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支架初撑后，随顶板下沉，立柱下腔压力增加，直到增加到支架的安全阀调整压力，立柱下腔压力达到工作阻力。此阶段为增阻阶段t1。
③恒阻阶段
随着顶板压力继续增加，使立柱下腔压力超过支架的安全阀压力调整值时，安全阀打开而溢流，立柱下缩，使顶板压力减小，立柱下腔压力降低，当低于安全阀压力调整之后，安全阀停止溢流，这样在安全阀调整压力的限制下，压力曲线随时间呈波浪形变化，此阶段为恒阻阶段t2。此时支架对顶板的支撑力称为工作阻力，它是由支架安全阀的调定压力决定的。支撑式支架的工作阻力为
式中
P??4D2Pan?103 KN
Pa--支架安全阀的调定压力 MPa；
支架的工作阻力标志着支架的最大承载能力。
对于掩护式和支撑掩护式支架，其初撑力和工作阻力的计算还要考虑到立柱倾角的影响因素。 支架的工作阻力是支架的一个重要参数，它表示支架支撑力的大小。但是，由于支架的顶梁长短和间距大小不同，所以并不能完全反映支架对顶板的支撑能力。因此，常用单位支护面积顶板上所受支架工作阻力值的大小，即支护强度来表示支架的支护性能。即
q?
P?10?3 MPa F
式中 F—支架的支护面积，m2。
2.5液压支架的支护方式
综采工作面的主要生产工序有采煤、移架和推溜。 3个工序的不同组合顺序，可形成液压支架的3种支护方式，从而决定工作面“三机”的不同配套关系。
（1）即时支护
—般循环方式为：割煤一移架一推溜，工作面“三机”的配套关系。即时支护的特点是，顶板暴露时间短，梁端距较小。适用于各种顶板条件，是目前应用最广泛的支护方式。
（2）滞后支护
一般循环方式为：割煤一推溜一移架。滞后支护的特点是，支护滞后时间较长，梁端距大，支架顶梁较短。可用于稳定、完整的顶板。
（3）复合支护
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—般循环方式为：割煤一支架伸出伸缩梁一推溜一收伸缩梁一移架。
复合支护的特点是：支护滞后时间短，但增加了反复支撑次数。可适用于各种顶板条件，但支架操作次数增加，不能适应高产高效要求，目前应用较少。
2.6液压支架主要结构件及其作用
2.6.1顶梁
顶梁采用整体结构，顶梁直接与顶板接触，支撑顶板负荷，是支架的主要承载部件之一，由钢板焊接而成的箱形结构，以满足强度和刚度要求。
其主要作用是：
1、承接顶板岩石及煤的载荷；
2、反复支撑顶煤，可对比较坚硬的顶煤起破碎作用； 3、隔离顶板，为回采工作面提供足够的安全空间。
本支架采用分段组合式顶梁结构，强度高，对顶板维护较好；另外，在顶梁前部还布置有起吊耳，可方便吊挂较小的机件。
2.6.2掩护梁
掩护梁分别与底座和顶梁相连接，其主要作用有：
1）承受下部顶板传给的水平分力和侧向力，增强支架的抗扭性能； 2）掩护梁与掩护梁千斤顶，保证支架的稳定性； 3）阻挡后部落煤，维护工作空间。
2.6.3底座
底座是将顶板承受的压力通过立柱传递到底板并稳定支架的主要结构件。该支架设计为整体刚性底座，底座接底面积大，有利于减小对底板的比压。该型底座的缺点是在推移机构外易积存浮煤碎矸，要求及时清理。
其主要作用是：
1）将上方载荷传递给底板，为立柱、推移装置及其他辅助装置提供安装空间； 2）给工作人员创造良好的工作环境；
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3）保证支架的稳定性。
2.6.4四连杆机构
前、后连杆分别与掩护梁和底座铰接，共同形成四连杆机构，前连杆采用铸钢件，铸件中不得有气孔、砂眼、夹杂物。铸后要进行淬火和高温回火，以降低硬度，增加强度和韧性。对于后连杆，由于不仅受到冒落矸石的载荷，还要承受顶板的水平推力，所以要求它有较大的强度。
其主要作用是：
l) 、使支架在调高范围内，顶板平稳地升降，并使顶梁前端与煤壁的距离(梁端距)变化尽可能小，更好地支护顶板。
