掩护式液压支架设计说明书-毕业论文.doc

中 国 矿 业 大 学本科生毕业设计姓 名：吴文旺 学 号： 03101102 学 院： 机电工程学院 专 业： 机械工程及自动化 设计题目： 掩护式液压支架设计 专 题： （空） 指导教师： 王启广 职 称： 副教授 二O一四 年 六 月 徐州中国矿业大学毕业设计任务书学院 机电 专业年级 机自10-5 学生姓名 吴文旺 任务下达日期： 2014.01.12毕业设计日期： 2014.01.12-2014.06.15毕业设计题目：掩护式液压支架设计毕业设计专题题目：（不填）毕业设计主要内容和要求：掩护式液压支架设计设计参数：最大结构高度5500mm，最小结构高度3500mm工作阻力8000kN;支护强度1.21.5MPa任务：总体设计，顶梁设计，底座设计，立柱设计，零件图设计，并撰写说明书。院长签字： 指导教师签字：中国矿业大学毕业设计指导教师评阅书指导教师评语（基础理论及基本技能的掌握；独立解决实际问题的能力；研究内容的理论依据和技术方法；取得的主要成果及创新点；工作态度及工作量；总体评价及建议成绩；存在问题；是否同意答辩等）：成 绩： 指导教师签字： 年 月 日中国矿业大学毕业设计评阅教师评阅书评阅教师评语（选题的意义；基础理论及基本技能的掌握；综合运用所学知识解决实际问题的能力；工作量的大小；取得的主要成果及创新点；写作的规范程度；总体评价及建议成绩；存在问题；是否同意答辩等）：成 绩： 评阅教师签字： 年 月 日中国矿业大学毕业设计答辩及综合成绩答 辩 情 况提 出 问 题回 答 问 题正 确基本正确有一般性错误有原则性错误没有回答答辩委员会评语及建议成绩：答辩委员会主任签字： 年 月 日学院领导小组综合评定成绩：学院领导小组负责人： 年 月 日摘 要液压支架的出现，把回采工作面的支护技术从手工支护发展到机械化支护,它作为回采工作面的一种支护设备，在工作过程中能否取得良好的支护效果，取决于支架的架型，结构和相关参数。本课题主要讲述的是：首先，通过确定支架的四连杆机构各杆系的长度及其相对空间位置；然后，确定液压支架的性能参数；其次，通过二维软件AuotoCAD来进行结构设计以达到优化；接着，以力学模型为依据，分析了液压支架的顶梁、掩护梁、底座上载荷的作用机理，得到了较为合理的支架载荷的计算公式；再次，结合本次设计的支架，从平面和空间两方面对支架主要结构件进行受力分析；最后对支架主要结构件进行强度效核。关键词：掩护式支架 四连杆优化设计 受力分析 强度校核ABSTRACTSince hydraulic support appeared,the technology of support has been developed form manual support to mechanical support on the working face.The hydraulic support described is a part of the mining industry equipment in the mine, used for protection of working environment in the gallery. It works well or bad at work basing on its support mode, frame and some parameters. In the task,firstly, the optimal values of some parameters of the leading four-bar mechanism are determined . Secondly, ascertain the capability of