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。

改进设计了活塞组合动密封和活塞杆组合动密封,使用有限元分析软件,对活塞杆组合密封圈施加不同的载荷进行力学分析,获得了活塞杆组合密封圈的极限接触应力。对活塞组合密封圈进行流固耦合仿真分析,分析活塞组合密封泄漏的最主要影响因素,并对流固耦合分析结果进行极差分析和方差分析,得到对密封圈损伤的影响比重排序密封宽度>压力差>损伤深度。

针对煤矿膏体充填在实际工作中,因充填体无法达到100%充实率使顶板悬空造成顶板出现的断裂、下沉,从而产生冲击载荷作用于支架对支架,整体结构稳定性造成影响。利用岩体力学,确定冲击载荷大小与类型。运用瞬态动力学,分析整架受冲击载荷时支架顶梁的瞬态响应。在冲击载荷作用于不同位置时,利用ADAMS软件对立柱与铰接点等关键部位进行动力学仿真分析,得出冲击及激振响应。验证了膏体充填液压支架在冲击载荷下的适应性,研究结果为后续液压支架轻量化设计提供技术和理论支撑。

以ZF20000/26/48放顶煤液压支架立柱控制回路为研究对象,通过AMESim软件搭建液压支架立柱控制回路仿真模型,研究了静载与动载2种工况下立柱的速度位移响应规律以及立柱底缸与中缸的压力响应规律,对比了静载与动载工况下的动态特性。结果表明:载荷发生突变是立柱回路产生冲击的主要因素,立柱底缸与中缸压力值与载荷大小呈正相关,冲击载荷是造成中缸爆缸的主要原因。这对支架稳定控制和立柱结构强度设计提供了新思路。

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。

受煤矿井下工况的限制，其运输车辆的传动系统也就有特殊性。主要阐述了液压传动和控制在煤矿井下车辆行走系统中几个最基本的问题：液压同步、液压差速、手动换挡、脚踏板式速度控制以及采用闭式回路的原因。

通过手工焊条电弧焊拉伸和弯曲试验及斜y坡口焊接裂纹试验和焊接热影响区最高硬度试验，对高强钢WH80的焊接性能进行了分析，表明WH80钢具有良好的焊接性能，可以作为液压支架的选用材料。

针对煤矿经常需要剪断刮板输送机刮板链，更换调节链的情况，研制一种矿用圆环链液压安全剪切器，解决井下高强度圆环链的机械化切断问题。该剪切器不仅体积小、重量轻，而且价格便宜，操作方便，保证了煤矿井下生产的需要。

针对目前无法快速准确的诊断液压支架工作过程中液压系统阀芯卡滞故障的问题，以ZF5600/16.5/26支架为例，研究电液换向阀阀芯卡滞问题对立柱升柱承载过程的影响。利用AMESim仿真软件建立立柱控制回路模型，以不同阀芯开启度代替阀芯卡滞状况，得出不同阀芯卡滞状况下立柱升柱特性曲线，通过对比分析不同曲线变化状态，可快速锁定出错液压阀位置，提高检修效率，防止故障危害蔓延。

详细分析了液压支架各种不同型式的双伸缩立柱的工作原理，结构特点和性能，并指出各种双伸缩立柱所适用的地质条件。