2) 、承受顶板的水平分力和侧向力，使立柱不受侧向力。
本支架采用四连杆机构，为使冒落矸石不从连杆处涌入支架内，均为钢板焊接的箱形结构，这种结构有较强的抗拉、抗压和抗扭性能。
2.6.5立柱
立柱是支架实现支撑和承载的主要部件，它直接影响到支架的工作性能，同时还处于高压受力状态，因此，立柱除了具有合理的工作阻力和可靠的工作特性外，还必须由足够的抗压和抗弯强度，密封良好、结构简单并能适应支架的工作要求。
立柱一般由活塞、活塞杆、缸体三部分组成，由于支架工作时，立柱承受的载荷较大，降柱力较小，故活塞杆直径较大，常采用空心结构，以保证有足够的刚度，活塞一般采用Y型密封圈，铜环导向， 缸体底部焊接，缸体与缸盖之间用钢丝、螺纹或卡环连接。
2.6.6 推移机构
支架的推移机构包括推杆、连接头、推移千斤顶和销轴等，主要作用是推移输送机和拉移支架。推移连杆的一端通过连接头与输送机相连，另一端通过推移千斤顶与底座相连，推移连杆除承受推拉力外，还承受一定的侧向力防止底座的下滑。
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2.7液压系统及其控制元件
支架液压系统由乳化液泵站、主进液胶管、主回液胶管、各种液压元件、立柱及各种千斤顶等组成。支架操纵方式采用邻架操作控制，使用快速接头，拆装方便，性能可靠。
由乳化液泵站输出的高压乳化液经主进液管—支架进液截止阀—过滤器—操纵阀—立柱或各千斤顶—架液截止阀—主回液胶管—乳化液泵站。
2.8支架的设计特点
结合首采工作面及矿区此类地质构造条件下，二柱掩护式液压支架的成功经验，该支架应有如下特点：
（1）支架型式为：两柱掩护式液压支架；
（2）对支架总体结构参数优化，梁端距变化应小；顶梁前部较薄强度、刚度应充分保证； （3）支架的四连杆结构设计要从考虑梁端距变化量控制着手，并能与其它构件形成刚性好、强度高、稳定性好的整体结构；
（4）整体顶梁和掩护梁带单侧活动长侧护板，能实现对护顶的严密调整； （5）封底底座，减小底座比压、增大底座刚度、强度；
（6）架的整体构造应有“人机学”的观点，结构应紧凑，操作方便，制造成本降低。
2.9本设计液压支架各项技术特征
ZY3500/25/47型液压支架各技术特征如下表所示
本设计液压支架各技术特征 型号 工作阻力 支护强度 支架高度 中心距 ZY3500/25/47 3500KN 0.68MPa 2500-4700mm 1500mm
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型式 初撑力 对底板比压 支架宽度 适应煤层倾角 两柱掩护式 2604KN 1.8MPa 1430-1570mm ≤15° 中国矿业大学毕业设计（论文）说明书
第三章 液压支架的主要结构设计
3.1确定液压支架结构参数的原则与内容 3.1.1确定支架结构参数的原则
1、要满足配套设备(采煤机、输送机)的相关要求: 2、与支架的工作方式(即时支护或滞后支护)相适应; 3、结构紧凑，行人操作方便; 4、支架的工作稳定性好。
3.1.2 确定支架结构参数的内容
1、确定正常工作条件下，支架与相应设备的位置关系; 2、确定支架总体与主要部件的布置与尺寸。
3.2液压支架主要结构参数的确定
液压支架的结构型式很多，且随着采高和应用条件的不同，支架的结构布置和尺寸也各异。下面仅分析目前广泛应用的三种典型架型的总体布置与结构尺寸的一般范围。
3.2.1液压支架的高度与伸缩比
1、高度的确定及其伸缩比
一般应首先确定支架适用煤层的平均采高，然后确定支架高度。 对于大采高支架，按下式确定支架高度，即
Hmax＝Mmax十(200～400)mm Hmin=Mmin—(400～500)mm
Hmax———支架最大高度(mm)；
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