针对工作面中液压支架立柱密封性差的问题,通过建立立柱控制回路活塞组合密封和鼓形密封摩擦力模型,应用AMESim软件对2种不同密封方式的液压缸给定相同的矩形波信号、斜坡信号以及阶跃信号,对大缸径双伸缩立柱活塞组合的密封响应特性进行分析。同时通过泄漏测试以及关于流固耦合的仿真分析,说明密封圈泄漏量都是随着压力的增大而增大。证明活塞组合密封液压缸在稳定性、响应时间、静态误差等方面相对鼓型密封具有较好优越性。

针对某煤矿工作面液压支架用先导阀常出现阀芯卡滞与稳定性较差的问题,设计了一款球阀式电磁先导阀,通过与主阀相连建立其动态仿真模型分析其启闭回路特性得知改进后的先导阀在开启与闭合过程中球阀的稳定性较好无冲击振荡现象且换向迅速;通过对比改进前后梭杆受力曲线得知,改进后的梭杆结构相较于改进前的侧向小推杆具有更好的稳定性,可极大降低杆件卡滞现象。

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。

以液压支架电磁先导阀上的电磁铁作为研究对象,分析先导阀电磁铁的工作特点,运用Maxwell有限元软件对电磁铁进行仿真分析,得到电磁铁的静态输出特性,发现衔铁长度在28 mm时效果最佳;将静态特性仿真分析结果导入AMESim中,建立电磁铁驱动负载动态系统模型,实现电磁-液压-机械的联合仿真分析,得出电磁铁气隙、安匝数、电感、输出力之间的关系,发现初始气隙的大小应低于0.8 mm,以提升电磁铁的承载能力。

针对矿用电磁先导阀小推杆偏置设计回油腔阀芯卡滞失效的问题,在保留电磁先导阀原有结构优良性能的基础上进行改进,对阀芯组件、阀体关键部件进行了结构优化,由侧推式顶杆结构优化为正推式梭杆球式结构。同时通过井下现场应用得到优化电磁先导阀的损坏率显著降低,从而保证液压支架的良好工作性能。