针对水介质液压制动器摩擦材料的选用问题,阐述了材料的摩擦磨损机理;选用了应用广泛的铁镍合金粉末、铜基冶金粉末以及GrMnFeCoNi系高熵合金三种摩擦材料,综合考虑到采煤机的实际工况,设定紧急制动时间为0.7 s时,利用工程有限元对选用的三种摩擦材料进行热结构耦合及制动过程位移变形量进行分析。结果表明:当摩擦材料为铁镍合金粉末时,其制动盘最高温度为263.16℃,最大变形量为8.3921 mm;当摩擦材料为铜基冶金粉末时,其制动盘内最高温度为220.9℃,最大变形量为9.0192 mm;当摩擦材料为GrMnFeCoNi系高熵合金时,其制动盘内最高温度为194.29℃、最大变形量为7.554 mm。通过对比,确定GrMnFeCoNi系高熵合金为最优摩擦材料。

针对大采高纯水介质液压支架油缸的密封问题,设计了一种新型蕾形组合密封结构,并且建立了其理论分析模型。通过设置不同的直径间隙以及不同的压力载荷值,进行仿真分析,得出其不同直径间隙和不同压力载荷下的最大接触应力值。通过对比分析,得出了当直径间隙为0.55 mm时,其密封性能达到最佳,且在相同直径间隙不同压力载荷下其最大接触应力随着载荷压力的增大逐渐增大,而最大接触应力点在密封体与内外环体相接触的位置。

针对水介质插装阀在高压工况下容易产生气穴、气蚀和噪声的问题,设计不同的阀芯结构以及阀座结构来减小气穴及气蚀现象。通过理论分析得出减小气穴产生的方法,运用FLUENT仿真软件,研究不同的阀芯、阀座结构在高压工况下的气穴产生情况。结果表明:带有倾角的二级节流口具有较好的抗气穴特性,椭圆形阀芯能够降低压降集中;椭圆状阀芯与带倾角的二级节流口相配合时,气穴发生的程度相对最小。研究结论为设计水介质液压阀提供参考。