hydraulic support. Nextly, the model is founded with the two-dimensional software, autoCAD， the three-dimensional software,and also do the Simulink, SimMechanics and simple analysis. Then on the base of mechanic model of support-surrounding, the mechanism and loads on the support is decided. The next work, with the condition of the design, the main mechanics of hydraulic support is analyzed and calculated by plane and spatial model. Finally, the under frame, top beam cave shield, wrists and hydraulic column are analyzed by calculation. And draw out all the process drawings.During the course of doing the paper, author not only analyses something theoretical, but also adopted a lot of actual experiences. Combining theory and practice. Therefore, the paper possesses theory and practical value, so it measures up the requiring of the nation to the undergraduate.Key words: shield hydraulic support four-bar links optimal design mechanics characteristics strength checking目录1 绪 论11.1我国液压支架的发展11.2 液压支架的用途、分类和结构21.2.1 液压支架的用途21.2.2 液压支架工作状态及布置21.2.3 液压支架结构型式及特点31.3液压支架的组成51.4液压支架的支护方式51.5液压支架的工作原理51.5.1支架升降和推移61.5.2支架的承载过程71.6采煤工作面液压支架设计要求和设计必要的基本参数71.6.1 设计目的71.6.2 对液压支架的基本要求71.6.3 设计液压支架必需的基本参数81.7本文做的主要工作82 液压支架整体结构设计92.1 支架主要尺寸的确定92.1.1支架的高度和支架的伸缩比92.1.2支架间距和宽度的确定102.2底座长度的确定102.3顶梁长度的确定102.3.1支架工作方式对顶梁长度的影响112.3.2顶梁长度计算112.4 四连杆机构的确定112.4.1四连杆机构的几何算法113 液压支架部件设计143.1 顶梁143.1. 