资源描述：
《抓岩机吊臂动力学分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第41卷2010年7月工程机械DesignandCalculation设计·*抓岩机吊臂动力学分析计算121吴远迪，龙志阳，周志鸿（1.北京科技大学；2.北京中煤矿山工程有限公司）"!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"!!摘要：抓岩机是一种矿山建井设备，在井下抓取岩石装入吊桶中并提升出井实现排矸，其工!!况类似起重机。以目前最新研制的斗容1m3大型抓岩机的吊臂为对象，利用Pro/E建立其三维实体!!模型，并将模型导入ADAMS，仿真吊臂变幅的运动过程，求得吊臂加速吊
2、起岩石过程中承受的动载!!!荷。把动载荷中的最大值加载到吊臂上，利用ANSYSWorkbench进行吊臂有限元分析，将动力学问!!!"题转化为静力学问题来处理，判断吊臂的刚度和强度是否满足要求。!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"关键词：抓岩机吊臂；ADAMS；动载荷；ANSYSWorkbench目前国内使用较多的抓岩机为HZ型中心回转3气动抓岩机，斗容有0.1～0.6m多种型号，本文讨3论的抓岩机为国内首台液压驱动，抓斗容积为1m的大型中心回转抓岩机。该机液压驱动可提供足够3的动力，并简化了
3、驱动部分结构，再配上1m抓斗，使得其抓岩能力和效率大大提高，加快了建井速度。吊臂为整个抓岩机受力最危险部分，以往HZ型抓岩机曾发生过吊臂断裂，导致人员伤亡的事故，因此对抓岩机吊臂进行动力学分析非常必要。1抓岩机吊臂三维模型利用Pro/E建立抓岩机吊臂三维模型，通过专业接口Mechanism/Pro将其导入ADAMS，并使吊臂的运动处于XY平面内，如图1所示。导入之前要设图1三维模型导入ADAMS置模型的密度，长度单位要做相应的转换。模型主2吊臂受力分析要包括机架、液压缸、吊臂和销轴等刚体。如图1所示，
4、机架上部固定，吊臂尾部与机架2.1静态计算通过销轴连接，中间被液压缸活塞杆支撑，吊臂前吊臂受力如图2所示，此时吊臂起吊幅度最部通过钢丝绳吊起重物，吊起的重物为抓斗和岩大，随着起吊幅度的减小，重物的拉力和液压缸推石。由于钢丝绳较长（10m），图1中未将重物显示力对A点的力臂均减小，不能判断在哪一个起吊幅出来。液压缸伸缩使吊臂产生变幅运动，图1所示度下吊臂承受的液压缸推力最大。最大起吊幅度时位置为活塞杆全伸出的情况，此时液压缸与吊臂接对铰点A取矩：近垂直，吊臂起吊幅度最大，活塞杆全缩回时，吊臂G1×L+G
5、2×2631.3=F×1080.4（1）起吊幅度最小。式中：G1———吊臂自重，2866N；*基金项目：“十一五”国家科技支撑计划项目（2008BAB33D04）作者简介：吴远迪（1985—），男，北京人，在读硕士，研究方向：矿用车辆流体传动与控制应用技术。—19—DesignandCalculation工程机械第41卷2010年7月v2=φ×v1=0.224m/s设活塞杆的运动有加速运动、匀速运动和减速运计·动，其运动可用阶跃函数来控制：计STEP(time,0.0,-224,3.2,-224）+算
6、STEP(time,3.2,0,4.0,224）+STEP(time,4.0,0,8.0,0）+STEP(time,8.0,0,8.5,112）+STEP(time,8.5,0,15.2,0）+STEP（time,15.2,0,15.7,-112）函数时间单位为s，速度单位mm/s。考虑到液压缸的缓冲作用，假设加速和减速时间在0.5s左右，阶跃函数使得吊臂的起吊幅度由最大变到最小，然后再增到最大，如果在模型上去掉重物和钢丝绳，用一个与其重力方向相同，大小为60000N图2吊臂受力分析图的力代替，则最大
7、起吊幅度时分析结果与静态计算G2———吊臂提升的重量，与抓斗自重和岩石重结果接近，通过仿真可得到吊臂起吊幅度变化曲量有关，通过计算取60000N；线、液压缸推力曲线和吊臂加速度曲线如图3、图4F———液压缸的推力，N；和图5所示。L———吊臂重力到铰点A的力臂，mm。由于L不易确定，假设吊臂重心在吊臂中部，取L=1250mm，可得：F×1080.4=G2×2631.3+G1×1250F=149.4kN2.2ADAMS动态仿真模型导入ADAMS之后，首先设置重力加速度和各刚体之间的约束，然后添加吊臂的驱
8、动。机架图3吊臂起吊幅度变化曲线上部固定，吊臂与机架销轴之间用旋转副连接，液压缸两头均为旋转副，活塞与液压缸之间为圆柱副，钢丝绳与销轴之间为旋转副，钢丝绳与重物之间为球副。变幅时吊臂由液压缸驱动，而液压缸活塞的运动速度根据液压系统的流量来换算，考虑吊臂起吊幅度由小增大的过程，此时大腔进油，由于是双液压缸驱动，流量与速度的关系式如下：图4液压缸推力曲线21πD×v1Q11×=××（2）4100002100060式中：D———大腔活塞直径，mm；v1———活
