毕业设计（论文）一般掩护式液压支架的设计.doc

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1、菏泽学院Heze University本科生毕业设计（论文）题目 一般掩护式液压支架的设计 姓名 学号 系 别 机电工程系 专业 机械电子工程 指导教师 职称 副教授 2010 年 5 月 12 日菏泽学院教务处制目 录摘要1关键词1Abstract1Key words11 概述21.1液压支架的组成和分类21.2液压支架的工作原理21.3液压支架的支护方式41.4支架选型的基本参数42 液压支架的总体设计52.1液压支架参数的确定52.2四连杆机构设计72.3顶梁长度的确定82.4立柱及柱窝位置的确定92.5平衡千斤顶位置的确定113 液压支架受力分析和计算133.1受力分析计算133.2支

2、护强度计算143.3底座比压的计算143.4支架支护效率144 液压支架的主要部件的设计144.1前梁154.2主顶梁154.3掩护梁164.4前、后连杆164.5底座174.6立柱174.7千斤顶185 主要零、部件的强度校核185.1校核的基本要求185.2前梁强度校核195.3主顶梁强度校核205.4掩护梁强度校核225.5销轴和耳座的强度校核235.6立柱强度的校核246 液压系统设计276.1液压支架的液压系统的简介276.2液压支架的液压系统拟订276.3液压元件的选取286.4控制系统29参考文献：32致谢33一般掩护式液压支架的设计机械电子工程专业学生 指导教师 摘要：本论文主

3、要阐述了一般掩护式液压支架的设计过程。设计内容包括：选架型、总体设计、主要零部件的设计、主要零部件的校核和液压系统的设计。由于该煤层厚度适中，选用掩护式液压支架。煤层厚度介于2.5-3.8厘米之间，煤层厚度变化较大，选用调高范围大且抗水平推力强且带护帮装置的掩护式支架。支架采用正四连杆机构，以改善支架受力状况。顶梁、掩护梁、底座均做成箱体结构；立柱采用双伸缩作用液压缸，以增加工作行程来满足支架调高范围的需要。推移千斤顶采用框架结构，以减少推溜力和增大移架力。为了提高移架速度，确保对顶板的及时支护，采用锥阀液压系统。关键词：液压支架；液压；四连杆机构；支架选型；移架The design of g

4、eneral shield type hydraulic pressure supportStudent majoring in Mechanical and Electronic Engineering Yu JianzhiTutor Liu GuanjunAbstract：The article mainly elaborated the general shield type hydraulic pressure support design process. The design content includes: Chooses, the system design, the mai

5、n spare part design, the main spare part examination and the hydraulic system design. Because this coal bed thickness is moderate, selects the shield type hydraulic pressure support. Coal bed thickness is situated between the 2.53.8 rice, coal bed thickness change bigger, selects adjusts the high sc

6、ope big also the anti- horizontal thrust is strong also the belt protects helps the equipment the shield type support. The support uses the four link motion gear, improves the support stress condition. The top-beam, caving shield, the foundation makes the packed in a box body structure; the column u

7、ses the double expansion and contraction function hydraulic cylinder, increases the power stroke to satisfy the support to adjust the high scope the need. Passes the hoisting jack to use the portal frame construction, reduces pushes slides the strength and increases moves a strength. In order to enh

8、ance moves a speed, guarantees is prompt to the roof support, uses the mushroom valve hydraulic system.Key words: The hydraulic pressure support；hydraulic pressure；four-link mechanism；support shaping; advancing the powered support.1概述1.1 液压支架的组成和分类1.1.1液压支架的组成 液压支架是综采工作面支护设备，它的主要作用是支护采场顶板，维护安全作业空间，推

