液压支架结构与运转实验

液压支架结构与运转实验

液压支架的结构与运转实验

一、实验目的

1.了解支架的结构特点；

2.了解支架的液压系统与操作阀，控制阀的结构原理；
3.掌握支架的维护使用。二、实验内容

液压支架实验，支撑式HB4-160型垛式支架为例；
支撑撑掩护式以ZY-35型（模型）为例。

（一）HB4-160型垛式支架

1.HB4-160型垛式支架的适用范围及主要技术特征⑴适用范围

HB4-160型支架的设计对象为打通一矿七号煤层，适用于缓倾斜薄煤层，煤层倾角小于9°，煤层厚度在0.86～1.35cm，工作面长度为120m左右。与采煤机、运输机配套使用，实现采煤工作面工作面综合机械化。

⑵主要技术特征

支架型式：HB4-160型垛式；

初撑力：57/79.6吨；
工作阻力：160吨；
支撑高度：0.7～1.32m；
支护长度：3.4m；
支护面积：4.3m2；

推溜千斤顶：推力14.25吨，拉力8.48吨，行程600mm；
支架安设间距：0.3m；
支架操作方式：邻架操作；

泵站工作压力：15MPa、为70L/min、功率30KW。2.主要组成及工作原理

支架由前探梁、顶梁、立柱、底座、复位装置、推溜移架千斤顶和控制系统等组成，它借助于乳化液泵输出的乳化液，经操纵调节装置后，进入立柱和千斤顶，便活塞伸出或缩回，从而达到支撑顶扳，立柱复位和推溜移架等目的。

3.结构特点

⑴顶梁全长3.45m，箱形焊接结构；
前探梁悬臂1.5m，能有效地控制机道，给工作人员、设备提供安全的工作条件。

⑵立柱采用两级伸缩，以适应煤层厚度的变化，上部一级缸为双作用活塞式油缸，采用内注油方式；
下部二级缸为柱塞式油缸，采用外注油方式。

⑶推溜千斤顶为双作用活塞式油缸，采用外注油方式。⑷在推溜千斤顶上加燕尾板，起到一定的调架导向作用。

⑸采用丁苯橡胶复位，当立柱前倾2°、后倾3°时复位力为3吨。⑹底座为刚性座箱式整体结构、与底板接触面积大，稳定性好，强度高。⑺支架采用邻架手动控制，以保司机人身安全。4.液压控制系统

控制系统主要由操纵阀、主控阀、副控阀和液控单向阀等组成。⑴操纵阀

操纵阀也称分配阀，采用山西煤研所设计的CF1型10位11通平面转阀，但修改为9位10通，此阀的作用是完成支架的各种动作的配液，从而使支架能迅速、准确地完成各种动作。

⑵主控阀

由单向阀和安全阀组成，其作用是通过它向二级缸输送高压液体或在降活柱时通过它回油。

⑶副控阀

由单向阀和安全阀组成，其作用是通过它向短柱工作腔输送高压液体或在前探梁降时，通过它回油。

⑷液控单向阀

其作用是通过它向一级缸输送高压液体或在降二级缸时，通过它回油。5.泵站

泵站是液压支架的动力源，一般安设在中间运输巷内，它一般由乳化液泵、乳化液箱和一套压力控制与保护装置组成。

现以RX-400型乳化液泵站为例，说明其组成和液压系统。

RX-400型乳化液泵站，主要由乳化液泵1和一个容积为400m3的乳化液箱组成。乳化液泵：将机械能转换为液压能，向系统输送高压液体。

单向阀：把主进液管与泵出口隔开，以便在泵自动卸载或停止工作时，防止高压管中的液体倒流。

蓄能器：消除泵的流量脉动和换向时引起的液压冲击。自动卸载阀：当系统保持高压时，使乳化液泵卸载。

手动卸载阀：用于实现泵的空载起动，起动前打开，起动后关闭。6.支架的操作程序

支架沿工作面布置，并与采煤机、运输机配套使用，支架安装后，先将四根立柱伸出，支撑好顶板，并使推溜移架千斤顶处于伸出位置，当采煤机沿工作面倾斜方向前进3～6m后，操作操纵阀，使支架按下列顺序工作。

