落煤角与接触角对煤岩与尾梁动态响应的影响分析

综采放顶煤过程中大量的煤岩垮落会对放顶煤液压支架带来巨大冲击,甚至会导致设备损坏.为研究不同落煤方式下液压支架尾梁受冲击后的受力以及响应特性,在ADAMS中建立了放顶煤液压支架的刚柔耦合模型,利用弹簧阻尼系统等效替换平衡千斤顶,采用Hertz接触理论确定了接触参数.基于该模型,对煤岩颗粒以不同落煤角度和不同接触角度冲击尾梁不同位置的工况进行了模拟.结果表明,煤岩颗粒冲击尾梁时不同冲击角度、不同下落角度以及不同落点均会对其冲击响应特性产生显著影响.本研究强调了在进行放顶煤开采相关研究时考虑煤岩颗粒冲击尾梁不同工况的重要性,也进一步为冲击载荷作用下液压支架的整架分析提供了研究基础.     

冲击载荷下四柱支撑掩护式液压支架动态响应特征分析

液压支架装备通常用于采煤工作面的支护。液压支架在工作过程中承受了大量冲击载荷,导致其动态稳定性受到威胁。为研究四柱支撑掩护式支架在对称与非对称承载工况下顶梁及掩护梁承受冲击载荷时的动力学响应特征,采用动力学软件Adams以等效变刚度阻尼系统代替立柱的方法,建立了支撑掩护式支架的数值分析模型。其中,顶板压力由主动静载荷垂直施加于顶梁上方,冲击载荷垂直于顶梁及掩护梁向下施加。基于上述模型,分析了不同冲击载荷作用于支架顶梁与掩护梁时支架关键部位的动力学响应,以及偏置加载对支架稳定性的影响。随后通过设置不同立柱初撑力,讨论了液压支架在非对称支撑条件下承受冲击载荷时的动力学特性。结果表明,单一顶梁冲击载荷条件下,前立柱载荷变化系数达到1.41,对顶梁前端冲击载荷最敏感。顶梁和掩护梁同时承受冲击载荷时,支架各铰接点对于顶梁前端与掩护梁上部区域作用的冲击载荷响应更剧烈,最大载荷变化系数为0.64,极大地影响液压支架整体稳定性。支架承受横向扭矩时,偏置载荷作用于不同位置对支架承载性能的弱化效果基本一致,且偏置载荷的大小与削弱效果呈正相关。在考虑立柱不同初载比时,顶梁-掩护梁铰接点对初载比变化的敏感程度...     

冲击载荷作用于掩护梁对液压支架的影响分析

为研究液压支架掩护梁受到冲击载荷之后对支架运动趋势、受力状态以及掩护梁结构的影响,利用多体动力学分析软件ADAMS建立支架的数值仿真模型。模型中掩护梁通过Hypermesh前处理软件进行柔性化设置,立柱与平衡千斤顶由弹簧阻尼系统等效替代,其中立柱刚度设置为变刚度,支架初撑力由立柱等效弹簧预载荷提供,顶板压力采用某静载荷垂直施加于顶板上方,直接顶和基本顶岩块垮塌砸落于掩护梁所产生的冲击载荷由某阶跃载荷进行模拟。基于上述模型,分析了冲击载荷作用于掩护梁不同位置时,顶梁水平前移变化、顶梁与顶板接触力变化、各处铰接点力变化以及掩护梁应力变化,结果表明,载荷作用位置不同所引起支架的各种变化趋势也不同。这可以对支架的稳定性控制和结构强度设计提供参考。     