9、移工作面采运设备。液压支架的种类很多，但其基本功能是相同的。液压支架按其结构特点和与围岩的作用关系般分为三大类，即支撑式、掩护式(图1-1)和支撑掩护式(图1-2) ，根据支架各部件的功能和作用，其组成可分为4个部分：(1) 承载结构件，如顶梁、掩护梁、底座、连杆、尾梁等。其主要功能是承受和传递顶板和垮落岩石的载荷。(2) 液压油缸，包括立柱和各类千斤顶。其主要功能是实现支架的各种动作，产生液压动力。(3) 控制元部件，包括液压系统操纵阀、单向阀、安全阀等各类阀，以及管路、液压、电控元件等。其主要功能是操作控制支架各液压油缸动作及保证所需的工作特性。(4) 辅助装置，如推移装置、护帮(或挑梁)

10、装置、伸缩梁(或插板)装置、活动侧护板、防倒防滑装置、连接件等。这些装置是为实现支架的某些动作或功能所必需的装置。 图1-1 掩护式液压支架结构 图1-2 支撑掩护式液压支架结构1.1.2液压支架的分类及特点 按液压支架在采煤工作面的安置位置来划分，有端头液压支架和中间液压支架。端头液压支架简称端头支架，专门安装在每个采煤工作面的两端。中间液压支架是安装在除工作面端头以外的采煤工作面所有位置的支架。中间液压支架按其结构形式来划分，可分为三种基本类型，即：支撑式、掩护式和支撑掩护式。1.2液压支架的工作原理液压支架在工作过程中必须具备升、降、推、移四个基本动作，这些动作是利用泵站供给的高压乳化液

11、通过工作性质不同的几个液压缸来实现完成的。如图1-3示1. 升柱当需要支架上升支护顶板时。高压乳化液进入立柱的活塞腔，另一腔回液，推动活塞上升，使与活塞杆相连接的顶梁接触顶板。2. 降柱当需要降柱时，高压液进入立柱的活塞杆腔，另一腔回液，迫使活塞杆下降，于是顶梁脱离顶板。图1-3 液压支架工作原理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3. 支架和输送机前移支架和运输机的前移，都是由底座上的推移千斤顶来完成的。当需要支架前移时，先降柱卸载，然后高压液进入推移千斤顶的活塞杆腔，另一腔回液，

12、以输送机为支点，缸体前移，把整个支架拉向煤壁；当需要推运输机时，支架支撑顶板后，高压液进入推移千斤顶的活塞腔，另一腔回液，以支架为支点，是活塞杆伸出，把运输机推向煤壁。支架的支撑力与时间曲线，称为支架的工作特性曲线，如图1-4所示：支架立柱工作时，其支撑力随时间的变化过程可分为三个阶段：-初撑阶段； -增阻阶段； -恒阻阶段；-初撑力；-工作阻力（1）初撑阶段支架在升柱时，高压液进入立柱下腔，立柱升起使顶梁接触顶板，立柱下腔压力增加，当增加到泵站工作压力时，泵站自动卸载，支架的夜控单向阀关闭，立柱下腔压力达到初撑力，此阶段为初撑阶段，此时支架对顶板的支撑力为初撑力。支撑式支架的初撑力为 (1.

13、1)图1-4 支架的工作特性曲线式中 支架立柱的缸径，；泵站的工作压力，；支架立柱的数量。由上式可知，支架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。一般采用提高泵站工作压力的办法来提高初撑力，以免立柱的缸径过大。（2）承载增阻阶段支架初撑后，随顶板下沉，立柱下腔压力增加，直到增加到支架的安全阀调正压力，立柱下腔压力达到工作阻力。此阶段为增阻阶段。（3）恒阻阶段随着顶板压力继续增加，使立柱下腔压力超过支架的安全阀压力调正值时，安全阀打开而溢流，立柱下缩，使顶板压力减小，立柱下腔压力降低，

