液压支架设计模拟试题及参考答案

液压支架设计模拟试题及参考答案

一、单选题（每题1分，共10分）

1.液压支架设计中，主要承载部件是（）（1分）A.油缸B.掩护梁C.底座D.立柱【答案】D【解析】液压支架的立柱是主要承载部件，承受工作阻力

2.液压支架的初撑力主要依靠（）提供（1分）A.乳化液泵站B.立柱C.油缸D.推移油缸【答案】B【解析】初撑力由立柱的先导阀控制，确保顶板初撑

3.液压支架的支护方式属于（）（1分）A.单体支柱式B.掩护式C.支撑式D.混合式【答案】B【解析】掩护式液压支架通过掩护梁实现对顶板的控制

4.液压支架的推移机构主要作用是（）（1分）A.支撑顶板B.移架C.控顶D.调架【答案】B【解析】推移油缸驱动支架整体移动，实现工作循环

5.液压支架乳化液泵站压力不足可能原因是（）（1分）A.油缸漏油B.乳化液粘度过高C.泵站电机故障D.立柱损坏【答案】C【解析】泵站压力不足通常由电机、泵体或阀门故障引起

6.液压支架立柱常见的密封形式是（）（1分）A.金属密封B.橡胶密封C.石墨密封D.陶瓷密封【答案】B【解析】橡胶密封在液压系统中应用广泛，耐压耐磨损

7.液压支架控制阀组中的比例阀主要功能是（）（1分）A.快速开关B.远程控制C.流量调节D.压力调节【答案】C【解析】比例阀可通过电信号精确调节流量，实现自动化控制

8.液压支架常见故障之一是（）（1分）A.乳化液温度过高B.油缸动作无力C.支架不降柱D.泵站噪音过大【答案】B【解析】油缸动作无力多由内漏或外漏引起，需检查密封件

9.液压支架对乳化液的要求是（）（1分）A.粘度低B.清洁度高C.酸碱度中性D.水分含量高【答案】B【解析】乳化液需高清洁度，防止杂质磨损系统元件

10.液压支架的支撑高度调节通过（）实现（1分）A.推移油缸B.立柱先导阀C.控制阀组D.底座高度【答案】B【解析】立柱先导阀控制液压油进入或排出，实现伸缩调节

二、多选题（每题4分，共20分）

1.液压支架设计需要考虑的因素包括（）（4分）A.工作阻力B.支架高度C.结构强度D.控制方式E.乳化液性能【答案】A、B、C、D、E【解析】设计需全面考虑力学性能、空间尺寸、控制逻辑及介质特性

2.液压支架常见故障诊断方法有（）（4分）A.压力测试B.泄漏检查C.油液分析D.振动监测E.声学检测【答案】A、B、C、D、E【解析】综合运用多种检测手段可准确判断故障部位

3.液压支架控制系统中的传感器包括（）（4分）A.压力传感器B.位移传感器C.温度传感器D.流量传感器E.液位传感器【答案】A、B、C、D、E【解析】多参数传感器实时监测系统运行状态，保障安全稳定

4.液压支架在综采工作面中的作用有（）（4分）A.控制顶板B.支撑顶煤C.移动工作面D.实现自动化E.保护工作面【答案】A、B、C、D、E【解析】支架需全面完成控顶、护煤、移架及自动化控制功能

5.液压支架设计中的强度校核包括（）（4分）A.静强度分析B.疲劳强度评估C.动态应力测试D.材料匹配E.结构优化【答案】A、B、C、D、E【解析】强度校核需考虑静动态负荷及材料特性，通过优化提升可靠性

