煤炭是我国的重要能源,在我国现代化建设进程中起到了不可替代的作用。作为我国厚煤层及特厚煤层主要的开采方式之一,综采放顶煤开采使得煤炭的安全高效开采成为了现实。由于综采放顶煤液压支架放煤部的煤矸识别难题至今没有得到有效解决,放煤部的自动化控制水平一直无法取得实质性突破,阻碍着煤炭的开采效率和煤企经济效益的进一步提高。煤矸振动识别法通过监测尾梁的机械振动情况来自动识别煤炭的放落程度,是目前广泛流行的煤矸识别手段。经过前期的考察和研究发现,放煤部放落煤炭时,煤和矸石的冲击和滑移作用是造成尾梁振动行为的主要原因。为了探究尾梁的振动机理以及煤矸石的冲击滑移作用对尾梁动态特性造成的影响,本文依托国家自然科学基金《基于尾梁振动信号的放顶煤煤矸识别技术研究》(No.51674155),围绕着放顶煤液压支架尾梁的动态特性,开展了如下研究工作。首先介绍了课题的研究背景,详细叙述了煤矸识别方法、接触力学及摩擦力学的国内外研究现状,引入了课题的研究内容,总结了课题的研究意义,并对本文各章节的研究内容进行了安排。此后,通过阐述工程问题中接触及摩擦的基本模型,选定了 Hertz接触理论和Coulomb摩擦模型作为定义尾梁和煤矸石间接触和滑移行为的理论模型。然后本文以某架型放顶煤液压支架尾梁为研究对象,对尾梁承载区的冲击特性以及不同放煤姿态下尾梁的动态响应进行了研究。利用Solidworks建立了放煤机构的三维模型,通过前处理软件Hypermesh将尾梁和煤矸颗粒处理为柔性体.mnf文件,在Adams中建立了放煤机构的刚柔耦合模型。模型中的接触刚度和等效弹簧刚度通过Hertz接触理论及固液耦合弹簧模型确定。以单颗粒煤岩为切入点,采用“煤岩直冲”的方式对尾梁进行冲击加载,模拟了煤岩颗粒冲击放顶煤液压支架尾梁承载区不同位置以及在不同放煤角条件下冲击尾梁的动态过程,研究了尾梁的受力状态及动态响应变化,并通过比较刚柔耦合模型和多刚体模型两种模拟方式下的仿真结果,验证了刚柔耦合动态模拟研究方法的可靠性。接着通过分析煤矸颗粒的冲击激励作用后尾梁振动系统内部的速度、加速度、位移、铰接点处接触力、弹簧弹力等响应量的动态变化过程,选定了动态响应量的最大值作为描述尾梁动态变化过程以及衡量冲击激励强弱的特征值。围绕煤和砂岩的性状差异对尾梁振动特性产生的影响,在不同冲击高度、不同粒径、相同冲击能量三种基本冲击工况下模拟了煤矸颗粒对尾梁的瞬态冲击作用,总结了不同冲击工况下尾梁振动系统动态响应量的变化规律,比较了煤和矸石造成的尾梁的动态响应差异,探讨了可供于识别顶煤放落状态的动态反馈量。最后提出了放煤过程中煤矸的滑移作用是造成尾梁机械振动重要因素的观点,建立了煤矸滑移模型来研究煤矸石的滑移机理及滑移作用对尾梁的振动行为产生的影响。基于此滑移模型,在不同放煤姿态、不同粒径等工况下进行了单颗粒煤矸的滑移模拟,获取了尾梁的受力状态,分析了滑移作用对尾梁动态特性造成的影响,比较了煤和砂岩的滑移作用效果。在不同尺寸条件下对块状煤矸的滑移作用进行了研究,比较了球状煤矸和块状煤矸的滑移结果,分析了煤和砂岩造成的尾梁动态响应的差异性。此外,本文研究了不同情况下多颗粒煤矸的滑移过程以及多颗粒煤矸的滑移作用造成的尾梁动态响应的变化情况,为群颗粒煤矸的滑移研究提供了研究基础。本文通过模拟放煤部煤矸对尾梁的冲击和滑移作用,研究了煤矸石的冲击和滑移作用对尾梁振动行为造成的影响,总结了冲击滑移工况下尾梁的受力状态和动态响应的变化情况,比较了煤和矸石造成的尾梁的动态响应的差异性。研究内容为基于尾梁振动信号的煤矸识别技术的应用提供了研究基础,对综采放煤工作面自动化控制水平的提高具有促进作用。