基于ADAMS的钻杆夹持机械手的动力学仿真.pdf

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1、2013年7月机床与液压Ju1．2013第4l卷第13期MACHINETOOL＆HYDRAULICSVo1．41No．13sDOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2013．13．040基于ADAMS的钻杆夹持机械手的动力学仿真万晓鹏，沙永柏，赵晓影(1．吉林大学机械科学与工程学院，吉林长春130025；2．长春职业技术学院信息分院，吉林长春130000)摘要：大陆深层超深层钻探需要可靠的钻杆自动排放系统，尤其对其中的钻杆夹持机械手有较高的要求。针对上述要求，采用CATIA建模，然后通过中间软件将模型导人到产品虚拟仿真软件ADMAS中进行动力学仿真，将仿真所得数据

2、与理论数据进行对比，以便及时发现和解决问题，缩短设计的周期。关键词：深层超深层钻探；夹持机械手；CATIA；ADAMS；动力学仿真中图分类号：THll3文献标识码：B文章编号：1001—3881(2013)13—142-2DynamicSimulationforClampingManipulatorBasedonADAMSWANXiaopeng，SHAYongbai，ZHAOXiaoying(1．CollegeofMechanicalScienceandEngineering，JilinUniversity，ChangchunJilin130025，China；2．Schoolof

3、Information，ChangchunVocationalTechnicalCollege，ChangchunJilin130000，China)Abstract：Thedeepwelldrillingandthesuperdeepwelldrillingneedacredibleautomaticarrangingdrillpipesystem，especiallyhavehigherrequirementstodrillpipeclampingmanipulator．CATIAwasusedtomodel，andthenitwasledintoADAMSfordynamic

4、simulation．Comparingthesimulationdatawiththetheoreticaldata，correlativeproblemswerediscoveredandsolved．Sothedesigncy—cleCalbeshoflened．Keywords：Deepwelldrillingandsuperde印welldriling；Clampingmanipulator；CATIA；ADAMS；Dynamicsimulation随着近年来人们对地球内部研究的深入，陆地深井超深井钻探技术愈发受到重视。深井超深井钻探技术需要先进的装备作保证，而钻杆自动排

5、放系统无疑是其中非常重要的一环。钻杆自动排放系统的钻杆夹持机械手由于直接和钻杆相接触，而且作业环境一般比较恶劣，所以夹持机械手的可靠性对整个系统能否安全顺利地作业至关重要。作者采用三维CAD建模软件CATIA进行钻杆夹持机械手的虚拟建模，然后将模型导人到专业虚拟仿真软件ADAMS中进行动力学仿真，观察各个参数的变化，将得到的数据与理论数据对比，进而分析结构的合理性。1夹持机械手的工作原理该钻杆夹持机械手主要由液压缸、滑块、连杆、手指等组成，如图1所示⋯。液压缸收缩通过滑块带图1夹持机械手的受力简图动左右两个连杆摆动，进而带动两个手指绕铰点O，2夹持机械手的驱动力分析O：转动，即实现

6、手爪的张合。当夹紧立根时，夹持机械手的受力如图1所示。该机械爪用来夹持立根，夹持的质量大，并且完驱动力P通过滑块传递给两个连杆的分力：全是靠立根与手爪之间的摩擦力来提升立根，故所需的夹持力很大，通过相关计算可得到所需的夹持力大P2=丢(1)约为N：5．73kN。下面通过对比动力学分析所得的数式中：P。，尸2为驱动力传递给连杆的分力。据和理论计算所得数据，来检测该结构能否达到所需分别对固定铰点0，0取矩可求出P，P2。又夹持力的要求。由于结构左右对称，现以对点0取矩为例，可得：收稿日期：2012—06—07基金项目：国家国土资源部基金项目(SinoProbe一09)作者简介：万晓鹏(

7、1987一)，男，硕士研究生，研究方向为流体传动。E—mail：ligederiyue@qq．com。万晓鹏等：基于ADAMS的钻杆夹持机械手的动力学仿真·143·日、r’、然后测量弹簧力随时间的变化情况，同样将其转，一换为ADAMS／PostProcessor的曲线图，如图5所示。)，整理可得：通过StatisticsToolbar，可以得到弹簧的最小力为，一5．86kN，即机械爪的最大夹持力为5．86kN。最后根据公式(3)建立测量函数，观察公式杆时取5。，60。