中国矿业大学2009届本科生毕业设计 第 40 页 连接型式 1、直接连接 一端固定在支架底座（一般位于支架纵轴线上），另一端固定在输送机或输送机底托架上。此时移架和推输送机都用一个推移千斤顶 2、移步横梁间接连接 在推移装置与输送机之间加一个移步横梁、千斤顶仅与移步横梁连接。这种方式减少了支架与输送机之间的约束和影响、比较机动，但结构复杂 3、相邻支架或支架节连接 这种方式一般用于节式或各种类型的组合迈步支架。移架千斤顶位于主副架之间，多数分别与两者的底座相连，称为下移架机构。少数为顶梁之间相连，称为上移架机构。移架与推溜各用不同的千斤顶。推输送机千斤顶两端分别同支架与输送机相连，但数量可以减少，如5~6m布置一个
ZY10800/28/63型液压支架所采用的推移装置为：倒拉式长推移杆结构。如图5—10所示，结构简单可靠，重量轻，拉架力大，长推杆选用100 kg级的高强钢板焊接，其断面小，强度高，使支架具有较好的移架性能。 支架推输送机的力应不大于输送机的设计推力，拉架力一般应为支架重量的2 5～3倍。支架移架速度应与采煤机截割牵引速度相适应。
图5－10 整体长推移杆
5.9 提底座机构选择设计
两柱掩护式支架的主要缺点是底座前端对底板比压大，该矿区高产高效综采面配套大槽宽内宽(1000mm)刮板输送机和大截深(800mm)电牵引采煤
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机，支架顶梁在立柱柱帽前部段较长，加剧了支架底座前端对底板比压，造成底座容易扎底，影响支架移架速度。在支架底座前桥后部设计提底座机构 如图5—11所示，能够大幅度地降低底座前部对底板的比压。
图5—11提底装置对底座载荷的影响
移架时，通过电液控制系统的程序控制，首先将底座前部抬起(提底座油缸为φ125/φ90规格)，再移架，显著改善了支架对工作面底板条件的适应能力，提高移架速度。
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6 立柱和千斤顶的设计
6.1 立柱的设计
6.1.1 立柱类型的选择及其结构
立柱是支架的最重要的承压与高度调节部件，其结构有单伸缩型、双伸缩型、单伸缩带机械加长杆型三种。在支架正常工作时，立柱一般处于高压受力状态，其工作性能直接影响整个支架的工作状态，因此设计时，要求具有合理的工作阻力和可靠的工作性能外，还必须有足够的抗压、抗弯强度，良好的密封性能，还应有较大的伸缩行程，以满足支架工作高度的要求。特别在高度H>3m的厚煤层掩护型支架中，为了增大支架对煤层厚度变化的适应性,常需使其伸缩比系数m≥2～3，此时,单伸缩立柱就难以满足要求。ZY10800/28/63型支架伸缩比系数m=2.25,因此,为了高产高效的目标，该大采高液压支架选择双伸缩立柱。
双伸缩立柱是由外缸、中缸、活柱、底阀、导向套、活塞等几部分组成，结构参见图6—1
图6—1 双伸缩立柱结构图
1—外缸； 2—中缸； 3—活柱；4、5—大小导向套；
6、7—大小活塞； 8—底阀
缸体是立柱的承压部件。一般用27SiMn无缝钢管制成,σb=1000MPa。缸体内表面是活塞的密封表面，所以要求很高的加工精度。
活塞是立柱的关键元件，对它的主要要求是保证密封性能良好，运动表面能承受外力的冲击。活塞可以套在活柱上，或直接焊接在活柱上。用钢制
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作活塞时，可在活塞上安装导向环与缸体内径配合。导向环多用塑料制品，也有用铜合金制成。在不承受横向力或横向力很小的情况下，可以用保护密封圈的尼龙挡圈兼做导向环。
活塞靠密封圈密封，密封圈有O型、Y型、U型、V型、鼓型、蕾型等。鼓型密封圈是两个夹布U型橡胶圈压制而成的整体实心密封圈，它和两个L型防挤圈一起使用，适用于工作压力19.6～58.8MPa，在压力小于24.5MPa时，可以不加挡圈。它可用于各种活塞上的双向密封。
蕾型密封圈是一个U型夹布橡胶圈和唇内夹橡胶压制而成的单向实心密封圈。它适用于装入各种液压活塞头和导向套上，为单向密封。工作压力小于58.8MPa时，可以不加挡圈。