1 主要作用143.1.2 结构型式143.1.3 顶梁结构和断面形状153.2顶梁侧护板163.3底座173.4推移装置183.5立柱和千斤顶的设计203.5.1 立柱的类型213.6喷雾降尘系统的设计213.6.1喷雾降尘系统的组成213.6.2设计原则213.7液压系统的设计213.7.1液压系统的特点214 立柱结构设计和强度计算234.1立柱类型的选择及其结构234.2双伸缩立柱缸径的确定234.3安全阀压力的确定244.4泵站压力的确定244.5立柱初撑力的计算244.6立柱工作阻力的计算254.7立柱缸体壁厚的计算254.8立柱强度和稳定性验算264.8.1立柱行程的确定264.8.2缸筒壁厚的验算264.8.3立柱稳定性验算275 液压支架受力分析305.1概述305.1.1支架工作状态305.1.2计算载荷的确定305.2支架受力分析与计算315.2.1 立柱柱窝位置的确定315.2.2 平衡千斤顶位置的确定335.2.3 受力分析365.3顶梁的载荷分布385.4底座接触比压395.5 前梁千斤顶参数的确定415.6 推移千斤顶参数的确定425.7 侧推千斤顶参数的确定426 液压支架强度计算436.1强度条件436.2顶梁强度校核447液压支架防倒防滑及调架装置的设计研究478液压支架的研究途径和现代设计方法488.1液压支架的研究途径488.2液压支架现代设计方法488.3液压支架的操作和维护498.3.1 液压支架的操作维护要求498.3.2 液压支架的操作管理事项508.3.3 液压支架维护和管理的具体内容508.3.4 本次设计存在的问题51在煤矿矿井工作面实现液压支架的远程控制60简介60内容描述61结论65翻译部分1 绪 论我国煤炭储量十分丰富，采煤综合机械化，是加速我国煤炭工业发展，大幅度提高劳动生产率，实现煤炭工业现代化的一项战略措施。综合机械化采煤不仅产量大，效率高，成本低，而且能减轻繁重的体力劳动，改善工人的作业环境，保护工人的生命安全，是煤炭工业技术的发展方向。我国综采技术日趋成熟，不但生产水平，而且工艺水平已进入世界先进行列。液压支架作为综合机械化采煤的关键设备之一，其重量约为综采设备总重量的80%-90%，其费用约占综采设备总费用的60%-70%。因此，为了降低成本，提高采煤的经济效益，世界各产煤大国都一直在积极地开展液压支架的研究。依靠科技进步，建设高产高效矿井，实现煤矿生产的机械化、自动化和安全高效，是煤炭工业发展的根本出路。改革开放以来，我国煤炭科学技术取得了突飞猛进的发展，开采工艺及装备水平不断提高，机械化程度逐年上升，安全生产状况显著改善，高产高效记录不断刷新。一大批创新科研成果不断涌现并推广应用，使我国煤矿开采技术跻身世界先进行列。1.1我国液压支架的发展1959年10月，原北京矿业学院设计了三种液压支架。1961年设计了“本溪-型”支架，并制造出样机进行井下试验。1965年北京煤炭科学院和郑州煤矿机械厂协作制造出仿英支架。1967年，太原煤炭研究所首次研究出四组迈步式支架，经修改后于1972年由郑州煤矿机械厂制造，并进行井下试验。1970年又为大同矿务局设计了TZ-140型支架，在此基础上研制出TZ-支架，开发了TZ-IB、TZ-、TZ-、TZ-和TZ-型等液压支架。1973年，北京煤矿机械机械厂生产出第一套BZZ垛式支架，在阳泉矿务局使用。它是发展我国液压支架的起点。此外，有关院校、研究所和制造厂合作，还研制出一批较有成效的液压支架，如ZY-3、WKM-400、BZZB、KD-280和FX-440等。这些液压支架由于受到多种因素的限制，虽然使用效果不佳，几乎全被淘汰，但为后来研制和开发更好的架型提供了宝贵的经验。1974年和1979年，我国先后从英国、原联邦德国、波兰三国的五大公司进口了48套和100套综采设备。国外先进支架的引进，促进了国产液压支架设计和制造水平的明显提高。到1983年末，全国在籍的各类支架共31990架。其中，国产支架64套，其性能质量和使用效果都是早期支架所不能比拟的。从70年代至今，光煤炭科学研究总院北京开采所共研制出30余种不同结构型式的液压支架。架型包括：支撑式、掩护式和支撑掩护式，还有特殊采煤工艺用液压支架，如放顶煤支架，水砂填充支架及端头支架等。