折臂式随车起重机的动力学分析

为了对折臂式随车起重机进行动力学分析,先建立折臂式随车起重机的Creo动力学模型,并分析其工况特点。应用Creo动力学模型计算某一工况下各个构件的受力,得出了动臂油缸受力最大。对动臂油缸进行动力学分析的过程中发现了动臂油缸受力的三个阶段。进一步研究,得到了吊重质量、伸缩臂长度和运行速度与动臂油缸受力的偏微分关系,并计算出了偏微分方程组的解析解。为折臂式随车起重机的机构设计提供了一种高效便捷的方法。     

机载锚杆机关键副的刚柔耦合动力学特性

为研究机载锚杆机在矿井实际工况下的动力学特性.利用多体动力学理论建立机载锚杆机的运动坐标系以及正运动方程,利用Pro/E构建机载锚杆机的三维模型;应用ADMAS构建整机刚柔耦合模型,并对各个关键副进行刚柔耦合动力学仿真分析;将结果与基于多刚体动力学分析方法的结果进行对比,得出了机载锚杆机各个关键副在启动、钻孔阶段都存在不同程度上的受力波动,即机载锚杆机在刚柔耦合仿真分析下的受力情况更加接近实际工况的结论 .验证了刚柔耦合动力学仿真分析方法的正确性、先进性,为提高系统稳定性、优化结构提供了一种更有效可行的、更接近实际工况的分析方法.     

双三角钻臂的定位控制及仿真

推导双三角机械臂的关节变量到支臂油缸长度计算的增量公式，运用该式提出一种新的钻臂定位的控制系统结构，即直接以关节变量（而不是油缸长度）为目标的闭环控制系统。在MATLAB环境下对以上算式及控制系统结构进行仿真验证。先在ADAMS中建立双三角臂的动力学模型，然后将该模型导出成为MATLAB．m计算模型，最后在MATLAB中实现钻臂定位的闭环控制系统仿真。针对某实际钻臂的仿真结果表明，增量算式尽管是在微变情况下推导的，在偏差较大的范围内应用时其计算误差对定位过程影响不大，体现在钻臂轨迹于隧道断面的投影不是直线，同时不会影响最终的控制精度，可以用于实际控制。     

露天矿用钻机钻架结构强度

针对钻机钻架使用过程中出现弯曲、断裂和扭胀的现象,应用Pro/E软件中有限元模块建立钻架有限元模型,对不同工况下,天车不同位置时"П"型截面钻架的力学性能进行数值模拟,并对正常钻进工况下天车不同位置时立柱等效应力、扭转应力和弯曲应力分布规律进行分析,找出钻架发生弯曲、断裂和扭胀的原因.研究结果表明:作为导轨两个立柱弯曲应力大,两个后立柱扭转应力大;钻架横隔上加强梁和横梁扭转应力相对较大,容易出现扭胀和断裂;两侧面斜缀弯曲应力相对较大,容易出现弯曲和断裂.     

基于ADAMS的纵轴式掘进机模态分析

为了分析纵轴式掘进机的振动特性,利用ProE/ADAMS联合仿真方法建立了纵轴式掘进机整机多刚体动力学模型,采用ADAMS/vibration振动模块对掘进机整机进行模态分析,在PostProcessing中绘制各阶模态坐标图、二维和三维频响图,得到了前19阶整机动态响应特性和模态振型。分析表明,各阶模态下机器不会发生共振,但第6阶模态对模型振动影响较大,主要是机身带动回转台及履带机构振动;在0.8 Hz左右悬臂和伸缩油缸振动较明显,截割头、悬臂及伸缩油缸的振动在超过4.0 Hz后趋于稳定。在5.0 Hz左右,机身、回转油缸、履带振动明显。超过5.0 Hz以后,升降油缸以及履带机构的振动变得明显。所得结果为改进纵轴式掘进机设计、改善机器工作性能提供了依据。     

基于虚拟样机的拉臂车工作装置动力学分析

针对拉臂车工作装置变负载、多工况的工作特点,利用机械系统动力学仿真分析软件ADAMS 建立机械-液压联合仿真模型,为得到更加真实的动力学响应,将箱体滚轮与地面、箱体与副车架导向轮定义为非线性弹簧-阻尼碰撞接触力约束关系.分析结果表明:机械-液压联合仿真能够有效地模拟工作装置在装箱和举升卸料过程中油缸力和拉臂作用力的动态变化规律,从而为拉臂车工作装置动态分析提供了一种有效方法.     

