冲击载荷作用下液压支架立柱动态特性研究

刘欣科^1,2,3，赵忠辉^1,2,3，赵锐^1,2,3

1. 国家煤矿支护设备质量监督检验中心2. 煤炭科学研究总院检测研究分院3. 煤炭资源开采与环境保护国家重点实验室

摘 要：根据液压支架立柱工作的实际工况,建立了液压支架立柱在冲击载荷作用下动态特性分析模型。通过有限元和光滑粒子流体动力学方法解决了液压支架立柱流固耦合、流体大变形等问题,实现了立柱在冲击载荷作用下动态响应的数值模拟,得出了立柱在冲击载荷下缸体的应力分布、活柱的最大退缩量、流体的压力场分布及整个冲击过程对地基的最大冲击力等核心技术参数。应用固液弹簧耦合理论和能量法,推导出了立柱固液耦合系统的等效刚度和立柱的冲击动载荷系数,进而从理论上对液压支架立柱在冲击载荷作用下的动态特性及对地基的最大冲击力进行了分析。理论分析结果与数值模拟结果相比在误差范围内具有一致性。此研究结果为液压支架立柱抗冲击性能试验装置的开发提供了参考数据。

关键词：液压支架立柱;冲击载荷;有限元法;光滑粒子流体动力学;等效刚度;动载荷系数;