液压支架虚拟样机建模与分析.pdf

经验交流 文章编号 1001 - 08742008 01 - 0105 - 01 液压支架虚拟样机建模与分析 武红霞,秦冬晨 郑州大学 机械工程学院,河南 郑州450001 中图分类号 TD355 . 41 文献标识码B 1 引言 研究液压支架运动性能的传统方法是对简化模型用古 典力学的方法人工求解,导致不能定量分析液压支架的许多 重要特性,用虚拟样机技术可以改善这种情况。虚拟样机技 术融合先进的建模/仿真技术、 现代信息技术、 先进设计制造 技术和现代管理技术,支持对产品的全方位测试、 分析与评 估。 2 液压支架模型参数 采用虚拟样机技术对液压支架进行设计分析,需要建立 液压支架的多体系统动力学分析模型。建模涉及四类参数 尺寸参数、 质量特性参数、 力学特性参数、 外界参数。 1尺寸参数 尺寸参数主要指四连杆机构的几何尺寸,这些参数决定 了四连杆机构各运动部件的空间运动关系,主要从Solid2 Edge所建立的三维实体模型中获取。有了尺寸参数就可以 建立四连杆机构的运动学模型,并分析其运动特性。 2质量特性参数 质量特性参数是指各运动部件的质量、 质心、 转动惯量 等。这些参数决定了支架的动力学性能。在Solid edge软件 中建立液压支架各零部件的三维实体模型,将其装配成 Assembly文件,然后转换成Parasolid数据格式,利用AD2 AMS/Exchange模块,将数据导入ADAMS中,输入各运动部 件的参数,就可以得到各运动部件的质量特性参数。 3力学特性参数 力学特性参数是指零部件或系统的刚度和阻尼等特性。 为了使模型较好地反映系统的实际情况,需要在高频电液伺 服激振系统上测量四连杆机构的静刚度、 动刚度和损耗因子。 4外界参数 液压支架的使用环境决定了液压支架的外界参数。 3 虚拟样机特性分析 以ZY7600/22/45型两柱掩护式液压支架作为分析对 象,该支架工作阻力为7600kN,支撑高度为2200～4500mm, 顶板对支架的摩擦因数为0. 2。为减少支架质量,应适当缩 短掩护梁的长度,增加后连杆与掩护梁长度的比值,上限取 0. 61～0. 82。为使支架受力合理,减少附加力,尽可能使支 架由高到低的梁端距变化小一些。 样机特性分析主要包括下列内容①干涉分析,分析机 构各构件在升降过程中有无运动干涉;②运动分析,分析能 否完成支架升降过程,在运动仿真过程中有无参数值的突变 和仿真的骤停;③受力分析,使用软件ADAMS/Post Proces2 sor对样机各点的受力情况进行分析,输出样机的受力曲线, 并与经验数据曲线进行比较,看是否符合设计要求;④样机 模型参数化优化设计。 借助ADAMS建立的液压支架虚拟样机系统,能对液压 支架进行有限元分析、 运动仿真、 动力学分析和参数化优化 设计,避免运动中各构件的相互干涉,确保了液压支架安全 可靠,结构优化合理,为进行液压支架产品系列设计和合理 选型提供了一个方便的平台。 收稿日期 2006 - 07 - 30 文章编号 1001 - 08742008 01 - 0105 - 02 防跑车装置在矿山斜井 运输中的应用 李宏 西北地勘局711总队 何家岩金矿,陕西 略阳 中图分类号 TD55 . 3 文献标识码B 在矿山斜井提升运输作业中,最大的威胁就是发生斜井 跑车事故,为了保证安全,安设阻车器是最常用的方法。 现有的装置通常有常闭式和常开式两种结构形式,前者 是在车辆正常通行时才会自动打开,待车辆通过后自动关 闭;后者是在发生跑车时才关闭,以阻止跑车事故。防跑车 装置必须根据矿山斜井的特点和安装的位置来选用,才能发 挥其较好的作用。 以长期从事矿山机电工作的经验,认为斜井运输采用 开闭式防跑车装置混合使用效果最好,安全系数最高。在目 前常用的几种操作方式中,首推机械式防跑车装置,该装置 可减少操作的中间环节,结构简单,工作可靠,操作机构和绞 车有互锁关系,可保证跑车车辆被准确截获。 图1 常闭式防跑车装置示意图 常闭式防跑车装置见图1 ,在正常工作状态下,由于 牵引钢丝绳受拉力,并将拉力传递给制动钢丝绳,从而将活 动闸门拉起,矿车可以自由被提升或下放,矿车运行结束后, 装置自动落下处于常闭状态,当发生断绳或脱钩跑车时,牵 5012008年第1期煤 矿 机 电 引钢丝绳失去拉力,活动闸门可依靠自重落下阻挡矿车,该 装置设有的配重用以调节制动拉力。 