山東安信機(jī)械制作有限公司 液壓支架基礎(chǔ)知識(shí) 第一章 液壓支架概述 液壓支架是綜采設(shè)備的重要組成部分。 它能可靠而有效地支撐和控制工作面的頂板 隔離采空區(qū)防止矸石進(jìn)入回采工作面和推進(jìn) 輸送機(jī)。它與輸送機(jī)及采煤機(jī)配套使用實(shí)現(xiàn) 采煤綜合機(jī)械化解決機(jī)械化采煤工作中頂板 管理落后于采煤工作的矛盾進(jìn)一步改善和提 高采煤和運(yùn)輸設(shè)備的效能減輕煤礦工人的勞 動(dòng)強(qiáng)度最大限度保障煤礦工人的生命安全。 液壓支架的分類 液壓支架分類有多種分類方式，其中我公司 制造或大修支架主要有以下幾種： 1、掩護(hù)式液壓支架：結(jié)構(gòu)型式為單排兩個(gè)立 柱，有掩護(hù)梁和平衡千斤頂。 2、支撐掩護(hù)式液壓支架：結(jié)構(gòu)型式為雙排四 個(gè)立柱，有掩護(hù)梁。 3、放頂煤液壓支架：機(jī)構(gòu)型式為雙排四個(gè)立 柱，有掩護(hù)梁、尾梁和插板。 ZY3000/08/18掩護(hù)式液壓支架 ZZ6200/18/38支撐掩護(hù)式液壓支架 ZF10000/19/36放頂煤液壓支架 液壓支架型號(hào)編制 支架的型號(hào)主要由 “ 產(chǎn)品類型代號(hào) ” 、 “ 第 一特征代號(hào) ” 、 “ 第二特征代號(hào) ” 和 “ 主參 數(shù) ” 組成。如果這樣表示仍難以區(qū)分時(shí)再增 加 “ 補(bǔ)充特征代號(hào) ” 以至 “ 設(shè)計(jì)修改序號(hào) ” 。 支架型號(hào)的組成和排列方式如下： 產(chǎn)品類型代號(hào)，用漢語(yǔ)拼音大寫字母 Z表示。 一特征代號(hào)表明支架的架型結(jié)構(gòu)；用于特殊 用途支架時(shí)，第一特征代號(hào)表明支架的特殊 用途。 第一特征代號(hào)的使用方法見下表 第二章 立柱和千斤頂密封技術(shù) 立柱和千斤頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)隨使用的密封圈結(jié)構(gòu)、 導(dǎo)向環(huán)布置方式、導(dǎo)向套和缸口的連接型式 的變化而變化，下面舉例幾種有代表性的典 型結(jié)構(gòu)。 液壓支架立柱和千斤頂密封的可靠性是綜采 工作面支護(hù)系統(tǒng)可靠性的重要保證，密封技 術(shù)是液壓支架的核心技術(shù)之一。 下面簡(jiǎn)要介紹支架立柱、千斤頂密封件： 1、活塞部位的密封 1.1 鼓型密封圈： 鼓型密封圈的端面形狀似鼓，因此稱作鼓型 圈。它唇邊相對(duì)，與缸壁產(chǎn)生接觸壓力而得 到密封。由于它可雙向密封，簡(jiǎn)化了活塞的 結(jié)構(gòu)，縮短了活塞的長(zhǎng)度，取代了 Y型圈背靠 背的設(shè)計(jì)方案。以往的夾布橡膠鼓型圈被聚 氨酯鼓型圈所取代。廣泛適用于液壓支架的 立柱和千斤頂?shù)幕钊芊?。但鼓型圈斷面較 大，不適于雙伸縮立柱的活塞密封。 1.2 山形密封圈 ：山形圈 SH又稱尖頂形密封圈，有單尖或雙尖之分。 山形密封圈比鼓形密封圈壓縮量小，與缸壁接觸的 尖頂可以滲透油液，起到潤(rùn)滑作用，摩擦阻力小， 空載壓力低，效率高。結(jié)構(gòu)上活塞只要一個(gè)溝槽就 可安裝，簡(jiǎn)化活塞結(jié)構(gòu)。安裝時(shí)需工裝，且易破損。 1.3 復(fù)合密封圈 復(fù)合密封圈是一種廣泛應(yīng)用在高壓工況下的 重載雙向活塞密封圈。安裝在單一的活塞溝 槽內(nèi)，具有優(yōu)良的防泄漏能力、抗擠出和耐 磨性能，提高了使用壽命。安裝時(shí)需工裝。 2. 活塞桿密封 2.1 蕾型圈 蕾形密封圈截面形似花蕾所以叫蕾型圈。