掘进机常用于隧道施工,不断向大型化方向发展,功率需求越来越大,对驱动系统的核心部件泵提出了高压力、大排量的需求。泵的寿命及可靠性直接影响到掘进机的技术水平。基于此,提出了一种针对某国产轴向柱塞泵的寿命预测方法,建立加速寿命模型,通过加速试验提取关键特征参数,获取泵的加速寿命,并计算出泵在额定工况下的寿命。通过泵在掘进机中的实际搭载应用,验证寿命预测的准确性,并依据泵的预测寿命完成置信区间的可靠性评估。

掘进机结构复杂、集成性高、内部装配空间小,液压管路全部以软管形式布置于整机中,管路设计一直是困扰其发展的难点,也是其安全高效运行的前提。以掘进机液压管路为研究对象,首先根据液压系统性能要求,对高性能钢管进行设计选型。其次通过建立虚拟样机,确定了钢管和软管相结合的新型管路布置方案。最后创建了一套软硬结合的新型管路装配工艺。通过工业性试验验证,达到了提高管路使用寿命、降低管路成本、提高管路美观性、提高装配检修效率、提升系统性能、提高使用安全性等应用目标,实现了掘进机液压管路的优化设计。

为解决掘进机自动化控制水平较低且控制精度不足、实时性偏差的问题,以AM-50型掘进机为研究对象,在对其基本结构和液压控制系统分析的基础上,针对性地提出了液压控制系统改进方案和关键液压元器件的选型。并对比开环控制和PID控制下液压控制系统的性能,为后续提升掘进机悬臂摆动液压控制系统的自动化水平和性能奠定基础。

双滚刀岩石试验台可以进行刀间距、贯入度等参数对滚刀破岩效率影响的试验,为掘进机刀盘滚刀的布置提供设计依据。设计了可调整刀间距的高速双滚刀岩石综合试验台并进行了受力和模态的有限元分析,并利用试验台对普通花岗岩进行了滚压试验。结果表明：经有限元分析试验台的应力小于制造材料的许用应力,分析了试验台振型及振动频率和振幅;岩石滚压试验表明试验台在强度和振动方面满足使用要求;通过普通花岗岩的破岩试验测得破岩力及支撑框架振动幅值,所设计的试验台滚压花岗岩具有良好的使用效果,满足工程研究及使用。

以螺纹插装式平衡阀为研究对象分析其结构参数对掘进机截割部升降过程中液压平衡回路稳定性的影响.建立截割部的静力学方程对截割部油缸负载进行模拟仿真运用AMESmi对平衡阀动态过程进行仿真搭建试验台并进行平衡阀动态性能试验利用FLUENT对平衡阀阀芯开口处流场进行仿真.结果表明：油缸负载随着截割头的升高逐渐减小动态性能的仿真与试验结果基本一致较小的负重、阻尼孔和弹簧预紧力以及较大的弹簧系数有利于系统的稳定;较大的阀芯锥角和较小的开口度有利于减少和避免气蚀和低频抖动现象发生.

为模拟掘进机的掘进过程，设计开发全断面掘进机综合试验台，其中用于模拟地质环境的模拟系统由土箱、加载系统和密封部分组成。介绍加载系统的设计思路、主要功能特点和参数。为实现加载系统压力实时可调以模拟不同地下深度的水土压力，同时兼顾加载过程中系统的稳定性和快速性，采用液压加载。利用AMESim软件对压力控制油路进行仿真，比较加载过程中不同压力控制方式的性能差别和特点，分析液压缸加载的控制原理，决定选择比例溢流阀压力控制方式。完成分区控制的液压加载系统的整体设计和元件选型，以及液压泵站的三维集成设计。

采煤机与掘进机等大型设备在使用中由于受力较大，经常发生联接螺栓齐根切断的现象，由于井下防爆的要求，现场不能使用电钻等工具，往往要把设备上井进行处理，

掘进机液压系统是掘进机的功能部分，对于整个掘进机自动化、生产精密化有着重要的价值，是掘进机重要的机械部分，对于整个掘进机功能有直接的影响。本研究根据煤炭生产的实际工作，对掘进机液压系统展开了重点研讨，在明确划分掘进机液压系统的基础上，对掘进机液压系统的故障分析方法进行了强调，并针对掘进机液压系统实际生产中常见的故障进行了全面讨论，提供了排除掘进机液压系统故障有针对性的技术和方法，以供行业研讨。

在对截割机构执行截割作业时所受到的外力进行分析的基础上,根据现有液压系统在工作中存在的缺点,提出了一种新的液压控制系统,利用AMESim与Simulink对系统的工作情况进行了联合仿真分析,结果表明该液压控制系统稳定性好、可靠性高,极大地提升了掘进机工作的稳定性。

针对我国井工煤矿常用的典型掘进机液压系统故障的诊断及排除难题,基于故障树分析法及逻辑分析判断法,建立起掘进机截割部升降失效故障树及掘进机行走部马达驱动失效故障树,并依据故障树对事件发生的类别、概率、实际工况等依次进行分析判断,结合使用排除法对故障进行准确定位及处理,并对掘进机液压系统的日常维护工作进行了分析。