固体充填开采直接顶位态控制机制及工程案例

基于充填开采岩层移动特征与实际采场中的8种典型覆岩载荷形式,建立了四柱充填采煤液压支架顶梁的平衡方程,分析了不同覆岩载荷形式下立柱的受力状态,结合工程实测确定支架顶梁最优载荷形式为二次曲线;构建了充填采煤液压支架与充填体协同控顶的力学方程;分析了直接顶位态的主要影响因素,揭示了固体充填开采直接顶位态控制机制,即充填体弹...     

支架顶梁对γ射线方法测量顶煤厚度影响研究

建立了自然 γ射线穿透顶煤层和液压支架顶梁后辐射强度的数学模型 .在这模型中考虑到了γ射线穿过煤层后辐射强度与顶煤层厚度之间的函数关系 .得出了在考虑支架顶梁与不考虑支架顶梁两种情况下的 γ射线强度相差 1 3.6%的结论 .唐山煤矿采煤工作面的实验数据证实了本文理论分析结果的正确性     

论液压自移支架轻型化的可能性及途径

本文分析了我国综采工作面矿压显现和实测阻力特征,指出了液压自移支架轻型化在我国的必要性和可能性。文章根据临界阻力的实测计算结果,提出了适合我国特点的自移支架系列和应重点发展的架型。根据对自移支架的实验受力分析,文章指出了自移支架轻型化的主要途径。除根据地质技术条件合理选择架型和参数,发展我国的轻型支架系列外,还应从以下几方面进行研究:(1)适当缩短顶梁长度;(2)增大顶梁——顶板摩擦系数或约束力;(3)增大立柱倾斜度使之接近垂直;(4)合理选择连杆结构参数,增大后连杆与前连杆斜率的比值;(5)将前(后)连杆改为可缩性液压千斤顶结构等,总的方向是实行结构参数优化,改善支架构件受力。     

约束边界和销轴简化对液压支架强度影响

为准确分析液压支架在顶梁扭转加载试验时的强度特性,以ZY6800/08/18D型液压支架为研究对象,采用整机建模的方式,建立了液压支架的三维实体有限元模型.根据液压支架试验的测试结果,选取仿真模型上的测点位置,分析对比顶梁和底座在8种不同的约束边界条件下,液压支架的应力分布情况,同时分析带摩擦的接触边界条件下底座和平台的接触应力分布及接触状态,指出顶梁扭转加载时的载荷不对称导致的底座不完全接触的现象.在不改变顶梁和底座约束边界的条件下,分析4种销轴连接简化方法对液压支架整体应力分布的影响.对比仿真结果与测试结果,分别评估各种边界条件和不同销轴连接简化方法的准确性,以及对仿真效率的影响.结果表明,液压支架的顶梁边界选择固定支撑,底座边界选择与工作台摩擦接触,保留销轴并将销轴与轴孔绑定接触得到的仿真结果最接近试验结果,且有较高的计算效率.研究结果可为液压支架设计过程中准确预估应力分布提供依据和参考.     

矿用液压支架掩护梁结构强度优化的研究

在整个采煤过程中,液压支架作为煤矿开采的支护设备,它的高强度性和高安全性直接决定了煤矿开采作业的生产安全。根据目前对液压支架整体结构研究和实际采煤作业中发现掩护梁是液压支架整体较薄弱部位,特别是在顶梁受扭转载荷时更为突出。利用Hyperworks软件针对扭转载荷下的掩护梁进行了静力学分析和拓扑优化分析,在此基础上提出了结构优化方案,并对优化方案进行了相同工况下的静力学分析。对比优化方案的分析结果显示方案四使最大应力减小了24.46%,同时重量降低194 kg,最大位移也有所降低,优化结果最理想。对液压支架的整体优化提供了技术支持,完成了强化结构的同时液压支架总体轻量化的设计目标。     

液压支架工况与特性的浅析

液压支架作为国内外现代化矿井的重要标志,本文主要分析液压支架的各种工况和特性,对于立柱的工作过程和立柱的压力监测的技术方法展开讨论研究,对于今后液压支架发展设计具有一定作用.     

QY200型液压支架立柱优化设计分析

在采煤过程中,液压支架作为煤矿开采的支护设备,其强度性能决定煤矿开采的安全指数。前期研究表明液压支架的应力主要集中在柱窝处,其应力大小和立柱的结构有关,在此前提下,针对QY200型液压支架的立柱结构进行优化。在不改变柱窝直径大小的前提下,对立柱的结构尺寸进行优化设计,优化试验采用正交试验设计法,将液压支架整体应力接近最小作为优化目标。优化结果表明,液压支架最大等效应力随活柱长度的增加成增长趋势,为保证液压支架能够更稳定地工作,活柱长度越小越好,而大缸外径和大缸长度越大越好。该优化方法能够减小试验次数,提高设计效率。     

充填采煤液压支架夯实离顶距影响因素研究

利用Pro/E 5.0三维仿真软件构建了3种常用型号固体充填采煤液压支架的实体模型,基于夯实离顶距合理性的判定原理,重点分析了支护高度、煤层倾角、顶板提前下沉量及夯实作用次数等因素对夯实离顶距的影响规律.结果表明:各因素对夯实离顶距均有明显影响,其中支护高度最为显著;影响程度各有区别,不同型号支架适应的工程地质条件也各有不同,以六柱正四连杆支架为例:支护高度为最大设计高度60%~85%、煤层倾角近水平、顶板提前下沉量为0、循环夯实6次以上时,夯实离顶距最易保障充填采煤液压支架的充填性能,且该架型支架适应煤层倾角较小、对充实率要求不高、顶板条件较好的充填工作面.     

