低位放顶煤液压支架的设计（全套含CAD图纸）
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自移式超前支架1自移式超前支架的结构特点自移式超前支架安放在轨道顺槽内，与安放在该处的端头支架排成一列，在轨道顺槽内按图11进行布置，两者结合动作。图1描述的是一座自移式超前支架的（副）架结构。图1自移式超前支架1顶梁2立柱3底座4前后连杆5挑梁千斤顶6尾梁分析图1，得出自移式超前支架具有以下几个方面的特点采用主、副架结构，主（副）架的顶梁之间、底座之间采用铰接结构，增强了对顶、底板不平整的适用性；主、副架顶梁之间、底座之间设有调架千斤顶；支架的前移靠推拉千斤顶实现；主（副）架有四根立柱支撑；主、副架中心距范围为1300MM1500MM；主（副）架后部顶梁设有尾梁，可支护架间顶板；主（副）架中间设有四连杆，有底座、前后连杆和顶梁组成的四连杆机构保证顶梁不出现“前仰后爬”的现象。说明由于自移式超前支架的主、副架结构完全相同，承受载荷也相同，因此本课题在研究支架零部件的建模、装配、加载分析时是以自移式超前支架的主（副）架为研究对象，但在研究自移式超前支架的液压控制系统、动作原理时是以整个自移式超前支架为研究对象。2自移式超前支架的承载原理自移式超前支架承载过程是指自移式超前支架与顶板之间相互力学作用的过程。它包括初撑阶段、承载增阻阶段和恒阻阶段。1初撑阶段在升架过程中，当自移式超前支架的主、副顶梁接触顶板，直到立柱下腔的液体压力逐渐上升到乳化液泵站工作压力时，停止供液，液控单向阀立即关闭，这一过程为自移式超前支架对顶板的初撑阶段。此时自移式超前支架对顶板的支撑力为初撑力，其表达式为式中自移式超前支架的立柱缸径；D自移式超前支架的立柱数量，N8；N乳化液泵站的工作压力，315MPA。BP2承载增阻阶段自移式超前支架初撑结束后，随着顶板的下沉，立柱的下腔液体压力逐渐升高，自移式超前支架对顶板的支撑力也越来越大，呈现增阻阶段，这一过程为自移式超前支架的承载增阻阶段。3恒阻阶段随着顶板压力的进一步增加，立柱下腔的液体压力越来越高。当升高到安全阀的调定压力时，安全阀开启溢流，立柱下缩，立柱下腔液体的压力随之降低。当下降到安全阀的调定压力时，安全阀关闭。随着顶板的继续下沉，安全阀重复这一过程。由于安全阀的作用，自移式超前支架的支撑力维持在一个恒定数值，这就是支架的恒阻阶段。此时，自移式超前支架对顶板的支撑力称为工作阻力，它是由自移式超前支架安全阀的调定压力决定的。自移式超前支架的工作阻力为式中自移式超前支架安全阀的调定压力，其他符号的意义同前。自移式超前支架工作时初撑力、工作阻力、与时间的关系，可用图2的自移式超前支架工作特性曲线表示，曲线上的分别表示自移式超前支架的初撑、增阻和恒阻阶段的时间。图2自移式超前支架的工作特性曲线自移式超前支架在达到额定工作阻力以前具有增阻性，以保证支架对顶板有效的支撑作用；当自移式超前支架达到额定工作阻力以后，支架能随顶板的下沉而下缩，即具有可缩性和恒阻性，自移式超前支架的工作特性取决于立柱、液控单向阀和操作阀的性能以及密封的好坏，所以这些元件是自移式超前支架的关键液压元件。通常液控单向阀和安全阀组合在一起，称为控制阀。自移式超前支架的工作阻力是自移式超前支架的一个重要参数，它表示自移式超前支架支撑力的大小。自移式超前支架性能用支护强度来表示，即3自移式超前支架的液压控制系统自移式超前支架是一种中间液压支架，它的液压控制系统具有端头支架液控系统的特点，但由于它的动作过程比端头支架繁琐的多，因此它的液压控制系统要比端头支架复杂。自移式超前支架的液压管路及密封要保持完好，有问题应及时维修，以确保支护质量。31液压支架控制系统的特点液压支架不仅需要良好的结构以适用所工作的煤层地质条件，而且还应配备完善而可靠的液压系统及液压元件来实现支架的优良工作性能。液压支架的液压系统属于泵站开式系统，动力源是乳化液泵，执行元件是各种液压缸。系统回液流入乳化液箱，然后由泵随工作面一起向前推进。泵站通过沿工作面全长铺设的主供液管和主回液管向各个支架供给高压乳化液，接回低压回液。工作面中每个支架的液压控制回路大多相同，通过截止阀连接于主管路，相对独立。液压支架的液压系统具有下列特点1在支架液压系统中，采用低粘度、高水基的乳化液作为工作介质，其润滑性能防锈性能都不如矿物液压油，因此支架液压元件一般不采用间隙密封方式，并对液压元件的材料、加工精度和防锈处理也有较高要求。2工作压力高管路内压力达2040MPA，立柱内的压力达3070MPA、流量大35400L/MIN。为了保证系统具有较高的容积效率，实现无故障作业及工作人员的安全，液压系统的元件和部件要有很好的密封性和可靠性。