以上两种密封圈的使用，简化了活塞结构，装配方便，但密封圈本身加工较复杂。
活塞的轴向固定方式由三种：用螺帽加防松螺钉固定；用压盘和螺钉固定；用半圆环加弹性挡圈固定。
活柱和活塞杆是立柱传递机械力的重要零件，它要能承受压力和弯曲等载荷作用，必须耐磨和耐腐蚀，可用27SiMn或45号钢制成。为防止在矿井条件下表面生锈和腐蚀，表面要镀铬，并要注意保护，防止外部硬伤。
缸口用钢丝挡圈固定，是在导向套外侧装有钢丝挡圈，内侧装有密封圈和防尘圈。这种结构简单，装卸方便，但要求活塞杆外径与缸体内径之间有比较大的空间，这种固定方式使用较多。
固定钢丝和钢丝挡圈的连接方式，不能耐高压。当密封液体压力较高时，可采用半圆环结构连接方式。
6.1.2 立柱上、下柱窝位置的确定
掩护式液压支架立柱上、下柱窝的确定对液压支架能否正常工作极为重要。为此，在设计时必须根据顶板载荷分布和底板条件，先确定支架顶梁的支撑力分布和底座对底板的比压分布，使支架能适应工作面条件的要求，从此来确定立柱上、下柱窝的位置。
液压支架立柱上柱窝位置的确定，从理论上分析，要使顶梁支撑力分布与顶板载荷分布一致。但顶板载荷复杂，分布规律因支架顶梁与顶板的接触情况而异。为简化计算，假定顶梁与顶板均匀接触，载荷沿顶梁长度上呈线性规律变化，沿支架宽度方向均匀分布。同时为偏于安全，可以认为顶梁前端载荷为零，载荷沿顶梁长度方向向后越来越大呈三角形分布，并按集中载
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荷计算。所以支架支撑力分布也为三角分布，以此计算立柱的上柱窝位置。此时认为支架顶梁承受集中载荷F1在顶梁1/3处，取顶梁为分离体，受力情况如图6-2所示。
图6-2 顶梁受力分析图
对A点取矩：
?MA?0
FWhPF1?Lg11?Ptcos??x?tsin?(h2?h1)?3?0 F1?Lg?FWhx?311?Ptsin?(h2?h1)P tcos? 式中： x——立柱上柱窝至顶梁和掩护梁铰点之距（m）；
F1——支架支护阻力（KN），F1?qFc（KN）；
q——支架最大支护强度（KN/m2）；
Fc——支护面积（m2）；
6-1）
6-2）
（（
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摘 要
综合机械化采煤，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。
液压支架主要有以下几个基本部分组成：顶梁，底座，液压支柱，千斤顶，掩护梁，四连杆机构。设计要遵从支护性能好、强度高、移架速度快、安全可靠等原则。
在大采高液压支架的设计过程中，介绍了液压支架的发展历程及发展趋势；液压支架的组成、作用和分类；液压支架的液压控制系统；液压支架设计的一般步骤；液压支架的操纵、维护、故障分析及处理等。着重对液压系统、底座和立柱，以及立柱与底座和顶梁的连接方式进行了分析和设计。对重要结构件如顶梁、底座、掩护梁和铰接销轴等进行了分析，根据其常见失效形式、影响因素及基本设计要求，给出了重要结构件的受力分析、强度和刚度的设计方法。
关键词：液压支架； 立柱； 结构设计； 强度分析； 工艺
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ABSTRACT
The coal mining of comprehensive mechanization is the way that must be taken to increase significantly coal output and enhance the economic efficiency. In order to meet the needs which grows day by day to the coal, we must largely produce comprehensive mechanization mining coal equipment, rapidly increase the comprehensive mechanization mining coal working surface.