前探梁降支柱降推溜移架千斤顶收缸支架移向煤壁支柱升前探梁升推溜移架千斤顶伸出运输机推向煤壁。

7.支架操作中注意事项

⑴移架时顶梁不宜下降太多，一般下降15～20cm即可，顶板易破碎时，可以采用“擦顶移架”或“带压移架”。

⑵移架时速度要快，要随时调整支架，不得歪斜，移架必须成一条直线。⑶要经常观察顶板情况，支架与顶板要接触严密；
升柱后要达到支架的初撑力。⑷推移运输机必须在运输机运转中进行。⑸支架操作完毕后手把必须放在零位。（二）ZY-35型支撑掩护式支架1.ZY-35型支撑掩护式支架的结构特点

⑴立柱分前后两排布置，都向前倾斜，切顶性能好。⑵采用了带机械加长段的立柱，增大了调高范围。

⑶主梁、掩护梁两侧都有便护板，前端有防片帮板，防护性能好。⑷前梁可向上摆18°，向下摆15°，使前梁与顶板接触良好。⑸前梁前端护帮装置采用连杆机构，梁端距变化小。

⑹前梁千斤顶承载腔油路上装有大流量安全阀，可有效地防止工作面前部顶板过早离层。

⑺采用框架式推移机构，增大了移架力。

⑻防滑装置采用排头导向梁；
防倒装置采用斜拉千斤顶。2.液压系统ZY-35型支架的液压系统，其控制方式如下：

⑴前后两排立柱的升降动作，各用一片操纵阀操作，即可同时升降，也可单独升降。⑵为使前梁能及时支护新暴露的顶板，并迅速达到工作阻力，在短柱活塞的回路上装一只YF3A型安全阀，以保短柱的工作阻力。

⑶为防煤壁片帮支架上设有防片帮装置，并用一只SSF型双向锁对防片帮千斤顶中的活塞腔与活塞杆腔分别进行互相联锁。

⑷在推移千斤顶的活塞杆腔中接入闭锁回路，防止在移架时运输机往后退缩。三、实验设备

1.HB4-160型垛式支架1架2.CF1型操纵阀1只3.RB-45/100型乳化液泵1台4.RX-400型乳化液泵站1套5.ZY-35型支撑掩护式支架（模型）1架四、实验报告

1.HB4-160型垛式支架有何结构特点？

2.试分析HB4-160型垛式支架是怎样升上柱和推溜移架的？

3.支架在操作时应注意些什么？

扩展阅读：井巷施工实训指导书

巷道施工实训指导书

实训一巷道断面设计

一、实训目的与要求

（1）知道煤矿井下使用的巷道断面形状。

（2）按给定的巷道条件，会设计巷道的断面、会计算巷道断面尺寸。（3）会绘制巷道断面图。二、实训过程与结果1、巷道断面形状的分类

巷道断面的形状主要有：矩形、梯形、半梯形、半圆拱形、圆弧拱形、三心拱形、封闭拱形、椭圆形、圆形。

2、巷道断面尺寸的确定

（1）巷道净高度的确定（以拱形双轨巷道为例）

Ba2Act

B巷道静宽，m；
a巷道不行人侧运输设备最突出部分与支护最突出部分的距离，m；
A所用电机车或矿车中最大的宽度，m；

c巷道行人侧运输设备最突出部分与支护最突出部分的距离，m；

t两辆对开列车最突出部分之间的距离。

（2）巷道净高度的确定①拱高h0的确定半圆拱：h0=R=B/2圆弧拱：h0=B/3

②墙高的确定（以半圆拱为例）

可按架线电机车导电弓子要求计算,按人行高度要求计算,按管道的装设高度要求计算

3、巷道净断面面积的确定（1）半圆拱:S=B(0.39B+h2)（2）圆弧拱:S=B(0.24B+h2)（3）梯形:S=(B1+B2)H/2

34、实训步骤与结果

（1）选择巷道断面形状,确定巷道净断面尺寸,并进行风速验算。

（2）根据支架参数和道床参数计算出巷道的设计掘进断面尺寸,并按允许的超挖值求出巷道的计算掘进端面尺寸。（3）布置水沟和管线。（4）绘制巷道断面施工图。三、主要参考的资料：1、教科书：《井巷工程》。2、《采矿设计手册》。3、《规程》。