3泵站集中供液，主供液与回液管路和支路供液与回液管路长度之和相当长，压力损失较大。研究支架液压系统时，除考虑泵站、主供液与回液管路等共用部分外，主要研究单台自移式超前支架的液压系统。自移式超前支架的液压系统主要由立柱控制回路、推移控制回路以及其他控制回路如调架千斤顶等组成，虽然支架的液压缸立柱和千斤顶种类、数量很多，但其液压系统都是采用多执行元件的并联回路。32液压支架基本控制回路整个工作面的液压支架的液压系统由乳化液泵站、主管路和各个支架的控制系统等三大部分组成。1泵站及主管路通常，从泵站向工作面引出两条管线一条供给压力液，称为主压力管路P；另一条接收低压回液，称为主回液管路O。如果所有支架都直接与主管路并联，称为整段供液；如果将各工作面所有支架分为若干组，各组内的支架并联于该组的分管路，然后各分管路再并联于主管路，称为分段供液；分段供液可以降低管路液压损失。每个支架的压力支路上都有截止阀，回液支路上都设有回液单向阀，以便支架检修时不影响其他支架的工作。由于工作面支架的立柱和千斤顶所需要的液压力不同，就需要泵站供给不同的压力液。一般情况下，立柱要求达到较高的初撑力，就需要高液压；而那些要求推力较小的千斤顶需要较低的压力液。因此可以采用以下泵站系统。1高压低压泵液压系统图3工作面同时需要高压和低压液时，可以设置一套高压泵和一套低压泵，高、低压泵可以用一台电动机拖动，组成整套乳化液泵站。该方案的缺点是设备复杂，成本较高。图3高压低压泵液压系统1高压泵2高压安全阀3高压手动卸载阀4高压卸载阀5高压蓄能器；6高压单向阀7低压泵8低压安全阀9低压手动卸载阀；10低压卸载阀11低压蓄能器12低压单向阀；2高压泵减压阀泵站液压系统图34在需要低压液的工作面也可以采用减压阀，由高压泵站出来经减压以后，供给低压液。这种系统与高压低压泵站系统相比，设备比较简单，维护费用较低。图4高压泵减压阀泵站系统1高压泵2减压阀3低压安全阀4单向阀5低压蓄能器2基本控制回路1换向回路图35图4换向回路换向回路用来实现液压缸工作腔的液流换向，完成液压缸伸出或缩回动作，控制元件是操纵阀，由数组二位三通阀组成，每组二位三通阀实现一个液压缸的换向，由一个手柄操作，这是简单换向回路。回路中各阀可以独立操作，不影响其他液压缸的工作，可根据具体情况，合理调配各液压缸的协同动作。2）锁紧回路图36图5锁紧回路FIG36CIRCUITFORLOCKOUT锁紧回路用来闭锁进入液压缸工作腔的液体，使液压缸在不进行操作时也能承载。液压缸后腔锁紧，能够承受推力负荷，防止活塞杆缩回。液压缸前后腔同时锁紧，可以把活塞杆保持在需要的任意位置，既能承受推力负荷，也能承受拉力负荷。用液控单向阀构成的紧锁回路，可以在需要时解锁卸载，不需要额外的专用于解锁的控制阀。由于自移式超前支架本身就是液压支架的一种特殊型号，所以上述液压支架中的基本回路也适用于自移式超前支架。4自移式超前支架的动作原理自移式超前支架的循环推拉步距为600MM，随工作面机头处过渡支架推拉后及时推拉。下面对轨道顺槽内的端头支架与自移式超前支架的动作进行说明。1推前架按照“半卸载”原理，以中间架为支点，完成推前架的任务。推主架阀12处于工作位置，降尾梁；使阀118工作，使立柱14有杆腔接通高压乳化液体，同时高压乳化液体控制单向锁打开，液体通过阀芯与阀座间隙回油箱。主架下降脱离顶板后，使换向阀122处于工作位置，推动主架向前600MM。主架下降，顶梁与顶板之间保持一定的小压力，也可带压移架。防倒调架千斤顶4处于浮动状态，活塞杆可随主架前移被拉出。底座和顶梁位置不正时，使用防倒调架千斤顶4加以调整。使阀117处于工作位置，高压乳化液进入立柱活塞腔，回液进入油箱，随着立柱中压力的增加，主架接顶，并到达初撑力时，停止供液；阀11处于工作位置，挑尾梁。推副架阀13处于工作位置，降尾梁；使阀119处于工作位置，使立柱15有杆腔接通高压乳化液，同时高压乳化液体控制单向锁打开，液体通过阀芯与阀座间隙回油箱，实现副架降架；阀123处于工作位置，降副架推移到位。调整架间距后，升副架；阀14处于工作位置，挑尾梁。2拉中架按照“半卸载”原理，以前架为支点，完成拉中架的任务。中架和前架的液压控制系统完全相同，因此对中架各液压阀的动作不再详述，只给出中架的动作顺序主架支撑，降尾梁降副架拉副架升副架挑尾梁；副架支撑，降主架拉主架升主架挑尾梁。3拉端头支架主架支撑，降副架拉副架升副架；副架支撑，降主架拉主架升主架挑尾梁。在自移式超前支架的移动过程中，应注意以下两个要点推拉自移式超前支架时，两侧支架不得同时推拉，推拉一组支架并升起达到初撑力，经检查无问题后方可推拉另一组支架；遇冒
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