大缸径双伸缩立柱密封技术研究

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在现代化的煤炭开采过程中,液压支架作为重要的支护设备发挥着越来越重要的作用,立柱作为液压支架重要的承载部件,当处于工作状态时,一直处于高压受力状态,它的密封性能直接影响到立柱能否达到额定工作压力,密封圈损坏出现油液泄露时,不仅会污染煤矿工作面,危害人体健康,而且导致液压支架达不到预定支护效果,增加工作面安全隐患。为了解决现在立柱密封性、耐磨性差的问题,文章结合巴彦高勒煤矿工作面复杂的环境条件,设计应用适用于大缸径双伸缩立柱的密封技术,针对立柱动密封进行研究,保证煤矿工作面支护设备安全有效运转。针对目前采煤工作面环境越来越复杂,而大缸径双伸缩立柱密封技术较为滞后的情况,本论文结合煤矿开采深度、工作面工况条件及立柱受力的特点,对双伸缩立柱密封装置进行分析并制定总体方案,参考常用密封装置优选适合于大缸径双伸缩立柱密封装置,对动密封圈进行结构设计,立柱上的动密封由原来的单一密封全部变为组合密封;通过强度校核确定立柱中缸为分析对象,结合仿真软件对活塞杆组合密封进行力学分析,得到活塞杆组合密封圈在载荷为60MPa时密封失效,对其导油角进行设计优化;根据活塞组合密封密封圈常见损伤形式,设置密封圈损伤模型,采用流固耦合方法对损伤密封圈进行仿真分析。设计一组正交实验,通过极差分析和方差分析,得到密封圈损伤影响因素排序;建立AMESim仿真模型,将活塞组合密封圈和鼓形密封圈进行比较,对比两种密封圈在低速稳定性以及动态响应方面的性能,证明活塞组合密封优越性;最后,基于现在活塞组合密封工况特征,模拟试验台进行立柱内泄漏实验,将实验结果、理论分析结果以及流固耦合仿真分析结果进行比较,三者分析结果一致,证明分析的有效性。论文通过对大缸径双伸缩立柱密封装置的结构设计、力学仿真研究、液控系统分析研究以及实验分析,优化了活塞杆组合密封,验证了活塞组合密封损伤故障的最大影响因素,并通过与鼓形密封进行对比证明了活塞组合密封的优越性,有效解决大缸径双伸缩立柱密封性、耐磨性能差的问题。研究成果对立柱密封技术的提高具有重要的参考价值,对于提高我国复杂条件下工作面支护水平发挥积极推动作用。
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