談液壓支架工作原理及故障排除

摘 要：液壓支架是綜合機械化采煤方法中最重要的設備之一。采煤綜合機械化，實現煤炭工業現代化的一項戰略措施。我國煤炭工業技術的發展方向就是能夠快速發展煤炭工業的同時也能提高勞動生產率，作業環境改善都要依靠液壓支架。本文主要從液壓支架的組成、工作原理、操作工序及注意事項、個人經驗總結、故障排除等幾方面介紹知識。

關鍵詞：液壓支架;操作工序;經驗總結;故障排除

一、液壓支架的組成

液壓支架按照作用和結構特點可以分為支撐式、掩護式、支撐掩護式三大類，圖1為掩護式液壓支架。液壓支架主要由①承載構件②執行元件③控制、操縱元件④輔助裝置4個部分組成。

①承載構件：頂梁、掩護梁、底座等。頂梁與頂板直接接觸，承受頂板上作業面巖石的壓力;掩護梁，阻擋冒落的巖石進入工作面，并承受其壓力，從而承受頂板水平推力的部件;底座與底板接觸，傳遞并承受頂板壓力。

②執行元件：各種千斤頂和立柱。立柱是支撐在頂梁和底座之間或者間接承受頂板負載的油缸，其是液壓支架主要的動力習性元件，它的結構強度和形式決定了支架的支撐力大小和支撐范圍。千斤頂是指的各種油缸（除立柱外），它完成推移、調整等各種保護動作。

③控制、操縱元件：操縱閥、隔離閥等各種油缸的控制閥。操縱閥是用來操縱支架各種動作的閥，是液壓支架的指揮元件。

④輔助裝置：除了以上三種構件，剩下的都是輔助裝置。包括推移裝置、復制裝置、護幫裝逼、防倒（滑）裝置、噴霧照明等等。

二、液壓支架工作原理

支架壓力系統的基本工作原理是高壓液體通過管路系統進入每一部支架的過濾器到平面截止閥，高壓進入操作閥，由操縱閥分配到各立柱、千斤頂及短柱等。分配到立柱的液體通過液控單向閥進入油缸，使之上升，反之下降，其他千斤頂、短柱一樣都是通過操縱閥的操作使之伸縮或推拉功能的實現。

高壓液體為動力，液壓缸、液壓控制閥與一些金屬結構件構成了采煤工作面的機械化支護設備-液壓支架。滾筒采煤機（或刨煤機）、可彎曲刮板輸送機、轉載機及帶式輸送機與液壓支架組合成了有機整體，并且實現了機械化采煤工藝的主要工序：采、支、運等。

升架、降架、推移輸送機和移架構成了液壓支架的主要動作。液壓控制系統通過控制功能不同的亞綱，再應用乳化液泵站提供的高壓液體來實現這些動作。工作面主管路與每架支架的液壓管路與并聯，彼此間形成了獨立的液壓系統，分為本架操作和鄰架操作。

（一）支架的升降

支架升降時立柱有三個階段的動作。底座和頂梁之間的液壓缸實際上就是靠立柱來支撐的，立柱的動作就是靠操縱閥、液控單向閥和安全閥三個閥底座之間的液壓缸來動作的，進而實現了液壓支架的升降。立柱的動作由初撐階段、承載階段和卸載階段的三個階段構成。并且增阻過程和恒阻階段構成了承載階段。

①初撐階段：液壓支架的初撐階段就是在由乳化液泵供來的高壓液體供入立柱活塞腔，此時立柱支撐頂板，頂梁逐漸升起。在頂梁和頂板接觸后，立柱下腔壓力不斷增大，當壓力達到泵站的工作壓力時，就關閉液控單向閥，同時封閉了立柱下腔的液體。

②承載階段：支架性能的關鍵元件是液控單向閥和安全閥。這是因為支柱的密封性和液控單向閥是增阻性的主要保證，安全閥是實現可縮性和恒阻性的保證。

③卸載階段：卸載階段和立柱升架時相反，它處于降架狀態。在高壓液體進入立柱上腔時，同步進行將液控單向閥打開，液體通過液控單向閥和操縱閥慢慢回到液管路，支架就會在逐漸下降并且會在移架前卸荷。

（二）底座上推移千斤頂來完成支架和輸送機的推移，根據安裝方式可分為間接安裝式和直接安裝式

間接式：推移千斤頂不直接安裝在支架底座和刮板機和槽邦之間，其兩端分別和底座和推移框架相連;通過框架的還力作用，使移架力大于推溜力。此種方式由于多了一個推移框架而顯得笨重很多，對工作人員行走有一定妨礙，也增加了推溜阻力，推移速度未得到提高。