Hydraulic support major from some following basically partial compositions: top beam, base, hydraulic legs, prop, shield beam and four linkage mechanisms. Design to follow protect performance good, strength is high, move rapid, safely reliable, etc.
In the design course that the type of ZY10800/28/63 hydraulic support type,The followings are introduced in this paper, the develop history and develop direction of the hydraulic support; components, functions, and types of the hydraulic support; the hydraulic control system of the hydraulic support; the normal design process of the hydraulic support; the hydraulic support’s operation, maintenance, fault analysis and processing and so on. this paper will focus on the analysis and design of hydraulic system, base and leg, as well as the connection method of leg with base and top-beam. The important structure, such as ex-beam, top-beam, base, hinged pin axis and so on, are analyzed. the design method of the strength and stiffness of the important structure is introduced. Based on the analysis of influential factorsof high - strength steelweldability, the article introduceswaysof choosingwelding technique.
Keywords：hydraulic support; post; structure design;strength analysis; technique
目 录
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1 前言 ........................................................ 1 2 绪论 ........................................................ 2
2.1 国内外液压支架的研究现状 ................................ 2
2.1.1 国内液压支架现状 ................................... 2 2.1.2 国外液压支架现状 ................................... 3 2.2 液压支架的发展方向 ...................................... 3 2.3 液压支架的组成 .......................................... 4 2.4 液压支架的工作原理 ...................................... 5
2.4.1 升柱和降柱 ......................................... 5 2.4.2 支架和输送机前移 ................................... 5 2.5 液压支架各部件结构及用途 ................................ 6
2.5.1 顶梁 ............................................... 6 2.5.2 掩护梁 ............................................. 6 2.5.3 活动侧护板 ......................................... 7 2.5.4 连杆 ............................................... 7 2.5.5 底座 ............................................... 7 2.5.6 液压支架的主要液压元件和泵站 ....................... 8 2.6 液压支架工作状态及布置 ................................. 10 2.7 液压支架的支护方式 ..................................... 11 2.8液压支架设计目的、要求和设计必要的基本参数 .............. 11
