液压支架设计的合理与否直接关系到工作面的产量和其他各项经济技术指标，对改善工作面劳动条件、减轻工人体力劳动、确保安全生产有很大影响。

　　1架型设计液压支架选型设计是液压支架设计的第1步，它从根本上决定了液压支架的总体性能和结构外观，对液压支架的性能参数和结构参数具有决定性作用。

　　为了提高开采效率、降低成本，根据煤层厚度315～8 m；老顶Ⅱ级、直接顶2级，底板平整的煤层条件，选用放顶煤开采方法，架型选用支撑掩护式低位放顶煤支架。由于煤层倾角8°，不用设置防滑装置。

　　2液压支架基本参数确定（1）支护强度液压支架支护强度与支架的整体重量和造价密切相关，其大小决定了支架结构件截面形状，是液压支架设计的一个关键参量。

　　确定液压支架支护强度的原则应考虑经济和技术2个方面，过大则造成支架笨重，造价上升，过小则造成压跨支架等顶板管理事故，影响安全生产。

　　支护强度由于受井下地质条件变化和随机因素的干扰，无法用解析法确定，目前仍靠经验方法确定支护强度。由给定的煤层条件，查手册可得支架支护强度为113×0. 414 MPa.

　　（2）初撑力初撑力的大小是相对于支架工作阻力而言的，并与顶板的性质有关。较大的初撑力可使支架较快地达到工作阻力，防止顶板过早地离层，增加顶板的稳定性。老顶Ⅱ级、直接顶2级，属于稳定顶板，初撑力不易过大，一般应大于工作阻力的70 %.

　　（3）支架调高范围支架高度的确定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。考虑到顶板有伪顶冒落，或可能局部冒落，支架的*大高度

　　H max≥h max + S 1 = 3. 5（1）式中h max???煤层*大采高，h max = 3. 3 m；

　　S 1???伪顶冒落*大厚度，取S 1 = 0. 2 m.

　　支架*小高度

　　H min≤h min - S - g - e（2）式中h min???煤层开采*小厚度；

　　S???顶板下沉量，应取周期来压时的*大下沉量；

　　g???顶梁上、底座下的浮矸厚度，g = 50 mm；

　　e???移架时支架缩回量，e = 30～50 mm.

　　考虑到井下的允许运输高度，取支架*小高度H min = 2. 5 m.

　　（4）采煤机、液压支架和的配套采煤机选用MXA - 300Π3. 5型，刮板输送机选用SGZ- 764Π500型。从安全角度考虑，支架前柱到煤壁的距离应越小越好，由三机配套图册查得支架前柱到煤壁的距离为2 940 mm ，前柱到梁端的距离为1 343 mm.为避免输送机偏斜时采煤机截割顶梁，取梁端距为300 mm.

　　3四连杆结构的设计（1）四连杆作用四连杆机构是液压支架*重要的部件之一。其作用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的距离变化减小，提高了管理顶板的性能；二是使支架受力状态*佳，结构上既满足工作空间要求，又能承受足够的纵向、横向力和扭矩。

　　（2）四连杆动作时满足条件支架在*高位置时，β≤52～62°，φ≤75～85°，支架在*低位置时，为了有利于矸石下滑，防止矸石停留在掩护梁上，要求tgβ> w（摩擦系数）。同时为了安全可靠，*低工作位置应使β≥25°为宜，而φ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φ≥25～30°，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。

　　用解析法可确定掩护梁的长度2 550 mm ，后连杆长度1 800 mm ，β1 = 45°，β2 = 26°，φ1 = 59°，φ2 = 29°。用几何作图法可确定四连杆机构其他各部分的尺寸。

　　4顶梁尺寸因初选支架类型为支撑掩护式，立柱为双排布置，支撑力较大，这类支架的顶梁较长。

　　（1）顶梁长度确定顶梁全长

　　l = b + n + u = 4 659 mm（3）

　　b值的大小由铲煤板到煤壁的距离、输送机宽度、采煤机滚筒的截深、底座前柱窝中心到底座前端的距离、立柱倾角和梁端距等参数确定，由几何关系，计算得b =2 005 mm.

