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。     

掩护式液压支架平衡控制回路补液系统设计分析

为解决因平衡千斤顶有杆腔和无杆腔供液不平衡造成的掩护式液压支架顶梁在抬头及低头姿态下冲击顶板造成顶板破碎的问题,通过研究ZFY12000/25/42/D型掩护式液压支架在不同状态下接顶时平衡千斤顶的动作原理,在现有液压系统上设计了补液回路,通过液控换向阀和单向阀完成自动补液。借助AMESim软件分析增加补液系统后平衡千斤顶有杆腔和无杆腔工作特性曲线、安全阀和液控换向阀的动作情况,并改造ZFY12000/25/42/D型掩护式液压支架平衡回路以验证补液系统的有效性。仿真及试验结果表明,控制回路因负载变化造成乳化液流失时能够及时进行补液,避免了平衡千斤顶因没有及时补液而没有足够的支撑力的问题,保证液压支架平稳安全动作。     

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。     

基于油缸压力的液压支架姿态及受载反演

液压支架的位姿、受载信息的感知是其自适应控制的基础。通过建立液压支架的矢量闭环运动方程和分别对顶梁、掩护梁进行受力分析,给出了立柱、平衡千斤顶油压与支架位姿参数和顶梁载荷之间的数学关系,从而建立了基于油缸压力的液压支架姿态及受载信息反演的数学模型。以ZY12000/28/64支顶掩护式液压支架为对象,通过ADAMS模型与本文数学模型的计算结果对比,验证了该数学模型的有效性和准确性。该模型将为液压支架的自适应控制提供技术支撑。     

基于ADAMS软件的液压支架顶梁负载特性分析

为研究顶梁负载变化对支架支护稳定性和可靠性的影响,本文采用ADAMS仿真分析软件对掩护式液压支架顶梁在支护过程中的负载特性进行仿真分析,结果表明摩擦力的增加有利于维护液压支架整体的稳定性,同时提高极限承载能力,能够显著增加掩护液压支架顶梁的负载能力.     

掩护式液压支架顶梁底座两端集中载荷下仿真及优化研究

基于掩护式液压支架结构特征,构建掩护式液压支架有限元分析模型,并以此为基础实施掩护式液压支架顶梁底座两端集中载荷仿真分析,根据分析结果确认掩护式液压支架结构受力薄弱点,提出结构优化方案,并将此方案应用于工程实践,保障结构优化方案的有效性。     

冲击载荷下液压支架关键部位受载特性研究

当煤矿出现意外坍塌事故时,顶板下塌所产生的冲击载荷会直接作用于液压支架顶梁,易造成液压支架关键部位损坏。针对这一问题,以ZY9000/22/45D掩护式液压支架为例,分析了液压支架的受力状态,在Workbench软件中对液压支架进行有限元分析,得到了液压支架的应力和变形云图。由于液压支架顶梁的受载点在实际工况中具有不确定性,在顶梁上选取多个作用点施加冲击载荷进行瞬态动力学仿真,得到了液压支架在不同位置冲击载荷作用下的顶梁柱窝、立柱铰接销轴和掩护梁处铰接销轴的应力变化。为液压支架的强度设计和冲击试验分析提供了理论依据。     

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。     

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...     

支撑掩护式液压支架设计优化

液压支架主要包含液压操作系统、控制系统、液压油缸和金属构件四个部分,以高压乳化液作为驱动力。支架的支撑原理是:在综采工作面的顶底板上进行液压支护。在支撑掩护式设计过程当中,前梁、顶梁、掩护梁和立柱等结构件为设计的重点。介绍了特定采场地质条件下如何设计液压支架,并讲述了这种支架的方案和用途。     

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。     

掩护式液压支架姿态分析

以掩护式液压支架为研究对象,分析支架可能出现的各种姿态,建立支架某一姿态的运动学数学模型,计算出支架各部件关键点处的空间位置,结合三维建模软件UG建立几何模型,并对支架进行运动仿真。通过仿真可知,顶梁倾角的改变,对支架的梁端距变化量、平衡千斤顶连接耳座的中心距、立柱倾角均有一定的影响。     

关于掩护式支架平衡千斤顶推拉力计算方法的探讨

<正> 直接撑顶掩护式支架是目前应用较多的一种架型。在顶梁和掩护梁之间装设有平衡千斤顶,用来保证支架结构的稳定性,以及改善顶梁接顶情况,改变支架对顶板合力作用线的位置以适应顶板切顶线位置的变化。下面介绍平衡千斤顶推、拉力(工作阻力)的计算方法。1 平衡千斤顶最大推力的计算由于掩护式支架适用于直接顶不稳定或中等稳定的煤层,因此要求支架顶梁前端应有较高的支护强度。一般应保证支架工作时顶梁前端对顶板的支撑力不小于98.1～117.7kN。     

两柱掩护式液压支架平衡千斤顶的选择原则及计算过程

平衡千斤顶是两柱掩护式液压支架的重要组成部分,调节支架顶梁合力、合力作用点的位置及顶梁的载荷分布,其缸径和上、下腔安全阀卸载压力的选择至关重要,一方面要保证顶梁前端能承受足够大的载荷而又要保证不会出现支架失稳,另一方面要保证顶梁后端和掩护梁能承受岩石重量,针对这2个方面的要求,提出了其具体的推导过程、计算方法和选择原则。     

掩护式液压支架主要部件的受力分析与仿真

分析了液压支架顶梁、掩护梁及底座在受外力作用时,各自铰接部位及相互之间的受力情况,并建立数学模型列出了计算表达式,接着以顶梁偏载同时底座受集中载荷为前提,在UG高级仿真环境中进行有限元分析。通过分析可知:液压支架这3个关键部件各自的受力情况,为液压支架的使用和维护提供借鉴。     

基于Pro/E与ADAMS的液压支架运动仿真与分析

利用三维建模软件Pro/E对液压支架进行三维建模,然后将其导入仿真软件ADAMS中。应用ADAMS对液压支架进行了运动仿真,并对液压支架升降时顶梁端点的运动轨迹、掩护梁与水平夹角间的关系等进行了分析和研究,验证了设计的合理性。结果表明这种方法可更好地获得液压支架的运动过程及相关的参数。     

二柱掩护式液压支架平衡千斤顶定位尺寸的回归分析

通过对10种不同类型的二柱掩护式液压支架平衡千斤顶定位尺寸的回归分析,重点研究了支架顶梁与掩护梁间的最大和最小夹角同平衡千斤顶定位尺寸之间的函数关系.     

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。     

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。