薄煤层液压支架基于虚拟样机动力学建模

《薄煤层液压支架基于虚拟样机动力学建模》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、薄煤层液压支架基于虚拟样机动力学建模摘要：本课题是以ZY5200/8/18D型薄煤层液压支架为例,在三维软件Pro/E中建立起液压支架的三维实体模型，使用虚拟样机技术(采用多体系统动力学分析软件ADAMS)建立液压支架的虚拟样机系统。关键词：液压支架虚拟样机动力学建模0引言作为煤矿支护设备的液压支架，对保证工作人员的安全和煤炭生产工作的正常进行起着重要的作用，将虚拟样机技术应用于液压支架的性能分析中具有一定的理论价值和实际意义。在研究液压支架运动性能时，支架动力学研究对象的建模分析与求解是一个关键问题。液压支架使用条件是复杂环境的相互作用，给液压支架系统力学研究带来了很大困难，由于理论

2、方法和计算手段的限制，该领域发展缓慢。许多情况下把模型进行大量简化，以便使问题能够用古典力学的方法人工求解，这导致了液压支架许多重要特性无法得到精确的定量分析，计算机技术的迅速发展使在处理上述问题上产生了质的飞跃［3］。1、虚拟样机技术虚拟样机技术(VirtualPrototypingTechnology)是以先进CAD技术建立起来的主模型中心，将其扩展到产品全生命周期的不同阶段，建立与物理样机相一致的数字化仿真模型，并对该模型进行评估和测试，通过对不同参数模型的筛选，更改和优化，将设计思路转化为正确的数字原型，然后利用数字原型进行动力学等多种学科分析的一种技术。虚拟样机技术涉及到先进

3、CAD建模技术、虚拟样机技术、计算机辅助工程和计算可视化等多个领域［5］。2、分析步骤对液压支架样机进行建模和分析步骤1）构造虚拟液压支架样机模型，创建模型零件。通过零件库来创建各种简单的运动单元或者通过中性文件引入复杂的CAD形体；给模型施加约束和运动；给模型施加各种作用力。2）测试模型定义测量，对模型进行初步仿真，通过仿真结果检验模型中各个零件，约束及力是否正确。3）校验模型，导入实际实验测试数据，与虚拟仿真的结果进行比较。4）模型细化，经过初步仿真确定了液压支架模型的基本运动后，可以在模型中加入更复杂的单元，如在运动副上加入摩擦，用线性方程或一般方程定义控制系统，加入柔性连接件等

4、，使模型与真实系统更加近似。3、液压支架模型构建在用ADAMS建模之前，必须对实际的机床模型进行简化。这样不仅可以节省大量的建模时间，也可以保证ADAMS的仿真及分析过程能够顺利进行。同时由于ADAMS在进行运动学、动力学求算时，只考虑零件的质心和质量，而对零件的外部形状不予考虑，因此在模型中精确地描述出复杂的零件外形，并没有多大的实际意义。当然，零件形体描述得越准确，ADAMS自动求算的零件质量和质心位置也就越精确，但复杂零件的建模并不是ADAMS的特长，这样做的代价是将大量的时间花费在建模上，并会大大降低ADAMS仿真和分析的运行效率要想得到零件的准确质量和质心，可以通过其它擅长复

5、杂零件建模的软件（如Pro/E）进行建模求算，再将所求结果直接代入ADAMS中。这是因为在Pro/E中的产品是完全可编辑的，且与工程图中的信息相关。同时分析软件采用ADAMS动力学分析软件，它为用户提供从产品概念设计，方案论证详细设计，到产品方案修改优化，试验规划甚至故障诊断各阶段。从而达到缩短产品开发周期，降低开发成本，提高产品质量及竞争力的目的［1］。3.1利用Pro/E软件进行虚拟建模Pro/E（Pro/Engineer操作软件）是美国参数技术公司简称PTC）的重要(ParametricTechnologyCorporation,产品。Pro/E第一个提出了参数化设计的概念，并且

6、采用了单一数据库来解决相关性问题。Pro/E是采用参数化设计的、基于特征的实体模型化系统，工程设计人员釆用具有智能特性的基于特征的功能去生成模型，如腔、壳、倒角及圆角，可以随意勾画草图，轻易改变模型。这一功能特性给工程设计者提供了在设计上从未有过的简易和灵活。对液压支架整机的三维实体建模一般采用自下向上的方法，即先依据各部件的结构形状和尺寸建立各部件的三维模型，然后再按照它们彼此之间的装配和约束关系逐个进行组装，最后形成一台完整的机器。很显然，对液压支架各部件的精确建模和正确定义各部件之间的装配关系，是完成液压支架整体建模的关键［2］。ZY5200/8/18D型液压支架主要由金属结构件

7、、液压系统的防倒、调架装置三大部分组成。主要金属件有顶梁、掩护梁、底座、前、后连杆、推杆及侧护板等。液压控制系统除了立柱、各种千斤顶外，还包括各种液压控制元件和液压辅助元件。防倒、调架装置包括顶梁、掩护梁的左右侧护板及各自的侧推千斤顶、弹簧套筒等。支架各结构件之间及结构件与液压元件间均通过销轴、螺栓等连接，管路连接采用快速接头、U型卡，拆装维护方便。在对液压支架某部件的结构形状进行正确分析的基础上，将复杂的部件分解为若干简单构件，并分析它们的位