掩护式液压支架顶梁承载特性及其适应性研究

为研究掩护式液压支架顶梁承载特性及其对顶板载荷的适应性,基于空间载荷对称假设构建了单区承载条件下液压支架全高度范围载荷平衡区力学模型,分析了液压支架顶梁载荷平衡区分布特征及其影响因素。随后结合液压支架实际工况,分析了双区承载条件下液压支架顶梁极限平衡条件,进一步拓展了平衡区理论。最后运用ADAMS构建了液压支架的多体动力学模型,分别对液压支架单区、双区承载工况进行了模拟。通过与理论的对比分析表明,改善液压支架承载条件、合理优化平衡千斤顶及立柱参数等均可有效提高掩护式支架顶梁对顶板的适应性。     

支顶支掩式掩护式放顶煤液压支架的力学特性分析

研究了支顶支掩式放顶煤支架和二柱掩护式放顶煤支架特点,分析了2种类型掩护式低位放顶煤液压支架力学特性,并在同一条件下分析它们的承载力和作用位置以及力平衡区,进行量化比较,提出了支顶支掩式支架架型对于放顶煤工作面来说具有更好的适应性,具有推广前景。     

冲击载荷作用下液压支架的力传递分析

为研究冲击载荷作用下液压支架的力传递特性,利用ADAMS仿真软件建立了液压支架的多体动力学模型。模型中将液压支架的立柱液压缸、平衡液压缸、顶梁、前连杆、后连杆以及掩护梁等效为弹性体,用预载荷模拟正常工作条件下的静载荷,用阶跃载荷模拟基本顶断裂或垮塌时对支架的冲击力。基于此数值仿真模型,计算分析了冲击载荷作用于顶梁不同位置时液压支架各铰接点的力传递系数和各铰接点力对冲击载荷作用位置的敏感度。结果表明：冲击载荷作用位置对液压支架各铰接点力传递特性的影响不同,各铰接点对冲击载荷作用位置的敏感度也不相同。这些计算结果对于液压支架的自适应控制和等强度设计具有重要意义。     

基于力学平衡理论的三柱式液压支架研制

针对现有二柱式与四柱式等液压支架承受侧向力能力差的问题,设计了一种三柱式液压支架。采用力学平衡理论对液压支架对顶板及围岩支撑的顶板压力与侧向力等进行分析,根据整架受力均衡及侧向力载荷最小的目标分析得到三柱支撑的最优布置方式,提高了井下施工效率及安全性。     

反四连杆放顶煤液压支架掩护梁受力对整架受力的影响

通过整体和部件的力与力矩的平衡关系,推导了反四连杆放顶煤液压支架在不考虑掩护梁受力和考虑掩护梁受力2种状态下的力学平衡方程组,并对方程组进行了求解;通过列表的方式对比了两状态下不同摩擦系数的ZFS6500/19/34液压支架的力学数据差异。论证了只有考虑掩护梁受力,才能准确地计算出反四连杆放顶煤液压支架整体的力学特性。     

冲击载荷作用于掩护梁对液压支架的影响分析

为研究液压支架掩护梁受到冲击载荷之后对支架运动趋势、受力状态以及掩护梁结构的影响,利用多体动力学分析软件ADAMS建立支架的数值仿真模型。模型中掩护梁通过Hypermesh前处理软件进行柔性化设置,立柱与平衡千斤顶由弹簧阻尼系统等效替代,其中立柱刚度设置为变刚度,支架初撑力由立柱等效弹簧预载荷提供,顶板压力采用某静载荷垂直施加于顶板上方,直接顶和基本顶岩块垮塌砸落于掩护梁所产生的冲击载荷由某阶跃载荷进行模拟。基于上述模型,分析了冲击载荷作用于掩护梁不同位置时,顶梁水平前移变化、顶梁与顶板接触力变化、各处铰接点力变化以及掩护梁应力变化,结果表明,载荷作用位置不同所引起支架的各种变化趋势也不同。这可以对支架的稳定性控制和结构强度设计提供参考。     

二柱掩护式液压支架受力分析及优化

通过对二柱掩护式液压支架工作原理进行分析,建立了运动学和力学数学模型,得到支架在降架过程中的运动和力学特性;结合支架数学模型,对四连杆机构和平衡千斤顶安装定位进行优化,从而提高了支架的支护效率并改善了支架对顶板的适应性,对液压支架设计工作有一定的参考价值。     

