采煤机调高油缸的动态分析

摘要

采煤机是煤矿采掘机械的关键设备之一，工作环境比较恶劣，如果发生故障会造成巨大的经济损失。调高机构是采煤机的主要组成部分，是实现采煤机摇臂升降的关键技术，在采煤工作中发挥着很大的作用。调高油缸是采煤机调高机构的一个重要执行元件，其工作性能好坏直接影响着采煤机的工作效率和设备运行的可靠性。
　　目前，采煤机调高油缸的设计仍沿用传统的设计方法，多从静态方面出发，对采煤机调高油缸工作过程的动态性能缺少深入的分析研究。本课题从动力学入手，分析了采煤机调高油缸在运行过程中的动态性能，为后续设计提供参考，有利于提高采煤机调高机构的可靠性。
　　另外，传统的设计方法是制造物理样机进行试验，周期长，费时费力，效率低，使得产品不能适应市场的需求。本课题摆脱了传统的物理样机的模式，应用虚拟样机技术，建立采煤机液压调高系统的虚拟样机，对其进行仿真研究，节省了实验的经费，缩短了产品的研究周期，提高了产品的设计质量。
　　本课题以MG900/2245-GWD型采煤机调高机构为研究对象，为了在计算机上真实地再现采煤机的工况，本文首先对采煤机截割部的负载特性进行了分析，建立了其动态分析的动力学模型，同时得到了它的动力学方程。在三维软件solidedge中建立了其摆臂倾角分别处于-20°，15°，30°和45°的三维模型，接着将其导入到ADAMS中建立了其虚拟样机模型，分别对采煤机空载调高，边行走边调高以及在固定角度和不同的牵引速度下截煤等四种情形的调高油缸上所受动态力的情况进行了仿真，并且从理论方面进行了研究分析，最后将它们进行了对比。
　　论文研究表明:1、采煤机空载调高时，液压缸油压先增大后减小。2、采煤机调顶时，液压缸受压，压力大小随摇臂摆角的增大而增大;采煤机卧底时，液压缸受拉，压力值随摇臂摆角的增大而减小。3、采煤机在相同牵引速度下截煤时，摇臂处于负角度时，采煤机调高油缸液压缸受压，并且随着摆角的减小，所受油压不断增大;改变牵引速度方向，作用力方向随之改变，液压缸由受压变为受拉，油压随着倾角的增大先增大后减小;4、采煤机以固定的摇臂摆角截煤时，随着牵引速度的增加，采煤机调高油缸油压逐渐增大，尤其是大功率高效采煤机，为保证油缸的可靠性，建议添加在油缸限压装置和摇臂限位装置。
　　本论文建立的调高机构仿真模型也可用于调高机构的结构优化，以使调高油缸在工作过程压力变化率最低。本次研究的结论与数据可以为其它分析提供参考。

目录

声明

摘要

1 概述

1．1 课题研究的目的和意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 采煤机概述

1．2．2 虚拟样机技术研究现状

1．2．3 虚拟样机技术的软件化

1．2．4 虚拟样机技术在采煤机上的应用现状

1．3 论文的主要研究内容

2 采煤机调高机构的动力学模型

2．1 采煤机滚筒的负载特性及其受力分析

2．1．1 单个截齿的受力分析

2．1．2 滚筒载荷的确定

2．1．3 滚筒的负载力矩

2．1．4 参与截割的工作截齿的判断

2．1．5 算法和程序框图

2．2 采煤机调高机构的动力学模型分析

2．2．1 调高机构的动力学模型

2．2．2 调高机构的动力学方程

3 采煤机调高机构的三维建模

3．1 Solid Edge软件简介

3．1．1 Solid Edge软件的特点

3．1．2 Solid Edge模块简介

3．2 采煤机调高机构零件三维模型的建立

3．2．1 截割滚筒的建模

3．2．2 摇臂的建模

3．2．3 牵引部的建模

3．2．4 调高油缸的建模

3．2．5 调高油缸与牵引部间连接装置的建模

3．2．6 连接圆柱销的建模

3．3 采煤机调高机构零件的装配

4 ADAMS理论基础及软件介绍

4．1 ADAMS的理论基础

4．1．1 多体动力学概述

4．1．2 ADAMS的多刚体理论

4．2 ADAMS的软件介绍

4．2．1 ADAMS软件概述

4．2．2 核心模块介绍

4．2．3 ADAMS软件仿真分析步骤

5 采煤机调高机构的虚拟样机模型

5．1 三维模型的导入及其设置

5．1．1 工作环境的设置

5．1．2 ADAMS与solid edge接口

5．1．3 导入模型的后处理

5．2 添加约束

5．2．1 运动副的添加

5．2．2 驱动的添加

5．2．3 样机调试和模型检查

6 采煤机调高机构的仿真分析

6．1 测量对象的建立

6．2 空载调高时的仿真

6．3 边行走边调高时的仿真

6．3．1 负载作用力的添加

6．3．2 仿真结果

6．4 截煤时的仿真

6．4．1 施加载荷

6．4．2 仿真结果

6．5 仿真结果的分析

7 结论与展望

7．1 主要结论

7．2 课题展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的论文

附录