基于虚拟样机技术的采煤机调高液压系统动态特性的研究

发布时间：2017-10-28 10:13

  本文关键词：基于虚拟样机技术的采煤机调高液压系统动态特性的研究

  更多相关文章： 记忆截割 液压系统 响应时间 控制策略 联合仿真 调高精度

【摘要】：随着现代煤矿对开采产量、效率及安全性等指标的要求越来越高,采煤机作为煤矿开采机械的重要设备之一,为了适应这种趋势,大功率电牵引采煤机的研究和设计也更加趋向于高速化、智能化和自动化。记忆截割调高技术作为智能调高的关键技术之一,由于其回避了煤岩体界面识别这一难题,对提高井下开采效率及智能调高技术的研究和应用具有一定的价值,因此具有较好的实用性,也越来越受到研究者的重视。目前,记忆截割调高技术应用并不普遍,在已应用的采煤机中,其调高控制策略由于没有考虑到液压系统的响应时间对滚筒高度调整的影响,因此其滚筒调高精度存在一定偏差。为此本课题以MG750/1860-WD型采煤机为例,通过建立采煤机调高系统的虚拟样机,分别进行了AMESim-ADAMS机液联合仿真及MATLAB的Simulink仿真,最终比较分析得出液压调高系统的响应时间,基于该响应时间对记忆截割的调高控制策略进行了优化改进并对不同条件下进行仿真分析,给出了不同条件下的调高控制策略。此外,本文还对安装有电液比例方向阀的液压调高系统进行了相应仿真,得出了该系统下滚筒的调高性能。最后分别进行了调高过程滚筒高度变化实验及液动换向阀通往液压缸无杆腔的出油口处压力测量实验,来验证所建立模型的可行性及相关结论的可靠性。通过研究分析,本文得出以下结论：1、AMESim-ADAMS机液联合仿真得出的液压系统响应时间比MATLAB的Simulink仿真的出的结果与实验结果更接近更加可靠；2、在记忆截割控制中,当采煤机滚筒高度调整的垂直速度与水平速度的比值大于目标调整高度与采样区间的比值时,与常规控制策略相比,改进控制策略下,采煤机牵引速度越大,最终滚筒调整高度与目标控制高度的偏差越小,滚筒实际运动轨迹与目标控制轨迹的拟合优度越大；当采煤机滚筒高度调整的垂直速度与水平速度的比值小于目标调整高度与采样区间的比值时,采煤机牵引速度对最终滚筒调整高度与目标控制高度的偏差响应不大,偏差稳定在一个固定值,但牵引速度越大,滚筒实际运动轨迹与目标控制轨迹的拟合优度越小；若要使采煤机滚筒调高高度与目标高度的偏差在控制误差范围内,采煤机滚筒高度调整的垂直速度与水平速度的比值的大小需满足在一定范围内；3、安装有电液比例方向阀的液压调高系统可以实现滚筒高度的匀速及变速调整,有较好的调高精度,更适用于煤层变化复杂及对滚筒高度调整精度要求较高的煤矿；4、实验结果表明,所建模型具有可行性,所得相关结论具有一定可靠性。本课题中所建立的仿真模型可用于采煤机液压调高系统的优化分析,所得相关结论与数据可以为其他分析提供相关参考。
【关键词】：记忆截割 液压系统 响应时间 控制策略 联合仿真 调高精度
【学位授予单位】：煤炭科学研究总院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD421.6
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-12
• 第一章 绪论12-18
• 1.1 课题背景及其研究意义12-13
• 1.2 国内外研究现状及发展趋势13-15
• 1.2.1 记忆截割调高技术的基本原理13
• 1.2.2 采煤机记忆截割调高技术现状13-14
• 1.2.3 采煤机记忆截割调高技术发展趋势14-15
• 1.3 课题的主要内容及研究方法15-17
• 1.3.1 课题的主要内容15-16
• 1.3.2 研究方法16-17
• 1.4 本章小结17-18
• 第二章 采煤机调高机构动力学模型18-27
• 2.1 采煤机滚筒负载特性及其受力分析18-26
• 2.1.1 单个截齿的受力分析18-20
• 2.1.2 螺旋滚筒上载荷及力矩的确定20-22
• 2.1.3 截齿截割状态的判断22-23
• 2.1.4 载荷模拟算法和程序框图23-26
• 2.2 本章小结26-27
• 第三章 采煤机调高机构虚拟样机的建立27-36
• 3.1 采煤机调高机构零件三维模型的建立27-30
• 3.1.1 截割滚筒组件的建模27
• 3.1.2 牵引部组件的建模27-28
• 3.1.3 摇臂组件的建模28-29
• 3.1.4 调高油缸组件的建模29