冲击载荷下液压支架关键部位受载特性研究

当煤矿出现意外坍塌事故时,顶板下塌所产生的冲击载荷会直接作用于液压支架顶梁,易造成液压支架关键部位损坏。针对这一问题,以ZY9000/22/45D掩护式液压支架为例,分析了液压支架的受力状态,在Workbench软件中对液压支架进行有限元分析,得到了液压支架的应力和变形云图。由于液压支架顶梁的受载点在实际工况中具有不确定性,在顶梁上选取多个作用点施加冲击载荷进行瞬态动力学仿真,得到了液压支架在不同位置冲击载荷作用下的顶梁柱窝、立柱铰接销轴和掩护梁处铰接销轴的应力变化。为液压支架的强度设计和冲击试验分析提供了理论依据。     

低位放顶煤反四连杆过渡支架关键部件设计研究

针对正四连杆放顶煤过渡支架极易出现前后排立柱受力不均衡以及放顶煤过渡支架在冲击载荷的作用下易导致主要承载结构疲劳性失稳破坏的问题,以反四连杆放顶煤过渡支架的主体结构件顶梁和底座为研究对象,运用SolidWorks建立顶梁和底座的三维模型,利用ANSYS Workbench有限元软件对零部件进行疲劳寿命分析。基于对顶梁与底座的耐用性以及损伤图等数据的研究,获得了顶梁和底座的疲劳累计损伤最大值和易发生疲劳破坏的部位。研究结果表明,设计的顶梁和底座在载荷作用下变形量较小,顶梁和底座的疲劳累积损伤最大比值均小于1,满足过渡支架各部分结构设计寿命小于可用寿命的要求。     

单颗粒煤岩冲击放顶煤液压支架尾梁动态响应分析

综合机械化放顶煤开采过程中煤岩垮落产生的冲击载荷会导致放顶煤液压支架的运动状态发生变化,严重时会导致综放设备的冲击破坏。为研究放顶煤液压支架尾梁受到煤岩冲击后的动态响应及受力情况,利用机械系统动力学分析软件Adams建立放煤机构的刚柔耦合模型,通过固液弹簧耦合理论计算出尾梁平衡千斤顶的刚度并用弹簧阻尼系统进行等效替换。采用"煤岩直冲"的方式对尾梁进行加载,并引入Hertz接触理论确定接触参数。基于此模型,模拟煤岩颗粒冲击承载区不同位置以及在不同放煤角条件下冲击尾梁的动态过程,最后通过与刚体冲击方式下的仿真结果对比,验证了所用方法的可靠性。结果表明,煤岩冲击承载区不同位置时,尾梁的动态响应量及碰撞接触力有差异,冲击位置位于尾梁-弹簧连接处附近区域时,碰撞接触力较小,而尾梁的最大速度、加速度、振幅较大,在所有动态响应量中,最大振幅的变化规律最明显,随着冲击点位置远离尾梁-掩护梁铰接处附近区域,最大振幅稳定上升;当放煤角逐步增大时,尾梁的动态响应量及接触力均减小,尾梁的振动特性变弱,当放煤角较小时,煤岩冲击尾梁后会产生数值巨大的碰撞接触力。可选取尾梁的振幅响应作为反馈量对尾梁进行动态监测,同时应针对碰撞接触力较大的情况在放煤机构的设计制造中对其进行强度校核及结构优化,避免尾梁及其连接处冲击破坏情况的出现。     

液压支架顶梁柱窝及立柱铰接处有限元分析

针对液压支架顶梁受压时其柱窝附近易于出现穿顶的现象,以ZY9000/22/45D掩护式液压支架顶梁为例,分析了顶梁柱窝和立柱的接触关系,得到了相同材料球面挤压的最大接触应力计算公式。分别创建了有、无活柱柱头铰接销轴的顶梁模型,经过ANSYS有限元分析,得到了顶梁柱窝及立柱铰接处的应力云图。通过对顶梁不同位置施加静载荷,得出了立柱铰接处受力普遍大于柱窝受力的结论。为液压支架顶梁柱窝的试验分析和强度结构设计提供参考依据。     