常开式防跑车装置见图2 ,在正常工作状态下,矿车 运行速度受绞车控制,矿车通过阻车门产生的冲击力不会将 钢丝绳穿销打掉,活动闸门不会掉下阻车,矿车可以自由通 行,当发生断绳或脱钩跑车时,矿车失去控制靠重力加速度 高速滑行,通过阻车门时产生强大的冲击力将刚丝绳穿销打 掉,活动闸门掉下阻挡矿车。 图2 常开式防跑车装置示意图 常闭式防跑车装置适合安装在斜井中上部位置,以阻止 操作人员脱钩放车和中上部矿车脱钩断绳跑车事故的发生。 常开式防跑车装置适合安装在斜井下部位置,以阻止中下部 位脱钩断绳跑车事故的发生。 防跑车装置要经常进行检查、 维护、 确保各连接部位灵 活可靠,并严格规范车辆运行,以防止跑车事故的发生,确保 矿山安全生产。 收稿日期 2007 - 08 - 09 文章编号 1001 - 08742008 01 - 0106 - 02 低浓度瓦斯发电技术的改进 王琳 靖远煤业有限公司 科研设计院,甘肃 白银730913 中图分类号 TD6 文献标识码B 1 引言 近年来,随着国家对煤层气开发项目的重点扶持和一系列 优惠政策的相继出台,瓦斯综合利用得到快速发展,新型、 安全、 高效的低浓度瓦斯发电技术也取得了实质性进展。在国内已有 沈阳煤业集团、 贵州六盘水大湾煤矿等多个矿井已成功地应用 了低浓度瓦斯发电技术,并取得了良好的经济效益。 2 瓦斯发电技术应用现状 瓦斯发电技术是利用煤矿抽排的浓度 ≥30的瓦斯作 为燃料,实现发电兼供热。其工作原理为瓦斯抽放泵站将 浓度 ≥30的瓦斯气输送到储气罐,由压缩机将瓦斯气压缩 输送到燃气轮机进行发电,并利用发电机排出的尾气,供居 民冬季取暖。 公司的瓦斯发电通过3年来的运营实践,初步达到了集 效益和环保为一体的建设目标,但目前在许多方面还存在不 足,主要问题在于进入2007年以来,受井下多种因素的制 约,煤矿抽放瓦斯的浓度持续偏低,抽放浓度多半低于 26 ,因无法利用而排入大气层。 低浓度气体的放空,污染了环境。因气量的长期不足造 成设备启动频繁,发电效率低,机电故障频繁,燃气轮机的工 作效率仅为15～17。维修成本也高,机组起动次数达 500次即需返厂大修。由于目前矿井抽放浓度较低,不能满 足现有高浓度瓦斯发电机组的用气需求,但低浓度 6 ～ 25 气源量非常充足,具备低浓度瓦斯发电所需的资源 ,根 据瓦斯综合利用的发展趋势和企业实际情况,实施了低浓度 瓦斯发电项目的技术改造。 3 低浓度瓦斯发电技术改造 在保证燃气发电机组正常运行的前提下,做到生产工艺 流程合理,减少管线交叉,控制噪声,电站布局整齐。 1设备布置 机组布置在原压缩机房内,受空间限制将余热锅炉布置 在室外。对原机房进行改造,加装轴流通风机等,顶部装敞 开式天窗进行机房内自然通风。排气管室内部分均用厚 100mm的硅酸铝纤维管壳包扎,外层用镀锌铁皮保护。 低压配电室内布置3台机组控制屏, 1台变压器低压进 线柜、 站用配电柜、 电瓶柜等,变压器布置在低压配电室西 面,高压配电室布置1台高压开关柜,高压输出接至变电所 6kV母线侧高压开关柜的进线端。 在原有水池的基础上,重新布置冷却塔基础。低温冷却 塔借用原GBNL32150型冷却塔,高温冷却塔采用GBNL32175 型逆流式玻璃钢冷却塔。 2冷却循环系统 根据燃气发电机组的性能要求,冷却系统分为内外两个 循环系统,内外循环系统通过换热器进行换热,内外循环又 分为高、 低温冷却水系统,高温冷却内循环主要是冷却发动 机机体、 气缸盖等部件,低温内循环主要是冷却机油和空气。 内循环使用软化水,外循环使用普通自来水,外循环通过热 交换器与内循环换热。 3照明及保护装置 发电机房内采用防爆灯具照明,在机房、 低压配电室和 高压配电室设有应急灯照明。 变压器设温度、 瓦斯、 过流、 速断等保护,在中央配电室 内增设过流、 速断保护,综合保护单元安装于6kV开关柜 内。 4地面燃气进气系统 从瓦斯抽放泵站放散管前引一条进气总管,先经低温湿 式放散阀,以保证机组运行过程中压力稳定,并防止由于机 组问题影响瓦斯抽放泵的平稳运行,然后经过丝网过滤器、 水位自控式水封阻火器、 瓦斯管道专用阻火器等防回火设 备,防止电站内部危险引至瓦斯抽放泵及井下瓦斯管线,再 经过细水雾输送系统、 溢流式水封阻火器保证瓦斯气体的安 全输送。图1为瓦斯输送流程图。 601 煤 矿 机 电 2008年第1期