直接安裝式：推移千斤頂直接安裝在支架底座和刮板機和槽邦之間，其兩端分別和支架底座和刮板輸送機相連。移架時采用高壓，推溜時采用低壓，實現移架力大于推溜力。雖然取消了推移框架，但泵站提供兩種工作壓力，使得液壓系統較為復雜推移速度也未得到提高。本次設計采用直接安裝式。

三、液壓支架的正常操作工序

（一）操作支架要精力集中、行為規范，防止誤操作造成安全隱患及液壓結構件損壞。

（二）移架、推溜時，操作手把要緩慢給液，避免快速供液造成高壓管崩裂。同時注意保護高壓管路不被拉斷或擠壓，造成材料的浪費。

（三）操作時做到操作手把同時協調聯動，在頂板及煤壁條件允許情況下，實現快速移架，降低頂板空頂時間，提高效率。具體做法：降柱、抬腳、拉架、調架四個手把同時協調聯動，兩手同時操作，支架調整好后升柱、伸前梁、拍護幫板三個手把同時協調聯動。

（四）操作看好頂底板條件，及時調整支架。升柱時間不得大于5秒，空頂時間過長容易發生掉頂事故或損壞高壓管路。

（五）操作完畢將手把及時打零位，避免造成頂子串液、操作閥組串液、崩壞高壓管路、安全閥疲勞效應等損壞材料現象。

四、液壓支架操作的注意事項

（一）推溜時，要貼緊底板，沿走向斜度不得過大，注意掌握輸送機平穩向前，防止出現急彎損壞輸送機。

（二）推溜時，要保證與采煤機滾筒不小于6m距離，避免頂溜過近而造成采煤機滾筒、搖臂損壞。

（三）移架時，操作手把要緩慢給液，操作后及時打零位，避免快速供液、長期供液導致高壓管崩裂。

（四）移架過程中要及時調整支架，防止出現咬架、擠架、倒架、錯茬超標等現象。

（五）支架最大支撐高度應小于支架的最大使用高度0.1m;最小支撐高度應大于支架的最小使用高度0.2m。防止超高使用。

（六）備用的各種液壓軟管、閥組、液壓缸、管接頭等必須用專用 。

五、操作過程中的個人經驗總結

（一）采面有個別支架頂板冒落時，應及時伸出前梁并與煤幫緊密接觸，調整平衡千斤頂，消除相鄰支架的明顯錯差。

（二）當采面支架有輕微倒架時，可由下往上依次移架，收回上一組前后調，被移支架前后調全部伸出，反復幾次可以調整支架歪斜。

（三）移架時，可以觀察大柱、架腳、抬腳頂子三處為參照物，保證支架平直。

（四）從下往上移架時不應只看近幾組支架為準，要以較遠處的支架為準。

（五）采面支架不直時，應觀察支架、溜子，多的少移，少的多移，保證平直。

六、液壓支架常見故障及排除方法

（一）千斤頂不動作、動作慢甚至出現聯動現象

原因：千斤頂變形不能伸縮;與千斤頂連接件憋卡;泵壓低;管路堵塞;多個手把同時操作，造成流量不足;操作閥串液;回液管堵塞;

排除方法：來回供液均不動，則更換上井檢修;排除蹩卡;檢修泵、調壓;排除堵塞部位;協調操作，盡量避免過多同時操作。拆換操縱閥檢修;發生于空載情況，不影響支撐。

（二）操作閥不操作時有液流聲或操作時也液流聲大但活塞桿動作慢

原因：鋼球與閥座密封不好，內部串液;

閥座上O形圈損壞;鋼球與閥座處被臟物卡住。閥柱端面不平與閥墊密封不嚴，進液通回液;閥墊、中閥套處O形圈損壞。

排除方法：更換上井檢修;上井更換O形圈;多動作幾次無效，則更換清洗。更換上井，拆換閥柱;更換上井拆換。

液壓支架操作復雜，問題多，故障多，但掌握要點很容易掌握。

參考文獻

[1] 陳啟松.液壓傳動與控制手冊[M].上海：上海科學技術出版社，2006.

[2] 臧克江. 液壓缸[M].北京：化學工業出版社，2009.10.

【作者簡介】 郭美君（1988—），女，本科，研究方向：機械工程。