实训二钻眼机具实训

一、实训目的与要求

1、知道钻眼机具的构造与工作原理。2、知道钻眼机具的操作与使用。

3、能分析钻眼机具的故障原因和维修方法。二、实训所需仪器与设备

1、YT－23、YT－24、YT－26凿岩机各一台。

2、YG－8C、YG－11C、YG－11、YG－15钎头各一个。3、钎杆2根。4、空气压缩机1台。三、实训内容与步骤

（一）主机构造

主机由柄体、缸体和机头三个部件组成，利用两根螺杆固装在一起。

1、柄体又名后盖，它是由柄体、把手、水针、操纵阀、水阀、换向阀、调压阀等部件组成。操纵阀控制机器运转；
调压阀掌握气腿的推力；
换向阀控制气腿的减压放气。2、缸体（机身）由缸体和缸体内的棘轮、螺旋棒（来复棒）、阀柜、阀、阀

套、活塞、导向套、消音罩等组成。依靠这些部件，实现配气、冲击和转钎动作。3、机头部分由机头、转动套、钎尾套和钎卡等组成，它起着传递扭矩和卡钎作用。（二）凿岩机动作原理

冲击式凿岩机都具有冲击、转钎、排粉和润滑、支撑、推进机构。

1、冲击机构

冲击机构主要由气缸、活塞及配气装置组成。当操纵阀转至运转位置时，压气便经柄体进入配气机构，由配气阀交替地将压气导入缸体的后腔或前腔（机头方向为前，柄体方向为后），推动活塞作高速往返运动。向前运动打击钎子叫冲程，向后运动叫回程。风动凿岩机常用的配气装置有环阀、控制阀和无阀三种。2、转钎机构

多数凿岩机都是采用棘轮机构并利用活塞的运动来转动钎子。棘轮机构有两种。即内棘轮与螺旋棒转钎机构和外棘轮与活塞螺旋槽转钎机构。3、排粉系统

钻眼时产生的岩石粉尘必须及时排除。为了消除排出的岩粉对人体的危害，《煤矿安全规程》规定，钻眼时必须采用湿式排粉。为此，凿岩机都配有轴向供水系统，并都采用风水联动方式，即凿岩机运转时自动注水，停钻时自动停水。4、润滑系统

凿岩机的冲击频率通常为201*次/min左右、有的已经接近3000次/min，因此要求各部件必须保持良好的润滑。凿岩机都带有自动注油器实现润滑。

（1）注油器：有悬挂式和落地式两种型式。前者是直接接在凿岩机的进风管上；
后者是放在底板上，用软管与凿岩机进风管连接。（2）作用：减少机件磨擦，延长机件寿命。

（3）注油器上的调油阀，可以调节出油量，油量的大小以3～5mL/min为宜。

凿岩机润滑油的运动粘度要根据工作环境温度来选择，气温越高，油的运动粘度应越大。常采用的润滑油有30号、40号、50号机油及20号、30号透平油的等。（三）主机与钎杆、钎头的接1、钎头与钎杆的连接