14、当低于安全阀压力调整之后，安全阀停止溢流，这样在安全阀调整压力的限制下，压力曲线随时间呈波浪形变化，此阶段为恒阻阶段。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。支撑式支架的工作组力为 (1.2)式中 -支架安全阀的调定压力 ；支架的工作阻力标志着支架的最大承载能力。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。支架的工作阻力是支架的一个重要参数，它表示支架支撑力的大小。但是，由于支架的顶梁长短和间距大小不同，所以并不能完全反映支架对顶板的支撑能力。因此，常用单位支护面积顶板上所受支架工作阻力值的大小，即支护强度来表示支架的支护性能

15、。即 (1.3)式中 -支架的支护面积，。1.3、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。1 即时支护般循环方式为：割煤一移架一推溜，工作面“三机”的配套关系。即时支护的特点是，顶板暴露时间短，梁端距较小。适用于各种顶板条件，是目前应用最广泛的支护方式。2 滞后支护一般循环方式为：割煤一推溜一移架。滞后支护的特点是，支护滞后时间较长，梁端距大，支架顶梁较短。可用于稳定、完整的顶板。3 复合支护般循环方式为：割煤一支架伸出伸缩梁一推溜一收伸缩梁一移架。复合支护的特点是：支护滞后时间

16、短，但增加了反复支撑次数。可适用于各种顶板条件，但支架操作次数增加，不能适应高产高效要求，目前应用较少。1.4支架选型的基本参数1.4.1 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。推溜力一般为左右；移架力按煤层厚度而定，薄煤层一般为,中厚煤层一般为,厚煤层一般为。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

17、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，能够承受一定得不均匀载荷和冲击载荷。10. 满足强度条件下，尽可能的减轻支架重量。11. 要易于拆卸，结构要简单。12. 液压元件要可靠。1.4.2 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。给定参数：老顶I级直接顶2级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。给定煤层厚度：3. 瓦斯等级 根据瓦斯等级，按保安规程规定，验算通风断面。给定条件：瓦斯等级1级4. 底板岩性及小时涌水量 根据底板岩性和小时涌水量

18、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。给定条件：煤层倾角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. 配套尺寸据配套尺寸及支护方式来计算定量长度。2 液压支架的总体设计2.1液压支架参数的确定2.1.1 支护强度和工作阻力 支护强度取决于顶板性质和煤层厚度。支护强度可根据下列公式估算： （2.1）式中K作用与支架上的顶板岩石系数，一般取。采高，顶板岩石密度放顶煤支架的支护强度一般为支架工作阻力P应满足顶板支护强度的要求，即支架工作阻力由支护强度和支护面积所决定。 （2.2）式中 -支

19、架的支护面积， 可按下式计算 （2.3）式中 -支架顶梁长度, -两端距, -支架顶梁宽度， -架间距, -支架中心距, 对于支撑式支架，支架立柱的总工作组力等于支架工作阻力。对于掩护式和支撑掩护式支架，由于受到立柱倾角的影响，支架工作阻力小于支架立柱的总工作阻力。工作阻力与支架立柱的总工作阻力的比值，称为支架的支撑效率，所以支架立柱的总工作阻力为 （2.4）支撑式支架的、支撑掩护式和掩护式支架取左右。2.1.2 初撑力 初撑力的大小是相对与支架的工作阻力而言，并与顶板的性质有关。较大的初撑力可以使支架较快地达到工作阻力，防止顶板过早的离层，增加顶板的稳定性。对于不稳定和中等稳定顶板，为了维护

20、机道上方的顶板，应取较高的初撑力，约为工作阻力的80%；对于稳定顶板，初撑力不宜过大，一般不低于工作阻力的60%，对于周期来压强烈的顶板，为了避免大面积的垮落对工作面的动载威胁，应取较高的初撑力，约为工作阻力的75%。2.1.3 移架力与推溜力 移架力与支架结构、吨位、支撑高度、顶板状况是否带压移架等因素有关。一般薄煤层支架的一架力为;中等厚度煤层支架为;厚煤层为。推溜力一般为。2.1.4 支架调高范围 支架最大结构高度m (2.5)支架最小结构高度m (2.6)式中 、煤层最大、最小采高伪顶冒落的最大厚度，一般取顶板周期来压时的最大下沉量、移架使支架的下降量和顶梁上、底座下的浮矸、煤层厚度之

