DOI:10.13436/j.mkjx.2011.04.065 第 32 2011 卷第 年 04 04 期 月 基于 ADAMS/View 煤 矿 机 械 Coal Mine Machinery Vol.32 No.04 Apr. 2011 的掘进机行走机构建模与爬坡仿真 马 璐 徐 斌 ， 主要由驱动 合实际情况 。 到 型 。 基础 沈阳 介绍掘进机行走机构的结构特点和工作原理 三一重型装备有限公司 （ ， 110027） 然后对其 ， 摘 要 ： ADAMS/View 中 使用 ， ADAMS 命令语言和对话框编程技术施加约束和创建接触 运行仿真获得履带行走机构爬坡性能曲线 符合实际试验结果 ， ， Pro/E 三维模型简化并导入 建立动力学模 为掘进机整机动力学仿真奠定 ， 。 关键词 中图分类号 ： 掘进机 行走机构 ； ： TD421.5； TP391 ； ADAMS/View； 文献标志码 爬坡仿真 ： A 文章编号 ： 1003 － 0794（2011）04 － 0052 － 03 Modeling and Climbing Simulation of Roadheader Travel Mechanism Based on ADAMS/View MA Lu， XU Bin （Sany Heavy Equipment Co．， Ltd．， Shenyang 110027， China） Abstract： The structure and working principle of roadheader’s travel mechanism were introduced, and its Pro/E model was simplified and imported to ADAMS/View. Applied restriction and created contact by ADAMS command language and dialog box programming technology, and the dynamic model was built. The climbing performance data received by dynamic simulation was in compliance with the test result, which laid the foundation for the roadheader dynamic simulation. Key words： roadheader； travel mechanism； ADAMS/View； climbing simulation 引言 爬坡性能是掘进机的重要性能之一 0 。 ， 好坏是主要由掘进机履带行走机构决定的 走机构是掘进机的承重和行驶底盘 在工作过程中产生的载荷冲击 履带 与履带架刚性连接 性和足够好的机动性能 证整台机器具有良好的稳定性 下环境工作 爬坡性能 履带行 承受工作装置 双 支重轮 履带行走机构具有良好的通过 保 适合比较恶劣的井 驱动轮与导向轮兼作支重轮 对土壤的比压力较小 其结构特点是 多支点 ： ， ， 。 、 、 、 。 ， ， ， 件 面相结合 制用户界面和设计应用程序 模 块 之 一 是应用最广的机械系统动力学仿真软 ADAMS 它将强大的分析求解功能与使用方便的用户界 用来定 模块是它的核心 本 文 以 使 用 对履带行走机构建模并进行动力学仿 用户还 可对它进行 专门化设 计 。 View 型 掘 进 机 为 例 EBZ160 ， ， ， 。 。 ADAMS/View 真 1 ， 研究它的极限爬坡能力 。 掘进机行走机构工作原理 掘进机的行走机构是双履带装置 导向轮 支撑 轮 ， 、 、 、 轮 托带板 及履带板等 部分组成 。 其 工作原理是 由行走液压 马达发出 转矩传给 驱 动 同时 地面 轮 驱动轮 通过履带把 驱动力传给 地面 对履带的反作用力通过履带传给驱动轮 再通过驱 动轮作用到掘进机本体上驱使整机行走 ， ， ， 。 52 履带行走机构行走必须满足 ：（1） 达需要产生足够的转矩使驱动轮回转 地面间的附着力大于各种阻力之和 行走液压马 履带与 ；（2） 。 2 仿真模型的建立 尽管 ADAMS/View 提供了三维几何建模工具 ， 对于复杂三维模型需要花费大 且不能保证模型的尺寸精 中 中 ， 添加合适的约束和接 本文采用方法是先在 然后导入到 ADAMS/View Pro/E ， ， 但其功能较为弱小 量时间来完成建模工作 度和装配位置精度 。 完成三维实体建模 再确定每个构件的运动关系 触 ， 这样组成一个完整的动力学仿真模型 ， 。 ， 2.1 模型简化 Pro/E 需要简化 三维实体模型在导入 简化遵循的原则是 ADAMS/View 之前 ， 尽量简化复 杂零件 的 外 形 和 特 征 ： 但 不 能 ， 影响仿真结果 ； （1） （2） （3） 把多个固定连接的零件简化成一个零件 确保运动副 的连接 关 系 能 够 正 确 表 达 ； ， 符 ， ， 基于以上原则 对掘进机履带行走机构进行简 主要包括去掉履带板之间连接的销轴等零件 化 履带架和托带板共同简化成一个零件 重轮和导向轮都与履带架进行铰接约束等 些仿真过程与结果同零件外形紧密相联的零件 ， 支 对于一 例 驱动轮 ， 。 、 ， 

