Pro/E和ADAMS环境下回柱绞车虚拟样机建模及动力学分析

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)中国矿业大学机电工程学院 作者:王凯

  介绍了回柱绞车的传动原理,在Pro/E环境下建立了整个绞车的模型,运用通用格式Parasolid文件将其导入ADAMS软件中,建立约束和载荷后,形成虚拟样机模型。仿真得到各传动部件的转速和各级齿轮啮合力的时域和频域图,通过与理论值对比,验证了样机的准确性和实用性,并分析了造成误差的原因,可为之后深入分析和研究提供可靠的依据。

  引言

  矿用回柱绞车,又称慢速绞车,是用来拆除和回收矿山采煤工作面顶柱的机械设备。由于它的高度较低,重量又轻,特别适用于薄煤层、急倾斜煤层采煤工作面,以及各种采煤工作面回收沉入底板或被矸石压埋的金属支柱之用。牵引力大和牵引速度慢是回柱绞车的主要性能要求。随着机械化采煤程度的提高,矿用回柱绞车越来越多地被广泛用于机械化采煤工作面,作为安装、回收各种设备之用。回柱绞车除用于回柱放顶工作外,也可用来拖运和调运车辆。为了分析其动态特性,笔者采用Pro/E软件先对整个绞车进行实体建模,然后再利用ADAMS软件对其传动性能进行分析。

1、传动原理

  回柱绞车的传动原理图如图1所示,动力传动系统的传递路线为:防爆电动机→弹性联轴器→小斜齿轮→大斜齿轮→环面蜗杆→蜗轮→小圆柱直齿轮→过桥齿轮→大圆柱直齿轮→卷筒。

Pro/E和ADAMS环境下回柱绞车虚拟样机建模及动力学分析

图1 回柱绞车传动原理图

1.大圆柱直齿轮 2.过桥齿轮 3.小圆柱直齿轮 4.蜗轮 5.大斜齿轮 6.防爆电动机 7.弹性联轴器 8.小斜齿轮 9.环面蜗杆 10.卷筒

2、虚拟样机模型

  2.1、Pro/E模型建立

  利用Pro/E参数化建模功能,首先对该绞车各个零件进行建模。例如,直齿轮和斜齿轮的建模按照一般方法加参数化就可以实现,环面蜗杆通过运用解析几何学的理论,建立其齿面轨迹方程,然后进行扫描,从而形成环面蜗杆模型。各个部件完成后,再进行虚拟装配,建立回柱绞车Pro/E模型,如图2所示。

Pro/E和ADAMS环境下回柱绞车虚拟样机建模及动力学分析

图2 回柱绞车Pro/E模型

  2.2、ADAMS仿真模型建立

  由于目前所使用的Pro/E和ADAMS软件都是比较高的版本,不能用以往的无缝结合软件Mechanism/Pro来进行仿真,所以笔者采用生成通用格式的实体模型Parasolid(后缀名为.x_t)文件来建立ADAMS模型。导入模型后的第一个工作就是赋予模型材料,这样ADAMS就可根据模型材料计算出实体模型的质量、质心坐标,以及各个方向的转动惯量等参数。然后调整每个部件的位置,使空间结构满足实际情况,特别是啮合区应尽量调整到位。因为在仿真时采用的是接触模型,所以模型的空间位置会对初始的仿真结果有一定影响。

  为了提高仿真效果,减小计算量,在导入过程中去除了一些对传动仿真没有影响或影响较小的部件,例如箱体、轴承和螺栓等。建立完成的回柱绞车ADAMS模型如图3所示。

Pro/E和ADAMS环境下回柱绞车虚拟样机建模及动力学分析

图3 回柱绞车ADAMS模型

5、结语

  基于Pro/E建模软件,建立了回柱绞车的三维模型,并导入动力学仿真软件ADAMS中,通过施加各种约束和载荷,形成了虚拟样机模型。通过动力学仿真,得到各传动件的转速,将其与理论值进行对比,误差满足要求,验证了传动的准确性。再由接触模型得到各齿轮啮合各向力的时域和频域图,与理论值基相符,说明虚拟样机模型合理,仿真具有实用价值,可以为回柱绞车传动系统的强度校核、优化设计和振动分析等提供有效的依据。

  Pro/E和ADAMS环境下回柱绞车虚拟样机建模及动力学分析为真空技术网首发,转载请以链接形式标明本文首发网址。

  http://www.chvacuum.com/proe/115888.html

  与 Pro/E教程 Pro/E环境 相关的文章请阅读:

  Pro/E教程http://www.chvacuum.com/proe/