两柱掩护式液压支架空间承载特性研究

针对两柱掩护式支架基于平面力系的承载区适应性单一,难以反映顶梁纵向对称面以外区域承载特性的问题,提出采用“承载体”分析支架的承载特性。运用空间力学解析法,以顶梁为研究对象推导“承载体”外表曲面解析式并分析承载面重叠时的选取原则;对“承载体”进行纵向和横向切面,得到支架纵、横两向承载特性;分析承载体的体积与支架参数之间的关系,并与已有的计算结果进行对比。结果表明：承载面的选取应遵循各液压构件承载力最小值的原则,并要满足立柱承载力在顶梁承载范围内为正值;“承载体”随支架高度而变化,并与支架高度存在一一对应关系;纵向承载区的2个极值点及面积都在支架纵向对称面处取得最大值并向两侧立柱双向衰减,横向承载区按照分布特征可分为3种类型;增大立柱上铰点到顶梁末端距离、立柱间距、平衡千斤顶的工作阻力及与水平夹角均能增大承载体的体积;“承载体”纵向对称面处的承载区分布特征以及支架参数对承载能力的影响都与已有计算结果吻合,因此“承载体”能够反映支架顶梁任意区域的承载特性,“承载体”的体积可以作为支架参数优化的标准。     

ZY6400／21／45液压支架推杆的强度分析及结构优化

针对ZY6400／21／45液压支架推杆进行研究,在建模的基础上,对液压支架推杆的受力状况进行了有限元分析,从而得出了推杆的应力、位移、应变及安全系数的分布情况,进而对其结构进行了优化,为液压支架的设计和分析提供了理论依据．     

Mechanisms and Kinematics of Hydraulic Support for Top-Coal Caving

The structure and characteristic of new type of hydraulic support for top-coal caving were discussed. The mechanism and kinematics of the hydraulic support were analyzed. The formulas were deduced to calculate the velocity and acceleration of top beam, shield beam, front and back legs, which give the solution to the design and research for hydraulic support.     

四足机器人跳跃步态控制方法

针对四足机器人的奔跑控制问题,提出一种基于跳跃(Bound)步态的奔跑控制方法,通过腿部的快速小幅度摆动实现四足机器人的Bound步态。使用有限状态机将机器人的一个运动周期分为6个阶段,其中前腿与后腿各3个阶段,触地缓冲阶段采用竖直弹簧阻尼模型,蹬地阶段使用虚拟模型调整腿部对地推力方向,摆动相使用贝赛尔曲线规划足端轨迹。通过在动力学仿真软件中构建与液压驱动四足机器人SCalf-II同尺寸、同质量的虚拟样机对所提出的方法进行仿真验证与测试,结果表明机器人在5个周期后形成了有较强周期性的Bound步态,前进方向速度波动较小,各关节运动范围、速度、力矩均在SCalf-II设计指标之内,从而验证了该方法的正确性和有效性。     

Horizontal roof gap of backfill hydraulic support

For the backfill hydraulic support as the key equipment for achieving integration of backfilling and coal mining simultaneously in the practical process, its characteristics will directly influence the backfill body's compression ratio. Horizontal roof gap, as a key parameter of backfilling characteristics, may impact the backfilling effect from the aspects of control of roof subsidence in advance, support stress, backfilling process and the support design. Firstly, the reason why horizontal roof gap exists was analyzed and its definition, causes and connotation were introduced, then adopting the Pro/E 3D simulation software, three typical 3D entity models of backfill hydraulic supports were built, based on the influence of horizontal roof gap on backfilling effect, and influence rules of four factors, i.e. support height, suspension height, suspension angle and tamping angle, were emphatically analyzed on horizontal roof gap. The results indicate that, the four factors all have significant impacts on horizontal roof gap, but show differences in influence trend and degree, showing negative linear correlation, positive linear correlation, positive semi-parabolic correlation and negative semi-parabolic correlation, respectively. Four legs type is the most adaptive to the four factors, while six legs(II) type has the poorest adaptability, and the horizontal roof gap is small under large support height, small suspension height, small suspension angle and large tamping angle situation. By means of optimizing structure components and their positional relation and suspension height of backfill scrape conveyor in the process of support design and through controlling working face deployment, roof subsidence in advance, mining height and backfilling during engineering application, the horizontal roof gap is optimized. The research results can be served as theoretical basis for support design and guidance for backfill support to have better performance in backfilling.     

