双伸缩液压支架立柱的冲击参数选取分析

对于液压支架立柱的冲击试验,冲击前的相关参数选取往往具有不规范性,针对这一问题,以重锤法为分析方法,通过能量法推导了75%乳化液液柱下立柱等效刚度公式,确定了冲击重锤的质量与冲击的高度,推导了双伸缩立柱缸体内的压力公式,建立了一种基于GB 25974.1-2010的液压支架立柱冲击数学模型,以ZY6000/18.5/38A掩护型液压支架立柱为例进行显式动力学冲击仿真,为立柱冲击所采取的参数试验数据提供了理论基础。     

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。     

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。     

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。     

基于双向流固耦合的液压立柱冲击特性分析北大核心

立柱作为液压支架最重要的承载部件,其承载性能的优劣对液压支架整机的支撑效果有着巨大的影响,尤其当冲击地压灾害发生时,可能造成液压支架立柱弯曲、断裂和爆缸等事故发生。采用Solid Works联合Design Modeler软件建立ZF10000/25/38型液压支架立柱的流固耦合模型,将液压支架立柱等效视为弹簧,推导出单伸缩立柱等效刚度数学模型;使用ANSYS Workbench仿真软件对立柱流固耦合模型进行双向瞬态流固耦合仿真,采用三角波冲击载荷模拟冲击地压冲击特性,研究液压支架单伸缩立柱的抗冲击特性。结果表明:冲击载荷作用下液压支架立柱活塞杆最大应力为508 MPa,发生在顶端,缸体最大应力为254 MPa,发生在底部。     

基于AMESim的液压支架立柱冲击试验系统特性仿真

立柱是液压支架的主要部件,决定支架的承载强度和高度。新国标中提出对液压支架立柱进行冲击试验,模拟突然来压的实际工况。为满足要求,对立柱冲击试验系统进行仿真、模拟试验特性、分析试验过程。采用理论计算、液压设计、AMESim特性仿真等方法对立柱冲击试验系统进行研究,利用AMESim软件模拟冲击试验时立柱内腔压力快速升高、安全阀快速开启并溢流的情况下的压力及流量特性。通过修改参数使设计的试验系统在30 ms内达到冲击试验的流量及压力要求。     

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。     

液压支架双伸缩立柱落锤冲击特性仿真分析

为掌握冲击载荷作用下液压支架立柱及其安全阀的冲击特性及流量匹配规律，在分析落锤冲击载荷及立柱结构的基础上，以某型液压支架双伸缩立柱为例建立了其落锤冲击模型及AMESim仿真模型，并对其冲击特性进行了分析。研究结果表明：在冲击载荷作用下，活柱由于底阀的存在无法实现位移缩让，在介质压力能的作用下会形成上下振动，中缸由于安全阀可以产生较大的瞬间冲击流量实现缩让，不易形成位移振动；而当存在2次冲击时，第2次冲击产生的立柱冲击压力比第1次冲击产生的压力大；且随着安全阀流量压力梯度的增加，大缸及中缸的第1次冲击压力都是逐渐减小，而第2次冲击压力存在先减小后增大的趋势。     

大缸径液压支架立柱动载过载试验系统研究

立柱是超大采高、大阻力的综采液压支架的主要受力部件。新国标要求对液压支架立柱进行动载过载试验,现有的试验系统不能满足要求。本试验系统采用蓄能器组件及组合冲击缸,将高压液储存在蓄能器中,通过快速释放高压液到冲击缸中,冲击缸再作用到被测立柱上,立柱内腔压力瞬间升高,模拟顶板突然来压时立柱内腔压力快速升高、安全阀快速开启并溢流释放的实际工况。通过设计计算,确定了系统核心部件的各项参数,满足试验系统在30 ms内达到冲击试验的流量及压力要求,最终研制出满足新国标要求的液压支架立柱动载过载试验系统。     

液压支架单伸缩立柱瞬态动力学分析

在国标和欧标规定的重锤加载情况下,利用机械振动原理建立320型单伸缩立柱的冲击模型,计算在冲击载荷下立柱内的乳化液压力变化方程,结果表明当重量为10 t的重锤从2 m高处自由落体冲击320型单伸缩立柱后,立柱的压力在12.15 ms内从31.5 MPa上升到89.297 MPa;建立立柱的ANSYS有限元模型,进行瞬态动力学仿真,分析结果表明320型单伸缩立柱在此冲击过程中产生的最大应力为746.32 MPa。为立柱在动载荷下的冲击强度分析提供一种可行的计算分析方法。     