實(shí) 心結(jié)構(gòu)使唇邊外張貼緊密封表面。當(dāng)使用壓 力打印 30MPa時(shí)，應(yīng)加擋圈，最高工作壓力 可達(dá)到 40MPa。蕾形密封圈分內(nèi)用、外用兩 種，外用型多用于導(dǎo)向套的靜密封。 2.2 組合蕾型圈 組合蕾型圈是唇形密封發(fā)展的成果，它具有 兩道密封唇，并有一個(gè)抗擠壓的擋圈。提高 了密封件的使用壽命。廣泛應(yīng)用于液壓支架 立柱、千斤頂?shù)幕钊麠U密封。 3 防塵封 防塵圈材料有聚氨酯和橡膠兩種，其中聚氨 酯密封圈具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，截面小，安裝方便 等特點(diǎn)。防塵圈用于油缸防止污染物進(jìn)入缸 內(nèi)部。 4 導(dǎo)向套靜密封 4.1 O形圈密封 國(guó)標(biāo) GB1235-76 O形密封圈以外徑和斷面 直徑為型號(hào)標(biāo)準(zhǔn)。如 “ O型圈 100*5.7”，外 徑 100mm，斷面直徑 5.7mm。廣泛應(yīng)用在千 斤頂活塞靜密封和導(dǎo)向套靜密封。 4.2 D型圈 D型圈結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝方便，初始預(yù)載能力高， 耐壓好，抗擠出間隙能力強(qiáng)，大大提高了密 封性能。密封圈圓弧面朝向來(lái)壓方向。 5 導(dǎo)向環(huán) 導(dǎo)向環(huán)分為外用導(dǎo)向環(huán)和內(nèi)用導(dǎo)向環(huán)，由聚 甲醛成型后經(jīng)車床車削而成，可作為有關(guān)零 件點(diǎn)位、支撐、減磨及導(dǎo)向之用。 密封件的失效 液壓支架立柱和千斤頂密封的失效大致可分 為正常失效和非正常失效。正常失效是由于 密封圈經(jīng)過長(zhǎng)期使用，磨損導(dǎo)致泄露或材料 老化和水解造成的；非正常失效是沒有達(dá)到 預(yù)期的使用壽命，在短期使用后即失效。 常見液壓支架立柱和千斤頂密封失效形式有： （ 1）活塞聚甲醛擋圈和導(dǎo)向環(huán)磨損、擠壓變 形或斷裂，嚴(yán)重?cái)D壓摩擦發(fā)熱造成的塑性流 動(dòng)。 （ 2）活塞密封圈密封面磨損，出現(xiàn)溝痕、剝 離、碎裂，引起泄漏。 （ 3）缸口活塞桿蕾形密封圈擠壓翻轉(zhuǎn)變形， 出現(xiàn)磨損溝痕、剝離、碎裂，低壓漏液和活 柱帶液。 影響支架密封性能的因素很多，可分為 3個(gè)方 面：密封圈（含擋圈和導(dǎo)向環(huán)等）性能，液 壓缸加工精度和溝槽結(jié)構(gòu)，工作介質(zhì)和使用 條件。 密封圈（含擋圈和導(dǎo)向環(huán)等）性能主要取決 于密封結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、材料性能、成型工藝和尺 寸精度。密封材料涉及硬度、強(qiáng)度、壓縮變 形、回彈速度、適應(yīng)溫度、抗介質(zhì)性能、摩 擦因數(shù)和磨耗等。目前，國(guó)產(chǎn)密封圈存在的 突出問題是材質(zhì)差、工藝不成熟、澆注模壓 成型工藝不穩(wěn)定等。 聚氨酯是新發(fā)展起來(lái)的優(yōu)良密封材料，其硬度和強(qiáng) 度大、耐磨性好，因此，聚氨酯密封圈特別適合作 為往復(fù)軸向密封，性能明顯優(yōu)越于橡膠和橡膠夾布 密封圈。 采用先進(jìn)自動(dòng)化加工設(shè)備和優(yōu)質(zhì)半成品密封材料進(jìn) 行無(wú)模車削加工得到的密封圈具有精度高、尺寸穩(wěn) 定、配套靈活的特點(diǎn)，是高可靠性支架密封的發(fā)展 趨勢(shì)。 