2.8.1 设计目的 .......................................... 11 2.8.2 液压支架设计的基本参数 ............................ 11 2.9 本文做的主要工作 ....................................... 12 3 大采高工作面概况及设备选型 ................................. 12
3.1 工作面总体来压情况 ..................................... 13 3.2 大采高工作面设备选型 ................................... 13
3.2.1 工作面设备选型配套原则 ............................ 13 3.2.2 液压支架的选型 .................................... 14 3.2.3 采煤机选型 ........................................ 16 3.2.4 刮板运输机选型 .................................... 16
4 大采高液压支架整体结构尺寸设计 ............................. 17
4.1 支架高度、支架间距、底座长度的确定 ..................... 17
4.1.1 支架的高度和支架的伸缩比 .......................... 17 4.1.2 支架间距和宽度的确定 .............................. 18 4.1.3 梁端距的确定 ...................................... 19 4.1.4 支架底座长度的确定 ................................ 19 4.2 支架四连杆机构的确定 ................................... 19
4.2.1 四连杆机构的作用 .................................. 19
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4.2.2 四连杆机构定位尺寸和极限参数的确定 ................ 20 4.2.3 四连杆机构的设计 .................................. 21 4.3 顶梁长度的确定 ......................................... 25
4.3.1 支架工作方式对顶梁长度的影响 ...................... 25 4.3.2 顶梁长度计算 ...................................... 26 4.4 立柱布置 ............................................... 28 4.5 通风断面的计算 ......................................... 28 5 大采高液压支架主要部件的选择设计 ........................... 30
5.1 支架主要部件的设计要求 ................................. 30 5.2 顶梁的选择设计 ......................................... 30 5.3 顶梁侧护板的选择设计 ................................... 32
5.3.1 主要作用 .......................................... 32 5.3.2 侧护板的种类与选择 ................................ 33 5.3.3 侧护板的结构型式 .................................. 33 5.4 底座的选择设计 ......................................... 34 5.5 掩护梁的选择设计 ....................................... 35 5.6 掩护梁侧护板的选择设计 ................................. 36 5.7 连杆的选择设计 ......................................... 36 5.8 推移机构的选择设计 ..................................... 38 5.9 提底座机构选择设计 ..................................... 40 6 立柱和千斤顶的设计 ......................................... 42
6.1 立柱的设计 ............................................. 42