21、和，一般取，确定支架的最低高度时还应考虑到井下的允许运输高度。支架的伸缩比 （2.7）值的大小反映了支架对煤层厚度变化的适应能力，其值越大，说明支架适应煤层厚度变化的能力越强，采用单伸缩立柱，值一般为1.6左右。若进一步提高伸缩比，需采用带机械加长杆的立柱或双伸缩立柱，其值一般为2.5左右。薄煤层厚度可达。由于又考虑到煤层厚度较高，初选双伸缩立柱。2.1.5 中心距和宽度的确定 支架中心距一般等于工作面一节溜槽长度。目前国内外液压支架中心距大部分采用.大采高支架为提高稳定性中心距可采用，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。因此设计中预取。支架宽度是指顶梁的最小和最大宽度。

22、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。当支架中心距为时，最小宽度一般取,最大宽度一般取。当支架中心距为时，最小宽度一般取，最大宽度一般取。当支架中心距为时，如果顶梁带有活动侧护板，则最小宽度一般取，最大宽度一般取，如果顶梁不带活动侧护板，则一般取。2.1.6底座宽度 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

23、步距为，即左右；支撑掩护式支架的底座长度取4倍的移架步距，即左右。2.2 四连杆机构设计2.2.1 四连杆机构的作用 四连杆机构是掩护式支架和支撑掩护式支架的最重要部件之一。其作用概括起来主要有两个：其一是当支架由高到低变化时，借助四连杆机构使支架顶梁前端点的运动轨迹呈近似双纽线，从而使支架顶梁前端点与煤壁间距离的变化大大减小，提高了管理顶板的性能；其二是使支架能承受较大的水平力。 为了掌握四连杆机构的设计方法，必须正确理解四连杆机构的作用。下面通过四连杆机构动作过程的几何特征进一步阐述其作用。这些特征是四连杆动作过程的必然结果。1.支架高度在最大和最小范围内变化时，顶梁端点运动轨迹的最大宽度

24、，最好为以下；2.支架在最高位置时和最低位置时，顶梁与掩护梁的夹角和后连杆与底平面的夹角，应满足如下要求：支架在最高位置时，；支架在最低位置时，为有利于矸石下滑，防止矸石停留在掩护梁上，根据物理学摩擦理论可知，要求，如果刚和矸石的摩擦系数，则，为了安全可靠，最低工作位置应使为宜。而角主要考虑后连杆底部距底板要有一定距离，防止支架后部冒落岩石卡住后连杆，使支架不能下降。一般取,在特殊情况下需要角度较小时,可提高后连杆下铰点的高度；3.掩护梁与顶梁铰点和瞬心中心间的只限于水平线夹角,满足。原因是角直接影响支架承受附加力的数值大小。4.应取顶梁前端点运动轨迹双纽线向前凸的一段为支架工作段，如图21所

25、示的h段。图21顶梁前端点运动轨迹双纽线其原因为当顶板来压时，立柱让压下缩，使顶梁有向前移的趋势，可防止岩石向后移动，又可以使作用在顶梁上的摩擦力指向采空区。同时底板防止底座向后移，使整个支架产生顺时针转动的趋势，从而增加了顶梁前端的支护力，防止顶梁前端上方顶板冒落，并且使底座前端比压减小，防止啃底，有利移架。水平力的合力也相应减小，所以减轻了掩护梁的外负荷。2.3 顶梁长度的确定为防止当采煤机向支架内倾斜时，采煤机滚筒不切割顶梁在设计时要求顶梁前端距煤壁最小距离为参照三机配套 液压支架 北京煤机厂 采煤机 刮板运输机：由于选择掩护式支架，b的长度按下式计算 （2.8）下图 -人行道宽度不小于