液壓缸加工精度低和溝槽結(jié)構(gòu)尺寸不合格常常是造 成密封提前失效的重要原因，密封圈的尺寸誤差和 密封溝槽的加工誤差對(duì)密封圈的預(yù)緊力也有一定的 影響，預(yù)緊力不足會(huì)造成泄漏。工作介質(zhì)污染和不 正常使用工況都會(huì)造成密封提前失效。 密封件安裝注意事項(xiàng) 第三章 液壓支架液壓傳動(dòng) 第一節(jié) 支架液壓系統(tǒng)組成 支架液壓系統(tǒng)包括支架內(nèi)進(jìn)回三通到立柱、千斤 頂之間的過濾器，換向閥（包括手動(dòng)換向閥、電磁 換向閥），單向閥（包括液控單向閥、單向鎖、雙 向鎖），安全閥，截止閥，管路，接頭，以及輔件 等所有元件。這些元件可分為以下幾類：換向閥， 執(zhí)行元件（立柱、各種千斤頂），單向閥，輔助液 壓元件（安全閥、截止閥、過濾器等），管路輔件 （高壓膠管、接頭及輔件等）。 由于支架每一個(gè)執(zhí)行元件的動(dòng)作一般情況下 是相對(duì)獨(dú)立的，所以控制一個(gè)執(zhí)行元件的液 壓系統(tǒng)是一個(gè)獨(dú)立的單元，整個(gè)液壓系統(tǒng)是 由若干個(gè)這樣的獨(dú)立單元組成的。 支架液壓系統(tǒng)由以下五個(gè)部分組成： （ 1）動(dòng)力元件。動(dòng)力元件即乳化液泵，是系 統(tǒng)的動(dòng)力源。它將原動(dòng)機(jī)輸入的機(jī)械能轉(zhuǎn)換 為流體介質(zhì)的壓力能，其作用是為液壓系統(tǒng) 提供高壓乳化液。 （ 2）執(zhí)行元件。執(zhí)行元件是指立柱和各類液 壓缸。它是將液壓能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的裝置， 其作用是在高壓乳化液的推動(dòng)下輸出力和速 度，以驅(qū)動(dòng)工作部件。 （ 3）控制元件?？刂圃ǜ鞣N閥類，如 換向閥、液控單向閥、單向鎖、雙向鎖、平 面截止閥等。這類元件的作用是用于控制液 壓系統(tǒng)中高壓乳化液的壓力、流量和流動(dòng)方 向，以保證執(zhí)行元件完成預(yù)期的工作。 （ 4）輔助元件。輔助元件包括乳化液箱、高 壓膠管、過濾器、各種指示器和控制儀表等， 其作用時(shí)提供必要的條件使液壓系統(tǒng)得以正 常工作和便于檢測(cè)控制。 （ 5）工作介質(zhì)。工作介質(zhì)即傳動(dòng)液體，亦即 乳化液。液壓系統(tǒng)是通過工作介質(zhì)實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng) 和動(dòng)力傳遞的。 第二節(jié) 液壓系統(tǒng)原理 下面以 ZF8000/19/36放頂煤液壓支架液壓系 統(tǒng)為例來(lái)說(shuō)明支架液壓系統(tǒng)原理。 主操縱閥組 副操縱閥組 向旋轉(zhuǎn) 向旋轉(zhuǎn) 第三節(jié) 控制元件 一、換向閥。換向閥是液壓支架的液流分配 機(jī)構(gòu)，用于控制各種動(dòng)力液壓缸的動(dòng)作，根 據(jù)控制方式的不同，分為手動(dòng)換向閥和電磁 換向閥兩類。 液壓支架要求換向閥應(yīng)具有以下特點(diǎn)： （ 1）操縱方便，操作力小； （ 2）動(dòng)作準(zhǔn)確可靠，不會(huì)在操作時(shí)造成誤動(dòng) 作。 （ 3）密封可靠，液流無(wú)漏損或漏損量小。 二 液控單向閥 液控單向閥主要用于控制立柱、千斤頂其作 用有兩個(gè)：一是控制液壓支架立柱與千斤頂 正常伸縮并保持合理的工作位置；二是閉鎖 工作腔內(nèi)的液體，保持支撐外力，直到安全 閥開啟。 液壓支架立柱液控單向閥控制特點(diǎn)如下 。