冲击载荷作用下液压支架的力传递分析

为研究冲击载荷作用下液压支架的力传递特性,利用ADAMS仿真软件建立了液压支架的多体动力学模型。模型中将液压支架的立柱液压缸、平衡液压缸、顶梁、前连杆、后连杆以及掩护梁等效为弹性体,用预载荷模拟正常工作条件下的静载荷,用阶跃载荷模拟基本顶断裂或垮塌时对支架的冲击力。基于此数值仿真模型,计算分析了冲击载荷作用于顶梁不同位置时液压支架各铰接点的力传递系数和各铰接点力对冲击载荷作用位置的敏感度。结果表明：冲击载荷作用位置对液压支架各铰接点力传递特性的影响不同,各铰接点对冲击载荷作用位置的敏感度也不相同。这些计算结果对于液压支架的自适应控制和等强度设计具有重要意义。     

放顶煤液压支架总体设计

主要介绍了支撑掩护式放顶煤液压支架总体设计的方法,包括支架架型选择、外载荷和支护性能分析、基本参数的确定、四连杆机构设计、整体受力分析和立柱及柱窝位置确定等设计步骤。     

综放工作面低位放顶煤液压支架安装插板技术研究

放顶煤液压支架插板不仅支撑采空区,还承受放煤过程的振荡冲击,支架插板工况尤为关键。余吾煤业N2103工作面安装的低位放顶煤液压支架使用时间长,导致部分插板顶连接销轴断裂和活塞杆弯曲,进而插板不能回收和插板跌出尾梁腔体,影响后溜放煤和管理采空区。为对缺失的支架插板进行补充,采用提前铺设双网和上工字钢的方式加强支架顶板管理。安装插板时,先将插板顶连接到尾梁耳销上,再用固定在掩护梁上的倒链将插板吊起,适当调整尾梁和插板的角度方便,拉进尾梁体内,最后连接插板固定销轴。工业实践表明,现场应用效果明显,为类似条件的液压支架安装插板提供了有益参考。     

兖州矿区综机设备发展趋势研究有结果

最近 ,兖州矿业 (集团 )有限责任公司研究了本矿区综机设备的发展趋势 ,现将主要内容概括如下 :(1)液压支架　放顶煤支架采取反四连杆形式 ,把四连杆机构放在两立柱间 ,以增大后部放煤空间 ;采用大尾梁、大插板形式 ,尾梁直接与顶梁绞接 ,使顶煤的受控排放能力大为增强 ;采用整体顶梁带伸缩前梁的结构 ,以提高支架前端承载能力 ,防止工作面冒顶 ;提高支架整体可靠性、结构件强度及焊接质量 ,研制高性能密封件和液压元件 ;采用由先导回路控制的大流量系统 ,使移架速度控制在 10ｓ以内。分层开采则向两柱掩护式支架发展 ,因其具有工作高度调节…     

兖州矿区综机设备发展趋势

最近，兖州矿业(集团)公司研究了兖州矿区综机设备的发展趋势。其主要内容包括：1)液压支架。放顶煤支架采用反四连杆形式，把四连杆机构放在两立柱间，以增大后部放煤空间；采用大尾梁、大插板形式，尾梁直接与顶梁铰接，使顶煤的受控排放能力大为增强；采用整体顶梁带伸缩前梁的结构，以提高支架前端的承载能力，防止工作面冒顶；提高支架整体可靠性、结构件强度及焊接质量，研制高性能密封件和液压元件；采用由先导回路控制的大流量系统，使移架速度控制在10s以内。分层开采则向两柱掩护式支架发展，因其具有工作高度调节范围大、     

两柱掩护式电液放顶煤液压支架设计

针对四柱放顶煤支架在开采过程中出现拔后柱、支护效率低等情况,研究设计两柱掩护式电液放顶煤液压支架。通过优化支架四连杆机构,改善支架整体受力状况,提高支架支护效率;优化顶梁立柱支撑位置,扩展支架合力作用点的分布范围,防止支架放煤前后的"高射炮"和低头;同时支架采用整体顶梁,提高支架前端支顶力,防止片帮、冒顶,更好维护顶板。     

