矿井掘进机电控箱减震器多工况模拟研究与分析

文章通过对矿井掘进机电控箱减震器进行数值模拟分析,确定不同工况条件下的橡胶减震器的变形特征和应力特征,认为轴向受力条件下,橡胶减震圈变形较小,整体保持稳定,但在径向载荷作用下,减震器下方易产生疲劳损耗,通过内部穿插钢丝可提高减震器的稳定性。     

YT3621型矿用汽车扭转梁后桥两种工况下疲劳寿命分析

矿用汽车扭转梁后桥长期受到复杂载荷作用,很容易产生疲劳失效,需要进行疲劳寿命分析。以YT3621型矿用汽车的扭转梁后桥为研究对象,建立其三维模型,选定在弯曲工况和扭转工况下进行强度分析,采用名义载荷法在两种工况下进行疲劳寿命分析。结果表明:在弯曲工况下扭转梁后桥的疲劳寿命为29.02万次,寿命最小位置在纵臂与衬管连接处;扭转工况下扭转梁后桥的疲劳寿命为51.1万次,寿命最小位置在横梁与纵臂连接处。研究结果对扭转梁后桥的安全分析具有一定的意义。     

基于蒙特卡洛法的矿用车辆减震器支座可靠性分析

矿用车辆中减震器支座和活塞杆的刚性连接方式使得减震器的可靠性容易发生失效破坏。为分析矿用车辆减震器支座的可靠性,首先采用我国自主品牌的CMT96型矿用卡车在不同的标准道路进行测试,收集得到减震器部位的震动位移数据,处理为可用于台架试验的载荷谱;然后建立力学模型,对处理后的载荷谱进行理论分析,并采用蒙特卡洛方法对基于路谱载荷的应力—强度干涉模型进行数值模拟;最后选取了200个道路谱样本进行台架耐久性试验,并进行了对比验证和分析。研究表明：矿用车辆的减震器可靠性值在1.6万km以内为1,1个完整的路谱周期过后呈现阶梯式下降规律,直至0.86,略低于模拟结果0.95。大样本训练数量总体上反映了减震器支座的变形规律,采用蒙特卡洛方法并基于路谱载荷的应力—强度干涉模型对矿用车辆减震器进行可靠性分析,对于矿用车辆减震器支座的可靠性设计有一定的参考意义。     

输送带接头疲劳性能测试实验台

针对带式输送机输送带接头的强度以及寿命测试的需要,设计了橡胶带疲劳性能测试实验台。采用液压系统对其运行速度、最大载荷、最小载荷以及实验周期进行控制,可以对接头处的疲劳性能进行有效地测试。     

矿用组合橡胶隔振器疲劳寿命分析

针对矿用组合橡胶隔振器的疲劳破坏问题,构建了组合橡胶的本构模型,得出了组合橡胶的本构方程,并通过试验得出了橡胶材料的力学特性和S-N曲线,建立了组合橡胶弹簧的有限元模型,测试了矿用组合橡胶隔振器上的交变载荷,完成了矿用组合橡胶隔振器的静力学分析,探讨了矿用组合橡胶隔振器上的应力分布,进行了矿用组合橡胶隔振器的疲劳寿命分析,得出了矿用组合橡胶隔振器疲劳破坏的危险位置及疲劳寿命,为矿用组合橡胶隔振器的设计研发提供了理论基础和技术支撑。     

放顶煤过渡支架关键部件设计研究

针对放顶煤过渡支架在冲击载荷的作用下易导致主要承载结构疲劳性失稳破坏的问题,以放顶煤过渡支架的主体结构件顶梁和底座为研究对象,运用Solid Works建立顶梁和底座的三维模型,利用ANSYS Workbench有限元软件对零部件进行疲劳寿命分析,通过分析顶梁和底座寿命云图、损伤云图以及疲劳敏感特性曲线,获得了顶梁和底座的疲劳累计损伤最大值和易发生疲劳破坏的部位。结果表明:所设计的顶梁和底座在载荷作用下变形量较小,累计损伤最大值低于可用寿命值。     

典型液压支架立柱缸体材料疲劳性能研究

液压支架油缸在服役过程中承受交变载荷,容易发生疲劳破坏,一旦油缸发生疲劳失效将会对生产安全产生不利影响。为了保证液压支架在服役过程中的安全可靠性,对现有的3种液压支架油缸材料27SiMn、30CrMo、30CrMnSi的微观组织形貌,交变载荷下的疲劳性能以及疲劳断口形貌进行研究,从而确定高可靠性油缸的材料选择标准。研究结果表明,材料光滑试样的疲劳性能存在区别,相比之下疲劳性能30CrMnSi＞30CrMo＞27SiMn,疲劳强度与屈服强度存在正比关系,理论上提高材料的屈服强度可以提高其疲劳性能。     