第 32 卷第 04 期 基于 ADAMS/View 的掘进机行走机构建模与爬坡仿真 马 璐 等 , ——— Vol.32No.04 应当尽可能地确 ， defaults model model_name=J1CX for variable_name =ip start_value =1 end_value = 45 contact create & contact_name = (eval ("contactqd1_" //RTOI ： (ip))) & 如履带板等需要施加接触的零件 保模型精确 。 2.2 导入三维实体模型 把简化后的行走机构模型保存成 格式 ， 型构件 Parasolid（.x_t） 这 样 建 立 了 仿 真 模 。 中 ADAMS/View 导 入 到 使用 可以对整个实体模型一次性导入 不遗漏或删 除任一几 何 体 Parasolid ， ； 格式导入具有以下优点 并 为 每 一 个 实 （1） （2） ， 体创建单独的零件 ； （3） 等重要信息 ； 保存了构件 的质量 转 动 惯 量 和 质 心 位 置 、 允许做进一步的布尔运算操作 （4） 模型导入完成后 在 的建模工具建立地面模型 弧面坡体 ， 部分平滑连接组成 。 2 。 。 中使用自带 地面模型由平地部分和 ADAMS/View 2.3 问题 过约束会影响仿真结果 。 履带板之间全部施加旋转副 施加约束 对履带板施 加约束时要 注 意 避 免 出 现 过 约 束 甚至不能运行仿真 。 时会产 （Revolute） 个旋转副改成同轴 个旋转副分别改成圆柱副 种方 解决方法是将其中 或者把其中 本文采用第 和球副 1 2 ， 。 （Spherical）。 1 生过约束 副 （Inline）， （Cylindrical） 法 。 每个履带装置有几十个履带板 本文采用编写 的方法施加约束 使用 FOR ） ， （.CMD 费时且容易遗漏 程序 文件 中的履带板规则命名后 ， 邻履带板间施加旋转副 个旋转副改成同轴副 在驱动轮 另外 ， 。 导向轮 ， ADAMS 手动施加约束 命令语言 对模型 。 循环命令在两相 具体为 ： 完成以后再手动把其中 1 ， 施加旋转副 、 支重轮与履带架之间 之间施加固定副 这样完成对整个履带行走机构模型的约束 在地面模型与 Ground ， 、 （Fixed）， 的施加 。 2.4 创建接触 在掘进机行走机构中 每个履带装置含有 45 ， 个驱动轮 和 、 、 。 、 ， 2 、1 、6 个导 向 轮 种方法来自动创建接触 1 导向 轮 。 每个支 重 手动创建将 是非常困难 个支重轮 个履带 板 需要创建每 个履带板与 驱动轮 轮 的 以及地面 之间的接触 本文采用 编写 板与驱动轮 使用 板进行遍历 的接触 序代码 命令语 言程序创建 每个履带 ADAMS 导向轮以及每个支重轮之间的接触 。 对一个履带装置内的每个履带 在此过程中创建履带板与各个轮之间 下面是履带板与驱动轮之间创建接触的程 循环命令 FOR （1） ， ， 。 、 。 ： i_geometry_name= & (eval("lvdaiban1_"//RTOI(ip)//".solidldb")) & j_geometry_name = qudonglun1.solidqdl & stiffness = 1.0E+005 & damping = 1000 & exponent = 1.5 & dmax = 1 end 使用 对话框 编程技术 在第 。 。 （2） ADAMS （Dialog Box） 创建每个履带板与地面模型之间的接触 部分中所创建接触的参数是定值 变的 不同的路面状况 所示的对话框 如图 地面之间接触的参数 同路况下进行行走爬坡仿真 （1） 是不需要经常改 而履带板与地面之间的接触则需要根据实际 本文开发出 可以方便快速设置履带板与 使履带行走机构模型能在不 设置不同的参数值 1 ， ， ， ， 。 。 履带板与地面之间的接触参数 刚度系数 力指数 阻尼系数 沉陷量 静摩擦系数 动摩擦系数 静摩擦转变速度 动摩擦转变速度 5.0E+004 1.5 1.0E+005 1.0 0.5 0.4 0.1 1 删除 确定 应用 取消 图 施加履带板与地面之间接触的对话框 （3） 摩擦参数可以通过试验方法获得 1 正确设置接触参数对仿真成功是至关重要 而其他接触 却 很 难 用 试 验 测 然后不 本文采用的 办法是先使 用默认的参 数 例 如 刚 度 系 数 力 指 数 等 ， 、 ） 的 。 参 数 得 断修正这些参数 ， （ 直到符合要求为止 ， 。 ， 爬坡动力学仿真 3 EBZ160 文采用的仿真速度是 对模 型里的 2 在 6 m/min。 7 m/min， ADAMS/View 型掘进机最大行走速度是 本 中 个 驱动轮施加 相同的旋转 运 动 驱 动 即在对应的旋转副上各加一个关于时间 函数值为 这样完成了掘进机履带行 如图 类型驱动 （Velocity） 所示 ， ， 2 。 函数的速度 STEP(time, 0, 0, 2, 16 d)。 走机构动力学模型的建立 （Motion）， 的 STEP 53 

