液压支架的机构及作用分析

1.顶梁机构（图2−21）

图2−21 顶梁机构

顶梁机构直接与顶板接触，支承顶板，是支架的主要承载部件之一，其主要作用如下：

（1）承接顶板岩石的荷载；

（2）反复支承顶板，可对比较坚硬的顶板起破碎作用；

（3）为回采工作面提供足够的安全空间。

顶梁的结构一般分为整体式和分体式（即顶梁前加前梁）两种。中厚煤层液压支架顶梁为整体式结构。

ZZ5200/17/35 型液压支架的顶梁为箱形变断面结构，由钢板拼焊而成。四条主筋形成整个顶梁外形，顶梁相对较长，可提供足够的行人空间；顶梁上平面一侧低一个板厚，用于安装活动侧护板；控制顶梁活动侧护板的千斤顶和弹簧套筒均设在顶梁体内，并在顶梁上留有足够的安装空间。

图2−22 护帮板

2.护帮板（图2−22）和前梁（图2−23）

护帮板起到及时支护顶板的作用，可翻转，对比较破碎的顶煤或岩石进行及时支护，对煤壁起到防止片帮的作用。

前梁是由钢板拼焊而成的整体结构，在前梁千斤顶的推拉下，前梁可以上、下摆动，对不平顶板的适应性较强。

3.掩护梁（图2−24）

掩护梁上部与顶梁铰接，下部与前、后连杆相连，经前、后连杆与底座连为一个整体，是支架的主要连接和掩护部件。其主要作用如下：

（1）承受顶板给予的水平分力和侧向力，增强支架的抗扭性能；

（2）掩护梁与前、后连杆、底座形成四连杆机构，保证梁端距变化尽可能小；

（3）阻挡后部落煤前串，维护工作空间。

图2−23 前梁

图2−24 掩护梁

另外，由于掩护梁承受的弯矩和扭矩较大，工作状况恶劣，所以掩护梁必须具有足够的强度和刚度。为保证掩护梁有足够的强度，在它与顶梁，前、后连杆的连接部位都焊有加强板，在相应的危险断面和危险焊缝处也都有加强板。

4.底座（图2−25）

底座是将顶板压力传递到底板并稳定支架的部件，除了满足一定的刚度和强度外，还要求对底板起伏不平的适应性要强，对底板接触比压要小。其主要作用如下：

图2−25 底座

（1）为立柱、控制系统、推移装置及其他辅助装置形成安装空间；

（2）为工作人员创造良好的工作环境；

（3）具有一定的排矸、挡矸作用；

（4）保证支架的稳定性。

底座的结构形式可分为整体式和分体式。其中，分体式底座由左、右两部分组成，排矸性能好，对底板起伏不平的适应性强，但与底板接触面积小。比压较小的整体式底座是用钢板焊接成的箱式结构，整体性强，稳定性好，强度高，不易变形，与底板接触面积大，比压小，但底座中部排矸性能较分体式底座差。

本支架底座为整体式底座，四条主筋形成左、右两个立柱安装空间，中间通过前端大过桥、后部箱形结构连为一体，具有很高的强度和刚度。

5.前连杆（图2−26）和后连杆（图2−27）

前、后连杆上、下分别与掩护梁和底座铰接，共同形成四连杆机构。其主要作用如下：

图2−26 前连杆

图2−27 后连杆

（1）使支架在调高范围内，顶梁前端与煤壁的距离（梁端距）变化尽可能小，以更好地支护顶板。

（2）承受顶板的水平分力和侧向力，使立柱不受侧向力。

前、后连杆的结构形式可以是整体式，也可以是分体式。本支架前、后连杆均为分体式单连杆，为钢板焊接的箱形结构。这种结构不但有很强的抗拉、抗压性能，而且有很强的抗扭性能。

6.推移机构(www.xing528.com)

支架的推移机构由推移杆、连接头、推移千斤顶和销轴等组成。其主要作用是推移运输机和拉架。

推移杆的一端通过连接头与运输机相连，另一端通过千斤顶与底座相连，推移杆除承受推拉力外，还承受侧向力，且在底座下滑时有一定的防滑作用。其结构如图2−28所示。

图2−28 推移杆的结构

7.液压系统

本支架的液压系统如图2−29所示，由乳化液泵站、主进液管、主回液管、各种液压元件、立柱及各种用途的千斤顶组成。采用快速接头、U 形卡及O 形密封圈连接，拆装方便，性能可靠。