地震载荷下采空区稳定性影响因素分析

基于离散元程序对采空区在地震载荷作用下的稳定性影响因素进行分析。以单因素分析法分析地震载荷下,节理密度、侧压系数和地震强度对采空区顶板的影响。分析结果表明:顶板位移对节理密度和地震强度更加敏感;随着节理密度增大,顶板位移增加,节理密度达到一定值时,顶板失稳;随着地震强度增大,顶板位移增加,地震强度达到Ⅷ级,顶板失稳;顶板位移随着侧压系数的增加而减小。为采空区稳定性治理工作提供了依据。     

含凹坑缺陷管道的塑性拉伸失稳载荷分析

现有缺陷管道剩余强度评估方法,大多将塑性极限分析理论中的塑性极限载荷作为管道塑性失效的控制载荷,而塑性极限载荷是基于弹性-理想塑性材料而言的,用来表达管道的极限承载载荷时容易引起不必要的概念混乱。引入了弹塑性稳定理论中的塑性拉伸失稳载荷以表述韧性管道材料的极限承载载荷,并将对应的管道失效压力称为塑性拉伸失稳压力。基于塑性拉伸失稳理论,运用大应变弹塑性有限元分析方法求解带凹坑缺陷管段的拉伸失稳载荷。结果表明,计算所得塑性拉伸失稳压力与实验所测管道失效压力十分接近,可以用来描述管道的塑性失效压力。     

浅埋长工作面非坚硬顶板见方强来压机理分析

以神府矿区嘉元煤矿为背景,分析了同一个工作面不明显来压和见方强来压的矿压规律,并根据3DEC数值模拟研究了该条件下见方来压机理,研究结果表明长工作面非坚硬顶板出现类见方强来压根本原因是老顶上方主关键层破断诱发老顶和直接顶突变失稳,异常来压发生位置取决于主关键层岩层强度及上覆岩层载荷,而与工作面长度无关,并进一步得出此类异常来压的判断条件及来压位置的计算公式。     

不同组合载荷加载下板式液压支架的稳定性研究

板式液压支架的制造成本要低于超静定支架。该支架在矿井可以稳定运行,对保证煤炭资源的高效采出、提高矿井效益具有积极的作用。通过对不同组合载荷加载下板式液压支架的稳定性研究,认为不同组合载荷加载下板式液压支架应力集中的位置不同,支架底座与耳板接触位置以及顶梁与耳板连接的位置为容易发生应力集中的位置,且该位置强度较为薄弱,可以通过加大耳板厚度或者换成高强度钢板的方法对板式液压支架进行加固处理。     

金属薄壁板后屈曲疲劳寿命预估

针对四边简支的金属薄板在面内轴压载荷作用下的后屈曲疲劳问题进行了研究,并估算该平板的屈曲疲劳寿命。用ABAQUS对该平板进行有限元线性屈曲分析,得到临界屈曲载荷和屈曲模态。再利用位移控制的修正弧长法(Riks法)将线性屈曲的一阶屈曲模态作为初始缺陷进行后屈曲分析,研究在后屈曲状态下,最大应力值与所加载荷的关系。根据已有过载系数谱,再由最大应力点载荷系数与应力值的关系得到疲劳应力谱。以最大应力位置节点为疲劳危险点进行屈曲疲劳寿命估算。疲劳累积损伤理论选取线性疲劳累积损伤理论。     

低位放顶煤反四连杆过渡支架关键部件设计研究

针对正四连杆放顶煤过渡支架极易出现前后排立柱受力不均衡以及放顶煤过渡支架在冲击载荷的作用下易导致主要承载结构疲劳性失稳破坏的问题,以反四连杆放顶煤过渡支架的主体结构件顶梁和底座为研究对象,运用SolidWorks建立顶梁和底座的三维模型,利用ANSYS Workbench有限元软件对零部件进行疲劳寿命分析。基于对顶梁与底座的耐用性以及损伤图等数据的研究,获得了顶梁和底座的疲劳累计损伤最大值和易发生疲劳破坏的部位。研究结果表明,设计的顶梁和底座在载荷作用下变形量较小,顶梁和底座的疲劳累积损伤最大比值均小于1,满足过渡支架各部分结构设计寿命小于可用寿命的要求。     

振动磨支架的动载荷分析

将振动磨支架简化为单自由度理想的力学模型，通过应力分析建立支槊在激振力和静载荷作用下，危险截面上的最大动应力方程以及在对称循环的交变应力下支架的疲劳强度。理论和实践证明，支架在动载荷作用下最大应力明显增加，强度削弱，在交变载荷下危险截面容易出现疲劳裂纹。本文为振动质体的设计提供借鉴。     

