6500kN静 动复合加载液压冲击试验机研究 论文

随着煤矿开采深度的增加，冲击地压现象日趋严重，导致矿井安全受到极大威胁。冲击地压矿井的防冲支架面临着更加严酷的工作环境，需要承受更大的动载荷和静载荷的复合冲击。然而，现有的冲击试验机往往无法满足这种大吨位、高精度的复合加载要求。基于此，研究者提出了一种新的设计方法，即通过液压蓄能及快放原理，设计了一种能够实现大吨位快速静-动复合加载的动力冲击试验机。液压冲击试验机的核心在于其液压加载系统，该系统利用液体不可压缩的特性，在封闭系统中产生压力。液压加载系统可以实现静载加载和动态加载两种基本形式，其中静载加载是指通过缓慢施加压力使试件达到所需载荷，而动态加载则涉及快速施加压力以模拟瞬时冲击力。当这两种加载方式结合起来时，就形成了静-动复合加载，模拟更加贴近实际情况的载荷作用过程。为了实现有效的静-动复合加载，该试验机的结构组成包括但不限于：液压泵站、蓄能器、控制阀、以及相应的测量和控制系统。液压泵站提供液压动力源，蓄能器用于存储能量和实现快速施加负载。控制阀系统包括高压开关阀等关键部件，通过控制油路的开闭，以实现加载的精度和速度要求。测量系统用于监测加载过程中的压力、速度、位移等参数，而控制系统则负责整个加载过程的自动化控制。在设计过程中，研究者建立了液压加载系统的仿真模型，并对其加载特性进行了仿真分析。仿真模型的建立为试验机的优化设计提供了重要依据，通过模型分析，研究者可以预测加载过程中可能出现的各种情况，并及时调整设计以满足要求。除了仿真分析，研究中还提出了一种实现高压超大流量开关阀的新型结构，并对其进行了结构优化与流场研究。通过优化，超大流量阀的额定流量和开启时间得到了提升，为实现大吨位快速加载提供了硬件支撑。防冲液压立柱的冲击波动方程及其定解条件的推导，进一步确保了试验机加载过程的稳定性和可靠性。通过AMESim软件建立的液压动力加载系统的仿真模型，进行了动力冲击仿真分析，这有助于深入理解液压系统在加载过程中的动态行为。最终，研究者研制了高速液压冲击实验机样机，并对样机进行了实验测试，以验证设计方案的正确性。实验结果显示，该试验机具有较高的冲击力，能够从静止状态迅速加速至最大速度，且加速度达到设计要求。在关键词方面，本研究涉及的主要内容有：防冲支架，它是抗冲击地压的关键设备；液压冲击试验机，通过液压系统提供加载动力；液压加载，利用液体作为介质传递压力；静载加载，指试验中施加的静态压力；静-动复合加载，即静载加载与动态加载相结合的加载方式。这些关键词精准地概括了论文的研究内容和关键技术。该研究不仅提出了有效的冲击地压矿井防冲支架的加载试验机设计方法，而且为后续类似设备的研发提供了参考。随着煤矿深部开采的深入推进，对防冲支架等安全设备的要求越来越高，该研究成果的工程应用意义重大，对于保障矿井安全和推动煤炭工业的可持续发展具有重要的科学价值和实践意义。