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。

针对两柱放顶煤液压支架在使用过程中出现顶梁承载状态异常现象,采用三维软件绘制出ZFY8000/18/37D型支架模型,分析支架顶梁立柱承载区、平衡千斤顶受压承载区和受压承载区;构建支架平面力学模型,计算支架顶梁承载方程、合力作用点位置方程、立柱承载区方程、平衡千斤顶受压承载区方程和受拉承载区方程,通过现场数据验证其算法的合理性,得出结论:支架立柱工作阻力和平衡千斤顶能够直接影响支架承载能力;支架立柱固定点不能影响支架顶梁承载能力,但是能够影响顶梁"三区"的位置及大小;所推导的计算支架顶梁承载能力的算法与现场数据很贴切,对支架顶梁承载状态分析有一定的指导意义。

分析了6~8 m超大采高综采工作面切眼的合理尺寸,进行了切眼成巷至安装完毕全过程的矿压显现特征观测。研究结果表明:6~8 m超大采高综采工作面切眼断面尺寸不宜小于11 m×5 m,常规木支柱减跨支护缺点明显,通过优化设计的单元式液压支架强力减跨支护装备具有支护强度大、支护高度可控、稳定性好和适应性强等优点,经实践应用可实现切眼的有效支护,且可用于工作面正常回采阶段回采巷道超前支护,取得了良好的技术、经济和安全效果。

针对我国典型煤矿智能化液压支架系统配液水质特点和工况条件,研制了高可靠性浓缩液,其特性主要表现:在配液浓度为2.0%时,稳定性适应硬度为500 mg/L的水质要求;在配液浓度为1.2%时,满足防腐性要求;3 d抑菌性能≥99.9%。在红柳林煤矿44205智能化工作面开展了3个月的工业性试验,结果显示:回液均匀、透亮,无析出物、沉淀物,无菌落滋生现象;液压支架初撑压力大于30 MPa,升降推移等动作迅速、灵敏;高压反冲洗滤芯仅更换2个,支架反冲洗滤芯仅更换11个,无支架先导阀滤芯更换。

针对液压锚杆钻机动力头易发生疲劳性失效,无法保证支护作业过程的稳定性和安全性。提出了一种基于ANSYS的液压锚杆钻机动力头分析方法。通过分析液压锚杆钻机动力头的冲击凿岩过程以及受力情况,建立了动力学模型,并以动力头冲击活塞为例,运用ANSYS软件对其模型进行瞬态动力学分析和振动模态分析。结果表明:运用该方法能够对易发生疲劳损坏的危险部位进行预测;验证相关配套零部件的合理性,避免摩擦以及碰撞带来影响,从而降低结构的失效率。

为进一步提高综掘工作面临时支护效果,设计了一种刚柔耦合临时支架,分析了无支护巷道受力情况,构建了模拟动力扰动下临时支架系统的仿真模型,求解了系统运动学微分方程。结果表明:无支护情况下,巷道开挖后,底板最大位移约7.65 mm,顶板下沉约9.20 mm,且持续增大;有支护情况下,支架在扰动力作用下,无阻尼支架纵梁速度与加速度峰值分别为0.32 m/s、3.45 m/s^(2),有阻尼的纵梁速度与加速度峰值分别为0.038 m/s、0.25 m/s^(2)。无阻尼支架梁下质量速度与加速度峰值分别为0.75 m/s、18.0 m/s^(2),有阻尼的梁下速度与加速度峰值分别为0.38 m/s、6.5 m/s^(2),有弹簧阻尼的支架吸振效果、支护效果更好。

针对目前液压支架平衡缸采用PID控制参数整定效果不理想,响应速度不高、精度较低等问题,提出了一种基于改进粒子算法的液压支架平衡缸PID参数整定方法。通过对标准粒子群算法(PSO)的惯性权重和学习因子进行优化,以避免算法过早收敛,提高参数寻优效果,并以此建立了平衡缸PID控制系统的Simulink模型进行仿真。结果表明:改进PSO算法的PID参数调整相应速度较快,参数超调量和稳态误差更低,具备良好的参数整定能力。

首先利用Creo软件建立φ250 mm双伸缩立柱的数字化分析模型,在ANSYS中对双伸缩立柱进行了有限元分析,再对双伸缩立柱进行力学建模,理论分析计算,根据有限元分析和理论计算结果,提出立柱结构的优化措施,解决了立柱实际使用中出现弯曲、折断问题,使双伸缩立柱使用更加安全、可靠。

针对传统煤矿液压支架姿态监测系统数据采集的实时性不强的问题,通过剖析监测从站和控制主站的存在缺陷,设计了一种新型液压支架姿态监测系统。该系统以Cortex_M4微处理器为控制主站和采集从站的核心控制单元,运行FreeRTOS实时操作系统,移植了FreeModbus通讯协议栈,底层采集数据加盖时间戳,顶层采集软件通过Oracle数据库在上位机进行数据的存储和访问。试验结果表明,新型液压支架姿态监测系统降低了硬件复杂度,各监测点的采集时间可以朔源,压力数据的实时性显著提高,主站与从站之间的通信稳定可靠,无数据阻塞现象,顶层软件运行流畅,功能正常。

介绍了多盘摩擦式液压制动器的结构和工作原理并对矿用KX-12型制动器进行设计计算:首先根据负载确定制动扭矩选择摩擦片、计算压紧力并验证摩擦片比压;然后选择相应的碟形弹簧;最终通过保证解制动时两摩擦片的距离确定碟形弹簧的数量.