工作面端头L形区煤柱体诱发冲击机理及防治研究

为了研究深部开采工作面端头L形区煤柱体失稳诱发两类典型的巷帮冲击地压,基于宝积山煤矿705综放工作面5次冲击地压显现与工作面推进位置关系,分析了一定围压条件下煤柱体的受力状态和力学响应,并推导出了煤柱体失稳破坏与作用载荷的关系。利用FLAC3D软件应变软化模型模拟研究了集中静载荷和动载荷组合作用下煤柱体的应力-应变特性,结果表明:初始静载荷变化对煤柱体失稳发生冲击的影响作用要高于动载荷变化,集中静载荷起储存冲击能作用,动载荷起诱发冲击作用。提出锚网索支护+高压水射流巷帮卸压协同作用防治巷道冲击地压方法,模拟分析显示围岩应力分布满足强弱强(3S)三重防冲结构,围岩结构弯矩分布均匀合理。本研究为协同作用防治巷道冲击地压提供了理论依据。     

浅埋深近距离煤层上行安全开采技术研究

丁家梁煤矿进行Ⅲ-2号煤长壁开采,其埋藏深度50m,下部35m位置处为Ⅳ-2号煤房柱式采空区,结合其具体开采技术条件,分析Ⅲ-2号煤为浅埋深、近距离煤层房柱式采空区复杂组合地质条件下上行开采。针对这一特殊地质条件下上行开采技术进行研究,理论计算静载条件下采空区煤柱载荷、煤柱强度,运用FLAC数值模拟软件研究煤柱在上行开采动力扰动作用下失稳破坏机理,运用UDEC数值模拟软件研究采动影响下煤柱稳定性及层间岩层承载变形特性。结果表明:高初始应力条件下,动力扰动易导致煤柱失稳;在采动影响下,煤柱变形可控,并未发生压裂式破坏,最终进入稳定流变变形阶段,房柱式采空区煤柱不会出现大面积失稳或压垮现象;层间岩层能够稳定承载,且层间岩层同步稳定下沉,不可能发生"整体切落"。针对上行开采风险因素,提出砌筑封堵矿井飓风灾害的密闭墙、加强地质保障工作、缩短Ⅳ-2号煤长壁工作面长度的针对性措施,确保了上行安全开采。     

支架立柱中缸材料静力学ANSYS分析

建立双伸缩立柱模型,在承受冲击载荷的情况下,由于中缸强度偏小,容易出现鼓胀现象。利用ANSYS软件进行有限元分析,在最大载荷下的中缸受力情况下,中缸镀锌层也会发生较大应变,直观地展现出缸体本身以及镀锌层的应力应变情况。结果表明,镀锌层在最大载荷下,已经超出屈服极限,发生"屈服"。此有限元计算可以作为今后类似结构设计的重要参考依据。     

基于ANSYS的钻架疲劳寿命分析

钻架在载荷反复作用下极易发生疲劳损坏,影响机器使用及日常维护。利用ANSYS软件对钻架推进行程的初始位置进行有限元分析。首先通过静力学分析确定钻架结构的薄弱部位,在此基础上进行疲劳寿命分析,钻架起始推进位置上出现最小寿命的部位是导轮,是相应推进位置应力最集中的部位,由此验证了钻架上应力集中的部位最易发生疲劳损伤或失效。     

基于Workbench的钢丝绳疲劳寿命分析

通过建立IWRC1×7单股钢丝绳三维模型,基于CAD-CAE协同仿真平台Workbench对其进行静力分析和疲劳分析,得到钢丝绳内部应力分布以及交变载荷下钢丝绳疲劳寿命云图,指出其疲劳破坏点位置。通过修改疲劳载荷比例和比例因子的值,获得多组疲劳寿命值,记录钢丝绳疲劳寿命与载荷比例和比例因子的对应关系,指出疲劳寿命随载荷幅值增大而减小。     

考虑圆管输送带弹性的托辊组动态接触力特性分析

托辊组作为圆管带式输送机中强制输送带形成圆管状的关键零部件,目前仍主要通过取较大的安全系数进行传统设计,容易因许用载荷设计不合理而导致实际运行过程中部分托辊过早疲劳失效。以某型圆管带式输送机为例,通过考虑圆管输送带的弹性,建立圆管输送带-托辊组刚柔耦合动力学模型,分析匀速和匀加速两种典型工况下托辊接触力的变化,与没有考虑输送带弹性的刚体动力学模型结果进行对比,得出不同位置处的托辊接触力平均值减小约80%,而波动变化值高达4倍以上,产生幅值较大的交变载荷,致使托辊疲劳失效。最后结合实验对基于刚柔耦合模型的匀速工况分析结果进行验证。实验结果可为满载工况下托辊载荷及疲劳寿命研究提供参考。