煤矿单体液压支柱创新设计研究

刘辉; 霍尚; 刘鑫哲

doi:10.13436/j.mkjx.202609003

煤矿机械 ›› 2026, Vol. 47 ›› Issue (9) : 12 -17. DOI: 10.13436/j.mkjx.202609003

煤矿单体液压支柱创新设计研究

刘辉, 霍尚, 刘鑫哲

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摘要

为应对传统煤矿单体液压支柱存在的重量大、密封可靠性低、设计理论简化等问题，系统化开展创新设计。通过引入液-固耦合仿真分析方法，建立液压-结构-密封多物理场耦合模型，实现对支柱在偏载、冲击等复杂工况下应力分布的精确预测与优化设计；提出采用碳纤维复合材料（CFRP）与金属混合结构实现轻量化，实现同规格支柱减重约30%。创新设计自适应液压补偿密封系统，通过环形补偿腔与阻尼微孔结构实现动态压力补偿，显著提升密封可靠性。基于AMESim的液压系统动态仿真与样机对比试验表明，该创新设计在高压密封、低压密封、抗偏载及疲劳寿命等方面均优于传统支柱，为煤矿支护装备的高效、安全、轻量化升级提供了系统的技术解决方案。