矿用缓冲吸能装置的优化与实验 论文

为解决巷道液压支架让位吸能缓冲效果差的问题，通过结构分析以及相似计算的方法对缓冲装置进行了结构上的优化。此次优化将原有结构的卡销式改为卡箍式，这一改动不仅降低了弹簧卡销部分占比空间，还显著提高了液压立柱底座空间的利用率。同时，优化将单一刚体提供的支撑力转变为内部填充泡沫材料作为吸能材料与刚体相结合来提供支撑力。这种设计的改进显著提升了装置的吸能效果。具体而言，通过实验验证，优化后的装置卡箍打开过程吸能量增加了3.9%，而填充泡沫材料之后，吸能量更是增加了33.3%，总吸能量提升了22.6%。

进一步的研究分析表明，优化后的装置初撑力明显增大，初撑力位移基本保持在0.5 cm处，且波动稳定，更加符合工程需要。实验数据显示，卡箍打开过程的吸能量增加了4.3%，泡沫材料的吸能量提升了30.5%，总吸能量增加了21.2%。平稳阶段的载荷波动系数下降了9.3%，缓冲效果冲量提高了21.6%，而最大载荷波动值下降了超过一半。这些结果表明，优化后的缓冲装置在实际应用中具有显著的优势，尤其是在延长装置使用寿命方面，因吸能材料可以方便地取出并更换，使得装置的整体性能得到了有效提升。