[01225252]悬浮型单体液压支柱关键共性技术研究及产业化

《BP世界能源统计年鉴》2019版显示,中国煤炭产量占世界比例高达46.7％,占世界产量的近一半,煤炭生产井下支护设备主要是单体支柱和液压支架,井下煤炭开采中绝大部分采用单体液压支柱。 徐州工程学院与徐州中安科技股份有限公司及徐州永佳液压设备有限公司成立联合课题组。在公司长期设计、制造单体液压支柱的生产实践基础上,基于理论分析、有限元模拟、虚拟样机仿真、新产品试制等手段,在分析冲击载荷及支柱内压变化基础上,建立了单体液压支柱冲击动力学模型和稳定性数学模型,探求其静态及动态特性,掌握了单体液压支柱损伤机制及失效形式,通过损伤力学和断裂力学理论建立了单体支柱寿命预测数学模型,在此基础上采用FEA方法实现了寿命优化。研究了基于模糊综合评判的地下工作环境事故预警系统,定量化事故风险等级,开发了单体支柱压力智能监控系统,可视化风险等级,为监测预警提供更明确的风险预警信号,大大增强了煤矿安全性。采用超声滚压、激光熔覆、热喷涂等先进技术提高了产品可靠性,实现产品绿色再制造。基于CAD/CAE技术优化了单体支柱结构,制定了DW110X悬浮式单体液压支柱产品标准,生产并销售新一代悬浮型DW110X悬浮式单体液压支柱系列产品。解决了单体液压支柱产品从设计到制造工艺过程中的诸多关键共性问题,为单体液压支柱的动态设计提供了理论依据。采用新技术后,单体液压支柱承载能力提高14.3％~16.6％,寿命延长15.8％,智能监控系统通过在中煤平朔集团和山西潞安矿业集团有限公司的实验表明误诊率不超过1％。总体水平达到国内同类同规格产品的领先水平。 本项目授权发明专利16件,实用新型专利48件,获得软件著作权1件,发表论文47篇,其中SCI/EI检索10篇,建立企业标准1项。2016年项目实施以来累计新增销售额22871万元,新增新增利润2859万元。实际应用表明课题成果能够有效增强单体液压支柱的工作性能和可靠性,提高了产品的附加值和市场竞争能力,全面提升单体液压支柱的生产技术水平,从整体上提升我国煤矿井下安全生产。