液压支架的工作原理详解

液压支架除了构成一个安全空间外，还要随工作面的移动而移动，因此液压支架必须完成四个基本动作，即升、降、推和移。这四个基本动作主要是由乳化液泵站送过来的高压液体，通过不同的液压缸来完成的，如图2−3所示。

图2−3 液压支架的工作原理示意

1.液压支架的升降

液压支架的升降是依靠立柱的伸缩来完成的。立柱是位于顶梁与底座之间的液压缸，由操纵阀和控制阀（液控单向阀和安全阀）来控制。支架在升降过程中传动受到来自顶板的力，根据力的变化特点分为初撑、增阻、恒阻和卸载降柱四个阶段。

（1）初撑阶段。将操纵阀升柱（上位），高压液体进入立柱下腔，立柱上腔回液。这时立柱升柱。在升降过程中，当支架的顶梁刚刚接触顶板时，立柱下腔压力开始升高，直到立柱下腔压力达到泵站压力时，停止供液，液控单向阀立即关闭，这一过程为支架的初撑阶段。此时支架对顶板的支承力为初撑力（Pc）。初撑力的大小为

式中 D——支架立柱的缸径，m；

Pb——泵站的工作压力，MPa；

n——支架立柱的个数。

由式（2−1）可知，初撑力的大小取决于泵站的工作压力、支架立柱的缸径和支架立柱数量。合理的初撑力可以防止顶板离层，减缓顶板的下降速度，增强安全性。

（2）增阻阶段。初撑结束后，液控单向阀关闭，此时立柱下腔液体被封闭。随着顶板的缓慢下沉，立柱下腔压力也在缓慢升高，支架对顶板的支承力也在提高。这就是支架的增阻阶段。

（3）恒阻阶段。当顶板压力进一步增加时，立柱下腔压力也随之升高，直到达到支架上安全阀设定压力时，安全阀溢流，立柱下降，下腔压力也降低。当降低到安全阀设定压力后，停止溢流，安全阀关闭。随着顶板压力的继续下沉，安全阀重复这一过程。因为安全阀的原因，液压支架对顶板的支承力始终保持在某一数值上下。这就是支架的恒阻阶段。支架对顶板的支承力称为工作阻力（P），它是由支架上的安全阀调定压力来控制的。支架的工作阻力计算公式为(www.xing528.com)

式中 Pa——安全阀调定的工作压力，MPa。

其他符号的意义同前。

由式（2−2）可知，工作阻力的大小取决于安全阀调定的工作压力、立柱的缸径和立柱数量。

支架的工作阻力是支架的一个重要参数，它表示支架对顶板的支承力的大小，但并不能完全表示出该支架的能力，常用支护强度来表示，即单位面积上所承受的工作阻力。

（4）卸载降柱阶段。当采煤机截煤过后，欲将支架移到新的位置，需要将支架降柱进行。这时操纵阀手把放到下降（下）阀位，高压液体将通过液控单向阀进入立柱上腔，下腔回液，从而使立柱降柱，这时立柱对顶板的支承力下降至0 为止。

由上可知，支架工作时，支承力是随时间的变化而变化的，支承力与时间的关系曲线，称为支架工作特性曲线，如图2−4所示。t0、t1、t2、t3 分别表示初撑、增阻、恒阻和卸载降柱阶段的时间。

2.推溜移架

推溜移架主要依靠推移千斤顶来完成。当右侧操纵阀动作时，可以使推移千斤顶伸出、缩回和停止工作。

图2−4 液压支架工作特性曲线

t0—初撑阶段；t1—增阻阶段；t2—恒阻阶段；t3—卸载降柱阶段