基于AMESim的煤矿液压支架液压系统仿真

针对煤矿液压支架承载能力大、可靠性强、疲劳寿命长等高要求,以某型煤矿液压支架为研究对象,对煤矿液压支架液压系统进行分析,运用液压仿真软件AMESim对煤矿液压支架液压系统中的立柱液压缸、推杆液压缸的油液压力、活塞杆作用力等特性进行数值仿真。仿真结果表明:立柱液压缸为阶梯工况,推杆液压缸为单一工况;在不同工况下立柱液压缸、推杆液压缸的油液压力、活塞杆作用力均呈现为开始波动较大、然后波动逐渐减小、最后稳定在某一固定值的变化趋势。该研究为煤矿液压支架液压系统优化设置、可靠性提升及精确控制等方面提供理论依据。     

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。     

基于AMESim大缸径立柱控制回路液压系统特性仿真分析

针对大缸径立柱在冲击载荷作用下液压系统不稳定的问题,介绍了液压支架立柱的结构组成以及控制回路的工作原理,通过AMESim液压仿真软件对大缸径立柱控制回路进行建模分析,得出在设定工况下立柱的位移、速度、加速度和无杆腔流量动态特性曲线,并针对曲线中的冲击振荡现象对液控系统提出改进措施,对于液控系统的参数优化和指导煤矿安全生产具有重要意义。     

新型双作用液动锤的研究

针对传统射流式和射吸式液动锤在坚硬岩层中施工近水平孔或仰孔时效率低下的情况，根据普通液动锤的工作原理，设计了一种阀控式双作用液动锤。结合液动锤的结构特点，利用牛顿第二定律，建立了液动锤的活塞的动力学模型，编制了Matlab软件的M文件，对液动锤的活塞在回程和冲程阶段的启动性能进行了仿真分析；研制了1台Φ89 mm液动锤样机，进行了试验室和井下工业性试验，验证了液动锤的冲击性能与设计的合理性，为煤矿井下及隧道坚硬岩层的近水平孔或仰孔施工提供了一种可供借鉴的方法。同时，通过试验发现液动锤的配流元件容易出现划伤、变形等快速磨损问题，为液动锤的可靠性研究提出了新的方向。     

履带行走式液压支架液压系统仿真分析

主要介绍履带行走液压支架的液压系统组成,分析行走支架液压系统5种主要回路的原理,利用AMEsim建立了履带行走式液压支架的负载敏感压力补偿液压系统模型,分别对该支架的行走、支护和犁煤3个主要功能进行仿真,通过对该支架液压系统工作过程中参数变化的分析,直观地反映出行走支架运动过程的动态工作特性,为履带行走式液压支架液压系统的设计和改进提供了可靠的参考依据。     

煤矿机械中液压冲击的机理分析与控制方法

通过对煤矿机械中的液压支架的液压系统冲击原理进行分析,阐述了引起液压系统液压冲击的主要原因是油液流速的突变,并根据液压支架的使用特点,提出了通过改变液压元件的可靠性,增加蓄能器、增加乳化液泵的柱塞数、增大液压管路的截面积等方法来解决系统的压力峰值,从而可以避免液压支架的液压冲击。     

大采高液压支架结构优化设计及适应性分析

针对大采高工作面动载矿压显现、煤壁易片帮等问题,基于红柳林煤矿7.0 m大采高开采实践,建立了大采高工作面顶板岩层断裂的"悬臂梁+砌体梁"结构模型及支架与围岩的简化动力学模型,确定了7.0 m大采高液压支架合理工作阻力;对比分析了大采高液压支架架型、护帮结构对围岩的适应性,进行了大采高液压支架结构优化设计及适应性分析。研究结果表明:将大采高工作面"砌体梁"结构上方岩层作为动力学模型的边界条件,以支架立柱的抗冲击特性要求为理论判据,通过动力学仿真计算可得大采高支架的合理工作阻力。两柱掩护式大采高支架较四柱支撑掩护式支架具有支护强度大、四连杆稳定机构受力状态好、质量轻等优点;护帮板与伸缩梁分体结构的护帮力、合力作用位置及可靠性均优于护帮板与伸缩梁连体结构;设计采用抗冲击双伸缩立柱、高压升柱系统等,提高了大采高液压支架对围岩的适应性。     

液压支架立柱千斤顶失效分析及预防措施

液压支架是煤矿综采工作面的重要设备,其立柱千斤顶的工作可靠性将直接影响煤矿的生产安全。利用化学成分分析、力学性能检测以及微观组织分析等方法对某液压支架立柱千斤顶开裂失效机理进行了分析,并从焊接工艺和焊后处理方面提出了相应的预防措施。     

液压支架用三级卸荷大流量立柱液控单向阀的研制

随着煤矿开采技术向着大采高以及超大采高方向发展,液压支架支护高度也不断增加,支护强度和难度越来越大,要求液压支架立柱千斤顶具备大流量过液能力,满足支架快速降、移、升的同时,还要求立柱千斤顶大流量过液时降低压力冲击和振动。通过研制一种用于立柱千斤顶、采用三级卸荷回液的大流量立柱液控单向阀能够很好地解决这些问题。