支架性能的好坏和对工作面地质条件的适应性，在很大程度上取决于防护装置的设置。

在主进、回液三通到操纵阀之间，装有截止阀、过滤器、回油断路阀等，可根据需要接通或关闭某一支架液路，可以维修某一支架胶管及液压元件，过滤器能过滤从主进液管来的高压液，防止脏物杂质进入架内管路系统。

本支架液压系统所使用的乳化液，是由乳化油与水配制而成的，乳化油的配比浓度为5%。使用乳化液应注意以下几点：

（1）定期检查浓度，浓度过高会增加成本，浓度太低可能造成液压元件腐蚀，影响液压元件的密封。

（2）防止污染，定期（两个月左右）清理乳化液箱。

（3）防冻。乳化液的凝固点为−3 ℃左右，与水一样也具有冻结膨胀性，乳化液受冻后，不但体积膨胀，稳定性也受影响，因此，乳化液在地面配制和运输时要注意防冻。

本支架由于采用整体箱形短推杆结构，所以结构强度高且对底板的适应性强。

8.侧护板

设置侧护板可提高支架掩护和防矸性能。一般情况下，支架顶梁和掩护梁设有侧护板。

侧护板通常分为固定侧护板和活动侧护板两种，左、右对称布置，一侧为固定侧护板，另一侧为活动侧护板，固定侧护板可以是永久性的，也可以是暂时的（也称为双向可调活动侧护板）。暂时性固定侧护板可以在调换工作面方向时，改作活动侧护板，而此时另一侧的活动侧护板改为固定侧护板。

活动侧护板一般由弹簧套筒和千斤顶控制。侧护板的主要作用如下：

（1）阻挡矸石，即在降架过程中，由于弹簧套筒的作用，使活动侧护板与邻架固定侧护板始终接触，能有效防矸。

（2）操作侧推千斤顶，用侧护板调架，对支架防倒有一定作用。

本支架顶梁和掩护梁设有单侧活动侧护板，顶梁和掩护梁活动侧护板分别由两个弹簧套筒和两个千斤顶控制。弹簧套筒由导杆、弹簧组成，侧护板是由钢板直角对焊的结构。

图2−29 液压系统

9.立柱和千斤顶立柱

1）立柱（图2−30）

立柱把顶梁和底座连接起来，承受顶板的荷载，是支架的主要承载部件，要求立柱有足够的强度，工作可靠，使用寿命长。

立柱有两种结构形式，即双伸缩和单伸缩。双伸缩立柱调高范围大，使用方便，但其结构复杂，加工精度高，成本高，可靠性较差；单伸缩立柱成本低，可靠性高，但调高范围小。单伸缩机械加长段的立柱能起到双伸缩立柱的作用，不仅具有较大的调高范围，而且具有成本低、可靠性高等优点，但使用时不如双伸缩立柱方便。

图2−30 立柱

本支架立柱为双伸缩立柱，是由缸体、活柱、导向套及各种密封件组成的。

立柱初撑力通常是指立柱大腔在泵站压力下的支承能力。初撑力的大小直接影响支架的支护性能，合理地选择支架的初撑力，可以减缓顶板的下沉，对顶板的管理有利。本支架的立柱缸径为210/160 mm，初撑力为1 091 kN。

立柱的工作阻力，是指在外荷载作用下，立柱大缸下腔压力增压，当压力超过控制立柱的安全阀调定压力时，安全阀泄液，立柱开始卸载，此时立柱所能承受的力即工作阻力。立柱的工作阻力为1 300 kN。

2）各种用途的千斤顶

（1）推移千斤顶（图2−31）。推移千斤顶由缸体、活塞、活塞杆、导向套及密封件等组成。其位于底座中间。其作用是推移输送机和拉移支架，根据所需要的拉架力大于推溜力的特点，推移千斤顶采用倒装。

图2−31 推移千斤顶

（2）前梁千斤顶（图2−32）。前梁千斤顶与顶梁铰接，使前梁可以上、下摆动，以适应不平的顶板。

图2−32 前梁千斤顶

伸缩梁千斤顶主要由缸体、活塞、活塞杆、导向套及各种密封件组成。

（3）侧推千斤顶（图2−33）。侧推千斤顶位于顶梁及掩护梁的内部，前端通过导向轴与侧护板相连，后端与顶梁或掩护梁相接。其主要作用是控制侧护板的伸出与收回。

侧推千斤顶主要由缸体、活塞、活塞杆、导向套及各种密封件组成。

图2−33 侧推千斤顶