第 32 2011 卷第 年 04 04 期 月 煤 矿 机 械 Coal Mine Machinery Vol.32 No.04 Apr. 2011 采煤机与输送机配套铲间距的研究 白西训 苏忠武 ， 摘 要 西安 针对采煤机在实际应用中出现的滚筒割铲板 西安煤矿机械有限公司 （ ， ： 提出煤矿综采工作面三机配套中必须保证适当的铲间距 、 。 将理论值和实际数据做比较后 ， 装煤效果 三机配套中铲间距计算的理论公式 式 很好地解决了滚筒割铲板 关键词 中图分类号 铲间距 ： ； 数学建模 ， 、 ； ， ： TD42 文献标志码 ： A 三机配套 ； 采煤机 文章编号 摇臂扭矩轴异常损坏或装煤效果差等实际问题 。 710032） 摇臂扭矩轴异常损坏等问题 结合滚筒 应用数学建模的方法 推导出 提出了确定铲间距的有效方 ， ， ， ： 1003 － 0794（2011）04 － 0054 － 03 Study on Distance between Shovel and Drum of 3-machine Supplemental BAI Xi-xun， SU Zhong-wu (Xi’an Coal Mining Machinery Co., Ltd., Xi’an 710032, China) Abstract: Based on several problems such as abnormal damages of cutting shovel of drums and the torque shaft of ranging arm, combining with the loading capability of shearer spiral drums in the real application, proposes that the proper distance between shovel and drum should be set in 3 -machine supplemental on fully mechanized mining working face. Deduces the theoretical formula for calculating that distance with mathematic modeling. An effective method for defining the distance has been presented on the comparison study between the real values and theoretical values, therefore the problems mentioned above have been resolved. Key words: distance between shovel and drum； mathematical modeling； matched Tri -facilities； shearer； curved section 问题的提出 1 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ， 在长壁采煤工作面采煤机与输送机配套中 铲 图 2 掘进机履带行走机构仿真模型 需要注意的是 。 ，ADAMS 处理成若干个相连的直线段 坡面体截面上的圆弧被简化成多段线 样坡面体就不是一个连续的曲面 据与实际有一定误差 。 运行动力学仿真 ， 会自动把模型中的曲线 在本文所建的模型中 ， 这 导致仿真结果数 （Polyline）， 曲线 （ 见图 24.9°。 ， 得到履带行走机构爬坡性能 可以看出仿真模型最大爬坡角度是 通过实际物理 试验测得的 极限爬坡 角度为 验 证 在允许 范 围 之 内 以内 3）， ， ， 两者 误差在 10% 26°， 了仿真模型的正确性 。 ） ° （ / 度 角 25.0 12.5 0.0 25.0 时间 50.0 图 3 履带行走机构爬坡角度 4 结语 根据多体动力学理论 在 以 EBZ160 带行走机构为研究对象 理 对履带行走机构爬坡性能进行仿真分析 与实际试验情况相符 动力学仿真分析奠定了基础 型掘进机履 ， 结合其结构特点和工作原 环境下建立动力学仿真模型 ， 仿真结果 为下一步对掘进机整机进行 ADAMS/View ， ， ， ， 。 参考文献 : ［1］MSC.Software．ADAMS/View 高级培训教程 ［K］. 北京 ： 清华大学出 版社 史蒙 ，2004． ． EBZ160 ［2］ 掘进机行走机构主要参数及液控系统的研究 煤 ［J］. 矿机械 ，2009，30(6)：131-132． 赫 雄 ［3］ ． ADAMS 动 力 学 仿 真 算 法 及 参 数 设 置 分 析 传 动 技 术 ， ［J］. 2005，19(3)：27-30． 吴大林 马吉胜 李亚东 ， ， 等 ． ， 一类自行火炮行走部分建模与仿真 研究 ［J］. 系统仿真学报 ，2004，16(11)：2 552-2 554． 孙逢 春 ． 履 带 车 辆 动 力 学 仿 真 技 术 的 发 展 与 展 ［4］ ［5］ 韩宝坤 望 ［J］. 李晓雷 ， ， 兵工学报 作者简介 ： ，2003，24(2)：246-248． 安徽宿州人 马璐 （1981- ）， 硕士 ， ， 工程师 ，2007 年毕 业 于 大 连 理 工 大 学 机 械 工 程 专 业 ， 现 就 职 于 三 一 重 型 装 备 有 限 公 主要从事数字化样机工作 电子信箱 责任编辑 ： ， 卢盛春 收稿日期 ：roadma@126.com． ：2010－09－14 司 ， 54