采煤工作面支架的液压系统
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    采煤工作面是直接开采地下煤层的场所。技术先进的现代采煤方式是采用综合机械化的工作面，图1为一个综合机械化长壁采煤工作面的示意图。工作面长度L一般为100～200m。自移式液压支架沿整个工作面装设，排列成一条可以向垂直于L方向推进的“钢铁长廊”。如果L =150m，液压支架的顶梁（或底座）宽度为1.5m，那末这个工作面就需要装设100架液压支架。一架支架通常具有10个左右的液压缸（亦称千斤顶），因此，在这一个工作面上约有1000个液压缸在工作。
  在“钢铁长廊”下铺设有刮板输送机，采煤机骑在输送机上沿L方向往复运动，同时装有截齿的滚筒作旋转运动，将煤壁上的煤炭连续地切割下来（落煤），然后经刮板输送机、转载机和皮带输送机运出采煤工作面。
    液压支架是综采工作面的支护设备，它支护和控制采煤机落煤以后所暴露的顶板，形成一个安全可靠的采煤机工作空间。
    液压支架除了必须完成支撑顶板、推移输送机和自身推进动作以外，还应具有防止煤壁垮落（片帮）、实现超前支护（即支护在采煤机落煤之后，输送机和支架尚未推进时所暴露的顶板）、防止相邻两支架之间漏落矸石，以及当煤层倾斜角较大（一般为a≥15°）时防止支架下滑等功能。
    图4.8-2为液压支架的结构示意图。
    液压支架的支护功能是通过两个前柱液压缸8和两个后柱液压缸7将其前后立柱升起，使顶梁12顶住顶板13，防止工作面的顶板垮落。顶粱12和顶板13接触之后液压系统压力增加，达到额定工作压力时液压缸产生的总推力称为支架的初撑力。随着时间的推移，煤层顶板下沉，液压系统达到安全阀的调定压力时，前后柱液压缸产生的总推力称为支架的工作阻力。支架系统压力为15MPa时，初撑力为188t，安全阀调定压力为31.8MPa，工作阻力为400t。

 

图1 综合机械化长壁采煤工作面示意图

    液压支架手动操作的工作循环：随着采煤机沿运动方向的位移，液压支架应完成相应的动作。每当采煤机经过一架支架，要有四架支架在不同的位置完成不同的动作。①当采煤机趋近第k架支架时，为了让采煤机通过并顺利截煤，应操纵护帮液压缸2，收回护帮机构1；②操纵第（k-l）架的前梁液压缸3，将前梁14伸出，进行超前支护；③操纵第（k-m）架的推移液压缸10，将刮板输送机11推移一个步距；④操纵第（k-r）架，同时完成降下支柱，将支架向前推进一个步距，再升起支柱，重新达到初撑力。整个工作面的全部液压支架均需随着采煤机的移动顺序地完成上述四个操作，以保证采煤机往返运动连续采煤。
    图2为液压支架的液压系统图。图中1为乳化液压泵，是定量三柱塞泵，额定流量为80L/min，额定压力有35MPa和20MPa两种，对应的电动机功率分别为75kW和55kW。工作介质是3%～5%的乳化油和97%～95%的水配制成的乳化液。国产液压支架专用乳化油有M-4、SM-10和MDT三种牌号，蓄能器2用来吸收泵流量的脉动和减轻液压冲击。因为液压支架是间歇工作的有自动卸载阀3，它由主阀3.1，先导阀3.2和单向阀组成，并和手动卸荷阀4装在一个阀体内。先导阀的调定压力即泵的额定工作压力。当系统不需要液体压力超过先导阀3.2的调定值时，乳化液经主阀3.1溢流。安全阀5的调定压力比泵的额定压力高
10%左右。用手动卸荷阀4使泵空载启动，泵站并联着两套泵和自动卸载阀。6为两个前柱液压缸，7为两个后柱液压缸。分别由手动换向阀8、9控制它们升降。10为液控单向阀。11为起安全作用的溢流阀。12为护帮液压缸。掩护梁侧推液压缸13和顶梁液压缸14用于调整相邻支架的间隙，防止矸石漏落入采煤机的工作空间。当工作面煤层倾角a >15°时，应当用防滑液压缸15将全部支架依次连接起来，经常进行调整以防止它们下滑。16为前梁液压缸，17为推移液压缸。各液压缸的动作均靠手动换向阀控制。
 
图3液压支架结构示意图
    支架液压系统的特点：系统本身很简单，但是由于其工作介质是含水95%以上的高水基工作液，不能使用通用的液压元件。因此具有以下一些特点：
    1)乳化液泵：目前国内外绝大多数都采用卧式柱塞泵，而ICHY-4型乳化液泵站中使用了BHP-32/20型阀式配流径向柱塞泵，效果也不错；
    2)各种液压缸及其零件需要进行表面防锈蚀处理；
    3)对各种操纵、控制阀的密封性能要求很高。因此很少采用滑阀，而多采用座阀或平面密封式阀类。如安全阀和液控单向阀多为橡胶垫的平面密封结构；换向阀则为球阀或锥阀式的组合阀，其阀座材料常用尼龙等优质工程塑料；也有用平面密封式转阀作先导阀，进行液控操作，可以很方便地实现多位多通职能；
    4)在采用液压先导控制的操作系统中，为减少操作管路，简化系统结构，常采用“印刷板”式油路和多芯软管等元件；
    5)支架液压缸专用的鼓形和蕾形橡胶密封圈，性能优良，工作可靠，寿命长。
    当前对支架液压系统研究的两个主要方面是：①研制先导控制的电液操纵阀，实现全工作面支架系统的计算机控制；②进一步研制适用于高水基高压系统的液压元件，以提高支架的初撑力和工作阻力。

图4液压支架的液压系统图

本文标题：采煤工作面支架的液压系统

分类：液压行业知识
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