6.1.1 立柱类型的选择及其结构 ............................ 42 6.1.2 立柱上、下柱窝位置的确定 .......................... 43 6.1.3 双伸缩立柱缸径的确定 .............................. 48 6.1.4 泵站压力的确定 .................................... 48 6.1.5 立柱初撑力的计算 .................................. 48 6.1.6 立柱工作阻力的计算 ................................ 49 6.1.7 立柱缸体壁厚的计算 ................................ 49 6.1.8 立柱强度和稳定性验算 .............................. 50 6.2 平衡千斤顶的设计 ....................................... 56
6.2.1 平衡千斤顶位置的确定 .............................. 57 6.2.2 平衡千斤顶参数的确定 .............................. 59 6.3 推移千斤顶 ............................................. 61 6.4 侧推千斤顶 ............................................. 62
6.4.1 侧推千斤顶的控制方式 .............................. 62 6.4.2 侧推千斤顶位置的确定 .............................. 62
7液压系统的设计 .............................................. 63
7.1 液压系统的设计 ......................................... 63
7.1.1 液压系统的特点 .................................... 63
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7.1.2 液压支架的工作机构 ................................ 63 7.1.3 液压支架的控制方式 ................................ 65 7.1.4 液压支架的控制系统 ................................ 66 7.1.5 液压支架液压阀的密封技术分析 ...................... 66 7.1.6 液压支架的液压系统图 .............................. 67
8 液压支架主要技术参数的确定 ................................. 68
8.1 支护面积 ............................................... 68 8.2 支护强度 ............................................... 69 8.3 支护效率 ............................................... 70 8.4 底座接触比压 ........................................... 70 8.5 液压支架主要技术参数一览表 ............................. 73 9 液压支架的受力分析 ......................................... 76
9.1 支架的工作状态分析 ..................................... 76 9.2 支架计算载荷的确定 ..................................... 76 9.3 大采高液压支架整体力学分析 ............................. 77 9.4 支架受力分析与计算 ..................................... 81
9.4.1 立柱倾角的计算 .................................... 82 9.4.2 顶梁的受力分析与计算 .............................. 82 9.4.3 掩护梁的受力分析与计算 ............................ 84 9.4.4 底座的受力分析与计算 .............................. 85 9.5 顶梁的载荷分布 ......................................... 87 10 液压支架的强度计算 ........................................ 89
10.1 强度条件 .............................................. 89 10.2 顶梁强度校核 .......................................... 90 10.3 底板强度校核 .......................................... 96 10.4 耳板的强度校核 ........................................ 99 10.5 掩护梁强度校核 ....................................... 101 10.6 销轴的强度校核 ....................................... 105 11 液压支架的使用与维护 ..................................... 107
