水液压技术具有无污染和良好的动态特性,为了提高液压支架中所使用的换向阀组的性能,提出一种新型水压比例换向阀。对其原理进行分析并建立仿真模型,在斜坡输入信号下,研究了比例阀的稳态控制特性与阀芯的随动特性。分析了流量对阀芯响应特性的影响,确定了在供液条件与外负载不相匹配的情况下,阀芯的响应特性较差,在这种工况下,比例阀依旧能够保持稳定。最后搭建了比例方向阀试验台,分析了空载条件下比例阀阀芯的随动特性,验证了仿真模型的正确性与设计的可行性。

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。

为了揭示液黏传动摩擦副温度场分布规律,以矿用刮板输送机可控启动装置为研究对象,基于热传导原理建立了摩擦副三维瞬时热传导方程,采用摩擦功率法推导了热流密度数学模型,确定了摩擦副的对流换热系数。在ANSYS Workbench中建立了摩擦副温度场有限元模型,分别研究了不同接合压力和相对转速及整个软启动过程中摩擦副的温度场分布特性。结果表明：摩擦片和对偶片具有相似的温度场分布规律,均是沿内径至外径方向先上升后下降,温度最大值出现在接近摩擦副外径处;摩擦副温度随接合压力和相对转速的增大而升高;摩擦片每个菱形区域中心温度高于四周区域,容易形成热斑;整个软启动过程中摩擦副温度逐渐升高,在软启动刚结束时达到最大值,摩擦副接触表面高温区向中心靠近。温度场仿真结果为后续的摩擦副热—结构耦合分析打下了基础,提供了相...

行星齿轮传动的可靠性主要由能否在各行星轮间实现功率分流来决定。基于非线性有限元分析方法对行星轮系均载性能进行研究。以刮板输送机用可控软启动装置齿轮箱行星传动部分为研究对象,利用ANSYS/LS-DYNA进行非线性动力学仿真,求解得到各啮合副的动态接触力及其频谱曲线,分析了不同均载措施、冲击载荷、惯性载荷、输入转速及接触参数对系统均载性能的影响。研究结果表明,太阳轮与行星架同时浮动的均载效果显著,冲击载荷的作用与转速的增加将使行星轮间的载荷分配更不均匀,行星架的轻质可使行星轮间载荷分配更均匀。

齿轮箱箱体的力学特性直接影响着重型刮板输送机可控启动装置（CST）运行的可靠性。针对某型CST齿轮传动系统,采取动力学分析与试验研究相结合的手段,在额定载荷工况下,确定齿轮箱箱体的支承动反力及边界条件,分析其瞬态应力、振动响应特性,获取齿轮箱体的固有特性与刚度的薄弱位置;最后,开展CST齿轮箱加载试验,分析运转状态下箱体表面应力和振动信号及其频谱。分析表明,理论结果与实测数据具有一致性,箱体表面的最大动应力通常远小于其材料的许用应力,箱体和齿轮传动系统不会出现耦合共振现象,中间箱体为整个减速器箱体的刚度薄弱环节,且箱体在输出端的前部振动较大。研究结果为CST减速器结构的动态优化提供理论依据和数据支撑。

为了研究液黏传动摩擦副软启动过程应力场的分布特性,利用Abaqus软件建立三维摩擦副热弹性分析模型,采用间接耦合数值分析方法来预测应力场的瞬态特性,并对参数敏感性进行了分析。结果表明,软启动过程中对偶钢片热应力逐渐增大,在启动结束时达到最大值,且最大值位置逐渐向中心区域靠近;油槽具有良好的冷却效果,摩擦衬片热应力最大值出现在每个菱形区域的边缘;弹性模量和热膨胀系数有正影响,而厚度和泊松比有负影响;改变参数值对热应力最大值出现的位置无影响。分析结果为摩擦副结构参数和材料参数的选择提供了参考依据。

该文分析了液压支架用手动先导阀的工作原理和结构，并在AMESim平台上建立了手动先导阀模型并进行了仿真，重点分析了其动态特性和主控阀阀芯上的阻尼孔大小变化对阀芯运动的影响，得出主阀芯的位移、流量和速度响应曲线。结果表明，主控阀阀芯的阻尼孔变化对阀芯速度及开启时间影响很大，为合理设计主阀阀芯阻尼孔提供了一定理论依据。

针对液压支架用换向阀出现的断裂现象，分析其结构与工作原理，在此基础上建立其数学模型。联合AMESim软件与ANSYS／LS—DYNA软件模拟研究阀套缓冲阻尼直径对其开启过程机械冲击特性的影响。仿真结果显示，当阀芯开启时，阀套上存在强烈的瞬态机械冲击应力。根据仿真结果对阀套上缓冲阻尼直径进行了优化，优化后阀套上的最大冲击应力降低了52．7％。换向阀疲劳试验结果显示，优化后的阀芯寿命提高了38．3％。该研究为支架用换向阀的可靠性设计提供了一定的参考。

电液伺服系统直接影响重型刮板输送机可控起动装置（CST）软起动特性。为了提高CST软起动工作性能，采用模糊PID对控制器进行了设计。应用AMESim和MATLAB／Simulink建立了CST电液伺服控制系统联合仿真模型。仿真分析了软起动和负载突变两种工况条件下的动态性能。结果表明，在相同的输入信号下，模糊PID控制相比于PID控制，正常软起动时响应时间缩短了0．4s，负载突变时产生的波动峰值减少27．8％且重新恢复稳态的时间缩短了6s。因此，采用模糊PID控制可以快速调节，具有较好的跟随性能和鲁棒性。

针对煤矿井下液压支架系统液压冲击大的问题，设计了一款新型大流量高水基电液比例换向阀。介绍了所研制的电液比例换向阀的结构及工作原理，并利用AMESim仿真软件搭建了该阀的仿真模型。研究表明，在斜坡信号输入的情况下，该阀能实现正常换向且主阀口开口大小与输入信号成正比例趋势；在阶跃信号输入的情况下，验证了阀的稳定性并分析了阻尼孔和主阀芯末端锥度对阀性能的影响，发现设置合适的阻尼孔直径有利于提高阀的响应速度，合理选择主阀芯末端锥度大小可以提高阀的稳定性。