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近年来,随着煤矿开采强度和深度的增加,冲击地压频发,为解决刚性支护抗冲击性能差问题,吸能让位防冲支护理论与技术被提出,但目前现阶段所提出防冲支架吸能构件的吸能防冲性能仍有很大提高的空间,金属切削吸能方式的反力平稳,吸能量大,具有很大优越性,为此,提将金属切削式吸能方式用于防冲液压支架的方案。 首先通过动力学理论分析得到吸能构件置于液压立柱上方比置于立柱下方更有利于减小冲击下反作用力峰值;设计了两种金属切削式承载吸能构件的结构方案——多刀局部刨削式吸能构件和拉刀整圆拉削式吸能构件;通过ABAQUS显式非线性热力耦合有限元仿真分析了两种金属切削式吸能构件的平均切削力、吸能效率、载荷波动系数等特性;通过多次仿真分析拟合得到了两种吸能构件切削方式的切削力与切削相关参数的回归公式,多刀局部刨削式吸能构件的平均切削力的指数计算公式为Fc=1017.6×b0.973×h0.897,外拉刀整圆拉削式吸能构件外、内拉刀拉削的平均切削力的指数计算公式分别为Fc=5026.18×d0.961×h0.803、F=9922.82×d0.820×h0.868,为削式吸能构件的尺寸设计提供参考。 加工制作两种切削式吸能构件样品,对其进行准静态压力下切削过程试验验证,通过试验发现:多刀局部刨削式吸能构件的因其结构复杂与不合理,导致其可靠性差,切削过程失败;拉刀整圆拉削式吸能构件简单紧凑,其中外拉刀拉削有稳定的切削破坏模式,吸能特性较好,与仿真结果相差较小,一定程度验证了外拉刀拟合公式的合理性;内拉刀拉削存在切屑堆积问题,具有较差吸能特性。最终确定拉刀整圆外拉削式吸能构件为较理想的形式。 以ZHD6000型号液压支架型号为设计算例,根据所确定吸能构件结构和尺寸设计方案,设计给出可用于该型号支架的金属切削式吸能构件。