11.1 液压支架操作维护要求 ................................. 107 11.2 液压支架操作 ......................................... 107 11.3 液压支架操作管理事项 ................................. 107 11.4 维护和管理的具体内容 ................................. 108 11.5 液压支架的故障及排除 ................................. 109
11.5.1 结构件和连接销轴 ................................ 110 11.5.2 液压系统及液压元件 .............................. 110 11.5.3 支架在操作过程中的问题 .......................... 111
参考文献 .................................................... 113 翻译部分 .................................................... 115
英文原文 .................................................. 115
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应高产高效生产要求。
如图5—6 所示
图5—6底座结构形式
5.5 掩护梁的选择设计
大高采掩护式支架掩护梁采用整体箱形焊接结构，充分考虑了大采高支架复杂的三维空间受力，以及垮落顶板对梁体可能造成的冲击破坏，安全系数大，强度高。配置双向活动侧护板，减少架间漏矸和防止大采高支架横向倾倒。掩护梁上端与顶梁铰接，下部与前、后连杆或直接与底座铰接。活动侧护板装在掩护梁的两侧。 如图5—7所示：
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图5—7 掩护梁结构型式
5.6 掩护梁侧护板的选择设计
掩护梁侧护板的基本结构型式与要求同顶梁侧护板一样，可分为双侧可调式和单侧活动式两种。
掩护梁侧护板的上板，可以高出掩护梁上平面，并不要求在同一平面内。
大高采掩护式支架掩护梁侧护板亦采用双侧可调式侧护板。
5.7 连杆的选择设计
前、后连杆是四连杆机构中重要的运动和承载部件，与掩护梁和底座的一部分共同组成四连杆机构，使支架能承受围岩载荷、水平作用力和保持支架稳定。对四连杆机构进行合适的设计（长度和角度），能使支架在整个高度范围内梁端距的变化在50～100mm之内。
大高采掩护式支架前连杆设计成双单连杆，后连杆设计成整体连杆，如图5—8、图5—9所示，整体连杆由两根单连杆组焊而成，用在后连杆，抗扭转能力强，销轴与销孔最大配合间隙控制在1mm以内,以增强支架的稳定性。为了加强支架后部的挡矸和防转性能，在后连杆上设置侧护板。
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图5—8 单连杆结构外形
图5—9 整体连杆结构外形
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5.8 推移机构的选择设计
推移机构有推移杆、推移千斤顶和连接头等主要零部件组成，其中推移杆是决定推移机构的形式和性能的关键部件。推移杆的常用形式有正拉式短推杆和倒拉式长推杆两种。
正拉式短推杆是由钢板组焊而成的箱形结构体，结构简单可靠、重量轻，因而被广泛采用，但对煤、矸的处理不易，而且还存在理论上的缺陷。
目前的推移机构多采用倒拉式长推杆整体式或两节短推杆铰接式结构，其拉架力较大。推杆都是采用钢板焊接而成的箱体结构，强度非常好。长推杆整体式推移装置在工作面倾角大的情况下，有利于防止输送机支架的下滑，但在工作面难以更换；铰接式长推杆推移装置可以在上、下、左、右四个方向摆动，兼有短推杆和双推移杆的双重特点。
推移机构完成推移输送机和拉移支架的两个基本动作。对推移装置的要求是：
（1）以较小的力推移输送机（80～200kN），以较大的拉移支架（150～500kN）；
（2）为适应支架和输送机可能出现的相对位置变化，推移装置前部在推移过程中，在水平和垂直方向能有一定的摆动范围；
（3）工作中推移千斤顶不承受侧向力，而是让推移杆或框架承受，为此它们必须有足够的强度，以保证工作的可靠性；
（4）在拉架过程中推移装置和支架底座之间应有较好的导向性能，使支架能移正。
在设计支架时，应根据支架结构和配套要求合理选择推移装置的形式，并充分保证支架推移装置对工作面条件和配套的适应性。
推移装置的型式如表5-1所示
表5-1推移装置千斤顶的型式
型 式 特 点 适用条件 普通活塞式双作用千斤1、目前已很少直接用顶可为外供液式，也可为作推移装置，而多与反普通式 内供液式 拉框架一起使用，应用较广 2、外供液式结构简单，应用广泛 中国矿业大学2009届本科生毕业设计 第 39 页 差动式 用于直接拉架的方式，千斤顶结构仍为普通型目前应用较少 式，利用交替阀的油路系统，使其减小托输送机力 1、 广泛用于直接拉架方式，与短推杆等导向千斤顶活塞可在活塞杆件一起使用 上滑动，使环腔供液时拉力2、 动作时间有一定滞与普通千斤顶相同；但在活后，但一般不影响使用 塞腔供液时，使压力的作用面积仅为活塞杆断面积，从而减小了推输送力 浮动活塞式