对滑移顶梁放顶煤支架尾梁的改造

介绍了目前滑移顶梁支架的结构。针对滑移顶梁放顶煤支架尾梁在使用过程中存在的问题,提出了改造方案     

极软厚煤层“抱采”放顶煤采煤法与液压支架设计研究

针对淮北矿区芦岭煤矿极软厚煤层赋存情况,提出一种适应极软厚煤层开采的"抱采"放顶煤采煤法和适应极软厚煤层要求的放顶煤液压支架。该采煤法采用"负梁端距"的支护形式,采煤机滚筒在支架顶梁(伸缩梁)下割煤、装煤;液压支架伸缩梁前端带有铲煤板,能够铲平冒落不平整的顶煤;液压支架伸缩梁、顶梁、掩护梁、尾梁带有双侧活动侧护板,能够对回采工作面全封闭管理,实现了芦岭煤矿极软厚煤层的安全开采。     

轻型放顶煤液压支架结构特点和顶梁结构设计的探讨

介绍了轻型放顶煤液压支架的结构特点 ,进一步探讨了轻型放顶煤液压支架顶梁结构设计 ,提出轻型放顶煤液压支架顶梁结构设计的准则。根据准则和科学的分析计算 ,结合实践经验 ,得出合理的结论     

基于油缸压力的液压支架姿态及受载反演

液压支架的位姿、受载信息的感知是其自适应控制的基础。通过建立液压支架的矢量闭环运动方程和分别对顶梁、掩护梁进行受力分析,给出了立柱、平衡千斤顶油压与支架位姿参数和顶梁载荷之间的数学关系,从而建立了基于油缸压力的液压支架姿态及受载信息反演的数学模型。以ZY12000/28/64支顶掩护式液压支架为对象,通过ADAMS模型与本文数学模型的计算结果对比,验证了该数学模型的有效性和准确性。该模型将为液压支架的自适应控制提供技术支撑。     

四柱大尾梁插板式放顶煤支架降架力分析与结构优化

针对大尾梁插板式放顶煤过渡支架空载降架困难的现象,着重分析了该型支架的降架力。首先分析放煤机构自重在顶梁铰点处产生的附加力,并进一步推导降架时各部件自重对立柱铰点力的影响。根据实算印证了具体支架降架困难的现象。文章指出,尾梁千斤顶铰点位置和尾梁的极限摆角对降架力影响较大。通过优化尾梁千斤顶铰点,限制尾梁的极限摆角两种措施,解决了具体支架降架困难的现象。     

放顶煤反四连杆过渡支架有限元分析

以低位放顶煤过渡支架为研究对象,分别对过渡支架顶梁受偏心载荷且底座两端受载、顶梁受偏心载荷且底座受扭转载荷和顶梁与底座同时受扭转载荷3种工况下放顶煤反四连杆过渡支架的整架进行静力强度分析,保证过渡支架在顶梁偏载、扭转等工况下仍能安全作业。根据仿真过程中过渡支架各结构件出现的应力集中,提出部件的合理选材和结构形式优化,为支架在井下地质构造应力和覆岩运动特征不明等复杂工况下作业时存在的支架选型、放煤效率低、安全性差和对矿井适应性等问题的解决提供了理论依据。     

基于尾梁振动信号采集的煤矸识别智能放煤方法研究

通过在放顶煤液压支架尾梁上安装振动传感器对煤矸冲击产生的信号进行识别。基于液压支架尾梁冲击振动信号的数学建模,给出了振动传感器型号,采用比对试验方法确定对其最佳安装位置。根据现场试验验证了该方法对煤矸差异的可辨识性和可控性。煤矸识别智能放煤方法结合了综放工作面液压支架电液控制系统在经济效益和安全作业两方面的突出优点。