26、-立柱倾角-支架高度顶梁全长式中柱窝到铰接轴的距离，通常取图2-2 支架结构图经上式计算，顶梁长度预取2.4立柱及柱窝位置的确定1. 立柱数2根 2. 支护方式支护时立柱均前倾立柱在最低位置时与顶梁垂线的夹角最大3. 立柱间距立柱间距的选取原则为：有利于操作，行人和部件的和理布置。前后两排立柱间距一般取。4. 立柱的设计（1）支护面积支架的支护面积按下式计算： (2.9)式中： -支护面积 -顶梁宽度，取-顶梁长度-移架后顶梁前端点到煤壁的距离，取故：（2）支护强度支护强度的计算可借助于查表。首先按表根据老顶级别和直接顶类别确定支架架型，再根据名顶级别和采高确定支护强度。由于实际最大采高不定正

27、好和表中所列采高相同，所以要用插值法重新计算。 (2.10)式中：-当支架最大采高为时，支架应有的支护强度()；-在架型选择表中低于但与之相邻的采高相对应的支护强度()；-在架型选择表中高于但与之相邻的采高相对应的支护强度()；-所对应的采高()；-所对应的采高()；代入数据得：=立柱参数的确定：假设立柱的倾角小于，现取倾角为则 (2.11)式中： -立柱内径（）-理论支护阻力（）-每根立柱数-立柱最大倾角()-安全阀的调整压力，取型按照国家标准选取比计算值大的标准值作为内径，查标准表取：缸体内径： 活柱外径： 工作阻力： 额定工作压力： 推荐选用钢材： 27SiMn(GB/T17396-19

28、98)液压支架用无缝钢管钢材规格： ，由支架的 由国家标准选取立柱行程5. 立柱的初撑力和泵站的额定工作压力立柱的初撑力 (2.12)取作为泵站的额定工作压力，考虑到从泵站到支架的压力损失，根究一般的经验的泵站乳化液到支架的压力一般为。但对于只考虑支架的设计来说一般都把泵站压力做为计算初撑力的压力。 安全阀的调整压力和立柱的实际工作压力安全阀的调整压力 (2.13)式中： 则立柱的工作阻力:6. 立柱柱窝位置的确定（1）上柱窝位置的确定确定的原则：根据支撑力分布与顶板载荷相一直的原则，通过受力分析计算，确定柱窝合力作用点的位置。根据前后立柱间行人及初撑力的均匀分布的要求，初步确定前后立柱间的距

29、离为考虑到支撑效率，立柱的倾角不宜太大，最高位置时立柱倾角不小于。取顶梁为分离体，受力情况如图：FrFnPt16Pt2Q2XaxQ13图2-3顶梁的受力情况图对A点有 其中 则有 取 则由立柱的倾角和两立柱间的距离可以确定各个柱窝的位置。支架整体尺寸结构图如下所示：图2-4支架整体尺寸结构图2.5平衡千斤顶位置的确定2.5.1 平衡千斤顶安装位置的确定原则 为了保证支架工作的可靠性，支架的支撑力分布（包括立柱的支撑力和平衡力千斤顶的推力和拉力等），必须适应顶板载荷分布。当立柱的上、下柱窝位置确定后，就可以根据顶板载荷分布来确定平衡千斤顶的位置，现按两种情况进行分析。 当顶梁前端出现空顶时，顶梁

