基于Adams的矿用挖掘机提升卷筒轴向受力分析

基于ADAMS的液压挖掘机工作装置仿真研究

ｓｉｚｅａｎｄｍｏｔｉｏｎｔｒａｊｅｃｔｏｒｙｏｆｔｈｅｅｘｃａｖａｔｏｒｗｅｒｅｏｂｔａｉｎｅｄ，ｍｏｒｅｏｖｅｒ，ｈｅｔｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｃｕ￣ｅｓｏｆｔｈｅｅｘｃａｖａｔｏｒｂｕｃｋｅｔａｎｄｂｅａｒｉｎｇｆｏｒｃｅ
ｔｅｄｉｎｔｏｔｈｅＡＤＡＭＳｔｏｂｕｉｌｄｖｉｒｔｕｌａｐｒｏｔｏｔｙｐｅｍｏｄｅｌｏｆｔｈｅｅｘｃａｖａｔｏｒ．ＢｙｕｓｉｎｇＡＤＡＭＳｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｆｕｎｃｔｉｏｎ，ｔｈｅｓｅｑｕｅｎｔｉａｌｏｐｅｒａｔｉｎｇ
ｍｏｄｅａｎｄｔｈｅｃｏｍｐｏｕｎｄａｃｔｉｏｎｏｆｔｈｅｅｘｃａｖａｔｏｒｗｅｒｅｓｉｍｕｌａｔｅｄｋｉｎｅｍａｔｉｃｌｌａｙａｎｄｄｙｎａｍｉｃａｌｌｙ．Ｔｈｒｏｕｇｈｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ，ｔｈｅｍａｉｎｏｐｅｒａｔｉｏｎｓ
２０１３年１１月
机床与液压
ＭＡＣＨＩＮＥＴ０ＯＬ＆ＨＹＤＲＡＵＬＩＣＳ
Ｎｏｖ
Ｖｏ１．４１Ｎｏ．２１
ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１—３８８１．２０１３．２１．０３６

基于ADAMS的圆柱滚子轴承仿真分析

及滚动体的质心速度示意图 ,图中的每个凸
起表示滚动体通过载荷区时滚子与内滚道
图 3 保持架质心轨迹图
之间的受力情况。由图 5可知滚动体质心速度在进入载荷区后 (即凸起曲线上面的横线 )很快达到某
一数值 ,在通过载荷区时此速度几乎不发生变化 ,这是由于接触力较大 ,在载荷区内几乎不发生打滑。
仿真表明滚动体在载荷区附近公转速度反而有所降低 ,接触线速度与内圈线速度相同。
析方法相比 ,具有开发周期短、可视化程度高等优点。
关键词 :滚子轴承 ;动态仿真 ;保持架
中图分类号 : TH133. 33
文献标识码 : A
0 前言
圆柱滚子轴承由于径向承载能力大、摩擦因数小以及适合高速等特点 ,得到了广泛的应用 ,但轴承工作时的动态性能却一直是轴承领域的一个难题。过去几十年来 ,国内外轴承的研究方法经历了以下四个阶段 :静力学分析、拟静力学分析、拟动力学分析及动力学分析方法。运用这些研究方法国外形成了一些著名的轴承分析软件 ,如 Gup ta 的 ADORE[ 1 ] , NASA 的 SHARBERTH[ 2 ] , N SK的 BRA IN[ 3 ] ,及 SKF的 B EAST软件 [4 ] 。我国的分析起步较晚 ,也相应形成了一些成果 ,但这些软件采用底层语言进行开发 ,周期较长 ,成本较高 ,可视化程度较差 ,且大多只能分析特定的轴承 ,使用范围受到很大限制 ,本文利用 ADAM S的二次开发功能实现圆柱滚子轴承的动态仿真。尽管仿真模型采取了一定的简化 ,但在理论与实践上具有一定的指导意义。
无自由度。
建立的模型
基金项目 :国家“十一五 ”重大科技攻关基金项目 (JPPT - 115 - 189) ;河南省教育厅自然科学基金项目 (2007460007) ;河南科技大学青年科学研究基金项目 (2006QN013)