其中，20多种支架已通过鉴定，五种支架获奖。总之，我国液压支架是从50年代末开始着手研制，经历可研制试验、引进、仿制和改进创新等阶段，直到现在的独立设计阶段。目前，除液压支架电液控制和支架计算机辅助设计与绘图方面落后于国外，其他方面均以达到国外同期水平。1.2 液压支架的用途、分类和结构1.2.1 液压支架的用途在采煤工作面的煤炭生产过程中，为了防止顶板冒落，维持一定的工作空间，保证工人安全和各项作业正常进行，必须对顶板支护。而液压支架是以高压液体作为动力，由液压元件与金属构件组成的支护和控制顶板的设备，它能实现支撑、切顶、移架和推移输送机等一整套工序。实践表明液压支架具有支护性能好、强度高，移架速度快、安全可靠等优点。液压支架与可弯曲刮板输送机和采煤机组成综采机械化采煤设备，它的应用对增加采煤工作面产量、提高劳动生产率、降低成本、减轻工人的体力劳动和保证安全生产是不可缺少的有效措施。因此，液压支架是技术上先进、经济上合理、安全上可靠、是实现采煤综合机械化和自动化不可缺少的主要设备。1.2.2 液压支架工作状态及布置图1-1所示为液压支架在工作面的布置示意图。每个工作面一般由滚筒、采煤机、液压支架、刮板输送机、装载机、乳化液压站和油管等主要设备组成。为了实现顶板及时支护，常采用先移架后推溜的方式。采煤机每切割一刀，液压支架依次完成降柱、移架、升柱和推溜四个主要动作过程。A-A截面是采煤机割煤前支架的工作状态。此时，推溜千斤顶活塞杆处于伸出状态，端间距为零，输送机紧靠煤壁。采煤机割煤后，支架尚未前移时（B-B截面），端面距最大（等于采煤机截深）；当支架降柱卸载前移，然后升柱支护新裸露顶板时，端面距又达到最小（C-C截面）。支架支撑顶板后，以其为支点操作推溜千斤顶。将输送机推向煤壁，实现推溜。此时，推溜千斤顶的活塞杆又处于伸出状态（D-D截面），以便完成下一个动作过程。随着采煤机割煤的继续，工作面液压支架不断重复上述四个主要动作过程。从而对顶板进行及时支护，防止顶板冒落，保持一定的作业空间，确保综采工作面人员和设备的安全，实现顶板管理及采煤作业过程机械化，提高采煤工作效率。图1-1 液压支架在工作面布置示意图1采煤机 2液压支架 3传送带输送机 4转载机 5刮板输送机 6主进液管7主回液管 8乳化液泵 9乳化液箱 10端头支架 11单体液压支柱1.2.3 液压支架结构型式及特点根据用途和在采煤工作面的安装位置，液压支架分为两大类，即端头支架和中间支架。端头支架安装在采煤工作面两端与顺槽连接处。由于此处顶板悬露面积较大，综采设备较多，又是人员的安全出口，要求端头支架不仅能支护顶板，而且要与端面处的各种机械设备相适应。因此，端头支架具有特殊性。一般来说，它的顶梁较长，支护空间较大，具有较大的支撑力，并兼有支撑和锚固作用，其整体性和结构强度均较高。中间支架安装在除端头支架以外的采煤工作面的全部作业位置。其作业是确保采煤工作面人员与设备的安全，并实现顶板管理与支护以及采煤作业过程机械化。因此，一方面，要求中间支架工作可靠，使用方便，易于制造和运输，在整个服务年限内使用费用的总和最低；另一方面，要求中间支架的结构即及布置方式采场围岩的运动规律，与其支护的工作面顶板压力相适应，兼有支撑和掩护作用既能支撑住采煤工作面下沉的顶板，又能防止矸石涌入工作面。液压支架的分类主要是对中间支架进行分类。中间支架按其结构及与围岩相互作用方式可分为:支撑式、掩护式和支撑掩护式三大类，如图1-3。后两类又统称为掩护型液压支架。1、支撑式液压支架 支撑式液压支架是利用立柱与顶梁直接支撑和控制采煤工作面顶板的，没有掩护梁。其顶梁较长，立柱较多，一般呈垂直布置，联结着顶梁和底座，无法承受水平作用力，这是此种支架的最大弱点；靠立柱支撑顶梁来维持一定的工作空间；顶板岩石则在顶梁后部垮落。