以径向柱塞泵的轴系结构为研究对象,从理论和仿真等方面入手,对其腔体进行力学特性分析。在35 MPa的额定工况下,首先对配流轴进行受力分析,用Solid Works进行建模,并做一定的简化处理,再用ANSYS对轴系部分进行强度和刚度的校核。结果表明,在安全系数n=3的情况下配流轴和转子的强度和刚度均满足设计要求。并对轴系部分进行了模态分析,得出了前6阶模态的固有频率、振型和最大振幅。为设计人员提供了设计思路。

为了研究煤矿用MB670型掘锚机主油泵诱发气蚀的原因,对应用工况及液压系统进行系统化分析,研究了由于动力压降诱发气蚀的因素,分析并计算了稳态与瞬态压降的理论值,并阐明了油气分离压的构成因素。结果表明:增大泵盖通流面积、设计合理的油膜间隙,能够有效控制动力压降,降低诱发气蚀的原因。以该研究为基础,对1^(#)主油泵通流面积进行优化设计,经过实际应用,解决了气蚀产生噪声的问题。同时提出了对工作管路优化设计的方案,可为掘锚机的维护和液压系统设计提供参考。

为解决配流盘气穴问题,考虑液压油中含气量、泵进油口压力梯度、柱塞转速以及柱塞直径的变化,以柱塞泵运动分析为出发点,在建立油液体积模量和泵的气穴数学模型基础上,结合AMESim单柱塞泵仿真模型,计算不同环境下泵内气穴发生情况。研究表明:当柱塞转速1500 r/min、柱塞直径φ12 mm、含气量占比10%和进油口压力梯度60 L·min^(-1)/MPa时,柱塞泵配流盘进油口位置压力低于空气分离压,发生气穴现象,并且气穴对油液体积模量产生巨大影响。该计算为预防轴向柱塞泵内气穴的发生提供一定的理论依据。

研究了LRDS控制变量柱塞泵的动态特性,详细分析了压力切断阀、负载敏感阀及恒功率控制阀的工作原理,利用AMESim仿真软件搭建其仿真模型,根据实际参数及数据设置仿真参数,根据动态仿真结果探讨了LRDS控制泵的压力、流量及功率特性,为更好地应用LRDS负载敏感柱塞泵提供了技术支持。

当前煤矿水力化增透措施多采用大型矿用柱塞高压水泵,井下搬运困难且检修时影响增透作业,可采用多台小型高压水泵并联运行替代大型高压水泵予以解决。根据高压柱塞泵的运行原理,分别建立了单台泵和多泵并联泵组的瞬时流量计算公式。利用高压泵组并联运行实验装置开展并联泵组运行特性实验,结果表明:高压柱塞泵的电机转速、瞬时工况流量随射流压力升高而线性降低,并联泵组流量与泵的并联数量线性正相关。提出了高压柱塞泵瞬时流量修正公式,单泵和并联泵组瞬时流量修正值与实测值误差低于1.5%,可用于并联泵组方案的设计。

为了从根本上提高新开发高压柱塞泵的可靠性,首先进行故障模式、效应及危害性分析(FMECA),预先列举出组成单元的各种潜在失效模式,并进行影响度评价,找出影响泵可靠性的关键零部件并提出改进措施;然后建立系统可靠性模型并进行可靠性分配;最后对系统可靠性影响最大的高压密封件进行了基于磨损失效机理的设计计算,建立了一套基于可靠性的高压柱塞泵设计方法。

柱塞泵在液压系统中发挥着重要的作用。为解决柱塞泵运行过程中状态信息难以有效提取的问题,以泵出口处的压力信号作为分析对象,利用经验小波变换(EWT)对压力信号进行分解与重构,并通过实验验证该方法的有效性。

研制了一种带霍尔感应器的千斤顶,可应用于所有智能化开采工作面的液压支架。该千斤顶采用磁感原理,无需与运动部件直接进行机械接触,抗干扰能力强,运行安全可靠,有效杜绝了安装在伸缩梁上的接近开关频繁受损的的问题,保证了智能化矿山数据收集的完整性,大大提高了智能化开采工作面的生产效率,对后续液压支架护帮板及插板实现智能化控制具有较高的参考价值。

为了解决电磁先导阀在实际应用时经常出现的阀芯卡滞、电磁铁功耗严重等问题,首先通过对电磁铁主要结构进行分析设计,确定了电磁铁结构因数、磁感应强度、线圈内外径等参数。其次基于Multisim14.0对本安型液压支架电磁先导阀的电磁铁前置驱动电路进行建模分析,得出该驱动电路电磁铁电压在10.19 V时电磁铁启动电流为169.83 mA,启动电压在125 ms时稳定在2.5 V左右,电磁铁的维持电流为41.67 mA。最后通过电磁铁电气性能测试实验发现误差不超过5 mA,证明了该前置驱动电路能很好地实现对输入电流的调制,减少了功率损耗,可防止线圈高压烧坏,起到了保护作用。

液压支架伸缩梁装置和采煤机、刮板输送机是一一对应的,当不同综采工作面使用的采煤机或刮板输送机发生变化时,为保证梁端距不变,需要重新更换液压支架顶梁(含伸缩梁)或铰接前梁(含伸缩梁),或者直接更换液压支架,成本极高。为解决此问题,研究一种伸缩梁装置,通过拆装可以实现伸缩梁的行程范围的控制,配合不同配套设备使用,降低采购成本。