液压支架用双伸缩立柱初撑力不足的改进

液压支架用双伸缩立柱初撑力不足的改进【摘 要】本文详细分析了双伸缩立柱的工作原理及其产生初撑力不足的原 因，并提出改进方法。【关键词】液压支架；双伸缩立柱；初撑力1问题提出目前煤炭综采技术发展迅速，液压支架在综采工作面上的作用日显巨大，特 别是双伸缩立柱液压支架有着调高范围大、操作灵活方便等显著特点。但是往往 顶板来压时活动强烈，安全阀开启压力大，这与液压支架依靠初撑力控制顶板运 动的期望出现一些差距。液压支架双伸缩立柱固有的自身特点造成在初始阶段的 初撑力不足，双伸缩立柱是否存在着初撑力不足的可能，如何防止双伸缩立柱产 生初撑力不足是一个很有必要解决的课题。2原因分析双伸缩立柱与单伸缩立柱相比有着调高方便、范围大等明显的优势，但在初 始阶段的支撑方面却存在严重的、潜在的安全隐患。双伸缩立柱在初撑时，通过 换向阀向立柱下腔（一级缸）供液，使得中缸伸出，当中缸全部伸出接触缸筒缸 口处的导向套时，中缸因被导向套限位无法继续外伸。如果持续供液，一级缸腔内压力会逐渐升高，当压力升至约57MPa时， 乳化液会打开中缸底部的底阀进入中缸腔内，推动活柱向上伸出，从而带动支架 顶梁升起至接触顶板，持续供液，直到一级缸腔内压力达到额定泵压95%以上为 止,此时支架完成初撑，其动作顺序为中缸先伸出，至导向套限位后活柱再伸出。双伸缩立柱完成初撑后对中缸进行受力分析，中缸共受到三个作用力，一个 向上的力F1=P1*A1，个向下的力F2=P2*A2、以及环形导向套对活塞的反作 用力F3, F1=F2+F3。由于中缸底阀开启后P2略小于P1 （底阀开启的压力损失）， 此时的初撑力大小仅由活柱活塞面积A2及压力P2有关，与中缸活塞A1及压力 P1无关。此时整体来看可以认为双伸缩立柱是以一级缸为底座，通过活柱向上 传递支撑力量，其支撑力量大小已经与中缸无关。比对两个活塞的受力情况可知，活柱活塞面积A2仅为中缸活塞面积A1的 一半左右，且压力P2比P1低57MPa，故一级缸传给活柱的力不到中缸活塞 向上产生的力F1的二分之一，也就是对顶板的初撑力只有二分之一，另外的二 分之一传给了导向套。当一级缸初撑力至31.4MPa时，中缸腔内实际压力为 24.4MPa （底阀开启7MPa），随着顶板的破碎、倾斜、来压冲击等情况的出现， 岩石顶板会下沉压缩支架，支架状态由内加载变为外加载，一级缸压力不变仍为 31.4MPa，中缸压力开始升高，至62.8MPa时才与一级油缸力量平衡，此时中缸 活塞才刚刚脱离导向套。可以看出，当中缸活塞腔压力由24.4MPa升至62.8MPa