这类支架的特点是：具有较大的工作阻力和良好的切顶性能，通风面积大；采区防矸不严密；由于顶梁较长，对顶板重复支撑次数多；适用于老顶来压强烈的或直接顶稳定和坚硬的顶板。按其结构和工作方式的不同，支撑式液压支架又可分为垛式和节式两种。2、掩护式液压 掩护式液压支架是利用立柱、顶梁、及掩护梁来支撑顶板和防止顶板岩石涌入工作面。其顶梁较短，立柱较少，一般呈倾斜布置，联结着顶梁和底座或掩护梁和底座；掩护梁直接与冒落的矸石接触，靠其掩护作用来维持一定工作空间；顶板岩石则在掩护梁后部垮落。掩护式液压支架的特点是:调高范围大，适应煤层厚度变化的能力强，调高比一般可达2.3左右，甚至超过了3；支撑煤壁合力靠近煤壁，能较好的维护裸露的顶板；顶梁短，减少了反复支撑顶板的次数，有利于保持顶板的完整；架间密封较严，能有效的防止窜矸露矸；由于采用了四连杆机构，支架抗侧向能力大，稳定性好，立柱不承受水平作用力；立柱少，移架速度快；平衡千斤顶可以来调节顶梁的工作状态，提高支架对不同顶板的适应性，能适用倾角较大的煤层；重量轻，长度小，便于运输和安装；造价低。较少了整套综采设备的投资。由于掩护式液压支架的这些优点，目前它已经成为世界各主要产煤大国研制和使用的重点架型。 图1-2 液压支架结构型式a) 支撑式 b) 掩护式 c) 支撑掩护式1前探梁 2顶梁及其侧护板 3掩护梁及其侧护板 4前连杆 5后连杆 6底座 7立柱 8推移千斤顶 9平衡千斤顶 10操纵阀与控制阀 11护帮机构 12护帮千斤顶 13前梁千斤顶 14挡矸帘3、支撑掩护式液压支架 顾名思义，支撑掩护式液压支架是以支撑为主，掩护为辅，兼有掩护式和支撑式液压支架的结构特点的一种支架。它利用支撑和掩护的双重作用来维持一定的工作空间。这类支架的特点式：立柱较多，垂直支撑或立柱倾角较小，工作阻力大，切顶性能较好；采用掩护梁，架间密封，挡矸掩护性能好；采用四连杆机构，能承受侧向力；适用范围较宽。1.3液压支架的组成根据各部件的功能，液压支架的组成可归纳为五个部分见表1-1。1.4液压支架的支护方式综采工作面的主要生产工序有采煤、移架和推溜。3个工序的不同组合顺序，可形成液压支架的3种支护方式，从而决定工作面“三机”的不同配套关系。具体的循环方式见表1-2。1.5液压支架的工作原理液压支架在工作过程中，不仅要可靠的支撑顶板，维护一定的安全工作空间，而且要随工作面的推进，进行移架和推移输送机。因此，支架要实现升、降、推、移四个基本动作，这些动作是利用泵站供给的高压液体，通过工作性质不同的几个液压缸来完成的，如图1-3所示表1-1 液压支架组成表序 号部 件功 能举 例1承载结构件承受并传递顶板载荷作用的结构件顶梁、掩护梁、底座、连杆2动力油缸用液体作介质可以主动产生作用力，实现各种动作的油缸立柱、各类千斤顶3控制元部件操纵、控制支架各个动力油缸动作及保证所需工作特性的液压（电气）元部件操纵阀、单向阀、安全阀及管路、液压（电控）元件4辅助装置不直接承受顶板载荷，而实现支架某些动作或功能所必须的装置推移装置、护帮装置、活动侧护板、防倒、防滑装置5工作液体传递能量的工作液压介质乳化液 表1-2液压支架的支护方式表支护方式循环方式支护特点应用条件即时支护割煤移架推溜支护滞后时间短适用于各种顶板条件，应用最为广泛滞后支护割煤推溜移架支护滞后时间较长可用于稳定、完整的顶板条件，较少支架结构紧凑，目前应用复合支护割煤支架伸出探梁推溜移架支护滞后时间短 但增加了反复支撑可适用于各种顶板条件，但支架操作次数增加，目前应用较少1.5.1支架升降和推移当操纵阀8处于升柱位置时，从乳化液泵站来的高压液体通过操纵阀8、液控单向阀6进入立柱2的下腔，立柱上腔回液，支架升起，并撑紧顶板。当操纵阀8处于降柱位置时，工作液体进入立柱的上腔，同时打开液控单向阀，立柱下腔回液，支架下降。