基于workbench的煤矿绞车滚筒结构性能分析

名称
泊松比／（ｋｇ密·度ｍ－３）
屈服极限／ＭＰａ
弹性模量／ＧＰａ
号钢４５
０．３１
７８５０
３５５
２．０６
高ｍ为；度钢ｄ钢，丝式取为绳中１钢在：Ｂ０丝滚０Ｂ为０绳筒＝滚ｍ直（上；筒ｄｈ径的钢２宽为，＋间度取γ钢隙），０（ｍ丝，．３取；ｈ０绳．ｄ１４１滚０＋４预ｍ．ｄｈ为０；备滚２０ｈ滚２＋长１ｍ３筒为度）。直钢，取径丝，３绳取５提ｍ３；．升γ２
绞车作为煤矿中重要的井下提升设备，其性能故障，严重影响着提升绞车的正常运行。因此，现就好坏直接影响着煤矿的开采效率和企业的经济效滚筒使用过程中的主要失效类型进行分析。目前，益。而滚筒作为绞车中的重要部件，在生产及使用提升绞车中的滚筒主要采用了铸造和焊接两种方式过程中经常出现结构变形、结构断裂等故障问题，滚进行生产，而焊接形式成为滚筒的主要生产方式，但筒事故一旦发生，严重威胁着绞车的正常运转和井在其生产及使用过程中，存在一些典型的故障失效下作业安全。加大对绞车滚筒的优化改进，提高其问题，主要表现为：结构性能，已成为当下提升绞车综合性能的重点内容。因此，本文在分析提升绞车结构组成及主要失效类型基础上，采用Ｐｒｏｅ及Ｗｏｒｋｂｅｎｃｈ软件，对滚筒的结构性能进行了分析研究，找到其存在的不足之处，以此为基础，对滚筒直径、宽度参数进行了优化设计。研究结果对提高绞车滚筒的结构强度及绞车的生产效率具有重要作用。
１提升绞车结构组成
矿用提升绞车作为煤矿中的重要设备，其结构
主要由滚筒、井架、主轴、钢丝绳、天轮、电机、提升容
器等组成，其中，缠绕式提升绞车的结构简图如图１
所示。通过电机的驱动，带动缠绕在天轮上的钢丝绳旋转，并将其缠绕在滚筒上或将钢丝绳放下，实现对煤炭及其他货物的升降作业。目前，煤矿中使用较多的提升绞车主要包括缠绕式绞车和摩擦式提升绞车，而缠绕式提升绞车凭借其操作方便、结构简单、工作稳定性强等优势，被广泛应用到煤矿中；另外，针对较深的矿井，则主要采用多绳缠绕式提升绞车。因此，根据不同的矿井工况，选择不同类型的矿用提升绞车，对提高煤矿的生产效率、降低企业的生产成本至关重要。

基于ansys的带式输送机滚筒改进设计

收稿日期 2019-05-31作者简介张铭洋（1989-），男，河南商丘人，2011年6月毕业于中国矿业大学机械工程及其自动化专业，助理工程师，从事机电管理工作。

基于ANSYS 的带式输送机滚筒改进设计张铭洋（郑煤集团（河南）白坪煤业有限公司，河南登封 452470）摘要针对滚筒缺失理论设计准则和安全因素过高的问题，基于Ansys Workbench 建立滚筒的静力学分析流程和Design Exploration 模块与静力学分析结果，以板厚、轴径为设计变量、滚筒质量为优化目标、应力为控制函数进行滚筒质量的优化设计。

优化设计后滚筒减重499.6kg ，降幅达到14.73%，大幅降低了滚筒的自重，减少了生产制造成本和材料浪费，为滚筒理论设计准则的确定提供了方法。

关键词煤矿带式传送机滚筒优化设计中图分类号 TH222 文献标识码 A doi:10.3969/j.issn.1005-2801.2019.11.055Optimum Design of Belt Conveyor Pulley Based on ANSYSZhang Ming-yang(Baiping Coal Industry Co., Ltd., Zhengzhou Coal Industry Group, Henan Dengfeng 452470)Abstract : It is difficult to establish the design criteria for belt conveyor pulley. Due to this, the static analysis process, Design Exploration module and static analysis results of the pulley are studied based on ANSYS Workbench. The optimum design of the pulley quality was carried out by taking the plate thickness and shaft diameter as design variables, the roller quality as optimized objective and the stress as control function. After optimization, the weight of the pulley is reduced by 499.6 kg, with a decrease of 14.73%, lowers the production cost and avoids material waste, which provides a method for determining the theoretical design criteria of the pulley.Key words : coal mine belt conveyor pulley optimum design滚筒作为带式输送机的重要传动部件、主要的受力部件，工作时主要起到传动、改向的作用。