30、后端载荷加大，顶板载荷合力作用点位置后移，此时平衡千斤顶受拉，为使支架支撑力分布适应顶板载荷分布，假设合力作用点位置在顶梁后端0.27倍顶梁长度出来进行计算。 当顶梁后端出现空顶时，顶梁前端载荷加大，顶板载荷合力作用点位置后移，此时平衡千斤顶受推，为使支架支撑力分布适应顶板载荷分布，假设合力作用点位置在顶梁后端0.35倍顶梁长度处进行计算。2.5.2 平衡千斤顶在顶梁上位置的确定取顶梁和掩护梁为分离体 （如图2-5示） (2.14) 取顶梁为分离体为： F1F1Wh2xL3h1h5pa1L1+L2aFsF6O图2-5 顶梁和掩护梁的受力情况图式中，平衡千斤顶的推力、拉力（推力取“”、拉力取“”

31、） 顶梁与掩护梁之间的摩擦系数，计算时取0.3支架在最高位置时的立柱倾角支架在最高位置时平衡千斤顶倾角。为使平衡千斤顶与掩护梁不发生干涉，保证支架在不同高度是平衡千斤顶与掩护梁平行，可以取支架在最高位置时顶梁上平面和掩护梁的夹角。 平衡千斤顶活塞杆铰点至顶梁面之距，当支架降到顶梁和掩护梁成时，为使平衡千斤顶不与掩护梁发生干涉，所以可以按下式进行计算： (2.15)式中，掩护梁厚度（） 平衡千斤顶外径（） 平衡千斤顶外径与掩护梁间之间隙，一般取 瞬心点至顶梁和掩护梁铰点之距（） 立柱柱窝中心至平衡千斤顶上铰点之距（） 平衡千斤顶上铰点至顶梁和掩护梁铰点之距（） 支护阻力合力作用点位置。平衡千斤顶

32、在拉力时，取;平衡千斤顶在推力时，取 (2.16)式中为顶梁长度。（1） 平衡千斤顶的行程计算为了防止平衡千斤顶的耳环或平衡千斤顶本身拉坏，对平衡千斤顶的行程有如下要求：当支架在最高位置时，顶梁能下摆；支架在最低位置时顶梁能上摆，或顶梁和掩护梁近似成。为简化计算，取如下两种情况：假设平衡千斤顶的活塞杆全部伸出时顶梁和掩护梁成；平衡千斤顶的活塞杆全部缩回时，支架恰好在最高位置。（2） 平衡千斤顶在掩护梁上位置的确定平衡千斤顶的行程确定后，即可确定它在掩护梁上的位置 (2.17)式中当活塞全部缩回后，缸体上铰垫支活塞上部之距。当活塞杆全部缩回时，活塞杆铰点至活塞腔出油孔中心线之距。 (2.18)通

33、过和的计算，平衡千斤顶在掩护梁上的位置就确定了。3 液压支架受力分析和计算当支架撑紧在顶板和底座之间时，选取整体或一部分为分离体，皆处于平衡状态，据此简化为平面杆系进行受力计算。3.1 受力分析计算掩护梁上没有负载，摩擦系数为，支架在最高位置时，每根立柱的工作支撑力为，支架的整体受力如下图3-1所示：支架的工作阻力为： （3.1）图3-1支架的整体受力图顶梁集中受力点距顶梁后铰点的距离为： （3.2）前后连杆受力为： （3.3）由上式得“-”号，表示前连杆受力方向与图示相反，即前连杆受拉力； （3.4）由上式得“-”号，表示前连杆受力方向与图示相反，即前连杆受压力。3.2 支护强度计算 支架的

34、外载荷已经确定，支架的实际支护强度为： （3.5）误差 满足误差要求。3.3 底座比压的计算底座与底板的接触面积为： （3.6）则底座的平均比压： （3.7）3.4 支架支护效率由于立柱支撑时不是垂直工作，而是倾斜一定的偏角，故只有立柱的垂直分力来平衡支架所受的外部载荷，外部载荷与立柱工作阻力的比值称为支架的支护效率，其值为： （3.8）对于支撑掩护式支架，故满足要求。4 液压支架的主要部件的设计各部件设计的基本要求如下：1. 四连杆机构应进行优化设计，使支架梁端距变化小，支架受力状态最佳，结构上既满足工作空间要求，又能承受足够的纵向、横向力及扭矩。2. 前梁无论是伸缩式或是挑梁式，都应能及时