三、填空题（每题4分，共20分）

1.液压支架的三机指的是______、______和______（4分）【答案】乳化液泵站、控制阀组、推移装置

2.液压支架常见故障的三漏现象是指______、______和______（4分）【答案】内漏、外漏、泄漏

3.液压支架的支护强度用______和______两个参数表示（4分）【答案】初撑力、工作阻力

4.液压支架乳化液的基本性能要求包括______、______和______（4分）【答案】粘度、清洁度、酸碱度

5.液压支架的移架方式有______、______和______三种（4分）【答案】手动移架、电液移架、液压自移

四、判断题（每题2分，共10分）

1.液压支架的初撑力必须大于工作阻力才能有效控制顶板（）（2分）【答案】（√）【解析】初撑力不足会导致顶板离层，增加冒顶风险

2.液压支架的油缸内漏会导致系统压力无法建立（）（2分）【答案】（×）【解析】内漏虽降低效率，但系统仍能建立压力，只是损失严重

3.液压支架乳化液温度过高会导致润滑性能下降（）（2分）【答案】（√）【解析】温度过高使油液粘度降低，密封件老化，润滑不足

4.液压支架立柱的失效通常由疲劳断裂引起（）（2分）【答案】（√）【解析】长期循环载荷易导致材料疲劳，是常见失效模式

5.液压支架的控顶面积越大，支护效果越好（）（2分）【答案】（×）【解析】控顶面积需与采煤机截深匹配，过大浪费资源且易冒顶

五、简答题（每题4分，共12分）

1.简述液压支架设计的基本原则（4分）【答案】

（1）可靠性保证长期稳定运行，关键部件冗余设计；

（2）安全性满足强度、刚度及稳定性要求，设置多重保护；

（3）经济性优化结构材料，降低制造成本及维护费用；

（4）适应性适应不同地质条件及采煤工艺需求；

（5）自动化实现远程监控及自动控制功能，提高效率

2.液压支架常见的故障类型有哪些？（4分）【答案】

（1）泄漏类油缸、阀门、管路密封失效；

（2）动作异常移架卡阻、升降缓慢、无法动作；

（3）压力异常系统压力不足、波动剧烈；

（4）温度异常乳化液或油液温度过高；

（5）控制系统故障传感器失灵、阀组卡滞

3.液压支架在综采工作面如何实现自动化控制？（4分）【答案】

（1）采用电液控制系统，通过电信号控制阀组动作；

（2）安装各类传感器（压力、位移、温度等）实时监测工况；

（3）设定控制程序，实现移架、升降的自动化联动；

（4）配合采煤机位置信号，实现支架随采煤机自动移架；

（5）远程监控平台可实时调整参数，实现智能化管理

六、分析题（每题10分，共20分）

1.分析液压支架乳化液系统故障对工作性能的影响（10分）【答案】

（1）粘度过高导致流动阻力增大，系统压力损失严重，移架无力，散热不足易引发元件损坏；

（2）清洁度差杂质磨损油缸、阀体，造成内漏，系统效率降低，严重时卡死动作；

（3）酸碱度失衡腐蚀密封件及金属部件，缩短使用寿命，增加泄漏风险；

（4）温度异常过高使油液粘度降低，润滑不足；过低则流动性差，启动困难；

（5）液位不足导致泵站空转，系统无法正常供液，影响所有动作综合影响系统故障导致支护不及时、移架缓慢、能耗增加，甚至引发顶板事故，严重影响综采效率与安全

2.比较不同类型液压支架在设计和应用上的特点（10分）【答案】

（1）支撑式液压支架结构简单，主要用于中硬顶板，适用于薄煤层，但控顶能力有限；

（2）掩护式液压支架掩护梁控制顶板，适应中厚煤层及复杂顶板，应用最广；

（3）支撑掩护式液压支架兼具支撑与掩护功能，适应性强，但结构复杂、成本高；

（4）支撑掩护式带侧护板增加侧向支撑能力，适用于大倾角工作面；

（5）电液控支架采用自动化控制系统，响应快、效率高，但需配套电控系统设计差异支撑式追求轻量化，掩护式注重控顶面积，支撑掩护式需兼顾结构强度与空间；应用上需根据煤岩性质、采高、倾角选择匹配类型

七、综合应用题（25分）某矿井工作面地质条件煤层厚度

3.5m，倾角12°，顶板为中硬复合顶板，设计支护强度为800kPa现需设计一套液压支架系统，要求

（1）计算所需工作阻力及初撑力，说明依据；（8分）

（2）确定支架高度范围及支撑面积，分析设计考虑；（7分）

（3）设计乳化液系统参数，说明选型理由；（5分）

（4）提出控制系统方案，说明关键设备选型及作用（5分）【答案】

（1）工作阻力计算依据Q=γhcs（γ为顶板容重7kN/m³，h为采高

3.5m，cs为支护强度800kPa）Q=7×

3.5×

0.8=

19.6MN=19600kN初撑力需达到工作阻力的50%-60%，取55%P0=19600×

0.55=10780kN=1078MN说明考虑顶板动态载荷及安全系数，确保有效控顶

（2）支架高度范围及支撑面积高度范围需适应采高变化及顶板起伏，设定为

3.0-

4.0m；支撑面积控顶宽度8m，支撑面积需覆盖工作面顶部，约28m²设计考虑高度范围需与采煤机截深匹配，支撑面积越大控顶稳定性越好，但需平衡结构重量与移架能力

（3）乳化液系统参数泵站压力需大于工作阻力及管路损失，取25MPa；流量按最大移架需求计算，约300L/min；粘度设定为35-45mm²/s（中硬顶板要求）；选型理由高压力保证系统响应，大流量满足快速移架，合理粘度保障润滑与密封

（4）控制系统方案关键设备电液比例阀组（实现精准控制）、电液控制箱（处理信号）、传感器组（监测压力、位置）作用通过电信号实现支架自动移架、高度调节、支护力自适应控制；传感器实时反馈工况，保障系统安全稳定运行；配合远程监控平台实现智能化管理。