支架的前移和推移输送机是通过操纵阀7和推移千斤顶4来进行的。移架时，先使支架卸载下降，再把操纵阀7置于移架位置，从乳化液泵站来的高压液体进入推移千斤顶4的前腔即活塞杆腔，后腔即活塞腔回液。这时，支架以输送机为支点前移。移架结束后，在把支架升起，使支架撑紧顶板。若将操纵阀7置于推溜位置，高压液体进入推移千斤顶后腔即活塞腔，前腔即活塞杆腔回液，这时输送机以支架为支点被推向煤壁。 图1-3 液压支架工作原理图1-顶梁；2-立柱；3-底座；4-推移千斤顶；5-安全阀；6-液控单向阀； 7、8-操纵阀；9-输送机；10-乳化液泵；11-主供液管；12-主回液管1.5.2支架的承载过程支架的承载过程是指支架与顶板之间相互力学作用的过程。它包括初撑、承载增阻和恒阻三个阶段。1、初撑阶段在升架过程中，当支架的顶梁接触顶板，直到立柱下腔的液体压力逐渐上升到泵站工作压力时，停止供液，液控单向阀6立即关闭，这一过程为支架的初撑阶段。初撑力的大小取决于泵站的工作压力立柱缸径和立柱的数量。合理的初撑力是防止直接顶过早的因下沉而离层、减缓顶板下沉速度、增加其稳定性和保证安全生产的关键。2、承载增阻阶段支架初撑结束后，随着顶板的下沉，立柱下腔的液体压力逐渐升高，支架对顶板的支撑力也随之增大，呈现增阻状态，这一过程为支架的承载增阻阶段。3、恒阻阶段随着顶板压力的进一步增加，立柱下腔的液体压力越来越高。当升高到安全阀5的调定压力时，安全阀打开溢流，立柱下缩，液体压力随之降低。当降到安全阀的调定压力时，安全阀关闭。随着顶板的继续下沉，安全阀重复这一过程。由于安全阀的作用，支架的支撑力维持在某一恒定数值上，这是支架的恒阻阶段。此时，支架对顶板的支撑力称为工作阻力，它是由支架安全阀的调定压力决定的。对于掩护式和支撑掩护式支架，其初撑力和工作阻力的计算还要考虑到立柱倾角的影响因素。1.6采煤工作面液压支架设计要求和设计必要的基本参数1.6.1 设计目的采用综合机械化采煤方法是大幅度增加煤炭产量、提高经济效益的必由之路。为了满足对煤炭日益增长的需要，必须大量生产综合机械化采煤设备，迅速增加综合机械化采煤工作面。但是，由于常规的液压支架都比较笨重、成本高、运输和安装都不方便，一般的煤矿没有能力武装一个大型的综采工作面。基于以上原因本文设计了V型液压支架。V型液压支架是一种轻型液压支架，成本低、安装和拆卸方便，实现了很高的性价比。1.6.2 对液压支架的基本要求1、为了满足采煤工艺及地质条件的要求，液压支架要有足够的初撑力和工作阻力，以便有效地控制顶板，保证合理的下沉量。2、液压支架要有足够的推溜力和移架力。推溜力一般为100kN左右；移架力按煤层厚度而定，对中厚煤层一般为150250kN。3、防矸性能要好。4、排矸性能要好。5、要求液压支架能保证采煤工作面有足够的通风断面，从而保证人员呼吸、稀释有害气体等安全方面的要求。6、为了操作和生产的需要，要有足够宽的人行道。7、调高范围要大，照明和通讯方便。8、支架的稳定性要好，底座最大比压要小于规定值。9、要求支架有足够的刚度，能够承受一定的不均匀载荷和冲击载荷。10、在满足强度条件下，尽可能减轻支架重量。11、要易于拆卸，结构要简单。12、液压元件要可靠。1.6.3 设计液压支架必需的基本参数1、顶板条件根据老顶和直接顶的分类，对支架进行选型。2、最大和最小采高根据最大和最小采高，确定支架的最大和最小高度，以及支架的支护强度。3、瓦斯等级根据瓦斯等级，按保安规程规定，验算通风断面。4、底板岩性及小时涌水量根据底板岩性和小时涌水量验算底板比压。5、工作面煤壁条件根据工作面煤壁条件，决定是否用护帮装置。6、煤层倾角根据煤层倾角，决定是否选用防倒防滑装置。7、井筒罐笼尺寸根据井筒罐笼尺寸，考虑支架的运输外形尺寸。8、配套尺寸根据配套尺寸及支护方式来计算顶梁长度。