4．掩护式液压支架部件设计
4.1顶梁
顶梁是与顶板直接接触的构件，除满足一定的刚度和强度要求以外，还要保证支护顶板的需要。
4.1.1顶梁的作用及用途
顶梁作用是支护顶板一定面积的直接承载部件，并为立柱、掩护梁、护顶装置等提供必要的连接点。
用途：a.用于支撑维护控顶区的顶板。
b.承受顶板的压力。
c.将顶板载荷通过立柱、掩护梁、前后连杆经底座传到底板。
4.1.2顶梁的结构型式的确定
图4-1铰接式顶梁 Fig.4-1 Hinge type top-beam
选择铰接式顶梁，顶梁1为整体结构，顶梁后端直接与掩护梁4铰接，取消了三角区，立柱直接支撑在顶梁上，用平衡千斤顶8调节顶梁与顶板的接触面积。OY型掩护式支架就采用此种结构。
4.1.3对顶梁长度的影响
1)支架工作方式对支架顶梁长度的影响
支架工作方式对支架顶梁长度的影响很大，从液压支架的工作原理可以看出，先移架后推溜方式（又称及时支护方式）要求顶梁有较大长度；先推溜后移架方式（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，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，先移架后推溜时顶梁长度要比先推溜后移架时的顶梁长度要长一个步距，一般为600mm。
2)配套尺寸对顶梁长度的影响
设备配套尺寸与支架顶梁长度有直接关系。为了防止当采煤机向支架倾斜时，采煤机滚筒不截割顶梁，同时考虑到采煤机截割时，不一定把煤壁截割成一垂直平面，所以在设计时，要求顶梁前端距煤壁最小距离为300mm，这个距离叫空顶距。另外在输送机铲煤板前也留有一定距离。一般为135～150mm左右，也是为了防止采煤机截割煤壁不齐，给推移输送机留有一定的距离。除此而外，所有配套设备包括采煤机和输送机，均要在顶梁掩护之下工作，在此来计算顶梁长度。
4.1.4顶梁断面形状
顶梁都为箱式结构，一般由钢板焊接而成。为加强结构的刚度，在上下盖板之间焊有加强筋板，构成封闭式棋盘型。顶梁前端呈滑撬式或圆弧形，以减少移架阻力。在顶梁下面焊有铸钢柱窝，柱窝两侧有孔，用钢丝绳或销轴把立柱和顶梁连接起来，支撑掩护式支架在顶梁后端有销孔，通过销轴与掩护梁上的销孔相连。
对于支撑掩护式支架，为了便于侧护板能自由伸缩，要在顶梁顶面上加焊一块比侧护板稍厚的钢板，称为顶板，如图4-2所示，同时增强了顶梁的结构强度。
图4-2 顶梁断面
Fig.4-2 Top-beam cross section
4.1.5顶梁主要尺寸的确定
1)顶梁长度Lg
顶梁长度＝[配套尺寸＋底座长度＋AcosQ1]－[GcosP1?300?e]＋掩护梁与顶梁铰点至顶梁后端点之距（mm）
?1972?2240?1193?cos1.378??2063.7?cos0.91?300?13??100?2961mm
2)梁面积A
A=Lg×B 式中： Lg—顶梁长度mm,
B---顶梁宽度mm,在本次设计中顶梁宽度为1500mm,
代入公式（2-11）得
A=2961×1500=44441500mm2=4.4m2 3)支护面积Fc
Fc = Bc(Lg＋Δ)m2 式中：Fc—支护面积 m2 ，
Δ—移架后顶梁前端点到煤壁的距离 m,一般Δ=0.3
Bc—支架间距（支架中心距），一般为1.5m 代入公式(4-1)得：
Fc = 1500(2961＋30)=4486500mm2 =4.49m2 4)支架的理论支护阻力F1[2]
F1=Fc×qx 式中: F1—支架的理论支护阻力，KN Fc—支护面积 m2 qx—支护强度 KN/M2
支架在最高处的理论支护阻力为： F1=4.49×362.6=1628.07（KN） 5)顶板覆盖率δ
(4-1)δ=A/Fc×100% 式中： δ—顶板覆盖率
A—顶梁面积 m2 Fc—支护面积 m2
代入式中得
δ=4.4/4.49×100%=98.00%
4.2侧护板
4.2.1、侧护板的选择
顶梁和掩护梁的侧护板有两种：
1）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，可节省原梁体的侧板，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。
2）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。
本设计取两侧皆为活动侧护板的类型。
4.2.2、侧护装置的作用
1)消除相邻支架掩护梁和顶梁间的间间隙，防止冒落矸石进入支护空间； 2)作为支架移架的倾倒； 3)防止支架的倾倒； 4)调整支架间距