（ 1） 控制液流方向（ 2）閉鎖工作腔壓力（ 3）良 好的密封性能（ 4）快速回液降柱 液控單向閥安裝 立柱液控單向閥一般是板式連接結(jié)構(gòu)，與配 液板相連，并通過配液板實(shí)現(xiàn)各液口的連接。 使用中常把液控單向閥及其配液板一起稱為 液控單向閥組。 液控單向鎖、雙向鎖一般為管式連接，固定 在千斤頂附近。 三 安全閥 液壓支架用安全閥，又稱安全卸放閥、安全 溢流閥，是一種由介質(zhì)壓力驅(qū)動(dòng)的自動(dòng)泄壓 裝置，作用是用于限制液壓系統(tǒng)或系統(tǒng)局部 液腔壓力，多用于立柱下腔、平衡千斤頂上 下腔、推移千斤頂活塞腔（正轉(zhuǎn)）或活塞桿 腔（倒裝）、防倒防滑千斤頂保壓腔等。 液壓支架安全閥在使用過程中的作用主要有 兩個(gè)：一是卸荷。當(dāng)工作面頂板來(lái)壓強(qiáng)烈時(shí)， 安全閥達(dá)到調(diào)定壓力時(shí)及時(shí)卸荷，以保證液 壓支架不被壓壞。二是支撐。要求安全閥在 卸荷后立刻關(guān)閉，安全閥要維持系統(tǒng)壓力在 卸荷壓力的 90%以上。 使用中安全閥一般按公稱流量進(jìn)行分類。根 據(jù)溢流能力的大小，可分為小流量安全閥 （ 10L/min）、中流量安全閥（ 10 200L/min ）和大流量安全閥（ 200L/min）。 安全閥安裝 立柱安全閥一般安裝于液控單向閥上，與單 向閥的保壓腔相連，并通過液控單向閥配液 板及鋼管與立柱下腔相通。也有的安全閥直 接通過鋼管與立柱下腔相連。 支撐千斤頂安全閥一般安裝在單向鎖或雙向 鎖的保壓腔相連，并通過高壓軟管與千斤頂 上腔或下腔相通。 四 雙向鎖 雙向鎖用于閉鎖液壓缸的上下腔。例如，兩 柱掩護(hù)式液壓支架的平衡千斤頂，需對(duì)齊上 下腔進(jìn)行閉鎖并保持恒定的工作阻力，故用 雙向鎖鎖住其上下腔，而且每腔須接有安全 閥；護(hù)幫千斤頂也需用雙向鎖鎖住其上下腔， 下腔需保持恒定的工作阻力，故下腔須接有 安全閥。 五 截止閥 截止閥廣泛應(yīng)用于液壓支架各種液路的通止。 截止閥有三種類型 :球形截止閥、平面截止閥 和錐面截止閥。 六 交替單向閥 交替單向閥又稱梭閥，用于液壓缸的聯(lián)動(dòng)與 差動(dòng)回路。在支架的液壓 系統(tǒng)中，當(dāng)液壓缸的一個(gè) 工作腔需要用兩條進(jìn)液管 交替供液，而這兩條進(jìn)液 管又不能連通時(shí)就需要利 用交替單向閥。 七 回液斷路閥 回液斷路閥是一種單向閥，安裝在換向閥的 回液管路上。其作用是防 止主回液管的工作液進(jìn)入 支架液壓系統(tǒng)。當(dāng)支架液 壓系統(tǒng)需要檢修時(shí)，將該 閥與支架回液管斷開，不 影響工作面回液管的液體 流回油箱。 八 礦用 U形銷式快速接頭及附件 U形銷式快速接頭用以連接軟管總成或其他液 壓元件，導(dǎo)通或阻斷工作液體并以 U形銷連接 金屬接頭。其附件包括接頭與其他元件連接 用的 U形銷，密封用的 O形圈、擋圈，以及防 塵用的塑料堵、塑料帽。 接頭及附件的尺寸分為 DN和 KJ兩個(gè)系列。 （ 1） DN系列（指與國(guó)外同類產(chǎn)品可互換的 系列，為優(yōu)先系列），代號(hào)為 D。 （ 2） KJ系列（指國(guó)內(nèi)煤炭行業(yè)常用接頭系 列），代號(hào)為 K。 快速接頭主要有以下幾種： 雙陽(yáng)直接頭、直通、陰陽(yáng)直接頭、堵、帽、 90 彎頭、 135 彎頭、彎通、三通、四通。 九 高壓軟管 高壓軟管廣泛應(yīng)用于煤礦采掘機(jī)械及各類工 程機(jī)械。高壓軟管總成因其承載能力強(qiáng)，使 用方便，特別適用于煤礦采掘工作面液壓傳 動(dòng)系統(tǒng)。 目前，高壓軟管主要作為形成液壓（油壓、 水壓）回路配管的一部分而用，由內(nèi)外膠層 和補(bǔ)強(qiáng)層組成。從結(jié)構(gòu)上看，高壓膠管分為 編織、纏繞兩種型式。