　　n为前后排立柱上铰点距离，其值与顶梁承载载荷有关。支撑掩护式支架结构要求立柱轴线与顶梁的垂线夹角小于10°，取前立柱与顶梁垂线夹角为8°，后立柱与顶梁垂线夹角为4°，经计算得n =1 879 mm.

　　u为顶梁上后柱窝中心到顶梁与掩护梁铰接点的距离，长度由结构而定，取u = 775 mm.

　　5受力分析掩护梁上没有负载，摩擦系数w = 013 ，支架在*高位置时，每根立柱的工作支撑力为97314 kN.

　　（1）支架工作阻力及作用位置确定支架的工作阻力P A = 1 1 + f tgθ< P a cosα1 + P b cosα+ （P a sinα1 - P b sinα2）tgθ> = 3 98616 kN（4）顶梁集中受力点距顶梁后铰点的距离

　　S A = 1 P A（l 1 P a cosα1 + l 2 P b cosα2）（5）将数据代入得S = 1 366. 3 mm（2）前后连杆受力前后连杆受力P c = 1 sin （αd -αc）< P a cos （α1 -αd） +P b cos （α2 +αd） - P a（f sinαd + cosαd） > = - 2 725. 9 kN（6）负号表示前连杆受拉力。P d = 1 sin （αd -αc）< P a cos （α1 -αc） +P b cos （α2 +αc） - P a（f sinαc + cosαc） > = - 2 096. 89 kN（7）负号表示后连杆受压力。

　　（3）支护强度计算支架的外载荷已经确定，支架的实际支护强度q = P A（l + f）b c×10 3 01536 MPa（8）误差δ= （q′- q）Πq = 013 % ，δ满足误差要求（4）支架支护效率确定支护效率η= P AΠ（P 1 n） = 102. 39 %（9）式中P 1???每根立柱的工作支撑力；n???立柱的根数。支撑掩护式支架95 %≤η≤105 % ，满足要求。

　　6立柱参数确定（1）立柱的布置支撑掩护式低位放顶煤液压支架，立柱共有4根，前排2根，后排2根，支护时，前柱向前倾斜，后柱向后倾斜。前排立柱倾角较大，取8°，后排立柱较小，取4°，为便于人员操作，立柱间距取1 100 mm.

　　（2）立柱缸体内径确定立柱横截面积A = F 1 p（cos 4°×2 + cos 8°×2）= 0. 031 4 m 2（10）式中F 1???支架理论支护阻力，F 1 = 3 747. 9 kN ；p???立柱内部乳化液的压强，p =25.5 MPa.立柱内径D 1 = 2 A /π= 194 mm按标准选取立柱缸体内径D = 200 mm.

　　（3）立柱壁厚确定δ1≥p y D 2<σ>（11）式中p y???试验压力，取p y = 31. 4 MPa ；<σ>???许用应力，<σ> = 105 MPa.计算得δ1≥38. 9 mm ，取整为40 mm.

　　（4）立柱柱窝位置确定立柱下铰点之间的距离为1 100 mm ，再由前后立柱的倾角，可得出前后立柱上铰点之间的距离为1 830 mm.取顶梁为分离体，进行受力分析，确定顶梁与掩护梁的交点A，便可求出后排立柱上交点至A点的距离l 2 = 775 mm ，则前排立柱上交点至A点的距离l 1 = l 2 + 1 830 = 2 604 mm.

　　根据前后立柱的倾角，便可确定立柱下柱窝的位置。

　　7结语液压支架的总体设计是液压支架设计中*重要的部分，设计的合理与否直接关系到液压支架设计的成败，本文设计的液压支架，经在矿区使用，符合工程技术要求，满足现场采煤需要。