谈液压支架工作原理及故障排除

摘 要：液压支架是综合机械化采煤方法中最重要的设备之一。采煤综合机械化，实现煤炭工业现代化的一项战略措施。我国煤炭工业技术的发展方向就是能够快速发展煤炭工业的同时也能提高劳动生产率，作业环境改善都要依靠液压支架。本文主要从液压支架的组成、工作原理、操作工序及注意事项、个人经验总结、故障排除等几方面介绍知识。

关键词：液压支架;操作工序;经验总结;故障排除

一、液压支架的组成

液压支架按照作用和结构特点可以分为支撑式、掩护式、支撑掩护式三大类，图1为掩护式液压支架。液压支架主要由①承载构件②执行元件③控制、操纵元件④辅助装置4个部分组成。

①承载构件：顶梁、掩护梁、底座等。顶梁与顶板直接接触，承受顶板上作业面岩石的压力;掩护梁，阻挡冒落的岩石进入工作面，并承受其压力，从而承受顶板水平推力的部件;底座与底板接触，传递并承受顶板压力。

②执行元件：各种千斤顶和立柱。立柱是支撑在顶梁和底座之间或者间接承受顶板负载的油缸，其是液压支架主要的动力习性元件，它的结构强度和形式决定了支架的支撑力大小和支撑范围。千斤顶是指的各种油缸（除立柱外），它完成推移、调整等各种保护动作。

③控制、操纵元件：操纵阀、隔离阀等各种油缸的控制阀。操纵阀是用来操纵支架各种动作的阀，是液压支架的指挥元件。

④辅助装置：除了以上三种构件，剩下的都是辅助装置。包括推移装置、复制装置、护帮装逼、防倒（滑）装置、喷雾照明等等。

二、液压支架工作原理

支架压力系统的基本工作原理是高压液体通过管路系统进入每一部支架的过滤器到平面截止阀，高压进入操作阀，由操纵阀分配到各立柱、千斤顶及短柱等。分配到立柱的液体通过液控单向阀进入油缸，使之上升，反之下降，其他千斤顶、短柱一样都是通过操纵阀的操作使之伸缩或推拉功能的实现。

高压液体为动力，液压缸、液压控制阀与一些金属结构件构成了采煤工作面的机械化支护设备-液压支架。滚筒采煤机（或刨煤机）、可弯曲刮板输送机、转载机及带式输送机与液压支架组合成了有机整体，并且实现了机械化采煤工艺的主要工序：采、支、运等。

升架、降架、推移输送机和移架构成了液压支架的主要动作。液压控制系统通过控制功能不同的亚纲，再应用乳化液泵站提供的高压液体来实现这些动作。工作面主管路与每架支架的液压管路与并联，彼此间形成了独立的液压系统，分为本架操作和邻架操作。

（一）支架的升降

支架升降时立柱有三个阶段的动作。底座和顶梁之间的液压缸实际上就是靠立柱来支撑的，立柱的动作就是靠操纵阀、液控单向阀和安全阀三个阀底座之间的液压缸来动作的，进而实现了液压支架的升降。立柱的动作由初撑阶段、承载阶段和卸载阶段的三个阶段构成。并且增阻过程和恒阻阶段构成了承载阶段。

①初撑阶段：液压支架的初撑阶段就是在由乳化液泵供来的高压液体供入立柱活塞腔，此时立柱支撑顶板，顶梁逐渐升起。在顶梁和顶板接触后，立柱下腔压力不断增大，当压力达到泵站的工作压力时，就关闭液控单向阀，同时封闭了立柱下腔的液体。

②承载阶段：支架性能的关键元件是液控单向阀和安全阀。这是因为支柱的密封性和液控单向阀是增阻性的主要保证，安全阀是实现可缩性和恒阻性的保证。

③卸载阶段：卸载阶段和立柱升架时相反，它处于降架状态。在高压液体进入立柱上腔时，同步进行将液控单向阀打开，液体通过液控单向阀和操纵阀慢慢回到液管路，支架就会在逐渐下降并且会在移架前卸荷。

（二）底座上推移千斤顶来完成支架和输送机的推移，根据安装方式可分为间接安装式和直接安装式

间接式：推移千斤顶不直接安装在支架底座和刮板机和槽邦之间，其两端分别和底座和推移框架相连;通过框架的还力作用，使移架力大于推溜力。此种方式由于多了一个推移框架而显得笨重很多，对工作人员行走有一定妨碍，也增加了推溜阻力，推移速度未得到提高。

