悬臂式掘进机回转机构的分析与建模.pdf

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1、ValueEngineering·51·悬臂式掘进机回转机构的分析与建模AnalysisandModelingofCantileverMachineSlewingMechanism冀俊伟JIJun—wei(中国煤炭科工集团太原研究院，太原030006)(CCTEGTaiyuanResearchInstitute，Taiyuan030006，China)摘要：基于悬臂式掘进机回转机构的结构特点，对其液压控制系统的运行原理展开分析，并结合假设条件建立液压元件的基本方程，通过机理建模最后得到了系统的传递函数，为实现掘进机自动控制提供了实用的简化模型。Abstract：Base

2、donthestructurecharacteristicsofslewingmechanismofthecantilevermachine，thisarticleanalyzestheoperationprincipleofitshydrauliccontrolsystem，andcombinedwiththehypothesisthebasicequationsofhydrauliccomponentsisestablished，andthesystemtransferfunctionisobtainedbymechanismmodelingfinally，whic

3、hprovidesapracticalsimplifiedmodelforrealizingautomaticmachinecontro1．关键词：悬臂式掘进机；回转机构；液控系统；建模Keywords：boom—typeroadheader；slewingmechanism；hydrauliccontrolsystem；modeling中图分类号：U455．3+1文献标识码：A文章编号：1o06—43l1(2014)18—0051-020引言压力，K。、K表示阀的流量一压力系数、阀的流量增益。悬臂式掘进机在煤矿巷道掘进中得到了广泛的应用，2．2油缸流量连续性方程流入和

4、流出两个回转油缸使掘进效率大大提高，但是目前仍然是手动操作，巷道的的总流量q1．q通过下式计算得出：成形很大程度上取决于人为因素，经常欠挖或超挖，影响q=2·A+2．C-(p广p2)+2·C2p1+2。(2)巷道成形质量。掘进作业现场环境恶劣，顶板落下的煤岩和截割时产生的粉尘等时刻威胁掘进施工人员的生命健q2=2·AC1(Pl-P2)一2。C：p2—2。(3)康。为了解决上述问题，笔者建议加强掘进机截割自动控其中，A、p、y分别表示油缸活塞面积、有效体积弹性制的研究1。模量、油缸活塞位移；V、V：分别表示进油腔和回油腔的等通过对截割升降油缸和回转油缸的控制可实现掘进效容

5、积(包括阀、管路和油缸进油腔)；C。、C分别表示油缸机截割的自动控制。操控方式的选择需要借助数学模型完内、外泄漏系数。成。笔者现就悬臂式掘进机的回转机构构建其系统数学模在式(2)、(3)中，等号右边的各项依次是：推动活塞运型，以自动控制闭。动所需流量、油缸内泄漏流量、油缸外泄漏流量、油液压缩1回转机构的结构原理和腔体变形所需流量。按照常规方式，外泄漏量C2p、C2p掘进机回转机构位于机器中部，主要向截割部提供牵忽略不计。在动态条件下，p=p+p近似成立。又由于pL==引力，同时也要承受从截割部传来的工作反力和反力矩，所以回转台的承载能力必须符合设计要求，并且能够平稳pl

6、-pz，所以p=且，pz=卫，从而可得=})上=运转，满足回转力矩变化小的要求。目前常见的回转机构一。形式是通过两根回转油缸的推拉，来实现回转机构和截割机构的左右摆动。泵站的高压油液通过液压阀对两根回转假设VV分别表示进油腔与回油腔的初始容积，油缸动作进行控制，将油缸活塞杆的直线运动转化为回转则油缸工作腔的容积为V=V0+Ay、V2=V位一Ay。活塞处于台的摆动运动，截割头在悬臂段的带动下左右摆动，按照油缸中间位置的情况下系统最不稳定，可将塞中间位置作设计好的断面形状进行截割。下面就以这种回转机构为为初始位置进行研究，则进油腔初始容积V。=V∞=(V例，建立其液压控制系

7、统的数学模型。代表油缸总的有效容积)。2基本方程的建立基本方程建立后才能构建数学模型。基本方程即液压活塞在中位附近微小动作，因此Ay《V，+控制阀的流量方程、油缸流量连续性方程、油缸与负载的0，由此可通过方程式(4)计算油缸流量：力平衡方程[314]。2．1阀的流量方程回油压力P。在供油压力P一定qL=2·A+2．cp1．+(4)的条件下等于0，得到滑阀的流量方程：2．3油缸和负载的力平衡方程基于实际条件，参考qL=Kqx-K~pL(1)常规操作要求，掘进机回转台的主要负载基本包括了活塞惯性力、回转机构的惯性力矩，粘性阻尼力及截割头任意q