推移装置功能、连接型式见表5-2。
表5-2 推移装置的功能与主要连接型式
功 能 1、将输送机推向煤壁，保证作业循环 2、将液压支架拉向煤壁方向，及时支护顶板 3、框架或推杆与底座导向通道共同作为支架、输送机移动时的导向，起一定的防滑作用
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12、以e??为圆心，掩护梁长ae?为半径，交圆弧上一点a?，此点为液压支架
降到中间位置时，掩护梁与后连杆的铰点；
13、以e???为圆心，掩护梁长ae?为半径，交圆弧上一点a??， 此点为液压支
架降到最低位置时，掩护梁与后连杆的铰点；
14、连接e??a?、e???a??。并以a?点为圆心，ab为半径，交a?e??上一点b?点；
以a??为圆心，ab为半径，交a??e???上一点b??点，该b、b?、b??三点为液压支架在三个位置时前连杆的上铰点；
15、连接a?o、a??o为液压支架降到中间位置和最低位置时后连杆的位置； 16、分别作bb?和b?b??的垂直平分线交一点c，即为前连杆下铰点，bc为前连杆长度；
17、过c点向H—H线作垂线，交一点d，则oa，ab，bc，cd和do为液压
支架的四连杆机构。
4.3 顶梁长度的确定
4.3.1 支架工作方式对顶梁长度的影响
支架工作方式对顶梁长度的影响很大，如图4—6所示。
先移架后推溜(又称及时支护方式)要求顶梁长度较长，先推溜后移架(又称滞后支护方式)要求顶梁长度较短。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，先移架后推溜时的顶梁长度要比先推溜后移架时的顶梁长度大一个步距，一般为600mm。
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图4—6 支架工作方式比较图
a — 先推溜后移架工作方式（活塞杆处于收缩状态）
b — 先移架后推溜工作方式（活塞杆处于伸出状态）
4.3.2顶梁长度计算
支架在工作面的相对位置关系如图4-7所示。
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图4-7 整体示意图
掩护式支架顶梁长度计算
顶梁长度=[配套尺寸+底座长度+ A?cos]-[G?cos+300+e]+掩（P）（Q1）1护梁与顶梁铰点至顶梁后端点之距（mm） (4-11) 支撑掩护式支架顶梁长度计算
顶梁长度=[配套尺寸+底座长度+Acos?Q1?]－[Gcos?P1??300?e]+掩护梁与顶梁铰点至顶梁后端点之距（mm） (4-12)
配套尺寸 — 参考原煤炭部煤炭科学研究院编制的综采设备配套图册确定；
底座长度 — 底座前端至后连杆下铰点之距；
e — 支架由高到低顶梁前端点最大变化距离,一般为0.3～0.5m
取e =0.4m Q1、P 1 — 支架在最高位置，分别为后连杆和掩护梁与水平面的夹角。选取采煤机型号为MG750/1910-WD型交流电牵引采煤机，外形尺寸（长×宽×高）（mm）为17150×2950×2120，截深800 mm。
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刮板输送机型号SGZ1000/3000，规格（长×宽×高）（mm）为1750×1000×372
配套尺寸=675＋315＋1000＋320＋1000＋230=3540mm。
顶梁长度=(3540+3360+2652×cos75°)-( 4081×cos58°+300+400) +200 =4924mm
4.4 立柱布置
本支架采用双伸缩立柱。
国内掩护式支架立柱数常用2根。故选立柱数目为2。
4.5 通风断面的计算
采煤工作面的过风量有一定要求。在过风量一定时，采煤工作面的通风断面积不应过小。但在工作面中安装液压支架后，通风断面积明显减小。因此必须验算通风断面积。一般按工作面允许风速进行验算。根据煤安规程规定，工作面风速应小于5m/s。
采煤工作面风速计算按下式进行。
QcA1?60 (4-13)
式中： V—工作面风速（m/s）；
A1—支架在采煤工作面的通风断面积（m2）；
V?Q—采煤工作面所需风量（m3/min）；
Qc?Qz?KCq；
K—通风不均系数，一般取K=1.5；
Cq—保安规程允许的朝气含量，一般取
Tqt24?60；
Cq=1%；
Qz?T—日产量（T）；
qt—一分钟产生一吨煤沼气涌出量，一般取qt=14(m3/min)。
计算：A1=3.2m2，T=400T/h
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则有：
Qz?Tqt400?14??3.8924?6024?60( m3/min)
Qc?V?Qz?K3.89?1.5??583.5（m3/min） Cq0.01Q583.5??3.04(m/s) A1?603.2?60V＜5m/s，符合安全规程规定。
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5 大采高液压支架主要部件选择设计
它主要是由金属结构件和液压操控系统组成。金属结构件有:护帮板、顶梁、掩护梁、前后连杆、底座、推移杆以及活动侧护板等；液压操控系统主要有:立柱、各种千斤顶、液压控制元件(操纵阀、单向阀、安全阀等)、液压辅助元件(胶管、弯头、三通)等。
