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基于ADAMS的矿井防爆车辆发动机运动学仿真分析概论
作者:矿山机械公司 陈强    2017年05月10日    点击量:7937    字数:995

神东矿区以井工矿居多,基本设计为斜井盘区开拓方式,综合机械化开采,整个系统均采用国内外先进技术和装备,辅助运输采取防爆车辆的机械化作业方式。

防爆车辆主要是指针对矿井运输使用的矿用无轨胶轮车,例如:翻斗式防爆自卸车、铲板式搬运车、防爆装载机、防爆指挥车等等。防爆无轨胶轮车具有防爆可靠、运输效率高、使用范围广、机动灵活、牵引力大、适应性强和可完成直达运输等特点。其操作方面与普通车辆没有特殊区别。

基于ADAMS的矿井防爆车辆发动机运动动力学仿真分析主要是针对矿井防爆车辆使用过程中存在的实际问题,为了更好的实现车辆井下使用性能,研究发动机曲柄连杆机构运动学动力学,并用计算机技术进行仿真分析。

整个仿真分析过程的技术路线如图所示:

防爆车辆由于它的特殊性,比如:使用环境,服务周期,生产成本,后期保养等方面都有特殊要求,所以提高防爆车辆的性能是有待攻克的难题,而发动机又好比车辆的心脏,研究曲柄连杆机构,一方面希望提高安全系数和强度储备,提高发动机的可靠性和使用寿命;另一方面希望减轻重量,减小发动机的噪声和振动。为了缩短产品生产周期、降低成本、提高产品质量,在发动机设计的早期应对产品的结构和性能进行有效的预测和控制。现有情况该机构性能相对较差,但并非易损坏。

我们可以用两种分析方法作运动学分析:(一)、多刚体动力学理论,通过机构几何模型的建立、导入、刚体定义及边界条件的施加,建立了精确的曲柄连杆机构多刚体动力学模型,仿真分析了一个工作周期内活塞和连杆的各项运动参数及活塞侧推力和连杆的受力情况,得出了各项参数随曲轴转角的变化曲线,并对活塞侧推力进行频域分析,为发动机的设计提供可靠数据,同时可为相关的发动机支承机构设计、噪声控制和有限元分析提供参考和依据。(二)、柔性多体动力学理论,通过引入和合理设置曲轴柔性体,建立了曲柄连杆机构的多体动力学模型,仿真分析在一个工作周期内曲柄销的受力、各主轴颈载荷,找出工作过程中曲柄销和各主轴径受力最大时刻的曲轴转角位置,以合理布置油槽。最后仿真计算曲轴的输出扭矩,分析扭矩不均匀度,所得结论是进行轴系振动和强度计算的基础。

将多体动力学仿真技术应用于发动机机构设计是既经济又高效的科学化手段。利用虚拟样机技术结合有限元分析方法进行发动机曲柄连杆机构的动力学仿真分析,能够真实反映设计机构工况下的动力特性,所得结果可为机构及整机的设计提供理论指导和依据。

 

 

 

 

 

 

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