为解决目前综采工作面存在难以全面掌握装备运行状态监测的问题,以液压支架孪生体的建模为切入点,提出基于MapleSim-MATLAB双向耦合技术的孪生体构建,仿真显示了液压支架升架运动过程中零部件的相对运动及装配关系,并通过实验证明孪生体和物理体交互效果良好。结果表明以液压支架连杆和底座倾角为例,物理体与孪生体位姿误差率不超过3‰,其拟合度接近1,孪生体和物理体的相互映射,证明该方法能够完成对设备位姿的监测。

分析了液力偶合器与电动机联合运行的特点和电动机维修质量、电压降、充液量对液力偶合器与电动机联合运行的影响,总结出使用液力偶合器应注意的几个问题。

为了探索更加适用于矿用液压支架的密封材料,主要针对聚酯型聚氨酯和聚醚型聚氨酯做了抗水解性能的相关实验:实验介质选用常规乳化液,浸泡一定周期,经过单轴拉伸和压缩实验观察2种材质的拉伸强度、拉伸断裂伸长率和压缩永久变形变化率。实验结果表明聚醚型聚氨酯的耐水解性能优于聚酯型聚氨酯,可保持较高的物理性能,这表明在相同工况下,聚醚型聚氨酯材料更加适用于矿用液压支架。

前期研制出了ZYW-2000型矿用全液压钻机重型泵站。由于设计粗糙,现场使用存在很多问题,例如,功率低下、液压系统设计不合理等。研制出了55 kW重型泵站,适用于ZYW-4000型矿用全液压钻机。改进了重型泵站的总体设计方案,并详细描述了关键结构的改进及选用依据。根据工业性试验及使用情况,该重型泵站拥有更长的使用寿命,适应复杂的环境,运行更加平稳可靠,可以为同类重型泵站的研制提供设计依据。

以定向钻机液压系统为研究对象,制定了监测系统的整体软硬件设计方案,完成了系统硬件的选型;以LabVIEW为软件平台,开发了具有采集分站实时轮询、数据校验与解析、数据库更新与查询、状态参量实时处理及显示等功能的系统软件,实现了钻机液压系统运行状态的实时监测及预警。现场实测结果表明,该系统的采集速率、监测精度和状态判断准确性等均满足实际要求,各项功能可靠且稳定,为钻机生产企业的智能化升级换代奠定了基础。

为研究液压支架的疲劳寿命,以ZY6000/25/50型两柱掩护式液压支架为分析对象,根据GB 25974.1—2010《煤矿用液压支架第1部分:通用技术条件》对顶梁扭转,底座两端集中载荷工况下液压支架进行静力学仿真分析。基于ANSYS Workbench软件与nCode软件,搭建了静力学-疲劳寿命联合仿真平台,对液压支架进行了疲劳寿命分析,得到了整架的疲劳寿命分布云图。仿真结果表明,该型号液压支架耐久性能良好,该分析方法可为液压支架的研发和改进提供参考。

对液压支架和液压系统组成进行分析,基于理论分析、AMESim仿真及联合仿真分析的方式对液压支架的液压系统进行研究和分析。研究结果表明:随着液压支架流量增加,液压支架进出口损失压力呈现逐渐增加的趋势;随着仿真时间的增加,液压支架进出口液压系统压力呈现先增加后不变的趋势;在不同流量时,随着仿真时间的增加,液压支架液压缸的液压系统压力呈现循环变化的趋势;随着仿真时间的增加,液压支架的液压缸活塞速度也呈现循环变化的趋势;随着仿真时间的增加,液压支架跟机动作的液压系统压力呈现周期性变化的趋势,与采煤机的降柱、移架、升柱、推溜等跟机动作契合,完成采煤机的安全支护的防护的任务;研究成果可指导液压支架防护和结构优化。

针对现有固体充填液压支架应用于较薄煤层充填开采时,存在充填空间视线受阻、充填效果较差的问题,创新设计了一种新型的具备可观察充填空间的垂直导柱式薄煤层固体充填液压支架。基于垂直导柱平衡系统特征,建立了垂直导柱与顶梁的力学模型,校核检验了该支架结构与强度性能,对比了该支架在低采高视角观察上较普通四连杆支架的优势,结果表明,该支架大大增加了薄煤层充填可视面积,为支架进一步的优化提供重要参考。

针对具有冲击危险的回采巷道超前支护中支架结构件损坏、支护可靠性差等问题,结合内蒙古某矿311212工作面煤层赋存条件,对冲击危险回采巷道超前液压支架适应性进行分析讨论。先确定了超前液压支架立柱等效刚度,再利用Hypermesh和ADAMS软件对超前液压支架进行联合建模,而后分析不同冲击强度与冲击速度下的液压支架状态,通过不同冲击载荷与不同冲击速度下的分析,最终对超前液压支架顶梁上的不同冲击点进行依次冲击仿真分析,探究相同冲击速度、相同冲击载荷不同点冲击点对支架适应性造成的影响。为解决工程实践问题提供技术支持。

液压防松螺母是一种新兴的螺纹联结手段，是利用弹性变形理论对传统意义上的紧固件进行的一次改造，它解决了紧固螺栓松动这一长期未能解决的难题，介绍了液压防松螺母的结构、工作原理及使用现状。