶煤。低位放顶煤。u低位放
18、顶煤液压支架的放煤口位于支架后部掩护梁的低位放顶煤液压支架的放煤口位于支架后部掩护梁的下方，其后输送机直接放在底板上或底座后方的拖板下方，其后输送机直接放在底板上或底座后方的拖板上。由于这种支架适用性强，目前使用最为广泛，以上。由于这种支架适用性强，目前使用最为广泛，以反向四连杆低位大插板放顶煤支架为代表的新型高效反向四连杆低位大插板放顶煤支架为代表的新型高效放顶煤液压支架，成为放顶煤液压支架架型的发展方放顶煤液压支架，成为放顶煤液压支架架型的发展方向。向。反向四连杆低位大插板放顶煤支架的结构反向四连杆低位大插板放顶煤支架的结构 图图9-13 反向四连杆低位放顶煤液压支架反向四连杆低位放顶煤液
19、压支架1-顶梁；顶梁；2-立柱；立柱；3-掩护梁；掩护梁；4-尾梁千斤顶；尾梁千斤顶；5-尾梁；尾梁；6-底座底座2放煤机构放煤机构（1）摆动式放煤机构）摆动式放煤机构（3）折页式放煤机构）折页式放煤机构（2）插板式放煤机构）插板式放煤机构图图9-14 摆动式放摆动式放煤机构煤机构1-放煤千斤顶；放煤千斤顶；2-插板千斤顶；插板千斤顶；3-放煤摆动板；放煤摆动板；4-插板插板图图9-15 插板式放煤机构插板式放煤机构1-顶梁；顶梁；2-底座；底座；3-斜梁；斜梁；4-前连杆；前连杆；5-后连杆；后连杆；6-尾梁千斤顶；尾梁千斤顶；7-尾梁；尾梁；8-插板千斤顶；插板千斤顶；9-插板插板图图9-
20、16 折页式放煤机构折页式放煤机构1-折页千斤顶；折页千斤顶；2-折页板折页板（三）铺网液压支架（三）铺网液压支架 铺网支架在厚煤层分层开采中使用，是在普通铺网支架在厚煤层分层开采中使用，是在普通支撑掩护式或掩护式液压支架的基础上发展起来的支撑掩护式或掩护式液压支架的基础上发展起来的 u铺网机构铺网机构图图9-17 铺网机构铺网机构u铺网支架的特点铺网支架的特点 （1）支架的高度一般是根据煤层厚度确定的。在进行选型设计时，支）支架的高度一般是根据煤层厚度确定的。在进行选型设计时，支架的采高应与煤层的总厚度成整数倍的关系，再考虑架的采高应与煤层的总厚度成整数倍的关系，再考虑200mm的富余量即的
21、富余量即为液压支架的最大高度，一般支架的最大高度为为液压支架的最大高度，一般支架的最大高度为3.5m左右。左右。（2）由于工人铺网作业是在支架的后部进行，因此要求支架后部要）由于工人铺网作业是在支架的后部进行，因此要求支架后部要有足够的安全空间，一般后部空间要满足高度不小于有足够的安全空间，一般后部空间要满足高度不小于1.1m、宽度不小于、宽度不小于1.0m的要求，以便工人进行联网作业。后部空间是由掩护梁和尾梁形成的要求，以便工人进行联网作业。后部空间是由掩护梁和尾梁形成和维护的。尾梁的控制方式有千斤顶控制和四连杆控制两种方式。和维护的。尾梁的控制方式有千斤顶控制和四连杆控制两种方式。（3）由
22、于运输金属网和行人都要从相邻两架间通过，因此要求架间）由于运输金属网和行人都要从相邻两架间通过，因此要求架间有足够的行人和运网空间，一般相邻两架间的距离要大于有足够的行人和运网空间，一般相邻两架间的距离要大于400mm。为。为了增加架间的空间，可以采取减少底座宽度、后连杆用单连杆、前连杆了增加架间的空间，可以采取减少底座宽度、后连杆用单连杆、前连杆用用Y形连杆等措施。形连杆等措施。（4）为了使网槽、网卷与相邻支架的底座互不干涉，以及金属网有足）为了使网槽、网卷与相邻支架的底座互不干涉，以及金属网有足够的搭接量，要保证支架间距不变。够的搭接量，要保证支架间距不变。第三节第三节 液压支架的选型、使
23、用和维护液压支架的选型、使用和维护选择液压支架时，首先要考虑顶底板性质选择合理的选择液压支架时，首先要考虑顶底板性质选择合理的架型，然后确定支架的参数，同时要考虑采煤机、输架型，然后确定支架的参数，同时要考虑采煤机、输送机和支护设备三者之间相互关联的尺寸及其他参数送机和支护设备三者之间相互关联的尺寸及其他参数的配套关系。的配套关系。一、液压支架的选型一、液压支架的选型1采煤工作面顶底板组成及其分类采煤工作面顶底板组成及其分类u顶底板组成顶底板组成1-煤层；煤层；2-直接顶；直接顶；3-基本顶；基本顶；-冒落带；冒落带；-裂隙带；裂隙带；-弯曲下沉带弯曲下沉带图图9-18 采煤工作面的顶板分类采煤工作面的顶板分类此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢
