摘要采煤综合机械化，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。综合机械化不仅产量大，效率高，成本低，而且能减轻笨重的体力劳动，改善作业环境，是煤炭工业技术的发展方向。液压支架是综合机械化采煤方法中最重要的设备之一。液压支架主要由以下几个基本部分组成：顶梁，掩护梁，四连杆机构，侧护板，底座，立柱和千斤顶等。设计要遵循支护性能好、强度高、移架速度快、安全可靠等原则。在这次放顶煤液压支架的设计过程中，主要以底座、主顶梁、尾梁和立柱等结构件的机械部分设计为重点，用普通设计步骤设计总体结构尺寸，再用Solidworks初绘总体架型检查配合尺寸，然后转化为CAD并修改细节，最后对主要构件进行强度校核，并用有限元分析部分构件。关键词：放顶煤液压支架；顶梁；四连杆机构；有限元AbstractThe comprehensive mechanization of coal mining is the acceleration coal industrial development of our country, raises labor productivity substantially , realizes the modern a strategic measure of coal industry. Synthesize mechanization not only output big, efficiency has low cost high and can alleviate heavy physical labor and improvement schoolwork environment, is the technology of coal industry develop direction. Hydraulic support is the one of comprehensive most important equipment in the mechanization method of coal mining. Hydraulic support major from some following basically partial compositions: Top beam, screens beam and 4 linkage mechanisms, side fender and base, prop. Design to follow protect performance good, strength is speed high, move rapid, safely reliable etc. principle. In this design process of caving hydraulic support, mainly in support of the base, the top beam, the beam and the column structure of the end of the mechanical part of the design focus, with the general design procedure to design the overall body size. The overall structure of the initial drawing with Solidworks to check with the size, and then transformed into and modify the details of the part of the CAD, at last major component of the strength check, and some elements of the FEM analysis.Keyword：caving hydraulic support；Crest beam；4 linkage mechanisms；FEM目录第1章 放顶煤液压支架概论.1 1.1放顶煤液压支架发展历史.11.2液压支架的应用和意义.31.3低位放顶煤液压支架的组成.41.4液压支架的工作原理.71.5小结.12第2章 液压支架整体结构设计.132.1支架主要尺寸的确定.132.2支架四连杆机构的确定.152.3四连杆机构的设计.172.4顶梁结构设计.212.5掩护梁结构的设计.272.6底座结构设计.282.7立柱的确定.302.8千斤顶的选择.332.9小结.35第3章 液压支架的受力分析.363.1顶梁受力分析.363.2掩护梁受力分析.403.3底座受力分析.423.4小结.43第4章 液压支架强度校核.444.1材料的选择.444.2 顶梁的强度校核.464.3 底座的强度校核.504.4前后连杆的校核.524.5小结.53第5章 液压支架液压系统分析.545.1 液压支架的液压系统的简介.545.2 液压支架的液压系统拟定.565.3 小结.60第6章 结论.61参考文献.62致谢.63附录.64I第1章 放顶煤液压支架概论支架的作用不仅是支护顶板、保证安全，而且要有效的控制顶板、提高效率。综放工作面的产量不仅取决于煤层、采运设备、综放支架，而且还取决于知己控制顶板、顶煤的能力和效果。放顶煤液压支架是综合机械化放顶煤开采最重要的机械设备。它的发明和应用，使放顶煤开采技术从高落式进入一个全面机械化的新的发展阶段。放顶煤工作面由液压支架实现可靠、快速地支护和放煤，采用采煤机采煤，使厚煤层全厚开采在安全、可靠的工作条件下进行，保证了工作面实现高产高效。1.1放顶煤液压支架发展历史前苏联研制的KTY型掩护式放顶煤液压支架是世界上最早的放顶煤液压支架之一1。此后，法国研制出尾梁呈“香蕉”形的用于放顶煤开采的支撑掩护式放顶煤液压支架，如图1.1所示。自20世纪70年代开始，法国、前联邦德国、英国等国家陆续研制成功了开“天窗”的支撑掩护式或带插板的支撑式放顶煤液压支架，如图1所示。英国研制开“天窗”式放顶煤支架如图1.2所示，该支架在掩护梁上开了放顶煤“天窗，由液压千斤顶控制开关，“天窗”附近装有搅动杆，以便于对顶煤进行二次破碎。掩护梁上还钻有眼孔，在煤硬不落时钻空爆破。20世纪80年代初，匈牙利研制成功放顶煤掩护式支架，结构如图1.3所示，采、放顶煤均用单一的输送机运输。1982年，我国首次由煤炭科学研究总院北京开采研究所与沈阳煤炭研究所共同设计，郑州煤矿机械厂生产制造了FY400-14/128型放顶煤液压支架，如图1.4所示。在此后的几十年里，我国设计、研制了数十种放顶煤液压支架，从仿制东欧的高位放顶煤至支架，西欧的多种类型中位及低位放煤支架，到后来自己设计，如图1.5所示。郑州煤矿机械厂在铺底网支架基础上，首创的新一代四柱、四连杆、双输送机、短尾梁、低位放煤支架使用的成功，标志着我国放顶煤支架研制工作走上了独立创新的道路。这种支架由于采用后四连杆短尾梁结构，因此支架的稳定性好，强度大，工作可靠。采用低位放煤明显的减少了工作面粉尘，减少了煤损，取得很好的效果。在此类放顶煤支架架型逐渐统一后，又陆续研究出了几种新的低位放煤支架，形成了我国具有自己特点的放顶煤支架系列。兖州矿物局东滩煤矿使用国产放顶煤液压支架，创造了年产550万吨的高产纪录，标志着我国放顶煤液压支架技术已处于世界先进水平。图1.1 “香蕉”形放顶煤支架 图1.2 英国“天窗”式放顶煤支架 图1.3 匈牙利“天窗”式放顶煤支架 图1.4 FY40014/28型放顶煤支架图1.5 低位小插板放顶煤支架1.2液压支架的应用和意义随着工业技术的不断发展，国民经济对煤炭需要量的日益增加，煤矿开采，特别是采煤工作面的生产技术面貌发生了巨大的变化。自1954年英国装备了世界上第一个液压支架工作面开始，采煤技术实现了综合机械化。综合机械化。就是工作面采煤、运输和支护三大主要生产环节都是现机械化。也就是说，采用滚筒式或刨削式等采煤机械落煤与装煤；工作面重型可弯曲运输机，以及与之适应的顺槽转载机和可伸缩皮带运输机等运煤；自移式液压支架支护和管理顶板。这几种设备相互配