钎头与钎杆的连接方法有两种：螺纹连接和锥形连接。前者加工较复杂，安装、拆卸不便，已很少使用。采用较多的是锥形接头，它依靠锥体间的磨擦力楔

紧，一般锥体角为1°30′～3°30′,锥形顶角为3°－7°。前端应留有6～8mm的间隙，以免损坏钎头。

2、钎杆与主机的连接（四）凿岩机的操作与使用1、操作前的检查

（1）压缩机的检查：检查电源、安全阀、安全装置、设备状态、气体排空等，确认完好状态。

（2）凿岩机的检查：检查连接、气路、设备状态等，确认设备的完好状态。2、凿岩机的操作与使用（1）开启空压机的电源。

（2）观察压力表的压力。

（3）开启凿岩机进行操作与使用。四、常见故障表2－1

表2-1凿岩机常见故障及排除方法

故障情况活塞冲击次数和冲击力减小产生原因分析排除方法1、风压降低，低到0.4MPa以下时（漏1、压风机房保证足够压力，堵住风、多台机、管路阻力大）管路漏风，减少台数和弯管阻力2、凿岩机漏风3、轴推力过大2、消除风绳接头处漏风，安压力表测试风压4、零件气孔被堵，风瓣气缸等部件磨3、调整气腿角度与进风量损4、及时检修更换零件1、有脏物卡住风瓣或其它转动部件1、及时送小修站拆洗或调换必要2、活塞损坏零件凿岩机不动作或气缸3、加油不足2、更换活塞发热冲击正常但钎子转数减少或不匀供水不足3、若用风管加油时，一次加油不要太多，但要勤加回转机构零件磨损，间隙增大的缘故。更换已磨损零件如螺旋杆和螺旋母的螺旋槽部位1、水针或钎子中心孔堵塞2、水针长度不够3、钎尾打碎，水针折断或打堆1、检修供水管路，排除污物2、检查钎孔，水针、不通气时及时更换3、钎尾淬火质量不要过硬过软，更换钎子或水针凿岩机动作正常，但凿速降低

1、钎头钎刃已磨钝2、压气水分过多3、孔内岩粉过多4、水流到气缸中5、钎尾长度不当和钎肩不正1、送去修磨，更换钎头2、及时放出压风管弯管中的水3、用水风加强钻孔吹洗4、换胶皮垫5、更换先用合格钎子1、零件清洗不干净1、重新清洗2、更换件质量不好，风何形状超过公2、重新检查，更换不合格品

凿岩机拆装后打不响差3、长杆螺丝一松一紧4、拆装时风管接头进异物3、紧一侧螺丝4、接管前开风吹净1、活塞本身质量差，热处理不好1、更换零件2、钎尾硬度过高，端面粗糙，光洁度2、更换钎子，确保钎尾质量活塞使用寿命短，底3、更换钎套冲击端有缺损和断裂3、钎套内磨损，钎尾摇摆，局部受力4、短时间局部放气降压4、压力压气过高，超过0.6MPa5、产生空打或空打时间过长排粉能力弱两个吹洗炮孔的孔5、开动时不要过猛，适当加大轴推力应工具修理沟通强力吹洗机构失灵，机器内部通气孔被堵塞，如气缸上侧发现气孔被堵位置，用铁丝或相注水密封胶圈磨损，注水阀体后部弹更换不合格密封圈，应选用丁氰簧失效，注水阀密封圈耐油性差，尺橡胶制品风水联动机构失灵寸涨大，水压过高，超过弹簧力设减压阀，水压降低到0.3MPa以下空气压力充足，但扭转力矩小转动棘轮机构磨损，回转爪弹簧弹力拆开，及时更换已磨损零件减弱，棘轮内齿磨秃。五、实训安全事项