大采高液压支架总体设计满足配套设备要求，实现2．8～6．3 m调高比，支护强度在1MPa以上，总体受力状态及双扭线优化合理，稳定性好，可靠性高，对顶板、底板适应能力强。
5.1 支架主要部件的设计要求
顶梁是支护顶板的直接支撑构件，除满足一定的刚度和强度外，还要满足支护顶板的需要有足够的顶板覆盖率；同时尽可能的要适应顶板的不平整性，使顶梁与顶板的接触应力均匀，避免因局部压力而引起损坏。
立柱是支架的承压构件，它长期处于高压受力状态，它除应具有合理的工作阻力和可靠的工作特性外，还必须有足够的抗压，抗弯曲度，良好的密封性能，结构简单，并能适应支架的工作要求。
掩护梁是支架的掩护构件，除防止采空区冒落的矸石涌于工作面外，并承受冒落矸石的压力和顶梁分解的水平力。
底座是将顶板压力传递到底板和稳固支架的部件。因此除满足一定的刚度和强度外，对底板起伏不平的适应性要强；对底板接触比压要小；要有足够的空间安装立柱、液压控制装置、推移装置和其它辅助装置；要便于人员操作行走，能起一定的挡矸作用；要考虑排矸能力；要有一定的重量，以保证支架的稳定性等。
5.2 顶梁的选择设计
大采高液压支架的顶梁是直接支撑顶煤和间接支撑直接顶及老顶部分载荷的承载部件，除满足一定的刚度和强度外，还要求对顶板覆盖率要高，以减少降、移支架过程中漏煤。由于顶煤易产生裂隙、破碎及跨落，要求顶梁尽可能适应这种变化，具有良好的接顶性能，避免因局部压力而引起损坏。
顶梁结构形式如图5—1：
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,
图5-1 顶梁的结构型式
1——护帮；2——后梁；3——尾梁； 4——护帮千斤顶；5——前梁伸缩千斤顶
各类顶梁都为箱式结构，一般有钢板焊接而成。为加强结构的刚度，在上下盖板之间焊有加强筋板，构成封闭式棋盘形。顶梁前端呈滑撬式或圆弧形，以减少移架阻力。在顶梁下焊有铸钢柱窝，柱窝两侧有孔，用钢丝绳或销轴把立柱和顶梁连接起来。
本支架采用整体长顶梁结构，箱形焊接结构，结构简单，对顶板载荷平衡能力强。前端梁端力2577.4～3067.4kN，顶梁侧护板一直伸到前端，对顶板的启闭性能好。该矿区高产高效综采工作面配套大槽宽(内宽1000mm)刮板输送机和大截深(800mm)电牵引采煤机，因而支架顶梁在立柱柱帽前部无支撑段长，会造成顶梁前部对顶板支护能力弱，设计决定采用整体顶梁，而且将顶梁梁体前部设计为上翘结构，上翘角度为1—3°，可显著提高顶梁前端对顶板的支护力。支架前端采用带四连杆机构的两级护帮机构，最大护帮高度达2.8m，为目前国内外最大，护帮机构既可收回又可翻转180°挑平(可上翻3°)，支架的超前护顶、护帮性能好。
顶梁端面形状和顶梁如图5-2、5-3所示
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图5-2 顶梁断面
图5-3 顶梁外形
5.3 顶梁侧护板的选择设计
支架侧护板装置一般由侧护板、弹簧筒、侧推千斤顶、导向杆和连接销轴等组成。
5.3.1 主要作用
（1）挡矸 可改善顶梁与掩护梁的护顶、防矸性能，隔离控顶区与采
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空区、防止冒落矸石窜入工作面，减少冒矸形成的粉尘；
（2）导向 在支架移架时起导向作用；
（3）防倒、调架 活动侧护板增强了支架侧向稳定性，其上设置的弹簧与千斤顶都起防倒与调架作用。
5.3.2 侧护板的种类与选择
顶梁和掩护梁的侧护板有两种，如图5—4所示：一种是一侧固定另一侧活动的侧护板。由于固定侧护板与梁体焊接在一起，既节省材料又可加固梁体。在设计时，根据左右工作面来确定左侧或右侧为活动侧护板。一般沿倾斜方向的上方为固定侧护板，下方为活动侧护板。活动侧护板通过弹簧筒和侧推千斤顶与梁体连接，以保证活动侧护板与邻架的固定侧护板靠紧。但当改换工作面开采方向时，活动侧护板便位于倾斜方向的上方，对调架、防倒等带来不便，所以很少采用。
另一种是两侧皆为活动侧护板。这种侧护板可以适应工作面开采方向变化的要求，有利于防倒和调架。
5.3.3 侧护板的结构型式
图5—4 侧护板的结构型式
一种是侧护板在顶梁的外侧。这种类型侧护板又有三种型式，图5—4 a，顶梁上无顶板，侧护板易被冒落矸石压住，影响侧护板的伸缩；图5—4b、c，在顶梁上加设顶板，克服了以上的缺点，但支架承载时，侧护板装置受力很大。
另一种是铰接式侧护板，如图5—4 d所示。它克服了以上两种侧护板的缺点，但由于架间侧护板造成三角带容易填入碎矸，影响架间密封效果。
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所以综合考虑各个方面，ZY10800/28/63型掩护式支架采用图5—4 b所示的侧护板。可以根据工作面倾角方向调整一侧固定，另一侧活动，适应性强。如图5—5所示：
图5—5活动侧护板结构形式
顶梁侧护板高度一般取250—500mm，薄煤层支架取下限，掩护梁侧护板和后连杆侧护板高度一般根据支架最大高度时，侧护板水平尺寸一般按移架步距加100—200mm搭接量的原则来确定。
5.4 底座的选择设计
底座主要是将顶板和掩护梁所受的压力传递到底板，并对支架起稳固作用的部件。因此，除满足一定的刚度和强度外，对底板的适应性要强；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。
大高采液压支架的底座采用分体式钢性结构。由于中挡底板分体，推移装置处的浮煤、浮矸可随支架移架从后端排到采空区，不需要人工清理，适