ZFY18000/28/53D型两柱放顶煤支架掩护梁强度分析

根据液压支架型式试验顶梁偏心加载要求,以ZFY18000/28/53D型两柱放顶煤液压支架为例,运用传统力学计算方法和整架非线性有限元分析法分别计算了掩护梁应力分布情况,通过对比发现,传统力学计算方法能够满足设计的基本需要,分析过程中简化内容比较多,计算结果中同一截面对称位置应力接近,而有限元分析法所得结果能够充分反映掩护梁各位置应力与顶梁加载垫块位置相关特点和同一截面对称位置应力分布不均的特点,并能够直观反映应力分布趋势,更有利于液压支架结构件的优化设计。     

大采高综采工作面支架适应性研究

从理论和实测数据两方面对工作面支架的适应性和稳定性进行分析,建立了立柱处于工作阻力时与平衡千斤顶的关系,最终确定了支架稳定工作的条件。发现液压支架的最大工作阻力并不能很好的反映支架的承载能力,顶板压力的合力作用点是否在附加力平衡区和支架力平衡区范围内,是液压支架稳定工作的必要条件。在则支架能稳定工作,不在支架将失去平衡。分析结果为工作面支架的选型提供理论支撑。     

掩护支架六杆机构

分析了液压支架采用六杆机构后的特性。对支架各构件进行力学分析，并以一种架型对六杆机构支架的力平衡区加以分析说明。     

两柱掩护式液压支架承载特性及其适应性研究

基于平面杆系模型研究了两柱掩护式液压支架承载特性,根据支架接顶情况的不同,对该型支架的力学平衡区与承载能力进行了定义与划分,并对支架承载能力影响因素进行了研究。在此基础上,结合该型支架结构特点,应用岩梁模型研究了液压支架顶梁柱帽的合理位置,给出了支架顶梁前后比的解析结果,并由此得出了支护强度估算公式,理论结果与经验数据一致。实践表明,理论结果能够很好地解释两柱掩护式液压支架工作特性,为支架设计提供参考。     

不同顶板压力作用下特大采高液压支架受力分析

为研究液压支架在不同支护高度和不同顶板压力下力传递特性,利用动力学仿真软件Adams建立液压支架仿真模型,其立柱和平衡千斤顶采用弹簧阻尼系统等效代替。通过对不同支护高度的液压支架分别施加不同大小载荷,分析了不同支护高度和不同顶板压力对液压支架各铰接点、立柱和平衡千斤顶受力的影响。     

液压支架平衡千斤顶损坏分析及改进

平衡千斤顶在掩护式液压支架使用过程中，起着调节顶梁和掩护梁角度；调整顶梁与顶板的接触状态；调节顶梁合力支撑点的位置，使支架处于合理的工作状态等作用，到目前为止，许多矿井在使用掩护式支架时，由于平衡千斤顶的设计不合理或者使用不当，造成平衡千斤顶的损坏，甚至造成了更大的损失。     

大采高液压支架合理工作高度及掩护梁结构研究

液压支架的工作高度远低于其最大高度,会使掩护梁承受部分本来应由顶梁承担的顶板压力,致使其受力状况恶化,造成焊缝开裂、平衡千斤顶拉断等结构件破坏。因此将液压支架最大/最小高度区间分为若干支撑区,分析各个支撑区高度范围内掩护梁的受力和运动特征,给出支架最为合理的工作高度区间。采用有限元分析的方法,对恶劣工况下的掩护梁受力状况进行研究,改进其筋板、盖板的结构形式和布置方式。掩护梁是大采高液压支架结构中较为薄弱的一环,使其具有合理的结构和正确的工作姿态,对于减少结构破坏的发生,提高支护系统的可靠性具有重要作用。     

大采高液压支架掩护梁失效模型建立及对策研究

为提高液压支架使用可靠性,分析了ZY21000/38.5/83D型液压支架在煤矿井下的实际使用情况,对液压支架掩护梁常规模型进行了模拟仿真分析论证;垮落的顶板压在顶梁后端与掩护梁铰接位置且顶梁前端未接顶,液压支架达到顶梁与掩护梁机械限位位置,此时顶梁和掩护梁几乎处于一条直线呈高射炮状态时,在顶板周期来压作用下会对掩护梁结构造成损坏。据此提出了造成掩护梁失效的杠杆效应模型,并对该模型进行仿真模拟分析,得出了掩护梁在该杠杆效应模型下极易失效的结论。煤矿生产作业应避免液压支架尤其是大采高支架在该杠杆效应模型姿态下使用,最后提出了避免液压支架掩护梁发生失效的防范措施。     

