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摘 要：随着液压支架在我国煤炭产业中的应用，采煤成本被大大的降低，工人劳动强度也被有利缩减，作业环境得到了很好的改善。本文结合煤矿用液压支架的运用，提出了几点煤矿用液压支架的设计要点。
关键词：煤矿用液压支架；液压支架的设计；设计要点；煤矿产业
煤炭是我国主要的能源，在全国的经济发展中占据着重要的地位，是维系我们日常生活的能力动力。就目前我国的煤炭产业规模来说，其牵动着国民经济的整体发展水平。液压支架在煤矿产业中很大程度提高了煤矿产业的发展，节约了劳动成本和降低了采煤业的危险性。
1.液压支架的工作原理
简单来说，液压支架是采用高压液体为支架动力，结合若干液压元件，油缸、阀门等与一系列的金属构件的组合，来形成支撑和控制顶板的采煤工作面设备。液压支架的使用特点是：强度高、移动速度快、支护性好、安全性高。液压支架的使用解决了煤炭井下的支护问题，保障了采煤业的安全和开采率，是实现机械化煤炭开采的技术革新，对煤矿产业的劳动强度和工作安全性，都做出了极大的贡献。
2.液压支架的设计原理
液压支架主要有顶梁、掩护梁、四连杆、侧护板、底座、立柱和千斤顶组成，与可弯曲输送机和采煤机共同组成综合机械化采煤设备。因此，对煤矿用液压支架的设计要保障其支护性能和工作强度，实现高速度的移架和安全保障。
3.煤矿用液压支架的主要设计参数
表 2-3 液压支架主要技术参数表
项目 单位 技术参数
支
架
整
体
性
能
支架高度 mm 3200～4700
支架宽度 mm 1430-1600
支架中心距 mm 1500
支护强度 MPa 0.813
对底板比压 MPa 2.43
初撑力 kN 3880
工作阻力 kN 5000
操作方法 本架操作
泵站压力 MPa 31.5
4.煤矿用液压支架的设计要点
4.1支架主要尺寸的确定
4.1.1.支架高度
根据煤矿的实际地质条件、煤层的厚度，考虑到煤矿用液压支架的实际操作运用和顶板垮落的厚度及周期来压的下沉量、移动支架时的下降高度等，我们可以选定支架的最低和最高工作高度，根据支架的最低和最高工作高度我们可以确定支架的最低和最高高度。
Hmin工作=Hmin+300mm
Hmax工作=Hmax-300mm
在此，我们将支架的最高可调高度定为4700mm，最小高度定为3200mm 。此外在计算最小高度时还要考虑到煤矿井下的运输高度。
4.1.2.支架伸缩比例
有支架的最大高度和最小高度之比可以得出，支架的伸缩比例为：
支架的伸缩比例反应的是支架对煤层的适应性，目前，单一的伸缩立柱的伸缩比例一般为1.6左右，如果我们要增加支架的伸缩比例就需要加长或双伸缩的机械立柱，其伸缩比例可达到2.5左右。
4.2支架间距
支架间距指的是相邻的两个支架的中心距离，其大小要有支架的型式来确定，然而局限于支架的推移千斤顶与工作面的连接问题，我们只能根据刮板输送机的每节溜槽长度以及千斤顶的连接位置来确定。目前在我国的大多数煤矿用液压支架中，常用的溜槽每节长度为1.5m，而且千斤顶的连接位置是刮板槽的槽帮中部，因此排除节式和迈步式支架，一般的支架间距为1.5m。目前国内根据煤层地质条件不同，正在使用的有中心距1.25m、1.75m和2.0m的液压支架。
4.3支架宽度
支架宽度指的是顶梁的宽度，宽度受支架运输、安装、调架的情况限制，一般来说1.5m中心距的支架我们可以将顶梁的最小宽度定为1430mm，最大宽度定为1600mm。这也是常用的宽度范围。
4.4底座长度
