6500kN静-动复合加载液压冲击试验机研究

张建卓¹，王洁¹，潘一山²，齐庆新³，王爱文⁴，王洪英⁵

1. 辽宁工程技术大学机械工程学院2. 辽宁大学物理学院3. 煤炭科学研究总院深部开采与冲击地压防治研究院4. 辽宁工程技术大学力学与工程学院5. 北京诚田恒业煤矿设备有限公司

摘 要：针对现有设备无法实现对冲击地压矿井防冲支架进行静-动复合动力冲击加载实验的问题,提出一种基于液压蓄能及快放原理实现大吨位快速静-动复合加载的动力冲击试验机设计方法。提出了加载试验机的结构组成及工作原理,设计了液压加载系统,并给出液压加载系统的工作原理。该试验机能够实现被压试件的准静态加载、动态加载和静-动复合加载。运用AMESim软件建立了液压加载系统的仿真模型,对其加载特性进行了仿真分析;提出了一种实现高压超大流量开关阀的新型结构,运用FULUNET软件对超大流量开关阀进行了结构优化与流场研究,确定了额定压力31.5 MPa,流量达到120 000 L/min的超大流量阀的结构参数;推导了防冲液压立柱的冲击波动方程及其定解条件;建立了液压动力加载系统的AMESim仿真模型,并进行了动力冲击仿真分析。根据理论分析结果完成了6 500 kN高速液压冲击实验机样机的研制,并对样机进行了实验测试,实验结果表明,该试验机最大冲击力为6 500 kN,最大冲击速度8.2 m/s,从静止到最大速度加速时间小于25 ms,超大流量开关阀的额定流量达到了121 179.8 L/min,开启时间小于15 ms。通过对实验样机的实验,验证了设计方案的正确性。

关键词：防冲支架;冲击试验机;液压加载;静载加载;静-动复合加载;