针对煤矿井下液压支架顶梁受外载合力状态监测方面的空缺问题,提出一种新型传感器感知方法,在监测立柱和平衡缸工作状态的前提下,探究不同角度剪切力对顶梁与掩护梁铰接处销轴应变的影响规律。使用多体动力学分析软件ADAMS对特定高度下两柱式液压支架三维模型进行模拟仿真,分析在支架极限载荷区顶梁连接销轴处铰接力、液压缸工作阻力与顶梁外载荷之间的关系,并进一步建立销轴受力三维模型,探索盲孔应变相应的变化规律。结果表明:在顶梁不同承载位置受外载合力达到极限水平时,销轴传感器支撑力角度区间变化规律明显,且剪切力对销轴盲孔应变变化影响较大,依据空间力平衡关系分析各传感器数据即可反解出支架顶梁负载状态。

针对综采高放开采过程中支架稳定性变差的问题,在对现场液压支架阻力进行观测和理论分析的基础上,通过对液压支架的支撑阻力的频率分布、初始承载力、矿柱应力等方面进行分析,研究了ZF15000型液压支架在综采放顶煤中的动态承载特性和适应性。结果表明:ZF15000液压支架具有较高的抗冲击能力,且支架利用率高、运行合理、稳定性和可靠性高,对顶板适应性好。

立柱和平衡缸作为液压支架的主要驱动部件,其工作压力的大小直接关系到支架的受载状况。基于顶梁的承载特性,通过分析液压支架与围岩在不同情况下的耦合状态,进一步研究了液压支架四连杆的力学响应特性。基于Denavit-Hartenberg(D-H)理论建立了液压支架的运动学模型和动力学模型,通过MATLAB软件分析了液压支架在不同的支护高度、立柱压力以及平衡缸压力对液压支架前连杆和后连杆负载变化规律。结果表明随着支护高度的增加,前连杆和后连杆的负载呈现出相反的变化趋势,合理的平衡缸和立柱的工作压力有助于优化前后连杆的负载值,为优化支架的结构设计提供了理论依据。

以箔片动压气体轴承为研究对象,针对箔片的结构特点进行轴承结构设计与改进。考虑气体可压缩性对轴承动力学特性的影响,利用fluent软件模拟轴承内气膜的二维、三维流场分布,分析轴承气膜的承载力变化情况。以刚性气体圆轴承为比较对象,改变箔片的结构参数,获得不同结构的箔片动压气体轴承的承载特性变化规律。结果表明波宽相同的情况下,全波箔片轴承与上波箔片轴承的承载力随波高的增大而下降,下波箔片轴承的承载力随波高的增大而增大直至平缓,且远大于其他类型的箔片轴承。

基于波箔型轴承的结构特点，提出和设计平箔片与波箔片结构耦合的新型箔片轴承，包括波箔片覆盖轴承整个圆周、上半周和下半周的3种动压径向气体轴承。考虑气体的可压缩性，模拟箔片轴承的二维气膜流场，对新型箔片轴承的承载特性进行分析，并与刚性气体圆轴承的承载特性进行比较。结果表明，波箔片覆盖轴承下半周的下波箔片轴承的承载力明显优于其他轴承。通过改变下波箔片轴承波箔的波数、波宽、高度等结构参数来进一步模拟气膜流场变化。结果表明，在满足箔片结构稳定的情况下．下波箔片轴承承载力随波数及波宽的增加而增加，随波高的增大而呈现先急剧增大再缓慢减小的趋势。

针对精密机床主轴结构采用前后2个静压气体径向轴承时存在的安装精度难以保证,且不能自动调心的问题,设计一种新型气浮主轴结构,该气浮主轴前端支撑采用静压气体半球轴承,后端支撑采用静压气体径向轴承。基于最大承载和刚度原则对静压气体径向和半球轴承进行结构设计与优化;利用Fluent软件对径向轴承与半球轴承分别进行气膜流场特性分析,得到径向轴承和半球轴承在不同偏心率以及不同转速情况下的承载特性。结果表明：径向轴承与球轴承的承载力均随着偏心率以及供气压力的增大而逐渐增大,刚度随着供气压力的增大而增大,随着偏心率的增大逐渐减小。设计的主轴在供气压力为0.5 MPa、偏心率为0.5时,承载力和静刚度均可以满足精密加工的要求。

隔离动力传动系统运行过程中伴随着的低频扭转振动一直是工程实践中的难题。并联扭转减振器通过在传统扭转减振器中并联-负刚度机构，能够实现减振器扭转刚度的降低，进而能隔离低频振动。对影响并联扭转减振刚度特性的主要因素（负刚度机构中的弹簧预压缩量、刚度比）进行了分析。与周向长弧形弹簧式双质量飞轮（DMF-CS）的第一级刚度进行对比，对正负刚度并联扭转减振器的刚度进行了设计。针对所设计的减振器扭转刚度，对扭转减振器的转矩承裁特性进行了分析，得到了扭转减振器最大承载力矩特性。

为了分析可变截面节流器对空气静压轴承性能的影响,提出了变截面节流器的空气静压轴承模型,通过轴承承载表面弹性薄板的挠度变形实现节流器截面形状的动态变化。建立固体薄板变形和气体润滑的耦合偏微分方程,采用有限差分法和超松弛迭代法对耦合方程进行离散和数值求解。计算结果表明节流器的截面形状直接决定了数值计算过程中喷嘴系数的大小,与刚性节流器的空气静压轴承相比,变截面节流器的空气静压轴承刚度提高了15%,在较高承载力的情况下能够获得更大的刚度。实验测试结果和理论分析基本一致,变截面节流器的设计方法能够有效提高空气静压轴承的静特性。

为了阐释空气静压导轨气膜间隙处在微小尺度所体现的特性，引入努森数（Kn），计算了不同工况下气膜内压力和不同气膜厚度下勋数的变化关系。引入支撑区气膜分层假设，与分子动力学相结合，对气膜内不同流态层的刚度进行了实验和分析。通过ANSYS仿真和实验数据相结合得出了结论：气膜内稀薄效应的增强，可以一定程度上提高气浮支撑的静承载能力。气浮支撑的刚度特性和气膜内部分层情况有关：以分子碰撞运动为主的稀薄层主要起容性效应，实现分子间动量的传递和转化，因此该层所体现出来的刚度较差；以惯性力驱动的连续流层内部分子运动比较稳定，特别是在垂直方向不存在显著的动能和压力能之间的转化，因此该层的刚度特性较强。实验证明，气膜厚度在1～10μm时，气膜的刚度先增大后减小，也间接论证了静压支撑的刚度特性主要...

以刮板输送机可控启动装置液黏传动软启动过程为研究对象考虑摩擦副表面粗糙度及工作油的离心力基于平均流量模型求解了油膜厚度及油膜压力的变化规律。基于Greenwood-Tripp接触模型建立了摩擦副粗糙接触压力和转矩方程利用转矩平衡原理对软启动过程中摩擦副承载特性的时变性进行了分析。结果表明:当启动时间10s额定输出转速45r/min启动过程遵循S形曲线变化时油膜厚度按照反S形曲线逐渐减小并趋于恒定值;油膜压力随时间先增大后减小且沿径向的分布与启动时间密切相关;摩擦副间压力按照S形曲线增大;负载越大启动时油膜越薄摩擦副间压力越大。研究结果为准确地分析摩擦副热特性提供了先决条件同时也为控制策略的制定奠定了理论基础。