冲击载荷下液压支架立柱的受载特性研究

为了研究液压支架立柱受顶板下塌作用易胀缸的问题,使用重锤法来模拟顶板下塌对立柱产生的冲击载荷作用;根据弹簧串联原理推导了完全伸出状态下双伸缩立柱的刚度公式,并进一步得到了立柱液压缸内的压力公式,将重锤冲击立柱的动态加载转变为立柱液压缸内的液压静态加载;使用Workbench仿真得出了立柱的应力、变形云图,得到了立柱的最大受载点在二级缸上且该点位于靠近活柱活塞处,一级缸的最大受载点位于缸底处;通过公式计算及Workbench仿真,得到了随着冲击速度增加立柱最大应力值增大以及随着立柱液压缸内乳化液液柱高度增加立柱最大应力值减小的结论。为立柱强度设计及立柱冲击试验提供重要依据和理论指导。     

板式液压支架在冲击载荷下的动力学特性

选取板式液压支架作为研究对象,建立冲击载荷下支架的模型,对梯形波和三角波的冲击特征进行研究,在偏载工况下对载荷波形进行等效处理并仿真分析,得到支架部件受冲击时的应力变化情况,系统地研究了板式液压支架的抗偏载能力,根据试验结果提出了支架的改进方法,为新型液压支架的开发提供理论依据。     

冲击载荷作用下液压支架立柱动态特性研究

根据液压支架立柱工作的实际工况,建立了液压支架立柱在冲击载荷作用下动态特性分析模型。通过有限元和光滑粒子流体动力学方法解决了液压支架立柱流固耦合、流体大变形等问题,实现了立柱在冲击载荷作用下动态响应的数值模拟,得出了立柱在冲击载荷下缸体的应力分布、活柱的最大退缩量、流体的压力场分布及整个冲击过程对地基的最大冲击力等核心技术参数。应用固液弹簧耦合理论和能量法,推导出了立柱固液耦合系统的等效刚度和立柱的冲击动载荷系数,进而从理论上对液压支架立柱在冲击载荷作用下的动态特性及对地基的最大冲击力进行了分析。理论分析结果与数值模拟结果相比在误差范围内具有一致性。此研究结果为液压支架立柱抗冲击性能试验装置的开发提供了参考数据。     

冲击载荷作用下液压支架立柱液压系统特性研究

为了解决液压支架立柱受采场冲击载荷易于损坏的问题,利用AMESim仿真软件在构建立柱液压系统中的立柱模型、大流量安全阀模型和重锤模型的基础上,建立了立柱液压系统的冲击模型|按照国家对煤矿液压支架试验要求,对立柱进行冲击试验,研究了立柱液压系统的冲击响应特性,得到了立柱缸体内部乳化液压力峰值及变化曲线,得出在冲击载荷作用下需要加强液压支架立柱二级缸缸体强度、液压支架立柱系统达到压力峰值的响应时间与冲击质量和重锤下落高度存在一定关系等结论,从而为采煤工作面供液系统设计和液压支架设计提供重要依据。     

采场支架冲击载荷的动力学分析

采用动力学的方法研究了５种顶板结构模型的动力效应，给出了计算公式。本文的研究结果也可用于支架选型、大流量卸载阀选型和坚硬顶板采场来压强度的预计。     

深井冲击载荷下液压支架底板比压分布特性

液压支架的自移性能是保障工作面安全高效生产、提升工作面智能化开采水平的重要因素,而影响液压支架自移性能的关键因素之一即为其底板比压分布特性。为研究冲击载荷作用下深井开采液压支架的底板比压分布特性,首先基于多体动力学分析软件ADAMS建立了液压支架整架的刚柔耦合数值分析模型,其中顶板与底座定义为刚性体,顶梁、掩护梁、四连杆结构处理为柔性体,立柱及平衡千斤顶采用弹簧阻尼系统等效替换。通过在液压支架顶梁上方不同位置分别施加冲击动载,获取了液压支架在不同冲击工况下底座柱窝和前后连杆铰接点处的冲击载荷响应谱。随后基于LS-DYNA软件建立了液压支架底座-底板柔性体数值分析模型,通过将获取的各工况下支架载荷响应谱分别输入底座-底板柔性体分析模型,研究了深井开采液压支架在不同冲击工况下的底板比压分布规律。结果表明,在各冲击工况下液压支架的底板比压均未呈现线性分布形态,而是呈前端沉陷-中部压入-后端翘曲的“V”型分布,其中比压峰值点分布于柱窝附近,且虽然作用于液压支架的冲击载荷形式不一,但在满载失稳条件下支架底板比压危险区域均出现在底座前半部分;冲击载荷出现前后并未改变底板比压的分布特征,但会促使支架各铰接点力响应及底板比压瞬时峰值升高,从而恶化液压支架-底板的耦合状态,不利于工作面底板维护及移架操作,因而深井开采液压支架更应注重其底座结构的设计优化,以降低支架前端比压分布,提升支架的支护稳定性及自移性能。     

