考虑间隙的液压掘岩机建模与分析
本文选题：液压掘岩机 + 间隙 ； 参考：《合肥工业大学》2017年硕士论文
【摘要】：液压掘岩机是一款岩石破碎装置,相比较传统的液压冲击器,它既可以实现破碎功能,也可以实现扒掘、剥离功能;它的出现对于国家建设和国民生产有很大意义,大大方便了对山体、建筑物、岩石等物质的破碎工作。作为一个传统机械机构,液压掘岩机不可避免的存在间隙。研究含间隙的液压掘岩机的动力学特性,分析间隙和动态性能之间的关系,这对提高液压掘岩机的设计精度具有重要意义。为了考虑间隙对液压掘岩机的影响,寻找间隙和响应之间的内在关系,揭示恶化液压掘岩机动力学表现的机理,本文以汤建钢先生设计的一款70液压掘岩机为对象,对其进行理论建模,运用AMESim和ADAMS软件对其进行仿真分析,得出间隙影响液压掘岩机的结论,主要研究内容如下:针对含间隙机构的液压掘岩机,介绍了课题的研究背景以及研究意义,详细阐述了液压冲击器以及间隙机构的国内外研究现状,系统地论述了关于含间隙液压掘岩机传递机构动力学特性这个研究方向的可行性。本文用间隙处理方法,将间隙这一工程中实际存在的物理量考虑进液压掘岩机的数学、力学模型中,建立出液压掘岩机传递机构中短钎杆套筒以及掘岩钩转轴运动副的数学模型,为液压掘岩机的运动学和动力学分析奠定理论基础。此外考虑实际情况选择了合适的接触碰撞力模型和摩擦力模型,分析了液压冲击器的工作原理和传递机构的运动情况。最后进行了ADAMS和AMESim软件联合仿真。用AMESim软件搭建了液压掘岩机的液压系统模型,用ADAMS软件搭建了液压掘岩机的动力学模型,将AMESim软件的输出作为ADAMS的输入,运用控制变量法进行联合仿真,得出了不同间隙情况下液压掘岩机的动态特性图。根据仿真结果进行定性分析,得出间隙对机构有影响的结论:影响短钎杆和掘岩钩的动力学特性;增大短钎杆和套筒的接触碰撞力;减小活塞对短钎杆以及短钎杆对掘岩钩的冲击力;引起机构的振动以及缩减机构的寿命等。本文对含间隙液压掘岩机进行了理论建模和仿真分析,得到了间隙对机构有影响的结论。这些结论可以为固化液压掘岩机的分析流程提供一定的理论参考,方便了液压掘岩机的优化设计,提高了设计质量和设计效率。
[Abstract]:The hydraulic rock excavator is a rock crushing device. Compared with the traditional hydraulic impactor, it can not only realize the function of crushing, but also realize the function of digging and stripping. Its appearance has great significance for national construction and national production. Greatly facilitated to the mountain, the building, the rock and so on material breaking work. As a traditional mechanical mechanism, there is an inevitable gap in hydraulic rock excavator. It is of great significance to study the dynamic characteristics of hydraulic rock excavators with clearance and to analyze the relationship between clearance and dynamic performance, which is of great significance to improve the design accuracy of hydraulic rock excavators. In order to consider the influence of clearance on hydraulic rock excavator, to find the internal relationship between clearance and response, and to reveal the mechanism of deterioration of dynamic performance of hydraulic rock excavator, this paper takes a 70 hydraulic rock excavator designed by Mr. Tang Jiangang as an object. The theoretical modeling is carried out, and the simulation analysis is carried out by using AMESim and Adams software. The conclusion that clearance affects hydraulic rock excavator is obtained. The main research contents are as follows: aiming at hydraulic rock excavator with clearance mechanism, The research background and significance of the subject are introduced, and the research status of hydraulic impactor and clearance mechanism at home and abroad is described in detail. The feasibility of the research on the dynamic characteristics of the transfer mechanism of hydraulic rock excavator with clearance is discussed systematically. In this paper, by using the clearance treatment method, the actual physical quantities in the engineering are considered into the mathematical and mechanical models of hydraulic rock diggers. The mathematical model of the short drill rod sleeve and the rotary shaft motion pair of the hydraulic rock excavator is established, which lays a theoretical foundation for the kinematics and dynamics analysis of the hydraulic rock excavator. In addition, the suitable contact impact force model and friction force model are selected in consideration of the actual situation, and the working principle of the hydraulic impactor and the movement of the transfer mechanism are analyzed. Finally, Adams and AMESim software are simulated. The hydraulic system model of hydraulic rock excavator is built by AMESim software, the dynamic model of hydraulic rock excavator is built by Adams software, the output of AMESim software is taken as the input of Adams, and the control variable method is used to carry out joint simulation. The dynamic characteristic diagram of hydraulic rock excavator with different clearance is obtained. Based on the qualitative analysis of the simulation results, it is concluded that the gap affects the dynamic characteristics of the short drill rod and rock hooks, increases the contact impact force between the short drill rod and the sleeve, and increases the contact impact force between the short drill rod and the sleeve. It can reduce the impact force of the piston to the short drill rod and the short drill rod to the rock-digging hook, cause the vibration of the mechanism and reduce the service life of the mechanism, etc. In this paper, the theoretical modeling and simulation analysis of hydraulic rock excavator with clearance are carried out, and the conclusion that clearance has influence on mechanism is obtained. These conclusions can provide a certain theoretical reference for the analysis flow of solidified hydraulic rock excavator, facilitate the optimization design of hydraulic rock excavator, and improve the design quality and design efficiency.
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TU631
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，本文编号：2018413
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