第六章液壓支架及其智能化技術(shù)戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團(tuán)隊(duì)-重型高端裝備制造目錄CONTENTS6.1概述6.2基本結(jié)構(gòu)與原理6.3液壓支架電液控系統(tǒng)6.4液壓支架自動跟機(jī)移架技術(shù)6.5綜采工作面自動調(diào)直技術(shù)6.6液壓支架智能感知及控制策略6.1概述概述戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團(tuán)隊(duì)-重型高端裝備制造1液壓支架是以高壓乳化液為動力，由若干液壓元件與一些金屬結(jié)構(gòu)件組合而成的支撐和控制頂板的支護(hù)設(shè)備。它能實(shí)現(xiàn)升架、降架、移架、推動刮板輸送機(jī)前移以及頂板管理等一整套工序。早期液壓支架主要采用手動操縱方式，20世紀(jì)70年代國外開始研發(fā)電液控技術(shù)，

到90年代電液控技術(shù)基本成熟。電液控技術(shù)實(shí)現(xiàn)了液壓支架的自動化。近年來，液壓支架開展智能化研究，提出發(fā)展支護(hù)狀態(tài)的自感知、自分析及自調(diào)整等功能，實(shí)現(xiàn)支架對圍巖的自適應(yīng)支護(hù)，達(dá)到工作面“有人巡視、無人值守”的智能化開采目標(biāo)。

圖6-1兩柱掩護(hù)式液壓支架6.2基本結(jié)構(gòu)與原理基本結(jié)構(gòu)戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團(tuán)隊(duì)-重型高端裝備制造2承載結(jié)構(gòu)件主要包括前梁、頂梁、掩護(hù)梁、前、后連桿及底座等金屬結(jié)構(gòu)件。液壓支架一般由承載結(jié)構(gòu)件、執(zhí)行元件、控制元件及輔助裝置四大部分組成。頂梁——直接與頂板接觸，承受頂板載荷的支架部件叫頂梁。支架通過頂梁實(shí)現(xiàn)支撐、控制頂板的功能。頂板載荷

圖6-2液壓支架頂梁承載示意圖底座——直接與底板接觸，承受立柱傳來的頂板壓力，并將其傳遞至底板的部件叫底座。支架通過底座與推移裝置相連，以實(shí)現(xiàn)自身前移和推移輸送機(jī)前移。底板載荷

圖6-3液壓支架底座傳遞載荷示意圖前梁——前梁通過前梁千斤頂可實(shí)現(xiàn)上下擺動，這種擺動能力使得前梁能夠適應(yīng)不同高度的頂板，從而提高整個液壓支架的適應(yīng)性和穩(wěn)定性?；窘Y(jié)構(gòu)戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團(tuán)隊(duì)-重型高端裝備制造3掩護(hù)梁——阻擋采空區(qū)垮落的矸石串入工作面，并承受采空區(qū)垮落矸石的載荷和承受頂板通過頂梁傳遞的水平推力的部件叫掩護(hù)梁。掩護(hù)梁與前、后連桿、底座共同組成四連桿機(jī)構(gòu)，承受支架的水平分力。當(dāng)?shù)装宀黄綍r，掩護(hù)梁還將承受扭轉(zhuǎn)載荷。前、后連桿——前、后連桿與掩護(hù)梁、底座組成四連桿機(jī)構(gòu)，既可承受支架的水平分力，又可使頂梁與掩護(hù)梁的鉸接點(diǎn)在支架調(diào)高范圍內(nèi)做近似直線運(yùn)動，使支架的梁端距基本保持不變，從而提高了支架控制頂板的可靠性。

圖6-4液壓支架掩護(hù)梁承載示意圖采空區(qū)工作區(qū)頂板底板煤壁梁端距鉸接點(diǎn)

圖6-5前、后連桿及支架調(diào)高示意圖前連桿后連桿6.2基本結(jié)構(gòu)與原理

基本結(jié)構(gòu)戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團(tuán)隊(duì)-重型高端裝備制造46.2基本結(jié)構(gòu)與原理執(zhí)行元件主要包括立柱和各種千斤頂。立柱——支架上凡是支撐在頂梁(或掩護(hù)梁)和底座之間直接或間接承受頂板載荷，調(diào)整支護(hù)高度的液壓缸稱為立柱。千斤頂——液壓支架中除立柱以外的液壓缸均稱為千斤頂。依其功能分為前梁千斤頂、推移千斤頂、平衡千斤頂、護(hù)幫千斤頂、側(cè)推千斤頂和復(fù)位千斤頂?shù)?。它們完成推移刮板輸送機(jī)、移設(shè)支架、調(diào)整支架及各種保護(hù)動作等。當(dāng)液壓支架設(shè)置防倒、防滑裝置時，還設(shè)有各種防倒、防滑千斤頂和調(diào)架千斤頂。

圖6-6液壓支架立柱和各類千斤頂

基本結(jié)構(gòu)戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團(tuán)隊(duì)-重型高端裝備制造56.2基本結(jié)構(gòu)與原理輔助裝置包括推移裝置、護(hù)幫裝置和防倒防滑裝置等。推移裝置——實(shí)現(xiàn)支架自身前移和刮板輸送機(jī)前移的裝置。推移裝置分為正拉結(jié)構(gòu)和反拉結(jié)構(gòu)，一般重型支架采用反拉結(jié)構(gòu)。反拉式推移裝置主要由推移油缸、活塞桿、推移桿、連接頭等組成。推移油缸通過缸底的圓銷與底座連接，推移桿通過連接頭與刮板輸送機(jī)的中部槽連接。推移油缸前、后連桿活塞桿底座推移桿連接頭中部槽

圖6-7反拉式推移裝置結(jié)構(gòu)示意圖動作原理——推溜時，先升起立柱，支架頂梁支撐頂板，支架保持不動，活塞桿縮回，推移桿向煤壁方向移動，實(shí)現(xiàn)推溜；移架時，先降低立柱，支架頂梁脫離頂板，活塞桿伸出，由于溜槽被固定，成了拉架的支點(diǎn)，支架被推移油缸頂向煤壁。

動作原理戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團(tuán)隊(duì)-重型高端裝備制造66.2基本結(jié)構(gòu)與原理（1）升架

當(dāng)需要支架上升支護(hù)頂板時，將操縱閥1置于升柱位置，高壓液體經(jīng)液控單向閥進(jìn)入立柱下腔，立柱上腔回液，高壓液體推動立柱活塞上升，使與活塞桿相連接的頂梁升起支撐頂板。液壓支架在工作過程中，主要進(jìn)行升架、降架、移架和推溜這四個基本動作，這些動作是利用泵站供給的高壓乳化液通過工作性質(zhì)不同的液壓缸來完成的。（2）降架當(dāng)需要支架下降時，將操縱閥1置于降柱位置，高壓液體經(jīng)液控單向閥進(jìn)入立柱上腔，立柱下腔回液，高壓液體推動立柱活塞下降，于是頂梁脫離頂板。

圖6-8液壓支架工作原理圖

動作原理戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團(tuán)隊(duì)-重型高端裝備制造76.2基本結(jié)構(gòu)與原理（3）移架

在完成降架卸載后，將操縱閥2置于移架位置，高壓液體進(jìn)入推移千斤頂活塞桿腔，活塞腔回液，以輸送機(jī)