冲击载荷下的液压支架双伸缩立柱可靠性分析

计算了冲击载荷时液压支架双伸缩立柱的受力及整个过程中各级液压缸所受到的最大压力,并通过有限元Msc.Marc Mentat软件分析了最大压力下双伸缩立柱整体弯曲变形,液压支架双伸缩立柱中缸的应力、应变及镀层脱落的部位,为设计安全、可靠的液压支架提供了理论依据。     

基于冲击载荷的液压支架立柱动态特性分析

为解决液压支架在短时间内遭受顶板冲击力时造成立柱液压系统受损问题,对支架立柱液压系统在冲击力作用下的受力特性进行仿真模拟。通过AMESim仿真模拟平台对支架立柱、卸压阀以及重锤分别建模,并根据这3个仿真模型对支架立柱液压系统进行冲击力仿真模拟试验。试验结果表明:冲击力对支架立柱的二级缸影响较大,缸体质量有待加强;支架立柱液压系统对冲击力的响应速度受冲击力大小和重锤运动距离的影响,为液压支架设计及改进提供了理论数据。     

液压支架立柱在冲击载荷作用下的特性研究

针对液压支架立柱受采场冲击载荷易于损坏的问题,建立了双伸缩立柱的冲击模型,推导了立柱的主振动方程和立柱内液体的运动方程,在此基础上,通过Solid Works软件建立三维模型,在Workbench软件中搭建了立柱-重锤冲击模型,通过多个软件间的联合仿真,得到了立柱整体及各个缸体的总变形、Y轴方向变形、等效应力和等效应变,得出冲击对二级缸的破坏性明显大于一级缸,二级缸的最大等效应变达0.45%,冲击对二级缸的破坏性最大,在立柱设计时,二级缸应采用材质好、硬度大的材料。     

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。     

CAE在液压支架设计中的应用研究

综合运用CAE手段 ,对液压支架进行三维建模 ,运动仿真及动力学分析 ,检查运动干涉 ,并对其结构件双伸缩立柱进行了偏载有限元仿真分析     

基于有限元的液压支架顶梁可靠性分析

采用APDL参数化语言创建顶梁的概率分析文件,把载荷、材料性能作为服从正态分布的随机变量,在Ansys的PDS模块中进行可靠性分析,得出最大变形和最大应力的累积分布函数及其可靠度,并分析出了影响其可靠度的主要输入参数。为液压支架的安全可靠性生产提供了理论依据。     

导杆式轻型液压支架的研究

根据中小型煤矿工作面支护技术需要,研发了一种导杆式轻型液压支架,阐述了液压支架的整体结构和特点。对其导向装置进行了结构创新,并进行了有限元分析。对进一步研究导杆式轻型液压支架具有借鉴作用。     

基于有限元方法的液压支架整架强度分析

液压支架是煤矿综采工作面的关键设备之一,其投资可占综采工作面设备投资的2/3.传统液压支架强度试验方法因其自身的局限性,无法单一从设计角度去评估其质量.采用Pro/Engineer三维建模继而导入Ansys Workbench进行有限元分析,通过分析计算结果,对液压支架的设计提出优化方案.分析表明,这种设计方法在实际工程中有着巨大的应用潜力.     

液压支架参数化变型设计系统研究与应用

以液压支架为研究对象,结合设计规范,采用模块化、参数化变型设计理论,开发研究液压支架参数化变型设计系统及其集成,实现液压支架从选型、参数计算、模型驱动、仿真分析到工程图调整。应用该系统可以大大避免设计人员的重复劳动,缩短产品的开发周期,提升产品设计的质量和水平。     

低位放顶煤液压支架顶梁的有限元分析

介绍了低位放顶煤液压支架的架型。针对顶梁5种不同受力方式,利用ANSYS软件进行有限元分析,得出在不同工况下其最大应力和存在危险的部位。为该支架的设计改型提供了理论依据。     

危险工况下液压支架推移杆的研究与分析

推移机构是液压支架的重要组成部分,推移机构的损坏和故障是影响工作面推进的主要因素。根据推移杆在井下危险工况下的受力情况,采用有限元分析的方法,得出推移杆最大应力和变形量,及其存在的危险部位,对提高推移机构的可靠性和寿命有一定的参考价值。     

6.2 m液压支架推移装置受力分析研究

由于液压支架的推移装置在井下综采工作面复杂多变的受力情况,其损坏比较严重,其受力状况和工作性能对液压支架的正常运行影响较大。通过分析6.2 m液压支架推移装置在井下综采工作面生产过程中的受力状况,为液压支架推移装置后续的设计、改进和维修奠定一定的理论基础。