冲击载荷下四柱支撑掩护式液压支架动态响应特征分析

液压支架装备通常用于采煤工作面的支护。液压支架在工作过程中承受了大量冲击载荷,导致其动态稳定性受到威胁。为研究四柱支撑掩护式支架在对称与非对称承载工况下顶梁及掩护梁承受冲击载荷时的动力学响应特征,采用动力学软件Adams以等效变刚度阻尼系统代替立柱的方法,建立了支撑掩护式支架的数值分析模型。其中,顶板压力由主动静载荷垂直施加于顶梁上方,冲击载荷垂直于顶梁及掩护梁向下施加。基于上述模型,分析了不同冲击载荷作用于支架顶梁与掩护梁时支架关键部位的动力学响应,以及偏置加载对支架稳定性的影响。随后通过设置不同立柱初撑力,讨论了液压支架在非对称支撑条件下承受冲击载荷时的动力学特性。结果表明,单一顶梁冲击载荷条件下,前立柱载荷变化系数达到1.41,对顶梁前端冲击载荷最敏感。顶梁和掩护梁同时承受冲击载荷时,支架各铰接点对于顶梁前端与掩护梁上部区域作用的冲击载荷响应更剧烈,最大载荷变化系数为0.64,极大地影响液压支架整体稳定性。支架承受横向扭矩时,偏置载荷作用于不同位置对支架承载性能的弱化效果基本一致,且偏置载荷的大小与削弱效果呈正相关。在考虑立柱不同初载比时,顶梁-掩护梁铰接点对初载比变化的敏感程度...     

综放开采顶煤应变软化特性对支架载荷限定作用的研究

根据现场实测、实验室相似材料模拟和力学分析结果，阐述了综放开采顶煤的受力特性和放顶煤液压支架的３种工作方式，建立了综放开采支架与围岩作用关系的弹簧－滑块力学模型，认为垮落带与裂隙带顶板的接触条件、顶煤的残余强度和支架安全阀开启压力是影响放顶煤液压支架工作方式的３个主要因素。     

扭转工况支撑掩护式液压支架掩护梁力学性能分析

根据液压支架强度加载方法,建立了四柱式支撑掩护式液压支架的空间力学模型,对支撑掩护式液压支架顶梁扭转工况进行受力分析,得出掩护梁各个铰点处的支反力;基于Abaqus有限元计算软件,结合zz5000液压支架,对扭转工况下支撑掩护式支架掩护梁进行分析,得出,此支架掩护梁在扭转工况下强度不满足要求。研究方法可为液压支架设计及研究提供参考。     

厚煤层大采高液压支架适应性分析

以某矿15101工作面选用的ZY9000-25/50D型两柱支撑掩护式液压支架为分析对象,通过实测矿压数据和三维曲线图分析液压支架的初撑力和工作阻力对工作面顶板的控制效果和支架的运转特性,结果表明,回采过程中,ZY9000-25/50D型两柱支撑掩护式液压支架平均初撑力3 168.015 kN,仅达到额定初撑力7 200 kN的44%,平均工作阻力4 850.615 kN,仅达到额定工作阻力的53.9%,通过支架的适应性分析,对液压支架的额定初撑力和额定工作阻力提出了新的参数,并进行理论验证,确定了适应15101工作面的支架型号为ZY6800/17/36型两柱掩护式液压支架。     

长壁工作面顶板与支架相互作用的力学原理

近年来发表了很多论述长壁工作面各种条件下液压支架与顶板作用特点方面的文章.然而对陷落法的长壁工作面顶板与支架相互作用的基本机理理解还不够全面.全面的研究二者相互作用机理,将有助于对工作面支护作出最优设计.本文试图用岩石力学的基本原理对有关支护机理加以阐述.顶板与支架的相互作用长壁工作面支护方式分为两种主要形式,即采用单支柱组合或普通框架的支撑式和对采空区形成掩护的掩护式.有关两种支护支承力分布(由工作面