基于AMESim的防突钻机液压系统动态仿真分析

２０１５年１０月

第４３卷第２０期

机床与液压

ＭＡＣＨＩＮＥＴＯＯＬ＆ＨＹＤＲＡＵＬＩＣＳ

Ｏｃｔ２０１５

Ｖｏｌ４３Ｎｏ２０

ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊｉｓｓｎ１００１－３８８１２０１５２００３３

收稿日期：２０１４－０８－１３

作者简介：滕长江（１９６５），工程师，主要从事采矿工程工作三Ｅ－ｍａｉｌ：６９３７２１５９６＠ｑｑｃｏｍ三

基于ＡＭＥＳｉｍ的防突钻机液压系统动态仿真分析

滕长江１，胡正伟２，李戈２，李辉２

（１．淮北金石矿业有限责任公司，安徽淮北２３５０００；２．江苏中机矿山设备有限公司，江苏徐州２２１１１６）

摘要：分析全液压防突钻机回转液压系统的工作原理，利用ＡＭＥＳｉｍ软件建立其仿真模型，并进行动态仿真分析，得到了不同负载下马达进口压力变化曲线，并通过现场模拟试验验证了仿真结果的正确性；对影响系统动态特性的因素进行分析，得到不同等效黏性阻尼系数的情况下马达输出转速和进口压力的响应曲线三试验和仿真结果表明，该回转液压系统具有良好的动态特性以及很强的负载适应性三

关键词：全液压防突钻机；动态仿真；响应曲线

中图分类号：ＴＨ１３７一一文献标志码：Ａ一一文章编号：１００１－３８８１－（２０１５）２０－０９８－３

ＤｙｎａｍｉｃＳｉｍｕｌａｔｉｏｎＡｎａｌｙｓｉｓｏｎＲｏｔａｔｉｎｇＨｙｄｒａｕｌｉｃＳｙｓｔｅｍｏｆＲｉｇｓＢａｓｅｄｏｎＡＭＥＳｉｍ

ＴＥＮＧＣｈａｎｇｊｉａｎｇ１，ＨＵＺｈｅｎｇｗｅｉ２，ＬＩＧｅ２，ＬＩＨｕｉ２

（１．ＨｕａｉｂｅｉＪｉｎｓｈｉＭｉｎｉｎｇＣｏ．，Ｌｔｄ．，ＨｕａｉｂｅｉＡｎｈｕｉ２３５０００，Ｃｈｉｎａ；２．ＪｉａｎｇｓｕＺｈｏｎｇｊｉＭｉｎｅＥｑｕｉｐｍｅｎｔＣｏ．，Ｌｔｄ．，ＸｕｚｈｏｕＪｉａｎｇｓｕ２２１１１６，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｗｏｒｋｉｎｇｐｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆｔｈｅｒｏｔａｔｉｎｇｈｙｄｒａｕｌｉｃｓｙｓｔｅｍｏｆｆｕｌｌｈｙｄｒａｕｌｉｃｒｉｇｓａｇａｉｎｓｔｏｕｔｂｕｒｓｔｗａｓａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅｓｉｍｕｌａ?

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ｓｄｙｎａｍｉｃｐｒｏｐｅｒｔｙ．Ｔｈｅｔｅｓｔａｎｄｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｈｙｄｒａｕｌｉｃｓｙｓｔｅｍｕｎｄｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｌｏａｄｓｈａｓｂｅｔｔｅｒｄｙｎａｍｉｃｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓ?ｔｉｃｓａｎｄｓｔｒｏｎｇｌｏａｄａｄａｐｔａｂｉｌｉｔｙ．

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｆｕｌｌｈｙｄｒａｕｌｉｃｒｉｇｓａｇａｉｎｓｔｏｕｔｂｕｒｓｔ；Ｄｙｎａｍｉｃｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ；Ｒｅｓｐｏｎｓｅｃｕｒｖｅ

一一全液压防突钻机主要用于煤层内瓦斯抽放以及集中应力的释放，其钻孔直径大，钻孔效率高，是一种具有发展前景的矿山设备三回转液压系统主要负责钻具的旋转切削，工作环境恶劣，该系统整体性能的好坏直接决定了整机的工作效率三该回转液压系统采用负载敏感控制，可以有效减小系统的波动性和液压系统的溢流损失三钻机在钻孔时受到的工作阻力具有随机性二波动性以及离散性等特点，仅对其静态液压系统进行分析并不能反映其真实的系统特性，因此对其动态特性进行仿真分析也很有必要三

ＡＭＥＳｉｍ是基于键合图的液压／机械系统建模二仿真及动力学分析软件，它可以将机械二液压二气动二电磁等相结合，用户可以在ＡＭＥＳｉｍ平台上研究任何元件或系统的稳态和动态性能三作者利用ＡＭＥＳｉｍ仿真软件对全液压防突钻机回转液压系统进行仿真分析三

１一钻机回转液压系统工作原理

该钻机回转液压系统主要由柱塞变量泵二可调节流阀二二通插装阀二多路换向阀以及回转马达等组成，如图１所示三当钻机空载时，多路换向阀处于中

位卸荷状态；当钻机正常工作时，多路换向阀处于上位，液压油经过可调节流阀，带动回转马达旋转，由于钻机正常工作时转速为５５６０ｒ／ｍｉｎ，因此回转马达需经过一级直齿轮减速，将力矩传递给钻头，实现正常工作三当多路换向阀处于下位时，钻机反转，进行换接钻杆三若钻机在工作时遇到卡钻，油路压力上升到达某一设定值，此时压力继电器发出信号，控制多路换向阀移至下位，控制马达反转提升钻杆，从而解除卡钻现象三

该回转液压系统采用负载敏感控制，当钻机空载或轻载时，此时负载压力ｐｃ较小，不足以将阀ＶＣ打开，阀处于关闭状态，ｐ０＝ｐｃ，阀ＶＬ处于下位，液压油经过阀ＶＬ和阀ＶＰ进入控制油缸，控制油缸的压差接近０，变量泵在ｐ２的作用下，摆角达到最大，此时泵的排量最大三当钻机正常工作时，常闭型二通插装阀处于下位，液压油经过可调节流阀，导致油压下降，ｐｃ＞ｐ０，阀ＶＬ的阀芯下移，阀处于上位，液压油进入主动变量缸，推动泵的斜盘角度较小，泵的排量较小，直至可调节流阀的压差与阀ＶＬ的弹簧压力相等三这样通过系统的负载敏感控制实现泵的自动调