挖坑机执行机构扭转力下动力学仿真研究

为了解决挖坑机作业时间短、间隔时间长的问题,以提高机械的利用率,提出开发一机多用式挖坑机。以6T小型挖坑机执行机构为研究对象,在三维建模软件Pro/E中建立了挖坑机几何模型,并导入动力学仿真软件ADAMS,进行了动力学仿真。采用角速度传感器测出了挖坑机空载状态下动臂与斗杆的角速度,仿真结果与实验误差在5%以内,验证了模型的准确性。通过仿真对钻头受到不同扭矩下的各铰接点受力进行了分析,结果表明:①钻头在一定加速度向下运动时,铰接点受力随着扭矩的增大而增大;②钻头减速向下运动时,铰接点受力随着扭矩的增大而减小;③同一种扭矩状态下,铰接点受力随着加速度数值的减小而减小;④扭矩的作用对某些铰点的受力影响较大。受力分析结果为提高铰接点寿命提供了依据,可广泛应用于受偏载及扭转力的挖掘机执行机构。     

多功能锚杆钻机钻桅和动臂的有限元分析

为研究和改善多功能锚杆钻机钻桅和动臂的力学性能,采用SolidWorks对钻机工作机构进行建模,并对钻桅和动臂的受力情况进行计算,最后通过SolidWorks Simulation对钻桅和动臂模型进行有限元分析.研究结果表明:钻桅和动臂的应力安全系数均在2以上且最大位移值在安全范围内;钻桅箱体与滑轨焊接处需要加强;钻桅变幅油缸与动臂连接铰耳处筋板需要加强.将有限元分析方法应用于多功能锚杆钻机设计,为产品研发与优化提供了重要依据.     

基于MSC.Nastran正面吊运车吊臂有限元建模与分析

吊臂是由基本臂和伸缩臂组成的正面吊运车的关键部件。文章用Pro/Engineering进行几何建模;采用滑移面MPC多点约束技术建立了吊臂结构的Patran有限元分析模型,考虑4种典型位置和4种载荷共16种组合工况以及吊具和集装箱的动载系数、臂架自身的冲击系数等,用Nastran求解器进行了有限元分析,得到了基本臂和伸缩臂的应力与位移变形云图、应力集中处的应力,基本臂回转支座与车架铰接处、俯仰油缸与臂架铰接处的约束反力,以及俯仰油缸与伸缩油缸的受力,在满足相应国标的情况下获得了最优设计。     

大型自移式破碎站卸料臂结构仿真与优化

针对大型自移式破碎站卸料臂结构设计中存在的问题,采用理论分析和数值仿真相结合方法,分析卸料臂结构几何和受力特征,建立数值仿真模型,对三种典型工况下力学行为进行仿真分析和结构优化.结果表明:在恶劣气候下工作时,卸料臂结构始端处横梁发生较大扭转变形,且应力过大,结构安全系数偏低,原设计结构不适于工作在大风高寒地区.优化后,原卸料臂结构始端处横梁的工字型截面设计为箱型截面,结构受力合理,在大风高寒环境下的承载能力大幅提高.     

露天潜孔钻机钻架-平台耦合振动特性分析

潜孔钻机在大风环境下工作受周期性冲击载荷和风载荷共同作用,动力学行为与钻架和平台结构耦合振动特性密切相关,直接影响钻机工作可靠性.对国产某型潜孔钻机进行改进设计,建立钻架-平台结构耦合动力学模型,采用ANSYS软件对周期性冲击载荷与平行风载(与车身方向平行)或正交风载(与车身方向正交)联合作用下结构耦合振动特性进行仿真分析.结果表明:耦合振动的前十阶模态频率分布在3~28Hz范围内,在14.46~25.32Hz之间存在一个较宽的模态间隔频带,位移幅频特性和动应力幅频特性均存在一个低幅响应区.风载荷相对于机身的作用方向对幅频特性影响很大.该钻机在平行风载下钻架顶端观察点振动位移幅明显低于正交风载下振动位移幅.平行风向载荷下钻机结构最大动应力幅值低于正交风向载荷下钻机结构最大动应力幅值.钻架-平台结构耦合振动特性为钻机结构动态优化设计提供理论依据.     

基于机液联合仿真的剪叉机构疲劳寿命分析

为解决工程机械复杂机液结构的疲劳寿命计算问题,以某型号高空作业平台剪叉机构为研究对象,提出了一种基于机液联合仿真的结构疲劳寿命计算方法.首先,建立了剪叉机构的机液联合刚柔耦合多体动力学仿真模型,分析了剪叉机构在举升过程中的受力情况,确定了极限工况为举升阶段79.2 s时刻,提取了各关键铰点处的载荷谱;并通过剪叉机构的油缸压力和结构应力测试实验,验证了动力学仿真模型的正确性;然后,基于联合仿真确定的极限工况和铰点载荷谱,对剪叉臂进行了极限工况下和单位载荷作用下的静力学分析,得到了剪叉臂结构应力分布情况;最后,利用铰点载荷谱和剪叉臂结构应力通过仿真获得剪叉臂疲劳损伤云图,确定了剪叉臂疲劳危险部位主要是剪叉臂各个零部件的连接位置处,为后续的疲劳寿命优化提供了基础.     

冲击破岩掘进机工作机构支臂与油缸铰点力仿真

为研究冲击破岩掘进机凿岩过程支臂与各油缸铰点的受力情况,根据多体动力学理论建立该机工作机构运动方程,运用ADAMS建立其虚拟样机模型.由波动力学理论确定了破碎头凿岩过程的随机载荷,通过对最大破碎深度、最大破碎高度各支臂与油缸铰点力仿真,得到各铰点受力变化规律.结果表明:各铰点力随凿岩阻力变化,波动明显,且与工作机构位姿有关;最大破碎高度时掘进油缸与支臂Ⅲ所受平均载荷最大,易使工作机构支臂产生疲劳裂纹,影响其使用寿命.与Matlab计算结果对比,两者最大误差为0.29%,证明所建模型及研究方法可行.     