底座是用来稳固顶板压力的支件。设计时要考虑几个因素，即：①保证支架对底板的接触比压较小；②要有充足的底板空间，用于安装立柱和液压控制装置，方面装置的推移；③支架要便于操作人员的施工和行走；④确保底板的稳固性，保障支架的使用。
4.5四连杆机构设计的要求
为了保障支架受力均匀和工作强度，我们在四连杆设计时要考虑到其运动轨迹，尽量减少支架的无用旋转角度，把掩护梁和后连杆简化成柄滑块机构。
通常来说，四连杆设计时有几种方法可以遵循，即直接求解法、解析法、结合作图法等，从而得出后连杆长度、掩护梁长度、前连杆长度等。
4.6顶梁结构
顶梁是直接接触顶板保证支架支护顶板的坚持性构件。顶梁直接作用于顶板，承载定板直接接触面积的部件重量，起到支护的作用，此外顶梁还可以为立柱、掩护梁及部分护顶装置提供一定的连接点。概括来说，顶梁的作用就是支护控顶区的顶板，承受顶板的重量和压力，将顶板所承受的重量通过立柱和掩护梁、前后连杆经底座传到底板上。
4.7掩护梁的设计
掩护梁是支架的掩护结构，其为钢板焊接的箱式结构，在上端与顶梁交接，下端的焊部通过耳座与前后连杆连接。部分支架在掩护梁上焊有立柱柱窝，掩护梁的两侧是活动的侧护板。侧面上，掩护梁呈现出直线型或是折线形。
4.8底座的结构设计
底座是液压支件的主要承重构件，因此对底座设计时要注意以下几点：①足够的强度和刚度；②较好的适应底板并且比压较小；③空间充足，可以安装立柱，移动千斤顶等其他装置；④能够满足操作人员的作业空间；⑤本身重量要满足支架的稳定性；⑥可以使支架快速移动和按顺序排矸。
4.9立柱的设计
由于立柱要长期承受支架及其构件的重量，所以在设计立柱时要注意其承重能力的设计，使其具有较强的抗压能力和抗弯曲能力，并且要具备良好的密封性，结构尽量简单。
参考文献：
[1] 鲁忠良，景国勋，肖亚宁. 液压支架设计使用安全辨析[M]. 北京： 煤炭工业出版社， 2006.
[2] 高健. 机械优化设计基础[M]. 北京： 科学出版社， 2006.
[3] 李锋，刘志毅等. 现代采掘机械[M]. 北京： 煤炭工业出版社， 2006.
关键词：煤矿用液压支架；液压支架的设计；设计要点；煤矿产业
煤炭是我国主要的能源，在全国的经济发展中占据着重要的地位，是维系我们日常生活的能力动力。就目前我国的煤炭产业规模来说，其牵动着国民经济的整体发展水平。液压支架在煤矿产业中很大程度提高了煤矿产业的发展，节约了劳动成本和降低了采煤业的危险性。
1.液压支架的工作原理
简单来说，液压支架是采用高压液体为支架动力，结合若干液压元件，油缸、阀门等与一系列的金属构件的组合，来形成支撑和控制顶板的采煤工作面设备。液压支架的使用特点是：强度高、移动速度快、支护性好、安全性高。液压支架的使用解决了煤炭井下的支护问题，保障了采煤业的安全和开采率，是实现机械化煤炭开采的技术革新，对煤矿产业的劳动强度和工作安全性，都做出了极大的贡献。
2.液压支架的设计原理
液压支架主要有顶梁、掩护梁、四连杆、侧护板、底座、立柱和千斤顶组成，与可弯曲输送机和采煤机共同组成综合机械化采煤设备。因此，对煤矿用液压支架的设计要保障其支护性能和工作强度，实现高速度的移架和安全保障。
3.煤矿用液压支架的主要设计参数
表 2-3 液压支架主要技术参数表
项目 单位 技术参数
支
架
整
体
性
能
支架高度 mm 3200～4700
支架宽度 mm 1430-1600
支架中心距 mm 1500
支护强度 MPa 0.813
对底板比压 MPa 2.43
初撑力 kN 3880
工作阻力 kN 5000
操作方法 本架操作
泵站压力 MPa 31.5
4.煤矿用液压支架的设计要点
4.1支架主要尺寸的确定
4.1.1.支架高度