ADANS

基于ADAMS挖掘机的运动仿真
本着基于现实的精神，前期工作我们查阅可相关图书，上网搜索了必要的图片和原理资料。经过我们组的共同努力初步模型也在初步的建立了。对于我们来说，ADAMS的基础知识应该在前期的准备范畴，我们练习了弹簧挂锁仿真实验。
基于ADAMS挖掘机的运动仿真
通过考究和大家同组讨论，我们认为迄今为止的挖掘机的原理都是大同小异 ——液压驱动，这也是我们选择的理由。大致原理我们认为： ·整个过程都建立在吊臂、抓斗的设计、优化。 ·整个过程的运动仿真一体化比较难以控制。返回
基于ADAMS挖掘机的运动仿真
随着对ADAMS的进一步学习和加深了解，我们大致了解了其建模过程，并且还实现了我们预期的结果，各个设备的设计也比较顺利的完成了。这点或许和老师的思想有那么一丁点冲突，但是我们认为有了好的模型我们的思想才更能得到实体体现。这点也仅仅是辅助。对后来的整体分析和运动的整合有很大的帮助。
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基于ADAMS挖掘机的运动仿真
思路分析建模过程运动分析过程展示仿真分析以及优化整体过程总结
基于ADAMS挖掘机的运动仿真
建模过程运动分析过程展示仿真分析以及优化整体过程总结
基于ADAMS挖掘机的运动仿真
运动分析过程展示仿真分析以及优化整体过程总结
基于ADAMS挖掘机的运动仿真
基于ADAMS挖掘机的运动仿真
整个过程实现以后，接下来我们进入了我们优化的主题抓斗的四杆机构，这样一来整个过程才算有了结果。各个参数设置并不是那么简单。
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基于ADAMS挖掘机的运动仿真 ·建模过程·
建模的过程应该来说是比较顺利的，初期我们考虑用PRO\E 来实现，我们也这么做了，结果是这样的我们导入了ADAMS 但是很不理想的是，我们导入以后，却得不到装配的效果，或许这与我们对ADAMS的熟练程度有关，得出的这样的结论：初步的尝试是失败的！我们只有别的方法。

基于ANSYS的JC_120DB绞车滚筒强度分析_陈思祥

Equipment Manufacturing Technology No.9，2013滚筒体作为绞车的主承载件，筒体在工作工况下的应力情况比较复杂，而传统的理论计算公式是基于厚壁筒的径向力σr与［σs］比较得到。

本文采用现阶段比较实用有效的有限元方法来分析筒体上的应力分布情况，得到筒体的最大Ｍｉｓｅｓ应力值来进行判别，并辅以传统的理论计算，确保筒体的计算结果安全可靠。

１滚筒体有限元计算１．１滚筒的结构１．１．１筒体的主要参数（１）滚筒体的几何参数滚筒体外径：D筒＝１３２０ｍｍ；滚筒体壁厚：δ＝８５ｍｍ；滚筒内直径：D筒内＝１１５０ｍｍ；加强筋环的内直径：D筋环＝８５０ｍｍ；加强筋环的宽度：b＝６０ｍｍ。

（２）筒体的力学性能滚筒体的材料：ＺＧ３５ＣｒＭｏ；抗拉强度：σb＝５９０ＭＰａ；屈服强度：σs＝３９０ＭＰａ；安全系数取n＝１时，许用应力［σ］＝σsn＝σs。