35、支护顶板。前梁由前梁千斤顶控制，可上、下摆动。与顶板保持良好的接触，维护机道上方顶板。伸缩梁靠伸缩千斤顶和前梁作相对滑移用以及时支护新暴露的顶板。3. 顶梁。顶梁是支架主要承受顶板压力的部件，并起切顶作用。它可多次反复支撑顶煤，以利于放煤。顶梁装有侧护板，活动侧装有千斤顶和弹簧，防止架间漏煤、矸及调节支架间距。若四连杆机构与顶梁铰接，要有可靠的铰接支座。4. 掩护梁。它用于承受部分煤、矸载荷，防止其窜入后输送机的工作空间，保证支架、后输送机正常运行。根据不同的支架类型，掩护梁有伸缩插板式和在下端铰接一伸缩尾梁式，它装有侧护板作用与顶梁侧护板相同。掩护梁受扭力和横向载荷力大，是十分重要的部件。5

36、. 底座。其作用是将支架承受的顶板压力和侧向力传至底板。它既要有足够的强度和刚度，又应满足底板比压不超限。保证支架整体稳定性的关键是在底座上铰接四连杆机构，在底座中间设置有推移装置，侧面设置拉后输送机的千斤顶和推移杆。6. 推移装置。此机构关系到支架能否正常推移，由千斤顶和推移杆组成。推移杆结构有长推杆或是由两部分短推移杆组成。7. 尾梁。四连杆机构与掩护梁铰接的支架，在掩护梁下铰接一可转动的伸缩插板尾梁，用以放煤、保证放煤高度及维护工作空间。对于大块煤可利用插板进行破碎。尾梁装有侧护板，作用与顶梁、掩护梁的侧护板相同。液压控制系统及立柱、千斤顶。液压系统由各液压件、管路系统组成，它应保证立住

37、、千斤顶完成支架要求的各种性能，并达到设计技术参数。4.1 前梁前梁为由钢板焊接而成的箱体结构，前面连接护帮板，后面与主顶梁铰接，下部焊有耳座连接前梁千斤顶，可上下摆动。前梁前后销孔中心之间的距离为，宽度为，厚度为，与前梁千斤顶铰接的耳座孔孔径为，前部也焊有与护帮板千斤顶铰接的耳座。主筋为的钢板，加强板为的钢板。结构如下图4-1所示图4-1 前梁4.2 主顶梁顶梁（图4-2）后面与掩护梁铰接，下面由立柱支撑，上与顶板直接接触，做成箱体结构，不但要满足一定的刚度和强度的要求，还要适应顶板的不平整性，避免局部应力过大而损坏。顶梁是支架主要承受顶板压力的部件，并起切顶作用。一般前、后柱窝断面为最危险

38、断面，断面安全系数，它可多次反复支撑顶煤，以利于放煤。顶梁装有侧护板，一侧装有侧推千斤顶和弹簧，防止架间漏煤、矸石及调节支架间距。由于选用的掩护式支架，顶梁基本尺寸：长度;宽度，侧护板缩回时；全部伸出时为；上下面厚度；与前梁连接用销孔直径,与掩护梁连接用销孔直径,安装前梁千斤顶用销孔直径。图4-2顶梁构件材料：钢板，厚度有、三种。结构：采用箱式结构，有钢板焊接而成。主要有四根主立筋，为加强构件的刚度，在上下盖板之间焊有加强肋，构成封闭式棋盘型。在顶梁下焊有铸钢柱窝，柱窝两侧有孔，用销轴把立柱和顶梁连接起来；顶梁前端有销孔，通过销轴与前梁上的销孔连接起来；顶梁后端有销孔，通过销轴与掩护梁上的销孔

