液压支架的发展与前瞻

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摘要：随着社会科技的快速发展，液压支架在综合机械化采煤中占有至关重要的地位，相对也国外的液压支架，我国的液压机制还有一定的差距，本文就液压支架的发展，与国外的差距，分析液压支架的发展前景。

关键词：液压支架；发展；前瞻

中图分类号： S605 文献标识码： A

引言

就目前情况而言，液压支架发展主要趋势有，二柱掩护式架型，提高液压支架强度、移架速度、设计系数，改进液压支架个别部件的结构，液压支架的阀件通用化、标准化、系列化、高可靠性、高工作阻力，液压支架用微电子技术实现机电液一体化的工况监测、数字采集、故障诊断及故障的自动控制。

一、国内外液压支架发展概述

液压支架是以高压液体为动力，液压支架由若干个液压元件(油缸、阀件)与一些金属构件组合而成的一种支撑和控制顶板的采煤工作面设备就是我们所说的液压支架。液压支架具有强度高、安全可靠、支护性能好、移动速度快等特性。自20世纪50年代以来，采煤工作面核心设备逐渐被液压支架占领，世界上主要产煤的国家投入了大量的人力、物力和财力对液压支架进行研究开发，以此来促进国家的经济效益。在液压支架发展的现阶段，以液压支架为主体的支护技术日语趋向于成熟，世界各国已经研制出百种液压支架，以这些液压支架适应各类煤层开采支护需要。

上世纪60年代，我国也曾前后开发了10余种液压支架，由于液压支架在采煤中的种种原因未得到推广应用，在我国采煤事业中液压支架处于研制、实验阶段；70年代先后从波兰、德国、英国、前苏联等主要产煤国家引进数10余套液压支架。我国液压支架科研人员经不断的探索、使用、消化和总结，制造出适合我国采煤的各种类型的液压支架，这些液压支架是我国液压支架快速发展的起点；80年代的液压支架研究与开发处于液压支架创新提高阶段，相继开发出30余种新型的液压支架，制造出ZD系列、XY系列、ZZ系列、等不同规格的液压支架，这些液压支架并广泛用于我国大中型煤矿，在煤矿中液压支架取得良好的经济效益；90年代特种液压支架的研制得到了快速的发展，端头支架、强力支架、水砂充填支架、机械化铺网支架、放顶煤支架等相继问世；随着本世纪随着计算机技术、自动化技术的快速发展与应用，液压支架的发展及控制获得突破性进展，液压支架逐步向数字控制、程序控制、自动化和遥控控制迈进，促进了我国液压支架的发展。

二、国内液压支架与国外技术的差距

1.控制系统方面

国产液压支架控制系统的研发处于落后状态，严重制约了支架的移设速度的提高和综采经济效益的发挥。世界上几个主要产煤大国始终把液压支架控制系统作为提高综采经济效益及社会效益的重要手段，20世纪60年代液压支架采用手动直控操作系统；70年代液压支架采用先导控制系统，随之英国首先在液压支架中提出研制电液控制系统，80年代液压支架电液控制系统趋于成熟；90年代道梯公司在液压支架方面研制出全工作面电液控制系统，紧随其后威斯特伐利亚-贝瑞特公司在液压支架方面研制出更为先进的P-M3、P-M4电液控制系统。现英国、德国、美国、澳大利亚等国家基本上在液压支架方面全是可编程电液控制，而我国在液压支架方面仍多采用手动控制系统。

2.液压元件方面

液压支架中的液压元件研发远远滞后于液压支架的发展，液压支架在工作中的可靠性主要依赖于液压元件的可靠性，液压支架在煤矿生产中是否可以提高工作效率及经济效益，关键在于液压支架中的液压元件的技术性能是否达到相应的要求。国外的液压支架目前多采用液控单向阀、大流量安全阀、初撑力保持阀、截止阀及立柱快速回液阀。液压支架的研究对液压元件的几何尺寸、材料选择、结构形式、热处理方法和表面处理等液压支架的各个方面进行了深入的研究与开发。研制出一批灵敏度高、进排液能力大、密封性能好、抗冲击载荷强的各类液压元件，促进液压元件的发展，这些新型的液压元件适应液压支架工作性能的要求。而我国在液压支架方面对此类液压元件研发较为滞后，目前液压支架仍沿用上个世纪80年代的产品，液压支架没有形成液压元件系列化、通用化、标准化。

3.加工制造方面

据有关综采工程技术人员反映，国产液压支架到目前为止尚未达到1979年引进100套支架的技术水平。如结构材料，德国采用ST52材料其屈服极限为500MPa，而我国使用16Mn材料屈服极限仅为350MPa；阀类，国外一直用铜合金阀壳和高强度不锈钢阀芯，我国则是45钢加表面热处理；在加工工艺上，国外油缸内壁是复镀，国产则为不镀。

三、液压支架发展前景展望

鉴于科学技术的高速发展，新技术、新工艺、新方法、新材料的不断应用及计算机技术的空前扩展，液压支架的未来具有十分诱人的发展前景。

1.高科技在液压支架的应用

随着科学技术的快速发展，先进的技术都应用于各行各业之中，在相互结合的基础上扬长避短，相辅相成，是新组合的整体功能大于原有的整体，促进新技术在各行各业的发展。具体的来说，液压支架以输出的力、速度为目的，液压支架构成从输出到输入的闭环系统，液压支架涉及相关的计算机控制技术、信号处理技术、传感技术、液压传动技术、机械传动技术等，同时，故障诊断技术将随着科技技术的快速发展逐渐介入到液压支架中，减少和预防液压支架安全事故的发生，维护液压支架，延长液压支架的使用年限，提高液压支架的工作效率。

2.液压支架设计理念的更新

液压支架的快速发展是一场革命性的工作。由于液压支架的工作条件比较恶劣，液压支架所处的人、机环境的相互关系问题显得更加重要。液压支架绿色设计是将工艺方法、产品结构、材料选择、外观造型和色彩搭配按照一定规律，液压支架采取艺术的方法加以巧妙融合，液压支架设计充分体现人机环境系统的和谐统一。这种液压支架绿色设计，它不仅考虑资源和环境，也要满足液压支架的经济发展需要，是人类可持续发展战略在液压支架设计中的体现。如：液压支架在设计过程中采用多目标模糊化设计，液压支架要求移架速度快、支撑力大、用料少、重量轻等，液压支架每个目标确定一个函数，即液压支架得多个设计目标函数，然后液压支架组合优化，确定液压支架设计的最佳方案，促进液压支架的快速发展。

3.架型发展

随着高产高效矿井建设的不断发展和完善，从而使得煤矿生产对长壁综采设备生产能力和可靠性就提出来更高的要求和目标，支架将会朝着大工作阻力、高可靠性方向高速发展。一次采全高普通支架继续向着两柱掩护式发展，并将进一步扩大适用范围，促进液压支架的快速发展。

4.材料的升级换代

随着支架向大工作阻力和高可靠性要求的发展，支架质量也不断增加，给运输、搬运和安装等环节带来了很大用难。采用高强度钢材是最有效的途径。近年来，材料的升级换代已初见成效，基本上解决了加工与焊接问题，此外，还需要对材料的焊接性进行试验研究，优化焊接工艺，提高焊接接头的综合机械性能与承载能力，以满足高可靠性支架设计需要。

结束语

综上所述，液压支架已逐步成为采煤工作面核心设备，在液压支架现阶段，世界上已生产制造出多种的液压支架，以适应各类煤层开采液压支架需要，促进了液压支架在煤矿行业的快速发展。

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