Co-simulation of a quadruped robot's mechanical and hydraulic systems based on ADAMS and AMESim

In order to observe the change and fluctuation in flow and pressure of a hydraulic quadruped robot''s hydraulic system when the robot walks on trot gait, a co-simulation method based on ADAMS and AMESim is proposed. Firstly, the change rule in each swing angle of the hydraulic quadruped robot''s four legs is analyzed and converted to the displacement change of the hydraulic cylinder by calculating their geometric relationship. Secondly, the robot''s dynamic model is built in ADAMS and its hydraulic and control system models are built in AMESim. The displacement change of the hydraulic cylinder in the hydraulic system is used as the driving function of the dynamics model in ADAMS, and the driving force of the dynamics model is used as the loads of the hydraulic system in AMESim. By introducing the PID closed-loop control in the control system, the co-simulation between hydraulic system and mechanical system is implemented. Finally, the curve of hydraulic cylinders'' loads, flow and pressure are analyzed and the results show that they fluctuate highly in accordance with the real situation. The study provides data support for the development of a hydraulic quadruped robot''s physical prototype.     

机械产品柔性模块化设计知识库系统的研究

介绍了柔性模块的基本概念;在分析柔性模块化产品的设计推理过程的基础上,提出了一种面向对象的知识库建模方法.将模块视为对象,并以功能模块、柔性模块、实例模块为基础构成对象层次体系,以对象框架语言描述模块的相关设计知识,组成知识单元.然后论述了基于实例和框架的知识推理过程,并给出了液压机产品知识库系统的框架结构.结果表明,该系统的研究和开发可有效支持液压机等大型机械产品的快速响应设计.     

某车液压助力转向系统的试验与仿真

介绍了液压助力转向系统的基本结构及工作原理,以及某车液压助力转向系统的泵特性及阀特性试验,建立了基于结构的转阀特性模型,对3种车速下整车操纵稳定性试验的方向盘力矩特性进行验证,分析了转阀结构参数对阀特性及汽车操纵稳定性的影响,为液压助力转向系统的设计提供参考。     

中开多级离心泵效率优化计算方法

对离心泵水力效率及高效区相对宽度的优化计算方法进行研究,在水力损失模型的基础上提出基于近似模型的多目标优化计算方法. 以中开多级离心泵的优化设计为例,基于水力损失模型进行设计变量灵敏度分析,选出关键设计变量. 分别利用水力损失、完全二次响应面（RSF）、径向基高斯响应面（RBF）和克里金响应面（KRG）4种近模型优化离心泵的关键设计变量,分析4种效率优化计算方法的精确性和有效性. 结果表明：基于理论公式计算的第1种优化方法耗时少,但结果误差较大;后3种优化方法基于计算流体动力学（CFD）数值仿真分析,结果准确,其中RSF模型的结果最精确且计算时间较短. 比较3种不同近似模型的计算精度,RSF的计算结果最精确,RBF结果次之,KRG结果最差. 在设计流量下,基于RSF的Pareto最优解的扬程为83.77 m,效率为77.26%,基于RBF的Pareto最优解的扬程为83.09 m,效率为76.63%.     

Design and dynamic simulation of hydraulic system of a new automatic transmission

A new hydraulic system of a novel automatic transmission (AT) was designed. The dimension and structure of valves and cylinders were designed by theoretical calculation. The dynamic simulation model of hydraulic system of AT was established by ITI-SimulationX. Simulation results and theoretical design results were compared to confirm the simulation model. Based on the confirmed simulation model, the simulation results of pressure and flow of the hydraulic system were analyzed. The dynamic simulation method is very helpful for designing and analyzing the performance of hydraulic system and further optimization design. The theoretical design method and dynamic simulation model are feasible for the real industrial applications. The research results can be used in hydraulic system design and optimization. Foundation item: Project(911901204) supported by Youth Innovation Foundation of Beijing University of Aeronautics and Astronautics     

Simulation and Experimental Study on Influence of Multi-port Integrated Hydraulic Transformer Port Number on Transformer Ratio Characteristics

端口数对集成式液压变压器变压比特性影响仿真与实验研究

刘成强¹,罗念宁² ,刘畅¹,周连佺³,张磊¹

（1. 徐州工程学院 机电工程学院,徐州 221018;

2. 哈尔滨工业大学（威海）海洋工程学院, 威海 264209;

3. 江苏师范大学 机电工程学院,徐州 221116）

摘要：集成式液压变压器结构紧凑,压力调节过程没有节流损失,在压力共轨静液传动系统中有着广泛的应用。集成式液压变压器是通过在配流盘上设计3个以上的配流端口实现的,不同端口数的集成式液压变压器的变压特性不同。本文对端口数对集成式液压变压器变压比的影响进行了研究,得到3端口、4端口、5端口集成式液压变压器的变压比特性,并搭建3端口、4端口集成式液压变压器的实验台并进行了实验研究,仿真结果与实验结果相吻合,为集成式液压变压器的设计研究提供了理论依据和实验基础。

关键词：集成式液压变压器,配流盘端口数,变压比,仿真与实验研究