新型缓冲吸能装置手性结构吸能特性对比分析

作     者：杜明超 张坤 黄梁松 李玉霞 刘亚 余铜柱 张代祥 DU Mingchao;ZHANG Kun;HUANG Liangsong;LI Yuxia;LIU Ya;YU Tongzhu;ZHANG Daixiang

作者机构：山东科技大学电气与自动化工程学院山东青岛266590 兖州煤业设备管理中心山东济宁273500 

出 版 物：《煤炭科学技术》 (Coal Science and Technology)

年 卷 期：2023年第51卷第S1期

页      面：396-403页

核心收录：

学科分类：081901[工学-采矿工程] 0819[工学-矿业工程] 08[工学] 0818[工学-地质资源与地质工程] 0837[工学-安全科学与工程] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(52104134) 中国博士后资助项目(2020M682268) 第七届青年托举人才工程资助项目(2021QNRC001) 山东省重大科技创新工程(深地资源勘查开采)资助项目(2019SDZY04) 

主　　题：超前液压支架 冲击地压 手性蜂窝结构 变形响应特性 缓冲吸能特性 

摘      要：为改善采掘扰动及冲击地压对超前液压支架的冲击破坏作用,有效提升支护设备服役寿命,设计了一种新型缓冲吸能装置,作为一种独立设计的模块化单元,该种吸能装置通过螺栓安装在超前液压支架顶梁上端面,能够有效缓冲来压峰值,为液压支架安全阀的开启提供充足缓冲时间,极大程度地减少了液压支架立柱弯曲、断裂甚至爆缸现象的发生。文中重点对核心吸能体的结构参数及材质属性开展了相关研究,对比分析了6种不同材质手性蜂窝结构的变形响应特性、缓冲特性及吸能特性,结果表明:①相同冲击载荷工况下,橡胶材质三韧带结构压缩变形量最大,为172.1 mm,而尼龙材质六韧带结构压缩变形量最小,为5.83 mm;②经尼龙材质六韧带结构缓冲后的来压峰值最大,为2148 kN,缓冲时间为20 ms,而经橡胶材质六韧带结构缓冲后的来压峰值最小,为147 kN,缓冲时间为209 ms,远大于液压支架安全阀60 ms的动态响应时间,满足安全阀正常开启的基本要求;③橡胶材质和尼龙材质的吸能峰值近似,均为10^(4)J,相比其他工况而言,橡胶材质六韧带手性结构的吸能区间呈现为平缓的山峰状,有效吸能区间范围更大,吸能效果更佳,吸能缓冲时间更长。综合评估可知,橡胶材质六韧带手性结构具有较好的缓冲吸能效果,且结构变形较小,满足预期指标及煤矿现场的具体工况需求。