39、连接。顶梁腹部前端还焊有耳座用来安装前梁千斤顶。4.3 掩护梁掩护梁下部与前、后连杆相连，下端与尾梁铰接，还设有尾梁千斤项的耳座。用于承受部分煤、矸载荷，防止其窜入后输送机的工作空间，保证支架、后输送机正常运行。掩护梁受扭力和横向载荷力大，是十分重要的部件。掩护梁做成箱体结构，尾部有伸缩插板式和在下端铰接一伸缩尾梁式，它装有侧护板作用与顶梁侧护板相同。侧护板的横向宽度，要稍大于移架步距，这样移架时能与不动的邻架间保持封闭。掩护梁的主要结构尺寸如下：全长，两耳座之间的水平距离为，宽，厚，上方用销轴与顶梁铰接，尾部用的销轴与尾梁铰接，与前连杆铰接用的销孔直径为，与后连杆铰接用的销孔直径为。图4-3

40、掩护梁4.4前、后连杆连杆分前连杆与后连杆，前连杆有一根，后连杆有两根，两端都有销孔，用于与掩护梁和底座的铰接，前连杆长，前后销孔的直径为，厚，宽，主筋为厚的钢板，加强板的厚度为；后连杆两边中心孔中心之间的距离为，销孔直径为，钢板材料均为，前连杆作为整体式，由左右两部分焊接而成，后连杆则为单杆机构，下图为前连杆一部分的机构图：图4-4 前连杆4.5底座 底座为整体式刚性底座，四连杆机构铰接在底座后部，在两内主筋中间形成的较高的铰点位置，这主要是为了形成足够的后工作空间，在不影响人行通道的基础上，前、后连杆铰接点应尽量前移。在两内主筋间下部布置有推拉装置。有四个球面柱窝与立柱缸底相连，在底座侧面

41、靠前位置设有拉后输送机千斤顶的可拆装固定耳座。该底座整体性强，稳定性好，比压小。底座上的相关结构尺寸如下： 为方便行人及工作人员操作，立柱距底座前端点的距离为，前连杆与后连杆下铰点的水平距离为，底座全长，底面宽，中间为安装推移千斤顶留有推溜槽。图4-5 底座4.6立柱立柱的结构可如下图4-6所示，采用单作用、活塞式、双伸缩的型式。由缸体、活柱、导向套等主要零部件组成。缸体由无缝钢管加工而成缸体的下端焊接球形缸底，在缸底上钻有孔并焊有管接头作为立柱下腔(活塞下部空腔)的液口。在缸体的上端装有导向套，它为活柱的上下往复运动导向。为了防止外部煤尘等脏物随活柱下缩而进入缸体，在导向套的上端装有防尘圈，

42、为了防止液体从立柱上腔(活塞上部环形空间)向外泄漏，在导向套上还装有蕾形密封圈和O形圈。缸体上部钻有螺纹孔并焊有管接头，与上腔相通，作为立柱上腔的液口。图4-6 立柱装配图4.7千斤顶4.7.1 推移千斤顶 (1) 根据采高可以确定移架力为根据经验，采用泵站时 ，由于沿程阻力损失，传到支架时油液压力一般只有左右。(2) 设计计算移架时： （4.1）所以： （4.2）由国家标准，选取内径为，外径为。则，时，移架力：所以，移架力矩满足要求。5 主要零、部件的强度校核5.1校核的基本要求在液压支架的研制过程中,单个构件的强度校核是极为重要的。强度条件以现阶段的液压支架所选用的材料、制造工艺及失效形式等为依据。1. 强度校核均以材料的屈服极限计算安全系数。2. 结构件、销轴、活塞杆的屈服极限及强度条件：(1) 个别结构件通常用等普通合金结构钢。并由具有标准厚度的钢板焊接而成。采用钢。(2) 主要销轴均采用等合金结构钢，现用。(3) 立柱杆均采用45号钢，取屈