1、在指导教师指导下，按操作规程进行操作。2、严格操作程序。

3、听从指导教师的指挥与安排。4、操作时每组人数为3－5人。

实训三炮眼布置

一、实训目的与要求

（1）知道炮眼的种类及作用。

（2）知道掘进工作面炮眼的布置方法。（3）知道掘进工作面炮眼的装药量的计算。（4）会设计炮眼布置，并绘制炮眼布置图。二、实训过程与结果

1、掘进工作面炮眼的种类及其作用

掘进工作面炮眼分为三类:掏槽眼、辅助眼、周边眼。

（1）掏槽眼：将工作面上一部分岩石破碎并抛出，在一个自由面的基础上崩出第二个自由面来，为其他炮眼的爆破创造有利条件。

（2）辅助眼：是大量崩落岩石和继续扩大掏槽眼的炮眼。

（3）周边眼：是爆落巷道周边岩石最后形成巷道断面设计轮廓的炮眼2、炮眼布置的方法和原则

（1）工作面上各类炮眼布置是“抓两头,带中间”.即首先选择掏槽方式和掏

槽眼位置,其次是布置好周边眼,最后根据断面大小布置崩落眼。（2）掏槽眼通常布置在断面的中央偏下,并考虑使崩落眼的布置较为均匀和减少崩坏支护及其他设施的可能。

（3）周边眼一般布置在巷道断面轮廓线上,顶眼和帮眼按光面爆破要求,各炮眼相互平行,眼底落在同一平面上。

（4）崩落眼均匀地布置在掏槽眼和周边眼之间,以掏槽眼形成的槽腔为自由面层层布置。3、炮眼的布置方法

（1）掏槽眼：一般布置在巷道断面中央靠近底版处。

（2）辅助眼：均匀地布置在掏槽眼与周边眼之间，其间距一般为500～700mm，炮眼方向一般垂直于工作面。

（3）周边眼：按照光面爆破要求，周边眼的中心都应布置在巷道设计掘进断面的轮廓线上，而眼底应稍向轮廓线外偏斜，一般不超过100～150mm。4、实训结果

（1）用A4的绘图纸，绘制掘进工作面炮眼布置图装立面图、平面图、侧面图。（2）列表说明主要的爆破参数三、主要参考的资料：1、教科书：《井巷工程》。2、《采矿设计手册》。3、《规程》。

实训四锚杆支护结构设计

一、实训目的与要求

（1）知道锚杆的种类及作用。（2）知道锚杆的的结构特点。

（3）知道锚杆的布置与应用要求。

（4）按锚杆支护原理，会设计一种锚杆支护的结构图。二、实训过程与结果1、锚杆的种类（1）金属倒楔式锚杆（2）钢筋或钢丝绳砂浆锚杆（3）树脂锚杆

（4）快硬水泥锚杆

（5）快硬膨胀水泥锚杆（6）管缝式锚杆2、锚杆的作用原理（1）加固拱原理；
（2）组合梁原理；
（3）悬吊原理

（4）围岩补强原理；

（5）减小跨度作用原理。

3、构思锚杆结构

（1）按实训条件要求，设想锚杆的结构；
（2）查问相关资料，设计锚杆。4、实训结果

（1）用A4的绘图纸，绘制锚杆的结构图，并标注尺寸。（2）说明设计锚杆的主要优、缺点。三、主要参考的资料：1、教科书：《井巷工程》。2、《锚杆支护手册》。3、《规程》。

实训报告书

报告一巷道断面设计

一、设计名称与时间设计名称：设计时间：

设计地点：

二、设计条件与内容三、设计目的四、设计过程与结果1、断面选择主要依据2、设计的原理

3、设计过程与注意事项4、设计结果（可附纸）

指导教师：

年月日

报告二钻眼设备构造、工作原理、操作与使用

一、实训名称与时间

实训名称：凿岩机、煤电钻等打眼设备构造、工作原理、操作与使用实训时间：实训地点：二、实训内容三、实训目的

四、实训过程与结果

1、主要设备及性能（可列表说明）2、设备的主要构造及工作原理

3、正确的操作程序及使用注意事项4、实训收获

指导教师：年月日

报告三炮眼布置设计

一、设计名称与时间设计名称：设计时间：

设计地点：

二、设计条件与内容三、设计目的

四、设计过程与结果1、设计的主要依据2、设计的原理

3、设计过程与注意事项4、设计结果

(1)炮眼布置平面与剖面图

（2）设计的主要参数与预期爆破效果

报告四锚杆支护设计

一、设计名称与时间设计名称：设计时间：设计地点：

二、设计条件与内容三、设计目的四、设计过程与结果1、设计的主要依据2、设计的原理

3、设计过程与注意事项4、设计结果（可附纸）

指导教师：年月日指导教师：年月日

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