１．２模型简化滚筒多属焊接薄壁结构，在模型简化时将滚筒和钢绳做如下假设：（１）滚筒是封闭圆柱壳体，材料均质且各向同性。

（２）把绕在滚筒上的螺旋绳圈处理为绳环。

（３）同一绳圈中的张力为常数，压力均匀分布在滚筒容绳宽度上。

（４）钢丝绳对端侧板的轴向推力视为均布载荷。

由于滚筒结构和外载荷的轴对称性，把滚筒作为受轴对称均布载荷的实体，所以简化模型可取用二分之一。

根据绞车滚筒实际情况，计算刹车工况下的应力情况。

在刹车过程中，快绳拉力对滚筒壁造成的载荷有：弯矩M弯，钢绳对侧板的轴向压力N i，扭矩M扭以及钢绳对筒壁的径向压力p i。

实测证明，前两种载荷所产生的应力都很小，在计算时可以忽略。

径向压力p i和扭矩M扭是核算强度的重点。

在强度分析过程中，滚筒快绳拉力由最大钩载Qｍａｘ决定。

在有限元分析计算过程中，为得到满意的单元和减小计算规模，在划分网格时，将左右连接毂划分粗一些，加载用绳槽部分划分细一些。

本文研究的模型的单元类型为：ＭＥＳＨ２００、ＳＯＬＩＤ４５、ＣＯＮＴＡ１７０、ＴＡＲＧＥ１７５。

基于不同工况的提升机主轴受力分析

ｓｓｈａｃｌｔｎｐｏｒｍｓｅｔｂｉｈｄ，ａｄ１ｉｄｆｎｒｌｏｅａｉｇｃｎｉｏｓａｄ８ｋｎｓｏｘｒｍｅｃｎｉｏｓｉ，ｔｅｃｌｕａｉｒｇａｉｓｌｅｏａｓｎ６ｋｎｓｏｏｍａｐｒｔｏｄｔｎｎｉｄｆｅｔｅｏｄｔｎｎｉｉａｅｃｃｌｔｄｔｉｃｎｌｄｄｔａｎｅｅａｔａｏｅａｉｎｏｅｈｉ，ｔｅｓｆｓｏｅａｉｎｃｎｉｏｆｔｅｍａｎｓａｔｒａｕａｅ．Ｉｓｏｃｕｅｈｔｕｄｒｔｃｕｐｒｔｆｔｏｓｈａｅｔｐｒｔｏｄｔｎｏｉｈｆｌｈｌｏｈｔｏｉｈｄｖｃｓｒｈ－ｐｉｔｒｌｆａｉｎｍｏｅ，ｏｌｗｅｙｌｔｒｌｘｔｎｍｏｅ，ｄｔｅｍｏｔａｇｒｕｓｌｆｉｓｌｔｒｘｔｎｅｉｅｉｉｔｓｌｅａｉｔｄｆｌｇｉａｘｏｏｄｂａｅａａｉｄａｓｄｎｅｏｓｉｅ — ｉｅａｆａｉｉｆｏｎｈｔｐａｌｉｏｍｏｅｈｓｒｓａｃｔｏａｒｖｄｅｅｅｃｏｅｈｉｉｈｆｄｓｇａｃｌｔｎ，ａｄｔｅｒｓａｃｅｕｔｃｎｄ．Ｔｉｅｅｒｈｍｅｈｄｃｎｐｏｉｅｒｆｒｎｅｆｒｔｏｓｍａｎｓａｔｅｉｎｃｌｕａｉｈｔｏｎｈｅｅｒｈｒｓｌａｓｐｏｉｅａｔｅｒｔａａｉｆｒｔｅｄｔｒｉａｉｎｏｅｄｎｅｏｓｏｅａｉｇｃｎｉｏｎａｇｒｕｅｔｎｆｒｔｅｈｉｒｖｄｈｏｅｉｌｂｓｈｅｅｎｔｆｔａｇｒｕｐｒｔｏｄｔｎａｄｄｎｅｏｓｓｃｉｈｏｓｃｓｏｍｏｈｎｉｏｏｔ

基于ADAMS宏程序的矿井提升机钢丝绳建模研究_晋民杰

提· 绞
Study on modeling of wire ropes of mine hoists based on ADAMS macro programs
JIN Minjie, LIU Huawei, PEI Pei, FENG Zhenhua
School of Transportation & Logistics, Taiyuan University of Science & Technology, Taiyuan 030024, Shanxi, China
交流拖动提升机的动力制动，借助 PLC 对动力制动开、闭环控制，主要以开环控制为主。在开环控制方式下，首先保持制动电流足够大，用切除转子外接电阻方式控制提升机的运行速度。在实际使用中出现制动电流不稳定，主要原因是供电变压器中性点没
第 39 卷 2011 年第 12 期
Abstract：Taking a 6×19 wire rope as the study object, based on the flexible analysis theory and method of the wire rope, ADAMS macro programs are used to create the model of the wire rope with great deformation. The method will play an important role in the simulation and test study of the hoisting system of the hoist, and offers an effective modeling method for various mechanical systems. Keywords：virtual prototype; ADAMS macro program; wire rope; flexible connection; contact force

adams 挖掘机建模过程及运动仿真

挖掘机建模过程及运动仿真完成如下挖掘机简化模型，并进行运动过程仿真及受力分析：挖掘机总体结构图1 建立挖掘机模型1.1建立挖掘机底盘模型运行adams ，建立新模型，设置工作网格大小为5000x2000，间隔为100mm 。