1.7本文做的主要工作本文所做的主要工作是：支架总体结构的设计、液压支柱的设计、顶梁和底座的设计、支架各结构件的结构设计以及各结构件的受力分析及强度校核。2 液压支架整体结构设计2.1 支架主要尺寸的确定2.1.1支架的高度和支架的伸缩比1、支架高度支架高度的确定原则，应根据所采煤层的厚度，采区范围内地质条件的变化等因素来确定， 其最大与最小高度为： （2-1） （2-2）式中 支架最大高度，mm； 支架最小高度（mm）；煤层最大厚度（mm）；煤层最小厚度（mm）；考虑伪顶、煤皮冒落后仍有可能靠初撑力所需要的支撑高度，一般取200300mm；顶板最大下沉量，一般取100200mm；移架时支架的最小可缩量，一般取50mm；浮矸石、浮煤厚度，一般取50mm。取=200mm，由设计给出的参数可得，支架最大高度为2400mm，最小采高1600mm。2、支架的伸缩比支架的伸缩比指最大与最小支架高度之比值，即 （2-3）由于液压支架的使用寿命较长，并可能被安装在不同的采煤工作面，所以，支架应具有较大的伸缩比。一般范围是1.52.5，煤层较薄时选大值。但是考虑尽量减轻支架重量，降低造价，可搞系列化，加强指甲对顶底板的适应性，降低伸缩比，尽量采用单伸缩油缸或带机械加长杆来增加调高范围。该支架的伸缩比=1.571。2.1.2支架间距和宽度的确定所谓支架间距，就是相邻两支架中心线间的距离。按下式计算： （2-4）式中 支架间距（支架中心距）；每架支架顶梁总长度；相邻支架（或框架）顶梁之间的间隙；n每架所包含的组架的组数或框架数，整体自移式支架n =1；整体迈步式支架n =2；节式迈步支架，n =支架节数。支架间距要根据支架型式来确定，但由于每架支架的推移千斤顶都与工作面输送机的一节溜槽相连，因此目前主要根据输送机溜槽每节长度及帮槽上千斤顶连结块的位置来确定，我国刮板输送机溜槽每节长度为1.5m,千斤顶连结块位置在溜槽中长的中间，所以除节式和迈步式支架外，支架间距一般为1.5m。大采高支架为提高稳定性中心距可采用1.75m,轻型支架为适应中小煤矿工作面快速搬家的要求，中心距可采用1.25m。本次设计取支架的中心距为1.75m。支架宽度是指顶梁的最小和最大宽度。宽度的确定应考虑支架的运输、安装和调架要求。支架顶梁一般装有活动侧护板，侧护板行程一般为100mm200mm。其中宽面顶梁一般为1200mm1500mm，节式支架一般为400mm600mm。本次设计取支架顶梁的宽度为1750mm,亦即顶梁侧护板侧推千斤顶的行程取200mm。2.2底座长度的确定底座是将顶板压力传递到底板和稳固支架的部件。在设计支架的底座长度时，应考虑如下诸方面：支架对底板的接触比压要小；支架内部应有足够的空间用于安装立柱、液压控制装置、推移装置和其他辅助装置；便于人员操作和行走；保证支架的稳定性等。通常掩护式支架的底座长度取3.5倍的移架步距（一个移架步距为0.6m），即2.1m左右，支撑掩护式支架的底座长度取4倍的移架步距，即2.4m左右。综合考虑取底座长度为4.0m，底座宽度为1.6m，立柱中心线之间的距离为1.0m。2.3顶梁长度的确定根据支架工作方式和设备配套尺寸来确定顶梁长度。2.3.1支架工作方式对顶梁长度的影响支架工作方式对支架顶梁长度有很大影响。先移架后推溜方式（即时支护）要求顶梁有较大长度；先推溜后移架方式（滞后支护）要求顶梁长度较小。这是因为采用先移架后推溜的工作方式时，支架要超前输送机一个步距，以便采煤机过后，支架能及时前移，支控新暴露的顶板，做到及时支护，因此，先移架后推溜时顶梁长度要比先推溜后移架时的顶梁长度要长一个步距，一般为600 mm 。本次设计采用即时支护方式。2.3.2顶梁长度计算 (2-5）式(2-5)中：、支架在最高位置时，分别为后连杆和掩护梁与水平面的夹角。