冲击破岩掘进机工作机构支臂与油缸铰点力仿真

为研究冲击破岩掘进机凿岩过程支臂与各油缸铰点的受力情况,根据多体动力学理论建立该机工作机构运动方程,运用ADAMS建立其虚拟样机模型.由波动力学理论确定了破碎头凿岩过程的随机载荷,通过对最大破碎深度、最大破碎高度各支臂与油缸铰点力仿真,得到各铰点受力变化规律.结果表明:各铰点力随凿岩阻力变化,波动明显,且与工作机构位姿有关;最大破碎高度时掘进油缸与支臂Ⅲ所受平均载荷最大,易使工作机构支臂产生疲劳裂纹,影响其使用寿命.与Matlab计算结果对比,两者最大误差为0.29%,证明所建模型及研究方法可行.     

风载与冲击载荷作用下钻架动力特性仿真分析

针对露天矿用潜孔钻机钻架在高寒大风地区工作时受冲击载荷影响易出现大幅摆动的问题,采用数值仿真方法,对某一现场使用钻机进行不同风向载荷与冲击载荷同时作用下钻架结构动力学分析,得到结构幅频响应曲线及动应力响应规律.结果表明:有风载荷作用下钻架结构的最大摆幅与最大动应力值显著提高,结构安全系数降低;幅频响应及动应力响应规律与结构动态性能关系密切;风载荷作用方向不同时钻架最大动应力作用位置不变,但最大动应力值和振幅值有明显不同;风载荷作用方向与钻机车身平行时,钻架的动应力及摆动位移最大,结构安全系数最低.     

混合臂式高空作业车变幅系统动态建模与分析

针对混合臂式高空作业车变幅系统液压油缸驱动力难以显式计算的问题,借助拉格朗日方程和解析几何法对混合臂高空作业车臂架系统建立运动微分方程,得到臂架角位移、油缸行程与油缸受力随时间变化的动力学关系,在此基础上推导油缸油压、流量随时间变化的关系。给出臂架运动条件,基于最小二乘原理,运用MATLAB编程进行数值求解,得到油缸受力、油压及流量的时间历程曲线并对结果进行分析和验证。结果表明,模拟运动下油缸b1、b2、s1所受作用力较大,油缸设计时须优先对其进行强度分析;油缸b1、b2、s1油压变化也较大,油缸设计时须对其进行动强度分析;各油缸流量变化不大,可考虑使用定量泵节流调速系统。以上研究为混合臂式高空作业车臂架系统的设计及油缸选型等提供了参考依据。     

近距离煤巷群围岩稳定性计算与分析

基于潘家窑矿煤巷群的现场实际和拟建巷道的不同设计位置,建立了六种工况模型。分别采用FLAC3D数值模拟软件进行开挖模拟,并从位移、锚杆、锚索受力、塑性区分布等方面进行了分析,获取了对应工况下受力分布规律,为类似条件下的煤巷群围岩变形控制提供理论参考和技术借鉴。     

厚煤层煤巷锚杆锚索受力监测

概述了顶板压力传感器的结构及作用,结合工作实际,完成了厚煤层煤巷锚杆锚索的受力监测。结果显示,这种协调支护技术能够很好地适应矿井的地质条件:5 m锚杆具有良好的物理力学性能,初始锚固力和受力稳定后的锚杆受力值都较高强短锚杆大;锚杆受力监测曲线出现跳跃,5 m锚杆很好地适应了顶板压力的变化;短锚杆和锚杆监测过程中均存在稳定状态,且能够长期保持巷道的稳定。     

基于APDL的汽车起重机伸缩臂参数化分析

应用ANSYS软件提供的APDL语言对汽车起重机进行参数化建模和受力分析。通过改变模型参数实现对具有相同截面形式伸缩臂的系列化,并根据不同工况下臂架的受力情况分析出几种因素对臂架的影响。通过对比同一工况下不同截面形式吊臂的强度和刚度,找到最有利的伸缩臂截面形状,实现臂架的优化。     

旋挖钻机变幅机构的动力学建模与仿真

为研究和提高变幅机构的动力学性能,采用牛顿-欧拉法建立四连杆机构的动力学数学模型,在Simulink平台上构建基于Matlab函数的变幅机构的动力学仿真模型,分别对4种变幅机构形式各在2种钻桅位姿状态下的变幅过程进行仿真,并对动力学仿真结果进行分析和比较。研究结果表明:动臂变幅油缸需提供的主动力与钻桅位姿以及动臂和连杆间的相对位置均无关,与动臂变幅油缸和动臂的相对位置有关;钻桅位姿和变幅机构的形式对动臂在和转台铰链处所受约束反力以及转台所受约束反力的幅值之和这两者均有影响;动臂位于连杆下方而动臂变幅油缸位于动臂下方的形式具有较好的动力学性能。