使用工具box 建立模型，length=4200，height=900，depth=2800，设置为on ground ；再在box1左右两端建立box2和box3，length=1200，height=900，depth=1600，设置为on ground ；使用位置调整工具，调整box2和box3的位置在box1沿z 轴方向的中间，使用布尔运算工具从box1中减去box2和box3；使用工具Cylinder 建立旋转支撑部分，length=200，radius=700，设置为add to part ，调整位置，使其位于box1中间。

使用fillet 工具将box1左右倒圆角，radius=450；底盘模型建立完成，如图1-1所示车身底盘动臂斗杆液压缸动臂液压缸斗杆铲斗摆杆下连杆铲斗液压缸上连杆图1- 1挖掘机底盘1.2建立车架模型使用工具box建立模型，length=2400，height=300，depth=2200，设置为new part；使用工具box建立动臂支架座，length=200，height=900，depth=500，设置为add to part；使用工具box建立两个动臂液压缸支架座，length=200，height=300，depth=200，设置为add to part；使用位置调整工具调整支架座的位置，使动臂支架与液压缸支架座x向间距500mm，两液压缸支架座z向间距700mm，；动臂支架位于两液压缸支架z向中间位置；使用工具fillet对支架上侧倒圆角，radius=100；使用工具marker，在各支架座圆弧圆心沿z轴中间位置建立marker点，液压缸支架上为marker16、marker16，动臂支架为marker14；修改模型名称为chejia；模型完成如图1-2所示：图1- 2完成车架模型1.3 建立动臂模型使用工具Extrusion建立动臂模型，选择由点创建，各点坐标如图1-3所示，length=500mm，并倒角，在动臂左端建立marker48，右侧建立marker18，移动使marker18与车架上的marker14重合；图1- 3动臂拉伸建模坐标点使用工具box在动臂上方建立斗杆液压缸支架座，length=200，height=400，depth=200，设置为add to part；使用工具cylinder在动臂两侧建立动臂液压杆支座，length=200，radius=50，使用位置工具调整到合适的位置；动臂完成后如图1-4所示：图1- 4完成动臂模型1.4建立动臂液压缸使用工具cylinder建立液压缸，length=1200，radius=70，液压杆length=1200，radius=50；调整位置如图1-5所示图1- 5完成动臂液压缸模型1.5 建立斗杆模型使用工具Extrusion建立动臂模型，选择由点创建，各点坐标如图1-6所示，length=500mm，并倒角，在动臂右端建立marker50，移动使marker50与动臂上的marker48重合；使用工具cylinder建立摆杆连杆支座模型，length=400mm，radius=60mm；位于斗杆下方前后两侧对称布置；使用工具box建立铲斗液压缸支座，length=400mm，height=200mm，depth=200mm，使用位置工具调整角度和位置，并倒角radius=100mm；斗杆完成如图1-7所示。

基于ADAMS的挖掘机工作装置优化设计

０
图１铲斗连杆机构仿真模型
参数化建模和分析功能，在满足各种约束条件和设
计变量指定的变化范围内，通过自动选择设计变量
１１选定设计变量．１．
在ＡＤＡ／ｅＭＳＶｉｗ中建立铲斗连杆机构的虚拟样机模型，对到Ｍ点的长度（杆）摇、Ｍ点到
，，、
ｍｘ１ｍｘ土１ａｆａｆ：
‘
线完全在优化前曲线之上，说明经过优化传动比ｆ
得到了明显的提高。
Hale Waihona Puke ／其中ｒ铲斗液压缸Ｇ１为对
的作用力臂；１＂２
为连杆＾对的作用力臂；ｒ３为连杆Ｑ点的作用力臂；ｌ为铲斗与斗杆铰点Ｑａｙ到铲斗齿尖的距
设计计算
Ｉ＆盯ｃｕ
基于ＡＤＡＭＳ的挖掘机工作装置优化设计
李
（北京科技大学１
新，周志鸿，厉
峰
测绘科学与工程学院，山东青岛２６１６５０）
车辆工程，北京１０８：２山东科技大学００３
［要］摘在ＡＡ中分别建立挖掘机工作装置铲斗连杆机构、斗杆机构、动臂机构虚拟样机模型，ＤＭＳ
点的长度（杆）点到Ｑ点的长度、Ｊ点到Ｑ点连、ｖ
值，由分析程序求取目标函数的最大或最小值。
ＡＤＡＭＳＶｉｗ可以自动运行多次仿真，每次仿真／ｅ改变虚拟样机模型的一个或多个设计变量，从而找