• 3.1.5 牵引部组件的建模29-30
• 3.2 采煤机调高机构零部件的装配30
• 3.3 ADAMS软件简介30-31
• 3.4 三维模型的导入及其设置31-33
• 3.4.1 工作环境的设置31-32
• 3.4.2 ADAMS软件与Solid Edge软件接口32
• 3.4.3 模型后处理32-33
• 3.5 约束的添加及模型验证33-35
• 3.5.1 运动副的添加33
• 3.5.2 驱动的添加33-34
• 3.5.3 检验样机模型34-35
• 3.6 本章小结35-36
• 第四章 采煤机调高系统的虚拟样机建模及AMESim仿真36-52
• 4.1 液压调高系统主要元器件选型36-40
• 4.1.1 液压油缸的选型36-37
• 4.1.2 先导式电液换向阀的选型37
• 4.1.3 溢流阀的选型37-38
• 4.1.4 齿轮泵的选型38
• 4.1.5 泵站电机的选型38-39
• 4.1.6 液压锁的选型39
• 4.1.7 过滤器的选型39-40
• 4.2 AMESim软件介绍40-41
• 4.2.1 AMESim软件简介40
• 4.2.2 AMESim液压库(HYD)和液压元件设计库HCD库介绍40-41
• 4.3 先导式电液换向阀AMESim建模41-43
• 4.3.1 先导式电液换向阀工作原理41-42
• 4.3.2 先导式电液换向阀仿真模型的建立42-43
• 4.4 基于AMESim所建立的液压调高系统仿真模型43-44
• 4.5 联合仿真模型建立44-49
• 4.5.1 ADAMS和AMESim软件对接过程45-49
• 4.6 液压系统响应时间仿真及分析49-51
• 4.7 本章小结51-52
• 第五章 液压调高系统数学模型建立及Simulink仿真52-58
• 5.1 阀控液压缸数学模型的建立52-55
• 5.1.1 先导式电液换向阀数学模型建立52-53
• 5.1.2 液压缸数学模型的建立53-55
• 5.1.3 阀控液压缸数学模型的建立55
• 5.2 采煤机液压调高系统Simulink仿真及分析55-57
• 5.3 本章小结57-58
• 第六章 液压系统响应时间对调高系统记忆程控策略的影响58-82
• 6.1 液压系统响应时间对滚筒运动轨迹的影响58-61
• 6.1.1 螺旋滚筒运动轨迹理论分析58-60
• 6.1.2 液压系统响应时间对采煤机滚筒运动轨迹影响的仿真分析60-61
• 6.2 调高系统记忆程控策略的制定61-70
• 6.2.1 常规记忆程控策略分析62-65
• 6.2.2 液压系统响应时间影响下的记忆程控策略分析65-70
• 6.3 记忆程控截割的系统仿真70-75
• 6.3.1 K>ΔH/Δx时滚筒调高的仿真及分析70-73
• 6.3.2 K<ΔH/Δx时滚筒调高的仿真及分析73-75
• 6.3.3 K≈ΔH/Δx时滚筒调高控制策略的分析75
• 6.4 电液比例换向阀阀控液压调高系统75-81
• 6.4.1 电液比例方向阀选型及AMESim模型的建立76-78
• 6.4.2 电液比例阀控液压调高系统联合仿真模型建立及仿真分析78-81
• 6.5 本章小结81-82
• 第七章 实验及其分析82-89
• 7.1 调高过程滚筒高度变化实验82-85
• 7.1.1 实验设备82-83
• 7.1.2 实验原理83-84
• 7.1.3 实验结果及分析84-85
• 7.2 调高过程液压缸压力变化85-89
• 7.2.1 实验设备85-86
• 7.2.2 实验原理86-87
• 7.2.3 实验结果及分析87-89
• 第八章 结论与展望89-92
• 8.1 主要结论89-90
• 8.2 课题展望90-92
• 致谢92-93
• 参考文献93-96

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 刘春生;杨秋;李春华;;采煤机滚筒记忆程控截割的模糊控制系统仿真[J];煤炭学报;2008年07期

2 纪玉祥;张志鸿;;基于虚拟样机技术的采煤机仿真[J];现代制造工程;2008年03期

3 李祥君,韩军,樊秀芹,高群;采煤机液压锁的结构性能分析[J];煤矿机械;2002年12期

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本文编号：1107794