根据煤矿的实际地质条件、煤层的厚度，考虑到煤矿用液压支架的实际操作运用和顶板垮落的厚度及周期来压的下沉量、移动支架时的下降高度等，我们可以选定支架的最低和最高工作高度，根据支架的最低和最高工作高度我们可以确定支架的最低和最高高度。
Hmin工作=Hmin+300mm
Hmax工作=Hmax-300mm
在此，我们将支架的最高可调高度定为4700mm，最小高度定为3200mm 。此外在计算最小高度时还要考虑到煤矿井下的运输高度。
4.1.2.支架伸缩比例
有支架的最大高度和最小高度之比可以得出，支架的伸缩比例为：
支架的伸缩比例反应的是支架对煤层的适应性，目前，单一的伸缩立柱的伸缩比例一般为1.6左右，如果我们要增加支架的伸缩比例就需要加长或双伸缩的机械立柱，其伸缩比例可达到2.5左右。
4.2支架间距
支架间距指的是相邻的两个支架的中心距离，其大小要有支架的型式来确定，然而局限于支架的推移千斤顶与工作面的连接问题，我们只能根据刮板输送机的每节溜槽长度以及千斤顶的连接位置来确定。目前在我国的大多数煤矿用液压支架中，常用的溜槽每节长度为1.5m，而且千斤顶的连接位置是刮板槽的槽帮中部，因此排除节式和迈步式支架，一般的支架间距为1.5m。目前国内根据煤层地质条件不同，正在使用的有中心距1.25m、1.75m和2.0m的液压支架。
4.3支架宽度
支架宽度指的是顶梁的宽度，宽度受支架运输、安装、调架的情况限制，一般来说1.5m中心距的支架我们可以将顶梁的最小宽度定为1430mm，最大宽度定为1600mm。这也是常用的宽度范围。
4.4底座长度
底座是用来稳固顶板压力的支件。设计时要考虑几个因素，即：①保证支架对底板的接触比压较小；②要有充足的底板空间，用于安装立柱和液压控制装置，方面装置的推移；③支架要便于操作人员的施工和行走；④确保底板的稳固性，保障支架的使用。
4.5四连杆机构设计的要求
为了保障支架受力均匀和工作强度，我们在四连杆设计时要考虑到其运动轨迹，尽量减少支架的无用旋转角度，把掩护梁和后连杆简化成柄滑块机构。
通常来说，四连杆设计时有几种方法可以遵循，即直接求解法、解析法、结合作图法等，从而得出后连杆长度、掩护梁长度、前连杆长度等。
4.6顶梁结构
顶梁是直接接触顶板保证支架支护顶板的坚持性构件。顶梁直接作用于顶板，承载定板直接接触面积的部件重量，起到支护的作用，此外顶梁还可以为立柱、掩护梁及部分护顶装置提供一定的连接点。概括来说，顶梁的作用就是支护控顶区的顶板，承受顶板的重量和压力，将顶板所承受的重量通过立柱和掩护梁、前后连杆经底座传到底板上。
4.7掩护梁的设计
掩护梁是支架的掩护结构，其为钢板焊接的箱式结构，在上端与顶梁交接，下端的焊部通过耳座与前后连杆连接。部分支架在掩护梁上焊有立柱柱窝，掩护梁的两侧是活动的侧护板。侧面上，掩护梁呈现出直线型或是折线形。
4.8底座的结构设计
底座是液压支件的主要承重构件，因此对底座设计时要注意以下几点：①足够的强度和刚度；②较好的适应底板并且比压较小；③空间充足，可以安装立柱，移动千斤顶等其他装置；④能够满足操作人员的作业空间；⑤本身重量要满足支架的稳定性；⑥可以使支架快速移动和按顺序排矸。
4.9立柱的设计
由于立柱要长期承受支架及其构件的重量，所以在设计立柱时要注意其承重能力的设计，使其具有较强的抗压能力和抗弯曲能力，并且要具备良好的密封性，结构尽量简单。
参考文献：
[1] 鲁忠良，景国勋，肖亚宁. 液压支架设计使用安全辨析[M]. 北京： 煤炭工业出版社， 2006.
[2] 高健. 机械优化设计基础[M]. 北京： 科学出版社， 2006.
[3] 李锋，刘志毅等. 现代采掘机械[M]. 北京： 煤炭工业出版社， 2006.