通过分析双伸缩立柱,研究其螺纹连接处的强度计算方法,能提高立柱的使用寿命,降低损坏率,其计算方法能为双伸缩立柱的设计提供理论依据。

针对工作面中液压支架立柱密封性差的问题,通过建立立柱控制回路活塞组合密封和鼓形密封摩擦力模型,应用AMESim软件对2种不同密封方式的液压缸给定相同的矩形波信号、斜坡信号以及阶跃信号,对大缸径双伸缩立柱活塞组合的密封响应特性进行分析。同时通过泄漏测试以及关于流固耦合的仿真分析,说明密封圈泄漏量都是随着压力的增大而增大。证明活塞组合密封液压缸在稳定性、响应时间、静态误差等方面相对鼓型密封具有较好优越性。

目前液压支架领域最大支护高度、最大工作阻力的8.8 m超大采高液压支架配套使用超大缸径φ600 mm双伸缩立柱,该双伸缩立柱工作阻力达到13000 kN,展开长度达到8115 mm,其作为8.8 m超大采高液压支架的核心部件,为满足支架功能的实现,其自身的强度、稳定性和寿命设计显得尤为重要。通过对超大缸径φ600 mm双伸缩立柱进行基于有限元计算的强度、稳定性和寿命计算结果进行综合评定,为实际生产设计提供理论依据。

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。

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。

阐述了双伸缩立柱的受力情况,然后以ZY8640/2550/5500型掩护式液压支架为研究对象进行仿真模型建设并进行仿真试验,讨论双伸缩立柱在冲击载荷下的受力仿真情况,以期可以提高液压支架在井下的支护安全性和可靠性。

基于液压支架立柱的分类及工作阶段,提出一种适用于液压支架双伸缩立柱的冲击载荷下受力仿真分析方法。此方法需先构建液压支架双伸缩立柱有限元仿真模型,并以此为基础实施液压支架双伸缩立柱在冲击载荷下受力仿真分析,根据仿真分析结果确认液压支架双伸缩立柱的主要形变区域。并且将该方法应用于工程实践,以检验方法的有效性。

液压支架是综采设备中重要的支护设备,可保护井下人员及设备安全。立柱作为液压支架的主要支撑部件,直接决定支架的使用寿命。设计了一种液压支架双伸缩立柱新型活柱结构。通过设计改进可减少加工工序,提升立柱生产效率;在工作面来压时可实现快速卸压,起到保护支架安全的作用;同时可减少乳化液、防冻液的使用,达到环保和效益的双提升。

介绍了某矿综放工作面液压支架由于工作面围岩条件而造成损坏,通过一系列设计改造方法,尤其是对柱帽部位的加强加固和立柱配套改造设计,实现了损坏条件下维持工作面回采。这套方案可以适应多种情况的综采液压支架的损坏,形成了一套比较合理的维护方案。

为解决Ф500mm缸径立柱的日常厂内试验和出厂试验问题，介绍了一种大缸径双伸缩立柱卧式内加载试验台。该试验台的增压加载系统，能达到大于乳化液泵压的内加载试验压力，完成被试缸的耐压性能和拉压性能等试验；根据试验系统使用的液压元件，利用1对液压缸首尾对接，建立了Simhydraulics模型，完成了仿真和实测支撑性能的负载效率曲线绘制；采用Visual C#语言编制数据采集程序，按试验步骤自动采集试验系统的试验数据和自动输出试验报表数据文件等，研究结果表明，该试验系统能满足大缸径立柱检验需求，并可大幅提高生产效率。