部分充液下液力偶合器内部介质运动为离心力场作用下的复杂两相流动,而液相分布形态对涡轮输出特性有着直接影响。为掌握偶合器内液相分布规律,将工作腔内介质运动视为分层流动,采用流体体积法(Volume of fluid,VOF)两相流模型,追踪562型标准桃形腔偶合器内不同工况下的气—液分界面。建立三维周期性流道模型,采用Realizable k-ε湍流模型和压力隐式算子分裂(Pressure-implicit with splitting of operators,PISO)压力耦合算法,并用内部面模拟泵、涡轮间的交互作用,转速比i=1.0和i=0.6时的叶片表面液相分布与文献中试验结果具有高度相似性。仿真结果表明,随泵涡轮间转差增大,气液分界面倾斜加剧,直至形成大的环流,而泵轮叶片压力面液相分布区域增大,吸力面液相减小;低挡圈(R=155 mm)对环流形态影响较小,主要起到限矩作用,而高挡圈(R=175 mm)可抑制大环流的产生。

作为大功率刮板输送机的最有效的软启动装置之一,阀控充液型液力偶合器是目前制约我国大型刮板输送机的技术瓶颈。结合后部刮板输送机负载特性,提出了阀控偶合器性能需求,指出偶合器工作腔及控制阀组设计和制造等是阀控偶合器的技术关键。基于CFD方法优化设计了阀控偶合器腔型,采用单向流体—结构耦合(FSI)方法分析了泵轮强度,并对结构进行了优化,研制出高压外控型电液控制阀组,对无键连接轴超高压拆装、大型铜合金叶轮铸造等进行技术攻关,成功开发出1 000 kW阀控偶合器。试验表明所开发的偶合器控制阀组响应快速,偶合器整体特性满足后部刮板输送机要求。

为了研究超前液压支架群组与锚杆(索)耦合支护围岩的力学特性,采用中厚板理论对围岩力学特性进行描述,结合能量泛函对等效支架群组支撑力和锚杆(索)作用进行描述,建立超前液压支架群组-锚固耦合支护围岩力学模型,引入罚函数对模型边界条件进行约束,基于Hamilton原理变分获得系统控制方程。依据山西阳泉集团平舒公司温家庄煤矿15106工作面回采巷道超前支护参数,运用Ritz法对模型求解,获得锚固支护、等强支护、非等强支护三种策略下顶板变形量、弯矩、应力分布情况。通过对比3种支护策略下支护效果表明:超前液压支架群组耦合支护下顶板最大位移相对比锚固支护降低36.87%、弯矩降低35.85%、应力降低47.81%,耦合支护能够有效的维护顶板的稳定性;非等强耦合支护相对比等强耦合支护顶板最大位移降低10.29%、弯矩降低12.2%、应力降低29.53%,证明了非等...

液压支架精准推移与快速跟机是实现工作面智能化开采的关键技术支撑。为实现智能化开采,将液压支架精准推移等效为煤矿环境下的阀控缸系统精准位置控制;快速跟机则需从跟机工艺、稳压供液、快速移架等方面实现。针对液压支架精准推移技术,指出可借鉴相关领域成熟的阀控缸精准位置控制技术,总结了电液比例阀、高速开关阀、电磁换向阀控缸位置控制技术的研究成果及借鉴到煤矿领域存在的问题,提出可通过研制适合井下环境的大流量高压水基电液比例阀、开发智能优化控制算法2种途径实现液压支架精准推移。针对液压支架快速跟机技术,指出目前液压支架自动跟机因跟机工艺不合理、供液系统不稳定、移架工序不合理等,导致跟机速度慢,且易出现推移不到位、丢架等情况,从优化跟机工艺、稳压供液、快速移架3个方面总结了提高跟机速度相...

针对强冲击载荷作用下立柱卸荷系统响应慢导致缸筒胀缸等形式的失效破坏,设计了一种基于气体缓冲机理的抗冲击立柱。建立其数学模型,推导了立柱的等效刚度表达式,分析了初始充气压力和充气体积对立柱等效刚度的影响规律;利用仿真软件建立冲击试验模型,对其缓冲性能进行了分析,研究了各结构参数变化对冲击效果的影响。结果表明,抗冲击立柱的刚度随活塞位移的变化而变化,合理设置预充气压力和气室体积能调节立柱刚度。与传统立柱相比,该抗冲击立柱缓冲过程平稳,冲击初期及时让位,通过降低系统压力峰值及系统平均压力能够有效减小压力冲击10%左右。

为实现阀控偶合器充液、循环和排液的基本功能，按照半开式回路设计了电磁控制阀组．提出了阀控偶合器对控制阀组的性能要求，搭建了电磁阀组和阀控偶合器样机试验平台，对电磁阀组的开启压力、响应特性等进行测试，试验结果表明所研制的电磁阀组：开启压力为0．22MPa，开启时间为0．3～0．4s，关闭时间为1s左右，正常工作压降为0．07MPa，阀组具有低压大流量特性和较快的响应速度。

为解决综采工作面大块煤破碎问题，该文开发了一种采用乳化液作为工作介质的冲击破碎锤，并对其仿真优化。基于低频重载原理设计了蓄能器、控制阀和锤体分置式冲击锤，利用蓄能器、二通插装阀和单向阀等搭建了非连续工作模式液压控制系统，初步确定了冲击破碎锤的主要性能和结构参数。利用AMESim系统仿真软件建立了乳化液冲击破碎锤仿真模型，验证了活塞冲击复位功能，确定了活塞和钎杆的冲击距离，在模型中特别考虑了管路阻力特性。仿真结果表明：蓄能器冲击最大流量达4000L／min，活塞上腔峰值流量接近7000L／min，具有超大流量特征，活塞最大冲击速度约10m／s；采用锥状缓冲结构，可有效降低空打过程活塞与导向套的冲击。乳化液冲击破碎锤为井下大块煤岩破碎提供了一种新的途径。

拍击式大块破碎装置利用液动连杆机构的摆杆回转来击碎大块目标，“强冲．快回”是对拍击动作的基本要求。为提高单次冲击能量，设计了基于二通插装阀和液控单向阀的大流量控制回路。实现了机构运动参数的实时获取，并利用AMESim软件构建了“液压系统一连杆机构”联合仿真模型，进行机构动作的动画展示，同时比较了拍击锤质量、铰接点位置和供液压力等对液动连杆机构运动特性的影响。仿真结果表明拍击锤冲击可以等效7倍以上重力加速度，补液、回程过程可在2．7S内完成，为拍击破碎装置的设计和工作参数选取提供了依据。

为研究液阻对主阀性能的影响,搭建了纯水液压试验平台,分别对孔径为1.2mm、1mm和0.8mm三种规格的节流喷嘴与所选先导阀串联情况下的压差-流量特性进行了试验。利用AMESim软件建立了先导式电磁阀的仿真模型,结合节流喷嘴和先导阀压差-流量试验数据对开启压力、工作压差及阀芯位移等进行了仿真。仿真结果表明：节流孔液阻主要影响主阀开启压力,对主阀流动特性影响较小。选用孔径为1.2mm的节流喷嘴时,主阀由于高低腔间压差太小,无法开启;选用孔径为1mm和0.8mm的节流喷嘴时,主阀开启压力分别为0.24MPa和0.2MPa,考虑大的孔径抗阻塞能力强,故孔径为1mm的节流喷嘴为优选方案。