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1、新型上料机升降装置的设计中国矿业大学李艾民陈飞王磊磊摘要:设计了一种新型上料机,对其升降装置进行运动学和动力学分析,运用计算机仿真技术进行运动仿真。根据分析结果,提出改善升降速度的有效方法。同时,为新型上料机升降装置的设计提供了理论支持,并最终体现在上料机中水平驱动的选择和参数设计等方面。关键词:升降装置;上料机;运动仿真;动力学;运动学Abstract:Thispapercoversdesignofanewfeedingmachine,especiallydesignofitsliftingmechanism.K
2、inematicsanddynamicsanalysisoftheliftingmechanismandthenthemovementsimulationisconducted,andthesolutiontoobtai2ningsmoothliftingvelocityisproposedbasedontheanalysisresults.Thepaperprovidesatheoreticalbasisfordesignoftheliftingmechanism,andthusselectionofhorizo
3、ntaldriveofthefeedingmachineandtherelatedparameterdesign.Keywords:liftingmechanism;feedingmachine;movementsimulation;dynamics;kinematics整机在升降装置6的作用下进行跟进,以保证物1引言料运送的连续性和稳定性。井巷施工中,为了保持巷道的稳定性,防止2升降装置的设计围岩发生垮落或过大变形,巷道掘进后要进行及时地支护。近几年,采用混凝土喷射机的锚喷支该新型上料机采用一种水平驱动剪叉式升降
4、护技术迅速发展,在巷道中得到广泛应用。锚喷机构实现取料螺旋的升降,以实现取料头的竖直支护工艺不仅已成为矿山岩石井巷支护的主要形进给取料。为了使其与竖螺旋取料系统相匹配,式,而且也是交通、水利、城市地铁等广泛应用有必要对其进行运动学和动力学的分析。的衬砌技术。然而,在喷砼工艺中,大多以人工方式向混凝土喷射机上料,无法满足整个喷砼工艺的自动化流程要求,严重影响了喷砼的效率。因此开发一种与混凝土喷射机配套的上料机显得尤为重要。多家矿机研究所曾研制过喷砼上料机,按照上料原理分为链斗式上料机、负压吸料机、湿喷图1新型上料机的
5、结构原理简图挤压泵几种机型。但均因结构复杂、挪移困难、11矿车21滑块31光杆41丝杠螺母骨料离分、堵管和运输不便而未获得成功应用。51丝杠61连杆升降机构71竖螺旋本文提及的新型上料机采用的是螺旋式取料,整机运行中利用螺旋叶片运动的连续性、定量性211运动学分析和方向性,将矿车箱内的砂石骨料取出并提升、该新型上料机升降装置为双层结构,每一层平输连成一条连贯的通道,将骨料转载至混凝土的结构、运动特性和受力特点完全相同。为简化喷射机。图1是新型上料机的结构原理简图。计算取单层结构进行分析,其运动简图如图2该新型上料机
6、的工作过程为:取料头将物料所示。从矿车1内取出,并送进竖螺旋7内,由竖螺旋7由图2可知:驱动力F作用在D处,A点速将物料提升至抛料筒,抛料筒将物料抛送至出料度垂直向上,记为Vh,D点速度水平向左,记为口处。随着矿车1内物料的减少,取料头会随着—26—《起重运输机械》2009(11)δyQ=Lcosaδα(4)将式(4)代入式(3)并整理得F=Qctgα由此可知载荷Q与水平驱动力F的关系,若Q为常数,F只与角度α有关。3升降装置的运动仿真图2运动简图使用Pro/EWildfire210建立各个零件的三维模型,在组件模
7、式下进行装配。考虑到要用装配Vl。此机构为平面机构,分析速度时可用速度瞬心模型进行运动学分析,所以在装配时,主要采用法求解。记AD、BC杆长均为L,AC杆的瞬心角“connect”下的“pin”和“slider”装配方式。图速度为ω,AC的瞬心为B点。3为升降装置处于最低位置时的装配关系图。所以A点的运动速度为Vh=ωLcosα(1)D点的速度为Vl=ωLsinα=Vhtgα(2)由此可知,D点水平速度Vl如果保持定速,则AB的升降速度Vh与α有关。而若使AB的升降速度Vh为匀速,则水平传动速度Vl应为可调图3升降
8、装置装配图速度。下面利用Pro/EWildfire210自带的Pro/Mech2下面以该上料机采用的升降机构为例分析计anism模块进行运动仿真,对其进行运动学分析,算。已知参数:单层行程Δh=500mm,最低位置以此来验证上述理论分析的正确性。α1=10°,最高位置α2=50°。由式(2)可知:首先给该机构添加电机驱动。为简化仿真分(1)当α取最小值10°