直接安装式：推移千斤顶直接安装在支架底座和刮板机和槽邦之间，其两端分别和支架底座和刮板输送机相连。移架时采用高压，推溜时采用低压，实现移架力大于推溜力。虽然取消了推移框架，但泵站提供两种工作压力，使得液压系统较为复杂推移速度也未得到提高。本次设计采用直接安装式。

三、液压支架的正常操作工序

（一）操作支架要精力集中、行为规范，防止误操作造成安全隐患及液压结构件损坏。

（二）移架、推溜时，操作手把要缓慢给液，避免快速供液造成高压管崩裂。同时注意保护高压管路不被拉断或挤压，造成材料的浪费。

（三）操作时做到操作手把同时协调联动，在顶板及煤壁条件允许情况下，实现快速移架，降低顶板空顶时间，提高效率。具体做法：降柱、抬脚、拉架、调架四个手把同时协调联动，两手同时操作，支架调整好后升柱、伸前梁、拍护帮板三个手把同时协调联动。

（四）操作看好顶底板条件，及时调整支架。升柱时间不得大于5秒，空顶时间过长容易发生掉顶事故或损坏高压管路。

（五）操作完毕将手把及时打零位，避免造成顶子串液、操作阀组串液、崩坏高压管路、安全阀疲劳效应等损坏材料现象。

四、液压支架操作的注意事项

（一）推溜时，要贴紧底板，沿走向斜度不得过大，注意掌握输送机平稳向前，防止出现急弯损坏输送机。

（二）推溜时，要保证与采煤机滚筒不小于6m距离，避免顶溜过近而造成采煤机滚筒、摇臂损坏。

（三）移架时，操作手把要缓慢给液，操作后及時打零位，避免快速供液、长期供液导致高压管崩裂。

（四）移架过程中要及时调整支架，防止出现咬架、挤架、倒架、错茬超标等现象。

（五）支架最大支撑高度应小于支架的最大使用高度0.1m;最小支撑高度应大于支架的最小使用高度0.2m。防止超高使用。

（六）备用的各种液压软管、阀组、液压缸、管接头等必须用专用 。

五、操作过程中的个人经验总结

（一）采面有个别支架顶板冒落时，应及时伸出前梁并与煤帮紧密接触，调整平衡千斤顶，消除相邻支架的明显错差。

（二）当采面支架有轻微倒架时，可由下往上依次移架，收回上一组前后调，被移支架前后调全部伸出，反复几次可以调整支架歪斜。

（三）移架时，可以观察大柱、架脚、抬脚顶子三处为参照物，保证支架平直。

（四）从下往上移架时不应只看近几组支架为准，要以较远处的支架为准。

（五）采面支架不直时，应观察支架、溜子，多的少移，少的多移，保证平直。

六、液压支架常见故障及排除方法

（一）千斤顶不动作、动作慢甚至出现联动现象

原因：千斤顶变形不能伸缩;与千斤顶连接件憋卡;泵压低;管路堵塞;多个手把同时操作，造成流量不足;操作阀串液;回液管堵塞;

排除方法：来回供液均不动，则更换上井检修;排除蹩卡;检修泵、调压;排除堵塞部位;协调操作，尽量避免过多同时操作。拆换操纵阀检修;发生于空载情况，不影响支撑。

（二）操作阀不操作时有液流声或操作时也液流声大但活塞杆动作慢

原因：钢球与阀座密封不好，内部串液;

阀座上O形圈损坏;钢球与阀座处被脏物卡住。阀柱端面不平与阀垫密封不严，进液通回液;阀垫、中阀套处O形圈损坏。

排除方法：更换上井检修;上井更换O形圈;多动作几次无效，则更换清洗。更换上井，拆换阀柱;更换上井拆换。

液压支架操作复杂，问题多，故障多，但掌握要点很容易掌握。

参考文献

[1] 陈启松.液压传动与控制手册[M].上海：上海科学技术出版社，2006.

[2] 臧克江. 液压缸[M].北京：化学工业出版社，2009.10.

【作者简介】 郭美君（1988—），女，本科，研究方向：机械工程。