三机配套方案：采煤机为MG750/1910GWD型交流电牵引采煤机外形尺寸：1715029502120，截深：865m输送机为SGZ1200/3600型规格：17501200372经过计算得该支架的配套尺寸为3435，顶梁长度=343540001900cos783400cos6045010025058202.4 四连杆机构的确定2.4.1四连杆机构的几何算法用解析法来确定掩护梁和后连杆的长度。如图2-1所示设：L掩护梁长度,mmL1后连杆长度,mmL2l点垂直线到后连杆铰点之距,mmH1支架最高位置时的计算高度,mmH2支架最低位置时的计算高度,mm从几何关系可以列出如下两式： (26) (27)将式（2-5）和式（2-6）联立可得 (2-8)按四连杆机构的几何特征所要求的角度，选定P1、P2、代入（2-8）式，可求得的比值。而支架在最高位置时的值为： (2-9)因此掩护梁的长度为： (2-10)后连杆长度为： (2-11)两式中L1/L的比值按下值来定:掩护式支架： L1/L=0.450.61掩护梁长度L和后连杆长度L1求出后取整数，再重新算出P1、P2、的角度，从而这几个参数新算确定了。四连杆的几何特征为图2-1所示图21 四连杆机构几何特征图（1）支架再最高位置时：P15262度，即0.911.08弧度；7585度，即1.311.48弧度。（2）后连杆与掩护梁的比值，对掩护式支架为I1.450.61（3）前后连杆上铰点之距与掩护梁长之比为I1=0.220.3之间。（4）L点的运动轨迹呈近似双纽线，支架由高到低其双纽线运动轨迹的最大宽度e70毫米。（5）.支架在最高位置时tan值应小于0.35。支架由高到低，掩护梁上铰点l的运动轨迹为曲线，根据支架几何特征的要求，为使曲线最大宽度尽量取小，所以把l点的运动轨迹看成理想的直线运动，为此，如图23所示，认为支架由高降低时，l点在垂直线上运动，根据设计经验，当l点沿理想垂直线由最高向最低运动时，后连杆与掩护梁轴线夹角由大于90度，到小于90度，在中间一定有一位置处于垂直位置，以这一特殊位置为所求的中间某一位置。图22 四连杆几何关系图取掩护梁上铰点到梁顶面之距为230mm，后连杆下铰点到底座地面之距为470mm。经计算得掩护梁长度为3400后连杆长度为1900前连杆长度为2000前后连杆在掩护梁上的铰点之距为850前连杆前铰点距底面之距860前后连杆前铰点在水平面之距1000。3 液压支架部件设计液压支架各个部件的结构型式，应根据工作面的顶底板条件和支架架型进行选择。结构件的端面尺寸，应进行强度校核，满足要求才能投入生产使用。3.1 顶梁3.1. 1 主要作用（1）、用于支撑、维护和覆盖顶板，为工作面创造安全的工作空间；（2）、将立柱的支撑力传递至顶板，并给予合理地分布；对支架后部接近采空区的顶板起切顶作用；对无立柱空间的顶板起支撑作用；（3）、为护帮、防倒装置等提供依托；（4）、将顶板载荷通过立柱经底座传到底板。3.1.2 结构型式图3-1为整体顶梁，特点是：结构简单，可靠性好；顶梁对顶板载荷能力较强；前端支撑力较大；可设置全长侧护板；有利于提高顶板覆盖率，改善支护效果，减少架间漏矸。为改善接顶效果和补偿焊接变形，整体顶梁前端一般上翘。图3-1 整体顶梁图3-2为铰接式顶梁，在前梁千斤顶的推拉下，前梁可以上下摆动，对不平衡顶板的适应性强。运输时可以将前梁放下与顶梁垂直，以减少运输尺寸。前梁千斤顶必须有足够的支撑力和连接强度，前梁上不宜设置侧护板。为顺利移架，前梁一般要留有100-150间隙，从而增加了破碎顶板漏矸的可能。图3-2 铰接式顶梁图3-3 为楔形结构梁。楔形结构梁具有整体刚性结构梁前端支护力大的优点。又具有铰接顶梁的灵活性。图3-3 楔形结构梁本设计选择