利用液压控制理论和SIMULINK控制系统仿真软件,以DQ 18型地下运矿卡车(地下汽车)液压动力转向系统为例,计算并仿真铰接车辆液压动力转向系统的动态特性,仿真结果为设计液压动力转向机构提供理论依据。研究结果表明负载质量决定液压转向系统的响应速度,响应速度与负载质量成反比。为改善液压转向系统的动态特性,应减少转向油缸负载质量,同时缩短转向系统液压管路的长度以减少液压管路中油液质量;液压系统的有效液体体积弹性模数对液压系统的动态响应速度影响很大,严格控制液压系统中空气的含量,同时液压管路采用钢管以及缩短液压胶管的长度,以改善系统的动态特性。该液压动力转向系统仿真模型针对不同的液压转向系统,只需改变个别参数,就可对液压转向系统进行仿真和优化设计。

在全断面岩石隧道掘进机(TBM)的掘进作业工况下,液压系统面临着基础振动的不良外界条件,对蓄能器的动态特性会产生不利影响。为优化蓄能器动态特性,建立了基础振动条件下的蓄能器动态特性分析数学模型,并运用Matlab/Simulink平台建立了仿真模型,研究结果表明当系统压力波动频率与基础振动频率相同时,蓄能器内压波动幅值会随着基础振动幅值的增大呈线性关系增大,也会随着基础振动频率的增大呈指数关系增大;减小充气体积会降低蓄能器内压波动幅值;相位差会随着基础振动频率、幅值的增大而呈多项式关系增大。当两种频率不同时,增大基础振动幅值或频率都会增大蓄能器内压波动幅值,但前者影响更为显著。

根据负荷多变工况条件下发动机—变量泵系统的节能要求,分析了发动机功率极限负荷的控制机理;运用转速传感控制原理,提出了变量泵随发动机功率变化进行功率匹配的动态调节方法;给出了发动机—电比例控制变量泵功率匹配控制方框图,推导出系统控制调节传递函数。实验证明外负荷变化时变量泵吸收功率与发动机输出功率基本匹配,发动机无须功率储备就可以保持正常工作,节能效果明显。

硬岩掘进机（TBM）工作环境复杂且常伴随着强振动问题,在TBM工作过程中,推进液压缸经常出现内泄漏,主要原因是振动减弱了液压缸密封圈的密封能力.首先建立在基础振动作用下的液压缸间隙波动数学模型,利用MATLAB/Simulink仿真分析不同基础振动参数下间隙波动规律,再通过ABAQUS软件建立格莱圈的二维轴对称模型,研究间隙波动幅值、间隙波动频率对格莱圈密封性能的影响.研究结果表明：格莱圈密封能力随着基础振动幅值的增大而减弱;基础振动频率小于30Hz,大于60Hz范围内,格莱圈密封能力随着频率的增大而减弱;基础振动频率在30-60Hz之间时,频率的变化对格莱圈密封性能影响不大.

隧道掘进机在强振动环境下工作,由振动状态下的插装阀仿真模型分析可知,传统选型方法选择的插装阀在强振动条件下可能出现性能失效等问题,因此需对振动环境下的插装阀选型及优化方法进行研究。一种振动环境下选型方法的基本原理是控制插装阀阀芯偏移量均值不大于5%倍阀芯开启度均值。对于可能出现性能失效的插装阀可以采用正交实验法对其结构参数进行优化设计,实例显示优化后的正常工作区域较优化前扩大了12%;一种简易优化法也可以被采用,即在保证阀口流量的前提下增加弹簧刚度。

硬岩掘进机在切削岩石过程中产生振动载荷,液压胶管在振动载荷和内压共同作用下承受交变应力,当交变应力超过疲劳极限时,将发生疲劳破坏.文中基于复合材料力学、材料力学原理建立了液压胶管的数学模型;通过仿真和实验分析了振动参数、油压和胶管结构参数对液压胶管寿命的影响.结果表明：振动载荷激振频率接近胶管固有频率时,液压胶管的寿命最低;随着振动载荷振幅的增加,胶管寿命不断下降;中低压情况下,油压的变化对最外层钢丝的应力影响不大;液压胶管弯曲半径越大,所受应力越小.

硬岩掘进机（tunnel boring machine,TBM）在工作过程中会受到外界强振动的影响.为了研究强振动对其推进液压系统的影响规律,首先总结了TBM推进液压系统的工作原理,然后建立了推进液压系统在振动环境下的AMESim仿真模型,并用实验验证了仿真模型的正确性,最后分析了外界振动频率、振动幅值对推进液压系统推进速度波动的影响规律以及振动幅值、振动频率对液压系统频响特性影响规律.仿真结果表明：液压缸推进速度受外界振动影响较大,当外界振动频率为40-60Hz时影响最为剧烈;外界振动幅值的改变对液压系统的影响比振动频率产生的影响小;推进液压系统的截止响应频率约为13Hz,当外部振动频率大于系统截止频率时,系统的频响特性会迅速变差,液压缸难以对输入电信号作出相应的响应.

针对硬岩掘进机（tunnel boring machine，TBM）强振动工况，分析引起泵轴疲劳失效的两种机理：载荷与材料性能变化．建立了泵轴在强振动下的受力仿真模型，仿真得到泵轴稳态受力幅值随频率及振幅均呈线性增加．根据经验数据。获得不同工况下的S-N曲线修正模型．建立泵轴的有限元模型，加载不同工况的载荷与材料参数，得到振动参数影响泵轴疲劳寿命的规律．结果表明：当振幅小于3mm，频率小于20Hz时。泵轴总能满足对寿命要求；当振幅大于4．8mm时，不能满足其寿命要求；当频率为10Hz时。能满足泵轴疲劳寿命的最大振幅为4．3mm．

针对TBM破岩过程产生基础振动对液压胶管内流体动态特性影响,根据层合板理论建立缠绕式液压胶管振动梁模型,并结合轴向流固耦合模型建立胶管轴向振动动力学模型。运用特征线法求解该数学模型,研究基础振动参数和胶管结构参数对流体响应特性影响,发现胶管出口压力波动幅值随基础振动振幅呈线性增加的趋势,随振动频率增加,在40Hz左右达到最大,此时振动频率接近系统固有频率;胶管出口压力峰值随液压胶管长度增加而减小,胶管内径在8mm到30mm变化时,其先增大后减小,随泊松比增大而增大。研究结果表明振动沿胶管轴向分量加强了流体与胶管互动效应,可为TBM液压管系设计和抗振提供理论依据。

制动系统是铲运机必不可少的组成部分，它能使行驶中的铲运机降低速度或停止。特别对于地下矿山来说，由于路窄、坡陡、弯多，保证铲运机的行车安全已成为铲运机设计者和使用人员十分关注的问题。所以人们对铲运机制动系统的性能及结构提出了愈来愈高的要求。